РАСЧЕТЫ ПРИ ПРИГОТОВЛЕНИИ НОРМАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ  

/экв (К2Сг207) = 1/6, М( 1/6 К2Сг207) = 294,22/6 = 49,04 г/моль.

/я(К2Сг207) = М(1/6 К2Сг207)с(1/6 К2Сг207)К= 49,04-0,1-0,25 = 1,226 г.

1,226 г К2Сг2Сgt;7 отвешивают (на аналитических весах), растворяют в мерной колбе на 250 мл дистиллированной водой, доводят объем до метки, тщательно перемешивают.

Следует иметь в виду, что многие кристаллические вещества представляют собой кристаллогидраты.

Н2С204 - 2е -gt; 2С02 + 2Н+,

/экв(Н2С204-2Н20) = 1/2; М(1/2 Н2С204-2Н20) =

= 126,07/2 = 63,033 г/моль.

Приготовление растворов нормальной концентрации из концентрированных растворов. Следует приготовить 0,1 н. раствор Н28Сgt;4 из концентрированной кислоты, имеющейся в лаборатории. Проведем расчеты для 1 л 0,1 н. раствора Н^С^.

Ареометром измеряют плотность концентрированной Н28Сgt;4. Для этого кислоту наливают в высокий стеклянный цилиндр и подбирают соответствующий ареометр, с тем чтобы он плавал в кислоте, не касаясь дна и стенок цилиндра. Деление на шкале ареометра, против которого устанавливается верхний край мениска кислоты, соответствует значению плотности раствора в г/см (кг/м3). (После применения ареометр обмывают водой, обтирают и убирают в футляр.) По справочным таблицам находят концентрацию раствора. Например, оказалось, что в растворе содержится 95,6 % Н^С^, а плотность кислоты 1,84 г/м3.

а)/экв(Н2804)              = 1/2

М(1/2 Н2804) = 98,078/2 = 49,039 г/моль,

/я(Н2804) = М(1/2 Н2804)с(1/2 Н2804) К = 49,039 • 0,1 • 1 = 4,9039 г;

б)              учитывая, что концентрированная серная кислота имеет массовую долю 95,6 % Н28Сgt;4 в растворе, рассчитывают, какая масса этого раствора будет содержать 4,9039 г Н^С^:

100 г раствора — 95,6 г х г раствора — 4,9039 г Н25Сgt;4, х = 100 • 4,9039/95,6 = 5,1296 г раствора концентрированной НгБОц;

в)              найдем объем этого раствора:

У= т/р = 5,1296 г/1,84 г/мл = 2,79 мл.

В мерную колбу объемом 1 л вольем некоторый объем дистиллированной воды, затем внесем туда градуированной пипеткой 2,8 мл 95,6%-ной серной кислоты, растворяем, помешивая круговыми движениями колбу, затем доводим объем до метки и тщательно перемешиваем. Полученный раствор отгитровываем раствором щелочи.

3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРОВ С ЗАДАННОЙ МАССОВОЙ ДОЛЕЙ ВЕЩЕСТВ

Приготовление растворов из кристаллических веществ. Пример: рассчитать массу воды и сульфита натрия (№2803) для приготовления 5 л 10%-ного раствора (плотностью 1,075 г/см3).

Решение: масса 5 л полученного раствора составит 5000 • 1,075 = 5357 г. В этом растворе должно содержаться 10 % вещества (приведены два варианта расчета — а и б):

а)              в 100 г раствора содержится 10 г ЫаоЗОз; в 5357 г — ^

X = (5357 • 10)/100 = 537,5 г Ма2803;

б)              тв = /яр • Юв = 5357 • 0,1 = 535,7 г К^БОз-

Масса воды составит 5000 — 537,5 = 4462,5 г. Таким образом, для приготовления заданного раствора необходимо взять 537,5 г №5803 и 4462,5 г воды.

Приготовление растворов разбавлением и смешиванием по правилу «креста» (диагональной схемы). Пример 1: рассчитать, в каких соотношениях следует смешать 70%-ный и 10%-ный растворы серной кислоты для приготовления 50%-ного раствора.

