Определение массы гидроксида натрия в растворе.

Министерство здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ПЕРВЫЙ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ имени И.М. СЕЧЕНОВА

 

 

ОБУЧАЮЩАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ ТЕТРАДЬ

ПО КУРСУ ОБЩЕЙ ХИМИИ

СТУДЕНТА_____________________ ГРУППЫ

__________________________ФАКУЛЬТЕТА

__________________________ОТДЕЛЕНИЯ

ФАМИЛИЯ _____________________________

ИМЯ ___________________________________

ОТЧЕСТВО _____________________________

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ ______________________

Учебный год

Москва

Занятие 1. Дата ____.____. 20 ___

 

Тема: Способы выражения состава растворов. Приготовление растворов.

Теоретический материал к занятию:

 

Эквивалент – это реальная или условная частица вещества Х, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в данной окислительно-восстановительной реакции одному электрону.

 

 

Массовая доля растворенного вещества

Х – растворенное вещество

 

Молярная концентрация,

 

Молярная концентрация эквивалента

 

Фактор эквивалентности,

 

Молярная масса эквивалента,

 

Плотность раствор,

 

Моляльная концентрация,

 

 

Задача.

Какой объем соляной кислоты ( ρ =1,070 г/мл) и воды необходим для приготовления раствора HCl объемом 200 мл и молярной концентрацией 0,1 моль/л для кислотно-основного титрования натрия тетрабората.

 

Дано	Решение
V (р-р) =200 мл = 0,2 л С (HCl) = 0,1 моль/л ρ (р-р) = 1,07 г/мл М (HCl) = 36,5 г/моль _____________________ m (р-р HCl) и V (H2O) =?	1. Объем исходного раствора соляной кислоты можно рассчитать по формуле   (m (р-р HCl) – неизвестна)

2. Массу исходного раствора HCl можно рассчитать по формуле:

m (p-p HCl) = m (HCl) / V (HCl) (m (HCl) и V (HCl) – неизвестны)

 

3. Массовую долю ω можно найти в справочнике, зная плотность ρ исходного раствора HCl. Массу HCl можно рассчитать зная молярную массу вещества и количество вещества

m (HCl) = M (HCl) · n (HCl) (n (HCl) – неизвестно)

 

4. Количество вещества HCl можно рассчитать зная объем раствора и его концентрацию

n (HCl) = V (p-p) · C(HCl) (обе величины даны в условии задачи)

 

4.1 n (HCl) = 0,2 л · 0,1 моль/л = 0,02 моль

 

4.2 m (HCl) = 36,5 г/моль · 0,02 моль = 0,73 г

 

4.3 ω (%) = 14% или ω (в долях) = 0,14 (по таблице №14)

 

4.4 m (p-p HCl) = 0,73 г / 0,14 = 5,2 г

 

4.5 V (р-р HCl) = 5,2 г / 1,07 г/мл = 5мл

 

4.6 V(H₂О) = 200 мл - 5 мл = 195 мл

 

Тема: Способы выражения состава растворов. Приготовление растворов

Решение задач

1. Можно ли использовать для инъекций раствор хлорида натрия, с концентрацией 0,154 моль/л (плотность раствора 1,001 г/л.)?

_____________________________________________________________________________________________________

 

2. Рассчитайте молярную концентрацию раствора пероксида водорода с массовой долей вещества равной 3% (плотность раствора пероксида водорода с массовой долей вещества 2% равна 1,0058 г/л, а с массовой долей вещества 4% равна 1,013 г/л.).

_____________________________________________________________________________________________________

 

3. Вычислите, какую массу раствора соли с массовой долей 10% следует взять для приготовления 100 г раствора той же соли с массовой долей, равной 6%.

_____________________________________________________________________________________________________

 

4. Смешали по 100 мл растворов KI и КВr с концентрациями 0,1 моль/л. Какова стала концентрация ионов калия и йодид-ионов?

_____________________________________________________________________________________________________

 

ХИМИЧЕСКАЯ ПОСУДА
Мерная колба	Коническая колба	Пробирки
Бюретка	Химический стакан	Пипетка Мора
Мерные цилиндры	Воронка	Капельница
Чашка Петри	Предметные стекла	Стеклянные палочки
Штатив	Горелка	Штатив Бунзена

 

Занятие 2. Дата ____.____. 20 ___

 

Тема: Количественный анализ.

Теоретический материал к занятию:

Титриметрический анализ – измерение объёма титранта, затраченного на реакцию с анализируемым веществом.

Титрант – раствор с точно известной концентрацией.

Титрование – постепенное добавление титранта к анализируемому веществу до достижения точки эквивалентности.

