Инструкционные карты к лабораторным работам

Тема: Приготовление водного раствора хлорида натрия, определение процентной концентрации и расчет навески.

Цель: Формирование умения готовить растворы и определять их концентрацию

Оснащенность рабочего места: навеска NaCl, вода дистиллированная, воронка химическая, мерная колба емкостью 250 мл, пробка, промывалка, мерный цилиндр, ареометр.

Вопросы и термины для повторения: приготовление растворов, измерение плотности жидкости, процентная концентрация растворов, навеска.

ХОД РАБОТЫ

Порядок выполнения

Инструктивные указания и пояснения

1. Подготовка к работе

П олучите навеску соли хлорида натрия у мастера.

Соберите необходимую химическую посуду.

2. Приготовление раствора

П ри помощи воронки перенести полученную навеску в мерную колбу емкостью 250 мл. Промывалкой обмойте внутреннюю часть воронки небольшим количеством воды. Растворите соль в воде. Затем, добавляя воду небольшими порциями, доведите уровень воды в колбе до метки, закройте колбу пробкой и тщательно перемешайте, переворачивая вверх дном.

3. Определение плотности

Замерьте плотность полученного раствора ареометром. Для этого раствор перелейте в мерный цилиндр. Уровень жидкости должен быть ниже края цилиндра на 3-4 см. Осторожно опустите ареометр в раствор. Ареометр не должен касаться стенок цилиндра. Отсчет плотности по уровню жидкости производите сверху вниз. 

4. Определение концентрации

По таблице 1 найдите и процентную концентрацию (в %) раствора, отвечающую определенной плотности. 

5. Рассчитайте количество хлорида натрия взятого для приготовления раствора с помощью примера

ПРИМЕР. Пусть плотность приготовленного раствора хлорида натрия ρ=1,0053г/см³. Это соответствует 1% концентрации раствора. Следовательно, в100г раствора содержится 1г NaCl. Определим массу 250 мл раствора:

m = V * ρ = 250 * 1,0053 = 201,315 г

Исходя из того, что в 100г раствора содержится 1г NaCl, узнаем, сколько грамм NaCl содержится в 201,315г раствора:

100 г раствора - 1 г NaCl

201,315 г раствора - х г NaCl

х = 201,315 / 100 = 2,0131 г NaCl

Таким образом, была взята навеска NaCl массой 2,0131 г.

Концентрация, %

Плотность*10^-3, кг/м³,

при температуре

Концентрация, %

Плотность*10^-3, кг/м³,

при температуре

10⁰С

20⁰С

10⁰С

20⁰С

1

1,0071

1,0053

14

1,1049

1,1008

2

1,0144

1,0125

15

1,1127

1,1065

3

1,0218

1,0196

16

1,1206

1,1162

4

1,0292

1,0268

17

1,1285

1,1241

5

1,0366

1,0340

18

1,1364

1,1319

6

1,0441

1,0413

19

1,1445

1,1398

7

1,0516

1,0486

20

1,1525

1,1478

8

1,0591

1,0559

21

1,1607

1,1559

9

1,0666

1,0633

22

1,1689

1,1639

10

1,0742

1,0707

23

1,1772

1,1722

11

1,0819

1,0782

24

1,1856

1,1804

12

1,0895

1,0857

25

1,1940

1,1888

13

1,0972

1,0933

26

1,2025

1,1972

Тема: Приготовление раствора заданной концентрации смешиванием растворов более высокой и более низкой концентрации

Цель: Формирование умения готовить растворы

Оснащенность рабочего места: исходные раствора, мерный цилиндр, мерная колба, воронка химическая, пробка, ареометр.

Вопросы и термины для повторения: приготовление растворов, измерение плотности растворов, процентная концентрация.

ХОД РАБОТЫ

Порядок выполнения

Инструктивные указания и пояснения

Раствор можно готовить, непосредственно вводя рассчитанное количество вещества в растворитель, или путем разбавления более концентрированных растворов до требуемого значения концентрации.