Решение: по эмпирическому правилу «креста» искомую концентрацию (50 %) пишут в центре пересечения двух диагоналей, концентрации исходных растворов (70 и 10 %) — слева. Затем производят вычитание (из большего меньшее) по каждой диагонали (70 — 50 = 20 и 50 — 10 = 40) и ответы записывают по концам диагонали справа:

70 %

50%

10 % ^*20

Полученные цифры показывают, сколько частей по массе следует взять при смешивании исходных растворов (40 частей 70%-но- го раствора и 20 частей 10%-ного раствора) для приготовления 50%-ного раствора.

Если нужно приготовить определенную массу раствора, например 500 г, делают расчет по пропорциям:

60 г раствора (50%-ного) — 40 г (70%-ного)

500 г — х,

х — 500 * 40/60 = 333 г;

60 г раствора (50%-ного) — 20 г (10%-ного)

500 г — х,

х = 500 * 20/60 = 167 г.

(Вторую пропорцию можно заменить вычитанием 500 — 333 = = 147 г.) Если известны плотности исходных растворов, рассчитывают их объем. Так, плотность 70%-ной H2SO4 равна 1,61 г/см , 10%-ной - 1,068 г/см .

333/1,61 = 206,8 мл,

167/1,068 = 156,1 мл.

Итак, в данном примере при смешивании 206,8 мл 70%-ного раствора и 156,1 мл 10%-ного раствора H2SO4 получится 500 г 50%-ной серной кислоты. Воду можно рассматривать как раствор с нулевой концентрацией вещества и применять правило «креста» для расчетов по разбавлению раствора.

Пример 2. какие объемы 96%-ной серной кислоты (плотностью 1,84 г/см ) и воды нужно взять для приготовления 100 мл 30%-ной H2SO4 (плотностью 1,22 г/см3)?

Решение: составляем диагональную схему:

96              ^30

30

О %              ^"^66

Следует смешать 30 г 96%-ного раствора H2SO4 и 66 г воды; получим 30 + 66 = 96 г заданного 30%-ного раствора H2SO4. Находим массу 100 мл заданного 30%-ного раствора: 100 • 1,2 = 122 г. Рассчитываем массы исходного раствора и воды для получения 122 г заданного раствора:

96 г — 30 г              96 г — 66 г

122 г — х,              122 г — х,

х = 122 * 30/96 = 32,12 г;              х = 122 • 66/96 = 80,4 г.

Находим объемы: 36,12/1,84 = 19,6 мл, плотность воды равна 1 г/см3. Итак, нужно смешать 19,6 мл 96%-ного раствора H2SO4 и 80,4 мл воды для получения 100 мл 30%-ного раствора кислоты.

Пример 3: какой объем воды нужно прибавить к 200 мл 30%-ного раствора NaOH (плотностью 1,33 г/см3) для получения 10%-ного раствора щелочи?

Решение: составляем диагональную схему:

При смешивании 10 г 30%-ного раствора NaOH и 20 г воды получится 10%-ный раствор. В нашей задаче дан определенный объем 30%-ного раствора — 200 мл. Находим массу 200 мл 30%-ного раствора, она равна 200 • 1,33 = 266 г. Рассчитываем, сколько граммов воды должно быть в заданном 10%-ном растворе на 266 г 30%-ного раствора, по пропорции:

10 г раствора (30 %-ного) — 20 г воды

266 г — х,

х = (266 • 20)/10 = 532 г.

Учитывая плотность воды (1 г/см3), необходимо взять 532 мл воды.

Разбавление и смешивание растворов с применением формул.

Разбавление растворов. Пусть а — масса раствора, т — его концентрация (%); раствор нужно разбавить до концентрации и (%) объемом воды V(мл), при этом масса разбавленного раствора составит х = ат/п, а объем V= а(т/п — 1).

Объем воды, равный V, приливают к массе первоначального раствора, равной а.

Смешивание растворов. Пусть имеется масса раствора а с концентрацией т (%) и раствор того же вещества с концентрацией / (%); необходимо получить раствор с концентрацией п (%). Масса второго раствора

х= 1(п — т)/1п.

Эту массу смешивают с массой а первого раствора.