Точка эквивалентности (т.э.) – момент завершения реакции между титрантом и анализируемым веществом.

Аликвотная проба – точно измеренный объём анализируемого вещества.

Ацидиметрия – титрантом является кислота.

Алкалиметрия – титрантом является основание.

Первичный стандарт – раствор вещества, который готовят по точной массе.

Стандартизация титранта – установление точной концентрации титранта.

Закон эквивалентов: с(1/z X) ∙ V (X) = с(1/z T) ∙ V (T)

Задача 1

Рассчитайте объём 20%-ого раствора KOH (ρ = 1,3 г/мл), необходимый для приготовления 1,5 л раствора с концентрацией С (KOH) = 0,1 моль/л.

Дано: ω(KOH) = 20% C(KOH) = 0,1 моль/л V(KOH) = 1,5 л ρ = 1,3 г/мл	Эталон решения: 1. Для нахождения объёма раствора KOH с ω = 20% необходимо знать массу раствора и его плотность V(р-р) =
V(KOH, 20% р-р) =?	ρ дано в условии задачи, массу раствора следует определить.

2. Массу раствора щёлочи с ω = 20% можно рассчитать зная массу KOH, содержащуюся в этом растворе:

ω =

m (р-р) = ω % дано в условии задачи, массу KOH следует определить.

3. Массу KOH можно определить, зная молярную массу KOH и количество вещества KOH.

m(KOH) = M(KOH) ∙ υ(KOH) M(KOH) = 56г/моль.

4. Количество вещества KOH можно определить, зная объём раствора и молярную концентрацию KOH в нём.

υ(KOH) = V(р-р) ∙ C(KOH)

Объём раствора и C(KOH) даны в условии задачи.

1. Находим количество вещества KOH:

n(KOH) = 1,5 л ∙ 0,1 моль/л = 0,15 моль

2. Находим массу щёлочи:

m(KOH) = 0,15 моль ∙ 40 г/моль = 6 г

3. Находим массу исходного раствора, содержащего 6 г KOH:

m(р-р) = = 30 г

4. Находим объём исходного раствора

V(р-р) = = 23 мл

Ответ: Для приготовления требуемого раствора необходимо взять 23 мл исходного раствора. Остальное – вода до объёма 1,5 л.

Задача 2

Раствор гидроксида натрия неизвестной концентрации разбавлен в мерной колбе на 250 мл водой. На титрование 20 мл полученного раствора по реакции:

2NaOH + 2H₂SO₄ = Na₂SO₄ + 2H₂O

расходуется 24 мл рабочего раствора серной кислоты с C(1/2H₂SO₄) = 0,08 моль/л.

Определить массу NaOH, содержащуюся в испытуемом растворе.

Дано: V1(NaOH) = 200 мл = 0,20 л. V2(NaOH) = 20 мл V(H2SO4) = 22 мл С(1/2H2SO4) = 0,055 моль/л	Эталон решения: 1. По закону эквивалентов находим молярную концентрацию эквивалента NaOH. С(NaOH) ∙V(NaOH) = C(1/2H2SO4) ∙V(H2SO4) C(NaOH)= = 0,605 моль/л.
m (NaOH) =?

 

2. Находим массу NaOH во всём объёме:

m(NaOH) = C(NaOH) ∙V₁(NaOH) ∙M(NaOH)

m(NaOH) = 0,605 моль/л∙0,20 л∙40 г/моль = 4,84 г

Ответ: В растворе содержится 4,84 г NaOH.

Домашнее задание:

 

1. Приведите пример вещества (X), количественное содержание которого в водном растворе можно определить прямым алкалиметрическим титрованием. Напишите уравнение реакции и выражение закона эквивалентов. Вычислите массу вещества (X), если на титрование затрачено 20,0 мл раствора титранта (какого?), с(Т) = 0,1 моль/л.

_____________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________

 

2. Приведите пример вещества (X), количественное содержание которого в растворе можно определить прямым ацидиметрическим титрованием. Напишите уравнение реакции и выражение закона эквивалентов для этой реакции. Вычислите молярную концентрацию вещества (X), если на титрование раствора вещества (X) объемом 15,0 мл было затрачено 12,0 мл титранта (какого?), с (Т) = 0,07 моль/л.

_____________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________

3. Приведите пример вещества (X), количественное содержание которого в растворе можно определить прямым перманганатометрическим титрованием. Напишите уравнение реакции и выражение закона эквивалентов для этой реакции. Вычислите молярную концентрацию вещества (X) если на титрование 5,00мл исследуемого раствора затрачено 12,00 мл раствора титранта (какого?), с(1/z T) = 0,01 моль/л.

