🗊Презентация Установление точной концентрации раствора щелочи по титрованному раствору соляной кислоты. (Лабораторная работа 1)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ     ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»   Кафедра инженерных проблем экологии   ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1   «Установление точной концентрации раствора щелочи по титрованному раствору соляной кислоты»   Выполнил: Проверил: Студент гр. доцент каф. ИПЭ ______________ Ларичкина Н.И. «___» ________ 2016г. «___» _____ 2016 г. ___________________ _______________ (подпись) (подпись)   НОВОСИБИРСК 2016

Содержание Цель работы Характеристика объектов исследования Приборы (или оборудование) и материалы Порядок выполнения Результаты измерений Выводы

    Цель работы 1.1 Освоить метод объемного титрования. 1.2 Научиться определять концентрацию исследуемого раствора по раствору известной концентрации.

2. Характеристика объекта исследования Объектом исследования в данной работе является Раствор щелочи С теор. Концентрации: 1 подг.: CKOH=0.1 CNaOH=0.05

3. Оборудование и материалы Коническая колба, емк. 250 мл – 2 шт. Пипетка измерительная на 10 мл – 1 шт. Бюретка, емк. *** мл – 1 шт. Мензурка, емк. 250 мл – 1 шт. Стакан термостойкий – 1 шт. Капельница – 1 шт. Бюкса стеклянная – 1 шт. Весы аналитические (технические) марки – 1 шт.

Оборудование и материалы Установочный раствор – р-р NaOH или KOH Титрант или раствор заданной концентрации - 0, 1 н HCl Индикатор – метиловый оранжевый

4. Порядок выполнения работы Приготовьте раствор щелочи заданной концентрации. Для этого рассчитайте навеску щелочи, взвести её на аналитических весах и растворите в 50 мл дистиллированной воды. В коническую колбу для титрования пипеткой отмерьте 10 мл, приготовленного Вами раствора щелочи, добавьте 50 мл дистиллированной воды и 1 - 2 капли метилового оранжевого, раствор тщательно перемешайте. Он приобретет желтый цвет. Приведите в рабочее состояние бюретку, налейте в нее до отметки "0" приготовленный титрованный раствор НСl с концентрацией Сэ = 0,1 моль*экв/л

К раствору щелочи медленно, небольшими порциями при тщательном перемешивании из бюретки приливайте раствор соляной кислоты до достижения точки эквивалентности. При этом окраска метилоранжа переходит из желтой в бледно-розовую. К раствору щелочи медленно, небольшими порциями при тщательном перемешивании из бюретки приливайте раствор соляной кислоты до достижения точки эквивалентности. При этом окраска метилоранжа переходит из желтой в бледно-розовую. Заметьте по бюретке объем соляной кислоты, пошедшей на титрование. Титрование повторите три раза. Данные титрования занесите в таблицу.

Таблица – Результаты титрования раствора щелочи

По формуле: По формуле: определите СЭ(NaOH)практ., взяв Vcp(HCl) как среднее значение по результатам 3-х титрований.

Оцените погрешность Ваших измерений: Оцените погрешность Ваших измерений: По формулам пересчета рассчитайте концентрацию приготовленного Вами раствора. По проделанной работе и проведенным расчетам сделайте выводы.

Защита лабораторной работы № 1 проводится по теоретическим вопросам метода нейтрализации, формулам пересчета концентраций растворов химических соединений, решению задач, представленных в методических указаниях к выполнению лабораторных работ по «Неорганической и коллоидной химии».

Содержание работы 1. Цель работы порядок выполнения работы результаты исследований 3 Выводы Список использованных источников

1.1 Растворы. Способы выражения концентрации растворов Растворы – гомогенные (однородные) системы переменного состава, которые содержат два или несколько химических компонента. Водные растворы – это растворы, в которых растворителем является вода. Растворы, применяемые на практике, могут быть различной концентрации. Существует несколько способов выражения концентрации растворенного вещества.

Растворимость вещества выражают в граммах на литр (г/л). По растворимости в воде вещества делятся на три группы: Растворимость вещества выражают в граммах на литр (г/л). По растворимости в воде вещества делятся на три группы: - хорошо растворимые (Р), - малорастворимые (М), - практически нерастворимые (Н). Хорошо растворимые вещества – это вещества, растворимость которых составляет более 10 г на 1 л воды. Например, в 1 л воды может раствориться до 2000 г сахара.

Малорастворимые вещества – это вещества, растворимость которых составляет от 0,01 до 10 г на 1 л воды. Малорастворимые вещества – это вещества, растворимость которых составляет от 0,01 до 10 г на 1 л воды. Например, в 1 л воды растворяется не более 2 г гипса (CaSO4*2H2O). Практически нерастворимые вещества – это вещества, растворимость которых составляет менее 0,01 г на 1 л воды. Например, AgCl: в 1 л воды растворяется 1,5*10-3 г.

