Как найти концентрацию кислоты через плотность

Тема: Определение плотности.Расчёты и техника приготовления растворов кислот.

Практическое занятие №25, 26.

Тема: Расчеты и техника приготовления растворов щелочей

Расчёты и техника приготовления растворов щелочей.

Расчёт количества щелочи, необходимого для приготовления раствора той или иной концентрации, производят так же как для растворов солей. Однако твердая щелочь, особенно не очень хорошо очищенная, содержит много примесей, поэтому рекомендуется отвешивать щелочи в количестве, больше рассчитанного на 2-3%.

Техника приготовления растворов щелочей имеет свои особенности. При приготовлении растворов щелочей нужно соблюдать следующие правила:

1. Кусочки щелочи следует брать щипцами, пинцетом, а если необходимо взять их руками, то обязательно в резиновых перчатках. Гранулированную щелочь в виде маленьких лепешечек насыпают фарфоровой ложкой.

2. Отвешивать щелочь на бумаге нельзя; /для этого следует использовать только стеклянную или фарфоровую посуду.

3. Щелочь нельзя растворять в толстостенных бутылях, так как при
растворении происходит сильное разогревание и бутыль может лопнуть.

Отвешенное на технохимических весах количество щелочи помещают в большую фарфоровую чашку или стакан. В эту посуду наливают такое количество воды, чтобы раствор имел концентрацию 35-40%. Перемешивают раствор стеклянной палочкой, пока вся щелочь не растворится. Затем раствор оставляют стоять до остывания и выпадения осадка. Осадок представляет собой примеси (в основном карбонаты), которые не растворяются в концентрированных растворах щелочей. Оставшуюся щелочь осторожно сливают в другой сосуд (лучше с помощью сифона), куда доливают нужное количество воды.

Раствор щелочи не всегда удается приготовить заданной концентрации, поэтому, приготовив раствор, следует определить при помощи ареометра его плотность и но таблице найти процентное содержание щелочи.

Тема: Определение плотности.Расчёты и техника приготовления растворов кислот.

Погружать ареометр в испытываемую жидкость следует осторожно, не касаясь стенок цилиндра. Ареометр не выпускают из рук до тех пор, пока не станет очевидным, что он плавает. При определении относительной плотности ареометр должен находиться в центре цилиндра и не должен касаться дна. Отсчет по делениям шкалы ареометра производят по верхнему мениску жидкости. По окончании работы ареометр промывают в воде и, вытерев его насухо, убирают в специальный футляр или ящик. Ареометры очень хрупкие, поэтому обращаться с ними следует очень осторожно.

Источник

Концентрация растворов. Способы выражения концентрации растворов.

Концентрация раствора может выражаться как в безразмерных единицах (долях, процентах), так и в размерных величинах (массовых долях, молярности, титрах, мольных долях).

Способы выражения концентрации растворов.

1. Массовая доля (или процентная концентрация вещества) – это отношение массы растворенного вещества m к общей массе раствора. Для бинарного раствора, состоящего из растворённого вещества и растворителя:

,

ω – массовая доля растворенного вещества;

m_в-ва – масса растворённого вещества;

Массовую долю выражают в долях от единицы или в процентах.

2. Молярная концентрация или молярность – это количество молей растворённого вещества в одном литре раствора V:

,

C – молярная концентрация растворённого вещества, моль/л (возможно также обозначение М, например, 0,2 М HCl);

n – количество растворенного вещества, моль;

V – объём раствора, л.

Раствор называют молярным или одномолярным, если в 1 литре раствора растворено 1 моль вещества, децимолярным – растворено 0,1 моля вещества, сантимолярным – растворено 0,01 моля вещества, миллимолярным – растворено 0,001 моля вещества.

3. Моляльная концентрация (моляльность) раствора С(x) показывает количество молей n растворенного вещества в 1 кг растворителя m:

,

С (x) – моляльность, моль/кг;

n – количество растворенного вещества, моль;

4. Титр – содержание вещества в граммах в 1 мл раствора:

,

T – титр растворённого вещества, г/мл;

m_в-ва – масса растворенного вещества, г;

5. Мольная доля растворённого вещества – безразмерная величина, равная отношению количества растворенного вещества n к общему количеству веществ в растворе:

,

N – мольная доля растворённого вещества;

n – количество растворённого вещества, моль;

n_р-ля – количество вещества растворителя, моль.

