Работа 4.1. Приготовление раствора из фиксанала.

 

Фиксаналы (стандарт-титры) – запаянные в стеклянную ампулу точно отвешенные количества различных твердых веществ или точно отмеренные объемы титрованных растворов, необходимые для приготовления 1 л раствора точно известной концентрации (нормальности или молярности). Использование других методик такой точности не дает, так как большинство веществ, из которых готовят растворы, трудно получить химически чистыми. Например, серная кислота Н₂SO₄ всегда содержит воду, гидроксид натрия NaOH – гигроскопическую воду и некоторое количество Na₂CO₃ вследствие поглощения СО₂ из воздуха.

 

 

Экспериментальная часть

 

Необходимое оборудование: мерная колба на 1 л, боек, промывалка с дистиллированной водой, стеклянная воронка.

Необходимые реактивы: фиксанал раствора или твердого вещества (по заданию преподавателя), дистиллированная вода.

 

Методика проведения эксперимента

 

Раствор с точно известной концентрацией, например раствор 0,1 М HCl, из фиксанала, содержащего точно отмеренный объем раствора вещества (HCl), готовят следующим образом.

В мерную колбу 1 емкостью 1 л вставьте воронку 2 диаметром 8 – 10 мм. В воронку поместите боек 3 (набор бойков есть в каждом наборе ампул с фиксаналом), утолщение которого не позволяет ему провалиться в воронку. Если боек правильно установлен в воронке, его острый конец должен быть направлен вертикально вверх (рис. 4.1).

Возьмите ампулу 4, в которую запаяно необходимое для приготовления 1 л заданного раствора количество вещества (фиксанал). Ампула имеет углубления с двух сторон. Ударьте одним из этих углублений об острый конец бойка 3. Затем другим бойком 3¢ пробейте верхнее углубление ампулы (рис. 4.1).

Не изменяя положения ампулы, дайте стечь ее содержимому в колбу и тщательно промойте ее изнутри с помощью промывалки дистиллированной водой (объем воды должен быть равен примерно 6-кратному объему ампулы). Затем удалите пустую ампулу.

Доведите объем раствора дистиллированной водой до метки 5, закройте ее пробкой и тщательно перемешайте.

При приготовлении раствора из фиксанала твердого вещества, например 0,1 М раствора NaOH, осторожно переносят навеску заданного вещества из ампулы в мерную колбу (1 л), как описано выше. Затем в колбу наливают дистиллированной воды на 1/3 ее объема и при непрерывном перемешивании растворяют все кристаллы твердого вещества. После этого доводят объем раствора до метки дистиллированной водой, закрывают пробкой и еще раз тщательно перемешивают.

На колбу с готовым раствором наклеивают этикетку с названием и концентрацией раствора.

 

Работа 4.2. Приготовление раствора H₂SO₄ разбавлением.

 

Однако во многих случаях бывает необходимо использовать готовый раствор, доводя его концентрацию до нужной либо добавляя растворитель, – разбавляя раствор; либо добавляя растворенное вещество.

Так, при приготовлении растворов кислот исходят из соответствующих растворов концентрированных кислот. При этом на основании их плотности и отвечающей ей процентной концентрации вычисляют, какой объем соответствующей кислоты нужно взять для получения заданного объема рабочего раствора.

Методика вычислений, проводимых в подобных случаях, приводится на следующем примере.

Пример. 2. Сколько миллилитров концентрированной серной кислоты плотностью 1,84 г/мл, содержащей 96 % Н₂SО₄, нужно взять для приготовления 500 мл 3,7 М раствора кислоты с плотностью 1,22 г/мл.

Решение. Вычислим, прежде всего, сколько граммов безводной серной кислоты потребуется для приготовления заданного объема 3,7 М раствора. В 1 л 3,7 М раствора содержится 3,7 моля Н₂SО₄(М (Н₂SО₄) = 98 г/моль), тогда масса кислоты в 500 мл раствора составит: m = 3,7×98×0,5 = 181,3 г.

Вычислим далее, в каком количестве 96 % серной кислоты содержится 181,3 г безводной Н₂SО₄:

100 г раствора 96 % кислоты содержат 96 г Н₂SО₄

x г раствора 96 % кислоты содержат 181,3 г Н₂SО₄

x = (100´181,3)/96 = 188,9 г.

Теперь от найденной массы концентрированной серной кислоты перейдем к ее объему V = m /r =188,9/1,84 = 102,6 мл.

Следовательно, для того, чтобы приготовить 500 мл 3,7 М раствора серной кислоты нужно отмерить мензуркой 102,6 мл концентрированной серной кислоты и разбавить ее водой (вливая кислоту в воду) до 500 мл.

Экспериментальная часть

 

Необходимое оборудование: мерная колба на 100 (200, 250) мл, мерный цилиндр (10 мл).

Необходимые реактивы: 20 % серная кислота, дистиллированная вода.

 

Методика проведения эксперимента

 

Рассчитайте объем 20 %-го раствора серной кислоты плотностью 1,14 г/мл, который необходим для приготовления 100 (200, 250) мл раствора серной кислоты заданной молярной концентрации (0.05 – 0.2 М, по указанию преподавателя).

В соответствующую мерную колбу влейте примерно на 1/3 часть ее объема дистиллированной воды и отмеренный при помощи цилиндра рассчитанный объем 20 %-й серной кислоты. Перемешайте раствор и, постепенно приливая дистиллированную воду, доведите объем раствора в колбе до метки, закройте ее пробкой и тщательно перемешайте.

На колбу с готовым раствором наклеивают этикетку с названием и концентрацией раствора.