Э к с п е р и м е н т а л ь н а я ч а с т ь

ОПЫТ 1. Определение плотности исходного раствора и массовой доли кислоты в нём

Для быстрого определения плотности растворов используют специальные приспособления – ареόметры. Ареόметр представляет собой изготовленный в виде поплавка стеклянный сосуд со шкалой, градуированный в единицах плотности (кг/м³) (рис. 1).

Выполнение:

1) Исходный раствор кислоты налейте в сухой цилиндр на 2/3 его объема. Осторожно опустите в этот раствор ареометр и следите за тем, чтобы он не касался дна и стенок цилиндра, а нижний мениск жидкости в цилиндре располагался бы в пределах шкалы ареометра (рис. 2).

2) После того, как покачивания ареометра прекратятся, определите значение плотности, соответствующее нижнему мениску раствора, произведя отсчет по шкале ареометра сверху вниз. Запишите в отчет найденное значение. После этого аккуратно извлеките ареометр из раствора, промойте водопроводной водой, вытрите досуха фильтровальной бумагой и поместите в футляр.

3) Запишите найденное значение плотности в отчёт.Используя справочную таблицу 1, определите массовую долю кислоты, соответствующую найденному значению плотности.

Таблица 1.

Массовые доли кислот и соответствующие им значения плотности растворов (г/см³).

Массовая доля кислоты, (%)	Плотность растворов кислот, г/см3 (20 оС)
H2SO4	HNO3	HCl
	1,040	1,033	1,029
	1,045	1,037	1,037
	1,052	1,044	1,039
	1,059	1,049	1,043
	1,066	1,056	1,049
	1,080	1,068	1,059
	1,098	1,080	1,069
	1,112	1,093	1,079
	1,127	1,106	1,083
	1,143	1,119	1,100
	1,158	1,132	1,110
	1,174	1,145	1,121
	1,190	1,158	1,132
	1,205	1,171	1,142
	1,224	1,184	1,152

Если в таблице нет значения плотности, совпадающего с найденным, то искомую массовую долю кислоты определите методом интерполяции. Для этого используйте 2 ближайших табличных значения плотности, одно из которых больше, а другое меньше найденного вами значения. (При этом допускается, что в выбранном интервале значений плотности зависимость массовой доля вещества от плотности раствора является линейной). Рассмотрим конкретный пример.

Пример 2 .

Определим с помощью справочной таблицы массовую долю серной кислоты в растворе с плотностью, равной 1,200 г/см³ , если в таблице приведены значения плотности, равные 1,190 г/см³ и 1,205 г/см³ , которым соответствуют массовые доли кислоты 26 % и 28 %.

Решение:

а) Находим разность между бóльшим и меньшим табличными значениями плотности, ближайшими к значению 1,200 г/см³:

Dr = r_(больш) – r_(меньш) = 1,205 – 1,190 = 0,015.

б) Находим разность между табличными значениями массовых долей кислоты, соответствующими данным значениям плотности:

Dw = w_(больш) – w_(меньш) = 28 % – 26 % = 2 %.

в) Находим разность между измеренным значением плотности и меньшим её табличным значением:

Dr₁ = r_(измер) – r_(меньш) = 1,200 – 1,190 = 0,010.

г) Составим пропорцию и находим значение Dw₁ , соответствующее найденному значению Dr₁ :

если Dr = 0,015, то Dw = 2 %,

если Dr₁ = 0,010, то Dw₁ = х %,

откуда х = 1,3 %.

д) Находим искомое значение массовой доли кислоты, добавив найденное Dw₁ к меньшему табличному значению массовой доли:

w_(кисл) = 26 % + 1,3 % = 27,3 %.

По приведенному образцу рассчитайте массовую долю кислоты в приготовленном растворе и запишите её в отчёт.