" Правило креста". Если в левый угол воображаемого прямоугольника поместить более высокую концентрацию, а в нижний левый – меньшую концентрацию, а в центре - концентрацию получаемого смешанного раствора и затем вычесть по диагонали из большего числа меньшее, то отношение разностей покажет в каком весовом соотношении следует смешать исходные растворы для получения раствора заданной концентрации. 

В общей форме "правило креста" имеет вид:

где, а и в соответственно большая и меньшая исходные концентрации;

с - концентрация смешанного раствора;

с-в и а-с - показывает, в каких массовых частях следует смешать исходные растворы.

1. Получив задание у мастера и произведите необходимый расчет с помощью примера.

ПРИМЕР. Приготовить 100 г 10 % раствора хлорида натрия, имея в своем распоряжении 24 % и 14 % раствор NaCl.

1) Подставляем числа в «крест» и получаем: 24 – 10 = 14 и 14 – 10 = 4

24 4

10

14 4

2) Исходя из расчетов, получаем 18 массовых частей (4+14). Масса готового раствора 100 г, найдем массу 1 части: 100/18=5,6 г

m (1 раствора) = 4 * 5,6 = 22,4 ≈ 22 г

m (2 раствора) = 14 * 5,6 = 78,4 ≈ 78 г

3) Определяем по таблице 2 плотности исходных растворов.

Плотность 24% раствора = 1,1804 кг/м³

Плотность 14% раствора = 1,1008 кг/м³

Объемы их соответственно составляют:

V = m / ρ

V (1 раствора) = 22 / 1,1804 = 18,6377 мл ≈ 19 мл

V (2 раствора) = 78 / 1,1008 = 70,8575 мл ≈ 71 мл

2. Приготовление раствора

О тмерить вычисленные объемы исходных растворов с помощью мерного цилиндра, слить в мерную колбу на 250 мл, довести объем до метки, закрыть колбу пробкой и тщательно перемешать раствор, перевернув колбу несколько раз вверх дном.

3. Проверка концентрации приготовленного раствора

И змерить ареометром плотность приготовленного раствора и по таблице 2 найти его концентрацию (в %).

Испытуемую жидкость помещают в цилиндр емкостью не менее 0,5 л и при температуре жидкости 20^оС, осторожно опускают в нее чистый сухой ареометр. Погружать ареометр в жидкость следует осторожно, не выпуская его из рук до тех пор, пока не станет очевидным, что он плавает. При этом ареометр должен находиться в центре цилиндра и ни в коем случае не касаться стенок и дна сосуда. Отсчет производят по делениям шкалы ареометра через 3-4 мин после погружения по нижнему мениску жидкости. В случае определения плотности темноокрашенных жидкостей отсчет производят по верхнему мениску. После определения ареометр моют, вытирают и убирают в специальный футляр.

4. Установить расхождение практически полученной концентрации с заданной.

Рассчитать относительную ошибку δ_отн

δ_отн =  %,

где С – заданная концентрация,

С₁ - полученная концентрация.

Концентрация, %

Плотность*10^-3, кг/м³, при температуре

Концентрация, %

Плотность*10^-3, кг/м³, при температуре

10⁰С

20⁰С

10⁰С

20⁰С

1

1,0071

1,0053

14

1,1049

1,1008

2

1,0144

1,0125

15

1,1127

1,1065

3

1,0218

1,0196

16

1,1206

1,1162

4

1,0292

1,0268

17

1,1285

1,1241

5

1,0366

1,0340

18

1,1364

1,1319

6

1,0441

1,0413

19

1,1445

1,1398

7

1,0516

1,0486

20

1,1525

1,1478

8

1,0591

1,0559

21

1,1607

1,1559

9

1,0666

1,0633

22

1,1689

1,1639

10

1,0742

1,0707

23

1,1772

1,1722

11

1,0819

1,0782

24

1,1856

1,1804

12

1,0895

1,0857

25

1,1940

1,1888

13

1,0972

1,0933

26

1,2025

1,1972

Тема: Приготовление раствора серной кислоты H₂SO₄ разбавлением концентрированной

Цель: Формирование умения готовить растворы точной и приблизительной концентрации

Оснащенность рабочего места: серная кислота H₂SO₄ (концентрированная), вода дистиллированная, ареометр, мерная колба, пробка, мерный цилиндр, воронка, стакан химический.