Сумма мольных долей должна равняться 1:

Иногда при решении задач необходимо переходить от одних единиц выражения к другим:

М(Х) – молярная масса растворенного вещества;

ρ= m/(1000V) – плотность раствора. 6. Нормальная концентрация растворов (нормальность или молярная концентрация эквивалента) – число грамм-эквивалентов данного вещества в одном литре раствора.

Грамм-эквивалент вещества – количество граммов вещества, численно равное его эквиваленту.

Эквивалент – это условная единица, равноценная одному иону водорода в кислотоно-основных реакциях или одному электрону в окислительно – восстановительных реакциях.

Для записи концентрации таких растворов используют сокращения н или N. Например, раствор, содержащий 0,1 моль-экв/л, называют децинормальным и записывают как 0,1 н.

,

С_Н – нормальная концентрация, моль-экв/л;

z – число эквивалентности;

Коэффициент растворимости – отношение массы вещества, образующего насыщенный раствор при конкретной температуре, к массе растворителя:

Источник

Определение концентрации растворов кислот и щелочей по плотности

Для установления концентрации растворов едкого натра и едкого кали в качестве исходных веществ применяют кристаллогидрат щавелевой кислоты H₂C₂O₄•2H₂O, янтарную кислоту H₂C₄H₄O₄, сульфаминовую кислоту HSO₃NH₂ или титрованные растворы соляной и серной кислот (последние обычно используют для проверки концентрации растворов едких щелочей).

Концентрацию растворов гидроокиси бария или кальция и щелочной смеси устанавливают по титрованному раствору соляной кислоты. Для определения концентрации 0,1 н. растворов едкого натра или едкого кали удобно пользоваться растворами щавелевой или соляной кислот, приготовленными из фиксаналов. Для приготовления раствора щавелевой кислоты применяют дистиллированную воду, не содержащую углекислого газа.

Титрование раствора щелочи раствором щавелевой кислоты ведут в присутствии 2—3 капель 0,1%-ного раствора фенолфталеина до обесцвечивания розовой окраски раствора.

Титрование раствора щелочи соляной кислотой ведут вначале в присутствии фенолфталеина, а после исчезновения розовой окраски добавляют 1—2 капли раствора метилового оранжевого и титруют до перехода желтой окраски раствора в оранжево-розовую.

Концентрацию раствора щелочи вычисляют по формулам:

по метиловому оранжевому:

где V₁ — объем раствора кислоты, израсходованный на титрование с фенолфталеином;

V₂ — суммарный объем раствора кислоты, израсходованный на титрование с фенолфталеином и метиловым оранжевым.

Разница в концентрации, установленной по фенолфталеину и метиловому оранжевому, указывает на загрязнение щелочи карбонатами. Эта разница не должна превышать 0,4%.

При установлении или при проверке концентрации раствора щелочи по раствору кислоты нормальные концентрации этих растворов должны быть близкими. В противном случае один из растворов (более концентрированный) перед титрованием разбавляют в мерной колбе.

При использовании титрованного раствора щелочи результаты анализа рассчитывают по концентрации щелочи, полученной при установлении титра ее с тем индикатором, который применяют при анализе.

Для определения концентрации раствора едкой щелочи по янтарной кислоте обычно пользуются методом титрования навесок янтарной кислоты. Эквивалент янтарной кислоты равен 59,05.

Пример 1. На титрование 15,00 мл раствора едкого натра израсходовано 16,20 мл 0,1000 н. раствора щавелевой кислоты (средний сходящийся результат титрования). Определить нормальную концентрацию раствора щелочи.

Нормальная концентрация раствора едкого натра:

0,1 • 16,2 / 15 = 1070 н.

Пример 2. На титрование 25,00 мл раствора едкого натра с фенолфталеином было израсходовано 24,80 мл 0,1000 н. раствора соляной кислоты, затем был добавлен раствор метилового оранжевого, после чего титрование продолжено.

При этом суммарный объем израсходованной соляной кислоты равен 24,88 мл. Определить нормальную концентрацию раствора щелочи и ее пригодность для анализа.

Нормальная концентрация едкого натра по фенолфталеину:

0,1 • 24,8 / 25 = 0,09920 н.

Нормальная концентрация едкого натра по метиловому оранжевому:

0,1 • 24,88 / 25 = 0,09952 н.

Разность концентраций в %:

т. е. меньше предельно допустимого. Раствор щелочи пригоден как рабочий раствор для анализа.

Пример 3. Определить массу отдельной навески янтарной кислоты для установления концентрации 0,1 н. раствора щелочи, если для титрования применяют бюретку емкостью 25 мл.