_____________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________

 

4. Приведите пример вещества (X), количественное содержание которого можно определить обратным перманганатометрическим титрованием. Напишите уравнение реакции и выражение закона эквивалентов. Вычислите молярную концентрацию вещества (X), если к аликвотной доле вещества (X) объемом 10,00 мл добавили раствор сульфата железа (II) объемом 20,00 мл с молярной концентрацией 0,05 моль/л, а на титрование было затрачено 10,00 мл титранта (какого?), с (1/z T) = 0,05 моль/л.

_____________________________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________________________________

 

Лабораторная работа.

Определение массы гидроксида натрия в растворе.

Цель: освоить навыки выполнения титриметрического анализа.

Задание: определить массу гидроксида натрия в контрольном растворе.

Оборудование: бюретка вместимостью 25 мл, мерная пипетка вместимостью 5 мл, мерная колба вместимостью 100 мл, конические колбы вместимостью 50 мл и 250 мл, воронка.

Реактивы: рабочий раствор азотной кислоты, контрольный раствор гидроксида натрия, раствор индикаторов метилового оранжевого (фенолфталеина), дистиллированная вода.

Сущность метода:

В основе определения лежит закон эквивалентов:

с(1/z HNO₃) ∙ V (HNO₃) = с(1/z NaOH) ∙ V (NaOH)

Ацидиметрическое определение концентрации гидроксида натрия по реакции:

NaOH + HNO₃ = NaNO₃ + H₂O

Масса вещества в растворе рассчитывается по формуле:

M(NaOH) = c(HNO₃) ∙ V(HNO₃) ∙ M(NaOH) ∙

Выполнение эксперимента:

Титрование проводится с целью определения содержания щелочи в растворе с помощью предварительно стандартизированного раствора кислоты.

Получают у преподавателя пробирку с контрольным раствором щелочи, записывают номер задачи, №_____.

 

В лабораторный журнал вносят исходные данные и подготавливают страницу для записи результатов титрования:

· Концентрация титранта с(HNO₃) = ______ моль/л.

· Объем анализируемого раствора после разбавления, V(NaOH) = _____мл.

· Аликвотная доля анализируемого раствора NaOH, V(аликвотной доли) = _____ мл.

Ход работы:

1. Бюретку заполняют стандартизированным раствором HNO₃.

2. Контрольный раствор количественно переносят из пробирки в мерную колбу;

3. Пробирку (в которой был контрольный раствор) дважды ополаскивают дистиллированной водой, которую также переливают в эту колбу.

4. Объем раствора в мерной колбе (с помощью воронки) доводят до метки дистиллированной водой.

5. Последнюю порцию воды добавляют покаплям из глазной пипетки, чтобы не допустить превышения объема.

6. Раствор в мерной колбе перемешивают и переливают в сухую коническую колбу вместимостью 250 мл.

7. Из конической колбы берут аликвотные доли по ____ мл в 3 колбы для титрования с помощью пипетки Мора.

8. В каждую колбу добавляют ____ капли индикатора.

9. Титруют растворы в колбах по очереди до перехода желтой окраски в оранжевую (в присутствии метилового оранжевого), до появления малиновой окраски (в присутствии фенолфталеина).

Перед каждым следующим титрованием доливают титрант в бюретку до нулевой отметки.

 

Если сходимость результатов не находится в пределах 0,2 мл, то проводят дополнительные титрования.

Экспериментальные данные:

 

№ п/п	Объем аликвотной доли анализируемого раствора, Vмл	Индикатор	Объём титранта, мл	Средний объём титранта, мл

 

 

После получения сходящихся результатов титрования, кислоту из бюретки сливают и заполняют бюретку дистиллированной водой.

 

Расчёты:

 

_____________________________________________________________________________________________________

Выводы:

 

_____________________________________________________________________________________________________

Дата: _________ Занятие № ______

Тема: Принципы качественного анализа.

Теоретический материал к занятию:

Основной задачей качественного анализа является обнаружение отдельных элементов или ионов, входящих в состав веществ. Реакции в качественном анализе называют аналитическими. Вещества, реагирующие с определяемыми ионами, называются аналитическим эффектом: появлением окраски; выделением газа; образованием осадка.

 

По технике проведения реакции разделяют на:

- осадочные реакции;

- микрокристаллоскопические реакции;

- цветные реакции в пробирках;

- реакции, проводимые на бумаге;

- реакции окрашивания пламени;

- реакции с выделением газообразных веществ.

 

Групповыми реакциями называют реакции на определенные группы катионов и анионов.

Специфической реакцией на ион является такая реакция, которая позволяет обнаруживать его в условиях опыта с другими ионами.

Лабораторная работа.