Определение концентрации раствора кислоты

Цель работы: изучить способы выражения концентрации растворов, научиться рассчитывать концентрацию растворов.

Задание: приготовить приблизительно 0,1 н. раствор соляной кислоты и установить нормальность и титр кислоты. Выполнить требования к результатам работы, оформить отчет, решить задачу.

Теоретическое введение

Один из методов определения концентрации растворов – объемный анализ. Он сводится к измерению объемов реагирующих веществ, концентрация одного из которых известна.

Такое измерение производится постепенным прибавлением одного раствора к другому до окончания реакции. Этот процесс называется титрованием. Окончание реакции определяется с помощью индикатора.

При определении объемов растворов целесообразно использовать следующие способы выражения концентрации растворов:

Молярная концентрация эквивалентов вещества Вили нормальность(с_эк (В) или н.) – отношение количества эквивалентов растворенного вещества к объему раствора:

, моль/л,

где n_эк (В) – количество эквивалентов вещества В, моль; m_B – масса вещества В, г; М_эк (В) – молярная масса эквивалентов вещества В, г/моль; V_р – объем раствора, л.

Массовая доля растворенного вещества В(ω_В) – отношение (обычно – процентное) массы растворенного вещества к массе раствора:

,

где m_B – масса вещества В, г; m_р – масса раствора, г.

Если выражать массу раствора через его плотность (ρ) и объем (V_р), то

.

Титр раствора вещества В(Т_В) показывает массу растворенного вещества, содержащуюся в 1 мл (см³) раствора:

, г/мл,

где m_B – масса растворенного вещества В, г; V_p – объем раствора, мл.

Титр также можно рассчитать по формуле

, г/мл,

где М_эк (В) – молярная масса эквивалентов вещества В, г/моль; с_эк(В) – молярная концентрация эквивалентов, моль/л.

Выполнение работы

Опыт 1. Приготовление приблизительно 0,1 н. раствора соляной кислоты

(Проводить в вытяжном шкафу!). Налить в цилиндр концентрированный раствор соляной кислоты и ареометром определить его плотность.

По измеренной плотности по табл. Б. 2 найти массовую долю (%) кислоты в растворе. Рассчитать массу кислоты, необходимую для приготовления 250 мл 0,1 н. раствора HCl по формуле

, откуда m = с_эк·М_эк (HCl)·V,

где с_эк – молярная концентрация эквивалентов, моль/л; m – масса кислоты, г; М_эк(HCl) – молярная масса эквивалентов кислоты, г/моль; V – объем кислоты, л.

Полученную величину (m) пересчитать на объем, который требуется для приготовления 250 мл 0,1 н. раствора кислоты по формуле

, откуда V = ,

где V – объем кислоты, мл; m – масса кислоты,г; ω – массовая доля в % HCl, найденная по табл. Б. 2; ρ – плотность кислоты, г/мл, измеренная ареометром.

Пипеткой отобрать рассчитанный объем раствора кислоты, перенести его в мерную колбу, разбавить водой до метки и хорошо перемешать.

Опыт 2. Установление нормальности и титра кислоты

Отмерить пипеткой 10 мл приготовленного раствора кислоты, перенести его в коническую колбу, добавить 1–2 капли фенолфталеина.

В бюретку налить 0,1 н. раствор NaOH. Оттитровать раствор кислоты. Для этого медленно приливать из бюретки щелочь в колбу с раствором кислоты, непрерывно перемешивая его в процессе титрования. Место, в которое падают капли щелочи, окрашивается в розовый цвет, исчезающий при взбалтывании.. Титрование проводить до тех пор, пока от одной капли щелочи раствор примет неисчезающую окраску. Появление окраски означает, что кислота полностью нейтрализована щелочью. Первое титрование – ориентировочное. Повторить титрование еще три раза. Расхождение между последними тремя титрованиями не должно превышать 0,1 мл.

Требования к результату опыта

Данные опыта занести в табл. 7.1:

Таблица 7.1