Предполагаем израсходовать на титрование 20 мл раствора щелочи.

Масса навески янтарной кислоты:

59,05 • 0,1 • 20 / 1000 = 0,12 г.

Пример 4. Навеска янтарной кислоты 1,064 г оттитрована 35,50 мл раствора едкого натра. Определить нормальную концентрацию раствора.

1000 • 1,064 / 59,05 • 35,5 = 0,5070 н.

Растворы щелочей хранят в склянках, закрытых резиновыми (кроме растворов аммиака) или полиэтиленовыми пробками. Для раствора аммиака обычно применяют стеклянные пробки. Если склянка для хранения сообщается с бюреткой, то в пробку вставляют хлоркальциевую трубку, заполненную натровой (натронной) известью для поглощения углекислоты воздуха.

При длительном хранении растворов щелочей внутреннюю поверхность склянок парафинируют.

Источник

Растворы кислот

Приблизительные растворы. В большинстве случаев в лаборатории приходится пользоваться соляной, серной и азотной кислотами. Кислоты имеются в продаже в виде концентрированных растворов, процентное содержание которых определяют по их плотности.

Кислоты, применяемые в лаборатории, бывают технические и чистые. Технические кислоты содержат примеси, а потому при аналитических работах не употребляются.

Концентрированная соляная кислота на воздухе дымит, поэтому работать с ней нужно в вытяжном шкафу. Наиболее концентрированная соляная кислота имеет плотность 1,2 г/см3 и содержит 39,11%’ хлористого водорода.

Разбавление кислоты проводят по расчету, описайному выше.

Пример. Нужно приготовить 1 л 5%-ного раствора соляной кислоты, пользуясь раствором ее с плотностью 1,19 г/см3. По справочнику узнаем, что 5%,-ный раствор нмеет 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.

Так же разбавляют серную кислоту. При разбавлении ее следует помнить, что нужно приливать кислотук воде

, а не наоборот. При разбавлении происходит сильное разогревание, и если приливать воду к кислоте, то возможно разбрызгивание ее, что опасно, так как серная кислота вызывает тяжелые ожоги. Если кислота попала на одежду или обувь, следует быстро обмыть облитое место большим количеством воды, а затем нейтрализовать кислоту углекислым натрием или раствором аммиака. При попадании на кожу рук или лица нужно сразу же обмыть это место большим количеством воды.

Особой осторожности требует обращение с олеумом, представляющим моногидрат серной кислоты, насыщенный серным ангидридом SO3. По содержанию последнего олеум бывает нескольких концентраций.

Следует помнить, что при небольшом охлаждении олеум закристаллизовывается и в жидком состоянии находится только при комнатной температуре. На воздухе он дымит с выделением SO3, который образует пары серной кислоты при взаимодействии с влагой воздуха.

Большие трудности вызывает переливание олеума из крупной тары в мелкую. Эту операцию следует проводить или под тягой, или на воздухе, но там, где образующаяся серная кислота и SO3 не могут оказать какого-либо вредного действия на людей и окружающие предметы.

Если олеум затвердел, его следует вначале нагреть, поместив тару с ним в теплое помещение. Когда олеум расплавится и превратится в маслянистую жидкость, его нужно вынести на воздух и там переливать в более мелкую посуду, пользуясь для этого способом передавлива-ния при помощи воздуха (сухого) или инертного газа (азота).

При смешивании с водой азотной кислоты также происходит разогревание (не такое, правда, сильное, как в случае серной кислоты), и поэтому меры предосторожности должны применяться и при работе с ней.

В лабораторной практике находят применение твердые органические кислоты. Обращение с ними много проще и удобнее, чем с жидкими. В этом случае следует заботиться лишь о том, чтобы кислоты не загрязнялись чем-либо посторонним. При необходимости твердые органические кислоты очищают перекристаллизацией (см, гл. 15 «Кристаллизация»),

Точные растворы. Точные растворы кислот готовят так же, как и приблизительные, с той только разницей, что вначале стремятся получить раствор несколько большей концентрации, чтобы после можно было его точно, по расчету, разбавить. Для точных растворов берут только химически чистые препараты.

Нужное количество концентрированных кислот обычно берут по объему, вычисленному на основании плотности.