Способы выражения концентрации Молярная концентрация – это число молей растворенного вещества n(X) в 1 л раствора (V). См=n(X)/V=m/M(X)*V. Если объем измеряется в мл, тогда См=m*1000/M(X)*V. Моль – это количество вещества, содержащее столько молекул (атомов) этого вещества, сколько атомов содержится в 12 г углерода (12С). n(X)=m/M(X). Молярная масса – это масса одного моля вещества. г/моль; кг/кмоль

Способы выражения концентрации Молярная концентрация эквивалента (эквивалентная концентрация) – число эквивалентных масс (nэ(Х)), растворенного в 1 л раствора.  Сэ= nэ(Х)/V = m /M(X) *fэкв. *V. Если объем раствора измеряется в мл, тогда Сэ= m*1000/M(X) *fэкв. *V. Молярная масса эквивалента - это масса моля эквивалента вещества X. Она равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества. Мэ(Х) = fэкв.*М(Х). Эквивалент - это некая реальная или условная частица, которая может присоединять или высвобождать один ион водорода (Н+) в кислотно-основных реакциях или один электрон в окислительно-восстановительных реакциях. Единицей количества вещества эквивалента является моль.

Способы выражения концентрации Фактор эквивалентности - число, показывающее, какая доля реальной частицы вещества X эквивалентна одному иону Н+ в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в окислительно-восстановительной реакции. Фактор эквивалентности — безразмерная величина fэкв l. Его рассчитывают из формулы кислоты, основания, соли, кристаллогидрата или по стехиометрии указанной реакции. Для - кислоты fэкв=1/основность кислоты - основания  fэкв=1/кислотность основания - соли fэкв=1/число атомов металла * валентность металла

Способы выражения концентрации Массовая доля (массовая процентная концентрация %) - отношение массы данного компонента в растворе (m) к общей массе этого раствора (mр-ра). С%=m*100/mр-ра=m/ *V  mр-ра = *V Титр раствора - это отношение массы вещества к объему раствора, т.е. это масса вещества в граммах, содержащаяся в 1 мл раствора. Т = m / V

Количественный анализ. Метод нейтрализации Метод нейтрализации позволяет по результатам титрования определить точную концентрацию компонента кислотного или основного характера в исследуемом растворе и вычислить его содержание. В основе метода лежит реакция нейтрализации между кислотой и основанием, кислотой и основной солью, основанием и кислой солью и др., т.е. реакция взаимодействия гидратированных ионов Н+ и ОН-: Н+ + ОН– = Н2О

Количественный анализ. Метод нейтрализации Теоретически основой метода является закон эквивалентов: массы реагирующих веществ пропорциональны их молярным массам эквивалентов: де: mк-ты и mоснов- массы реагирующих веществ кислотно-основного характера, г, Мэ - молярные массы эквивалентов взаимодействующих веществ, г/моль.  Следствие из закона эквивалентов позволяет оперировать объемами реагирующих веществ: Сэ(к-ты)*V(к-ты) = Сэ(основ )*V(основ), где Сэ -молярные концентрации эквивалентов реагирующих веществ, моль/л, V - объемы растворов реагирующих веществ, мл.

Количественный анализ. Метод нейтрализации В качестве рабочих растворов в методе нейтрализации используют: титрованный раствор НСl (или H2SO4) Сэ = 0,1 или 0,01 моль/л; установочный раствор NaOH (или КОН). Для установления точки эквивалентности в реакции нейтрализации используют индикаторы (метиловый оранжевый, фенолфталеин, и др.).

Зная объем исследуемого раствора щелочи Зная объем исследуемого раствора щелочи (Vисслед. щелочи), молярную концентрацию эквивалента кислоты (Сэ(НСl)), экспериментально определив VHCl, можно рассчитать концентрацию исследуемого раствора щелочи Сэ(NaOH): Сэ(NaOH) = Сэ(HCl)*V(HCl)/V(NaOH),  Содержание компонента кислотного или основного характера в определенном объеме раствора можно определить: а) m= Сэ *Мэ (г) – масса в 1 литре раствора; б) , (г) – масса в объеме V мл. Зная Сэ, всегда можно выразить концентрацию вещества в виде См, С% и т.д.

2 Практическая часть   Цель работы: освоить титрометрический метод анализа; научиться определять концентрации исследуемого раствора

Порядок выполнения работы Приготовьте раствор щелочи (KOH или NaOH) заданной преподавателем концентрации (Стеор.). Для этого рассчитайте навеску щелочи, взвести её на аналитических весах и растворите в 50 мл дистиллированной воды. Работы необходимо выполнять при включенной вентиляции, не допускать попадания щелочи на кожные покровы. Приведите в рабочее состояние бюретку, налейте в нее до отметки "0" приготовленный титрованный раствор НСl с концентрацией Сэ = 0,1 моль/л.