Вопросы и термины для повторения: правила техники безопасности при работе с концентрированными кислотами, измерение плотности растворов

ХОД РАБОТЫ

Порядок выполнения

Инструктивные указания и пояснения

1. Повторить правила техники безопасности при работе с концентрированными кислотами

П ри работе с концентрированными кислотами нужно соблюдать осторожность, чтобы растворы не попали в глаза, на кожу и одежду.

П ри работе с концентрированными кислотами необходимо надевать защитные очки, резиновые перчатки и прорезиненный фартук.

При разведении серной кислоты следует осторожно приливать серную кислоту к воде при тщательном перемешивании во избежание сильного и разбрызгивания.

Соляную кислоту можно разбавлять водой без особых предосторожностей, но обязательно в вытяжном шкафу. При обращении с азотной кислотой соблюдаются те же меры предосторожности, что и с серной кислотой.

Переливание соляной и азотной кислоты разрешается только под вытяжкой или на воздухе. Необходимо помнить, что концентрированная азотная кислота при действии на органические вещества (скипидар, эфиры, мыла, промасленные тряпки и др.) вызывают воспламенение.

С ливать крепкие кислоты в раковины запрещается. Маленькие количества концентрированных кислот и щелочей после их нейтрализации допускается выливать в раковины с последующим промыванием не менее чем 10-кратном размере.

П опадание крепких кислот на кожу вызывает сильные химические ожоги.

При попадании на кожу кислоты необходимо пораженное место тщательно промыть водой и затем нейтрализовать раствором 2 % соды. При попадании на кожу концентрированной серной кислоты нужно обмыть это место большим количеством воды, затем нейтрализовать раствором соды.

Кислоты должны храниться в стеклянных склянках с притертыми пробками в прохладном месте.

2. Измерить плотность серной кислоты H₂SO₄

Испытуемую жидкость помещают в цилиндр емкостью не менее 0,5 л и при температуре жидкости 20^оС, осторожно опускают в нее чистый сухой ареометр. Погружать ареометр в жидкость следует осторожно, не выпуская его из рук до тех пор, пока не станет очевидным, что он плавает. При этом ареометр должен находиться в центре цилиндра и ни в коем случае не касаться стенок и дна сосуда. Отсчет производят по делениям шкалы ареометра через 3-4 мин после погружения по нижнему мениску жидкости. В случае определения плотности темноокрашенных жидкостей отсчет производят по верхнему мениску. После определения ареометр моют, вытирают и убирают в специальный футляр.

3. Рассчитать необходимый объем серной кислоты для приготовления раствора заданной концентрации с помощью примера.

ПРИМЕР. Нужно приготовить 1 л 5%-ного раствора соляной кислоты, пользуясь раствором ее с плотностью 1,19 г/см³. По справочнику (Таблица 3) узнаем, что 5%-ный раствор имеет плотность 1,024 г/см³; следовательно, 1 л ее будет весить 1,024*1000 = 1024 г. В этом количестве должно содержаться чистого хлористого водорода:

Кислота с плотностью 1,19 г/см³ содержит 37,23% HCl (находим также по справочнику). Чтобы узнать, сколько следует взять этой кислоты, составляют пропорцию:

или 137,5/1,19 = 115,5 кислоты с плотностью 1,19 г/см3, Отмерив 116 мл раствора кислоты, доводят объем его до 1 л.

4. Приготовление раствора

Рассчитанный объем кислоты отмерить маленьким мерным цилиндром и перенести в мерную колбу, куда предварительно налить небольшое количество воды (кислоту льют в воду!).

Дистиллированной водой дополнить мерную колбу до метки, закрыть колбу пробкой и тщательно перемешать полученный раствор серной кислоты.

5. Проверка концентрации приготовленного раствора

С помощью ареометра измерить плотность полученного раствора, по таблице 4 сравнить полученную плотность с плотностью кислоты при заданной концентрации, сделать вывод о концентрации заданной и полученной.

Перелить приготовленный раствор в емкость для хранения, подписать этикетку или фартук.