Пример. Нужно приготовить 0,1 и. раствор H2SO4. Это значит, что в I л раствора должно содержаться:

Кислота с плотностью 1,84 гсмг содержит 95,6% H2SO4 н для приготовления 1 л 0,1 н. раствора нужно взять следующее количество (х) ее (в г):

Соответствующий объем кислоты составит:

Отмерив из бюретки точно 2,8 мл кислоты, разбавляют ее до 1 л в мерной колбе и затем титруют раствором щелочи п устанавливают нормальность полученного раствора. Если раствор получится более концентрированный), к нему добавляют из бюретки рассчитанное количество воды. Например, при титровании установлено, что 1 мл 6,1 н. раствора H2SO4 содержит не 0,0049 г H2SO4, а 0,0051 г. Для вычисления количества воды, которое необходимо для приготовления точно 0,1 н. раствора, составляем пропорцию:

Расчет показывает, что этот объем равен 1041 мл раствор нужно добавить 1041 — 1000 = 41 мл воды. Следует еще учесть то количество раствора, которое взято для титрования. Пусть взято 20 мл, что составляет 20/1000 = 0,02 от имеющегося объема. Следовательно, воды нужно добавить не 41 мл, а меньше: 41 — (41*0,02) = = 41 —0,8 = 40,2 мл.

Исправленный раствор следует снова проверить на содержание вещества, взятого для растворения. Точные растворы соляной кислоты готовят также ионообменным способом, исходя из точной рассчитанной навески хлористого натрия. Рассчитанную и отвешенную на аналитических весах навеску растворяют в дистиллированной или деминерализованной воде, полученный раствор пропускают через хроматографическую колонку, наполненную катионитом в Н-форме. Раствор, вытекающий из колонки, будет содержать эквивалентное количество HCl.

Как правило, точные (или титрованные) растворы следует сохранять в плотно закрытых колбах, В пробку сосуда обязательно нужно вставлять хлоркальциевую трубку, заполненную в случае раствора щелочи натронной известью или аскаритом, а в случае кислоты — хлористым кальцием или просто ватой.

Для проверки нормальности кислот часто применяют прокаленный углекислый натрий Na2COs. Однако он обладает гигроскопичностью и поэтому не полностью удовлетворяет требованиям аналитиков. Значительно удобнее пользоваться для этих целей кислым углекислым калием KHCO3, высушенным в эксикаторе над CaCl2.

При титровании полезно пользоваться «свидетелем», для приготовления которого в дистиллированную или деминерализованную воду добавляют одну каплю кислоты (если титруют щелочь) или щелочи (если титруют кислоту) и столько капель индикаторного раствора, сколько добавлено в титруемый раствор.

Приготовление эмпирических, по определяемому веществу, и стандартных растворов, кислот проводят по расчету с применением формул, приведенных для этих и описанных выше случаев.

Источник

Определение концентрации растворов кислот и щелочей по плотности

ГОСТ 28959-91
(ИСО 2990-74)

КИСЛОТА АЗОТНАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ПО ИЗМЕРЕНИЮ ПЛОТНОСТИ

Nitric acid for industrial use. Evaluation of the nitric acid concentration by measurement of density

Дата введения 1992-07-01

1. Стандарт подготовлен Ассоциацией «Агрохим» методом прямого применения международного стандарта ИСО 2990-74* «Кислота азотная техническая. Определение концентрации по измерению плотности» и полностью ему соответствует

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 03.04.91 N 435

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

Номер пункта, подпункта

5. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Октябрь 2004 г.

Настоящий стандарт устанавливает метод приблизительного определения концентрации технической азотной кислоты по измерению плотности при температуре 20 °С с помощью ареометра.

1. ОТБОР ПРОБ

2. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

3. АППАРАТУРА

3.1. Ареометр АОН-2 1400-1480; 1480-1570 по ГОСТ 18481.

3.3. Термометр по ГОСТ 28498 с несмачивающей жидкостью типа Б, диапазоном измерения 0-100 °С, ценой деления 0,5 °С.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ИСПЫТАНИЯ

4.1. Определение плотности

500 см испытуемого образца помещают в стеклянный цилиндр и доводят до метки при температуре (20±0,5) °С. Ареометр помещают в цилиндр и, когда он приходит в состояние покоя, убеждаются в том, что температура кислоты составляет (20±0,5) °С. По шкале ареометра отсчитывают показания плотности.

4.2. Определение концентрации азотной кислоты

Концентрацию азотной кислоты, соответствующую величине плотности полученной с помощью ареометра, определяют по таблице.

Плотность и концентрации водных растворов азотной кислоты

Плотность при температуре 20 °С, кг/м

Источник