Порядок выполнения работы В коническую колбу для титрования пипеткой отмерьте 10 мл, приготовленного Вами раствора щелочи заданной преподавателем концентрации, добавьте 50 мл дистиллированной воды и 1 - 2 капли метилового оранжевого, раствор тщательно перемешайте. Он приобретет желтый цвет. К раствору щелочи медленно, небольшими порциями при тщательном перемешивании из бюретки приливайте раствор соляной кислоты до достижения точки эквивалентности. При этом окраска метилоранжа переходит из желтой в бледно-розовую. Заметьте по бюретке объем соляной кислоты, пошедшей на титрование. Титрование повторите три раза. Данные титрования занесите в таблицу.

Таблица – Результаты титрования раствора щелочи

По формуле: По формуле: Сэ(NaOH)*V(NaOH) = СЭ(НС1)*V(HC1) определите СЭ(NaOH), взяв Vcp(HCl) как среднее значение по результатам 3-х титрований, считая, что полученное значение является практическим (СЭ(NaOH)=Спракт.). Оцените погрешность Ваших измерений:  = С теор. – С практ. * 100/С теор. По формулам пересчета рассчитайте концентрацию приготовленного Вами раствора. По проделанной работе и проведенным расчетам сделайте выводы.

ВЫВОДЫ 1.Освоен метод объемного титрования с использованием кислотно-основного индикатора- метил-оранжевого 2. Установлена концентрация приготовленного раствора, которая составляе( Сэкв=…), при этом погрешность определения равна: (=…) Если погрешность более 10%: Погрешность превышает 10 % в следствии…

Защита лабораторной работы № 1 проводится по теоретическим вопросам метода нейтрализации, формулам пересчета концентраций растворов химических соединений и решению задач, примеры которых приведены ниже. Задача 1. Сколько мл НС1 с р = 1,18 г/мл и С% = 36 % необходимо взять для приготовления 300 мл раствора НС1 с Сэ= 0,15 моль/л? Ответ: 3.87 мл. Задача 2. Как приготовить 250 г раствора H2SO4 с С% = 13 % (р=1,082 г/мл), если имеется концентрированная серная кислота с С% = 96% (р = 1,84 г/мл). Вычислите См и Сэ приготовленного раствора H2SO4. Ответ: 18.4 мл; 216.15 мл; 1,434 моль/л; 2,869 моль/л.

Задача 3. Определите Сэ и Т раствора КОН с С% = 43% и р = 1,48 г/мл. Какой объем этого раствора нужно взять, чтобы приготовить 500 мл разбавленного раствора КОН с Сэ = 0,01 моль/л? Ответ: 11.36 моль/л; 0,6364 г/мл; 0,44 мл. Задача 3. Определите Сэ и Т раствора КОН с С% = 43% и р = 1,48 г/мл. Какой объем этого раствора нужно взять, чтобы приготовить 500 мл разбавленного раствора КОН с Сэ = 0,01 моль/л? Ответ: 11.36 моль/л; 0,6364 г/мл; 0,44 мл. Задача 4. При определении кислотности молока на титрование 25 мл его пошло 3.5 мл раствора едкого натра с С, = 0,1 моль/л. Определить Сэ молочной кислоты в молоке. Ответ: 0,014 моль/л. Задача 5. Сколько граммов НСl содержится в 250 мл ее раствора, если на титрование 5 мл этого раствора расходуется 3,5 мл раствора КОН с Сэ = 0,01 моль/л? Ответ: 0,0639 г. Задача 6. В колбе на 500 мл растворено 0,755 г технического (т.е., содержащего примеси) NaOH. На титрование 5 мл этого раствора пошло 16,3 мл раствора НС1 с Сэ(теор.) = 0,01 моль/л (К = 0,8). Определить массовую долю чистого NaOH в навеске. Ответ: 69,14%.

Задача 7. Сколько граммов буры содержится в 250 мл, если 10 мл этого раствора оттитровываются 12,3 мл раствора НС1 с Т = 0,00365 г/мл? Ответ: 5,864 г. Задача 7. Сколько граммов буры содержится в 250 мл, если 10 мл этого раствора оттитровываются 12,3 мл раствора НС1 с Т = 0,00365 г/мл? Ответ: 5,864 г. Задача 8. Сколько граммов HCI оттитровываются 15 мл раствора КОН с С, = 0,2 моль/л? Ответ: 0,1095 г. Задача 9. Для определения С, и Т раствора НС1 была взята навеска буры Na2B4O7 • 10Н2О, равная 0,525 г. На нейтрализацию ее раствора было израсходовано 18,3 мл раствора НСl. Чему равны Сэ и Т раствора НСl? Ответ: 0,1504 моль/л, 0,00549 г/мл.