Убрать свое рабочее место, вымыть посуду и приборы.

Плотность, г/см³

Концентрация кислоты г/100 г раствора (масс.%)

Плотность, г/см³

Концентрация кислоты г/100 г раствора (масс.%)

HCL

HNO₃

H₂SO₄

HCL

HNO₃

H₂SO₄

1,000

0,360

0,329

0,261

1,180

36,23

30,00

25,21

1,005

1,360

1,255

0,985

1,185

37,27

30,74

25,84

1,010

2,364

2,164

1,731

1,190

38,32

31,47

26,47

1,015

3,374

3,073

2,485

1,195

39,37

32,21

27,10

1,020

4,388

3,982

3,242

1,200

40,00

32,94

27,72

1,025

5,408

4,883

1,000

1,205

33,68

28,33

1,030

6,433

5,784

4,746

1,210

34,41

28,95

1,035

7,464

6,661

5,493

1,215

35,16

29,57

1,040

8,490

7,530

6,237

1,220

35,93

30,18

1,045

9,510

8,398

6,956

1,225

36,70

30,79

1,050

10,52

9,259

7,704

1,230

37,48

31,40

1,055

11,52

10,12

8,415

1,235

38,25

32,01

1,060

12,51

10,97

9,129

1,240

39,02

32,61

1,065

13,50

11,81

9,843

1,245

39,80

33,22

1,070

14,49

12,65

10,56

1,250

40,58

33,82

1,075

15,48

13,48

11,26

1,255

41,36

34,42

1,080

16,47

14,31

11,96

1,260

42,14

35,01

1,085

17,45

15,14

12,66

1,265

42,92

35,60

1,090

18,43

15,95

13,36

1,270

43,70

36,19

1,095

19,41

16,76

14,04

1,275

44,48

36,78

1,100

20,39

17,58

14,73

1,280

45,27

37,36

1,105

21,36

18,39

15,41

1,285

46,06

37,95

1,110

22,33

19,19

16,08

1,290

46,85

38,53

1,115

23,29

20,00

16,76

1,295

47,63

39,10

1,120

24,25

20,79

17,43

1,300

48,42

39,68

1,125

25,22

21,59

18,09

1,305

49,21

40,25

1,130

26,20

22,38

18,76

1,310

50,00

40,82

1,135

27,18

23,16

19,42

1,315

50,85

41,39

1,140

28,18

23,94

20,08

1,320

51,71

41,95

1,145

29,17

24,75

20,73

1,325

52,56

42,51

1,150

30,14

25,48

21,38

1,330

56,04

44,72

1,155

31,14

26,24

22,03

1,335

56,96

45,26

1,160

32,14

27,00

22,76

1,340

57,87

45,80

1,165

33,16

27,76

23,31

1,345

58,78

46,33

1,170

34,18

28,51

23,95

1,350

59,69

46,86

1,175

35,20

29,25

24,58

1,355

60,67

47,39

Тема: Приготовление раствора с заданной молярной концентрацией.

Цель: Формирование умения готовить растворы точной и приблизительной концентрации

Оснащенность рабочего места: соль, аналитические весы, тара для взвешивания, фарфоровая ступка и пестик, мерная колба, пробка.

Вопросы и термины для повторения: приготовление растворов, правила работы на аналитических весах, навеска, молярная концентрация

ХОД РАБОТЫ

Порядок выполнения

Инструктивные указания и пояснения

Молярная концентрация (молярность, мольность) — количество вещества (число молей) компонента в единице объёма смеси. Молярная концентрация в системе СИ измеряется в моль/м³, однако на практике её гораздо чаще выражают в моль/л или ммоль/л. Возможно другое обозначение молярной концентрации См , которое принято обозначать М. Так, раствор с концентрацией 0,5 моль/л называют 0,5-молярным.

1. Расчет навески

По заданию мастера рассчитать необходимую навеску соли для приготовления раствора заданной молярной концентрации

, моль/л

M - молярная масса вещества, г/моль

m - масса вещества, г

V - объем раствора, л

2. Взятие навески

Взвесить на аналитических весах навеску, при необходимости предварительно размельчить соль в фарфоровой ступке.

3.Приготовление раствора

Н авеску перенести в мерную колбу, налить примерно 1/3 объема дистиллированной воды и перемешивать до полного растворения соли

Довести объем в мерной колбе до метки, закрыть пробкой, перемешать, подписать полученный раствор.

Тема: Определение концентрации соляной кислоты HCl

Цель: Формирование умения готовить растворы и определять их концентрацию

Оснащенность рабочего места: штатив, бюретка, воронка, зажим, стакан химический, колбы конические, пипетка, груша (спринцовка), лист белой бумаги, раствор щелочи, соляная кислота HCl, фенолфталеин.

Вопросы и термины для повторения: химическая посуда, эталон титрования, аликвота, индикаторы

ХОД РАБОТЫ

Порядок выполнения

Инструктивные указания и пояснения

1. Подготовка

Соберите всю необходимую химическую посуду.

П одготовьте к работе бюретку:

Бюретка должна быть чистой

• Ополаскиваем бюретку дистиллированной водой

• Н адеваем зажим

• Надеваем воронку

• Ополаскиваем бюретку рабочим раствором

• Заполняем бюретку рабочим раствором выше «0»

• Убираем воронку

• Убираем воздух из носика бюретки

• Устанавливаем уровень по мениску до «0»

Наполните бюретку раствором щелочи с известной концентрацией.

2. Определение концентрации

П олучите у мастера раствор соляной кислоты HCl неизвестной концентрации. При помощи мерной пипетки налейте в три конические колбы по 10 мл соляной кислоты и добавьте в каждую по 2-3 капли фенолфталеина. Поставьте колбу под бюретку на лист белой бумаги. Постоянно перемешивая раствор, приливайте в него из бюретки по каплям раствор щелочи до появления слабо-розовой окраски раствора, что свидетельствует о полной нейтрализации кислоты щелочью. Повторите титрование не менее трех раз.

3. Расчет

Расчет нормальной концентрации раствора соляной кислоты C_н (HCl) выполните по формулам:

или С₁V₁=C₂V₂

Уберите свое рабочее место, вымойте посуду.

Не забывайте обязательно в конце мытья посуды ополаскивать ее дистиллированной водой!

Тема: Приготовление 0,1 М раствора HCl из фиксанала

Цель: Формирование умения готовить растворы точной и приблизительной концентрации

Оснащенность рабочего места: стандарт-титр, бойки стеклянные, мерная колба объемом 1 литр, пробка, воронка химическая, резиновое кольцо, промывалка,

Вопросы и термины для повторения: приготовление растворов, фиксанал, мерная посуда.

ХОД РАБОТЫ

Порядок выполнения

Инструктивные указания и пояснения

Стандарт-титр – это ампула, содержащая строго определенное количество вещества с заданной концентрацией. Стандарт-титр также называют фиксанал.

1. В мерную колбу емкостью 1 литр вставляют чистую воронку с бойком. На узкую часть трубки воронки надевают резиновое кольцо.

1. С ампулы фиксанала удаляют этикетку и надписи, моют дистиллированной водой. Сухой фиксанал вставляют в воронку так, чтобы тонкостенное, втянутое внутрь дно ампулы касалось острия бойка.

Резким, но не сильным ударом разбивают дно ампулы о боек и дают всему содержимому вылиться (высыпаться) в колбу.

1. Другим стеклянным бойком продавливают верхнее отверстие ампулы.

1. Ампулу промывают снаружи и изнутри дистиллированной водой над воронкой.

1. Вынимают воронку и споласкивают снаружи ее нижнюю часть; промывную воду собирают в ту же колбу.

1. Растворение в колбе

а) добавить примерно половину отмеренного количества воды, энергично перемешать до полного растворения соли (если соль не растворяется, раствор подогреть);

б) добавить остальное количество воды до метки;

в) тщательно перемешать полученный раствор путем переворачивания колбы не менее 5 раз.

Из фиксанала получают точные растворы с точно известной концентрацией.

Уберите свое рабочее место, вымойте посуду.

Не забывайте обязательно в конце мытья посуды ополаскивать ее дистиллированной водой!