Лабораторная работа1 вариант 8

Лабораторная работа № 1
«Приготовление раствора заданной концентрации»
Выполнил: студент группы _
8 вариант
Цель работы: приобретение навыков проведения расчетов для
приготовления растворов заданной концентрации.
Задание к работе: Приготовить 48 мл раствора сульфата магния с ω3 = 9,95
% из растворов данной соли с ω1 = 13,53 % ω2 = 5,70 % ρ2 = 1,057 г/мл. Для
приготовленного раствора рассчитать молярную долю (X) моляльную
концентрацию (Сm) молярную концентрацию (С) и титр (Т). Сравнив
массовую долю приготовленного раствора ωэксп с заданной ωтеор , рассчитать
абсолютную ∆ω и относительную δ ошибки опыта
Раствор
ω, %
ρ, г/мл
m, г
V, мл
1
13,53
2
5,70
1,057
3
9,95
48
Решение:
Воспользуемся методом интерполяции (нахождение искомой величины
по характеру зависимости функции внутри изученного интервала
зависимости) для нахождения ρ1 и ρ3:
14,00% – 1,1484 г/мл
– 12,00% – 1,1256 г/мл
14,00 % – 1,1484 г/мл
–
13,53 % – ρ1 г/мл
2% – 0,0228 г/мл
0,47% – (1,1484 – ρ1) г/мл
2% – 0,0228 г/мл
–0,47% – (1,1484 – ρ1) г/мл
2*(1,1484 – ρ1) = 0,47*0,0228
→
Решая полученное уравнение, находим ρ1:
2,2968 – 2*ρ1 = 0,010716
2*ρ1 = 2,286084
ρ1 = 1,143042 г/мл ≈ 1,1430 г/мл
10,00% – 1,1034 г/мл
10,00% – 1,1034 г/мл
–8,00% – 1,0816 г/мл
–
9,95 % – ρ3 г/мл
2,00% – 0,0218 г/мл
0,05% – (1,1034 – ρ3) г/мл
2,00% – 0,0218 г/мл
2*(1,1034 – ρ3) = 0,05*0,0218
–0,05% – (1,1034 – ρ3) г/мл
→
Решая полученное уравнение, находим ρ1:
2,2068 – 2*ρ3 = 0,00109
2*ρ3 = 2,20571
ρ3 = 1,102855 г/мл ≈ 1,1029 г/мл
Далее задачу решаем по правилу смешения (правилу креста) – массы
смешиваемых растворов обратно пропорциональны разностям концентраций
смеси и отдельных ее компонентов:
9,95 – 5,70 = 4,25 м.ч
13,53
9,95
13,53 – 9,95 = 3,58 м.ч
5,70
7,83
Числа 4,25 и 3,58 показывают, в каком массовом отношении надо взять
исходные растворы, а число 7,83 показывает массовую часть получаемого
раствора.
𝑚(13,53) 4,25
𝑚(9,95)*4,25
=
⇒ 𝑚(13,53) =
𝑚(9,95)
7,83
7,83
𝑚(5,70) 3,58
𝑚(9,95)*3,58
=
⇒ 𝑚(5,70) =
𝑚(9,95) 7,83
7,83
Находим массы растворов:
𝑚(9,95%) = 𝜌(9,95) ∗ 𝑉(9,95%) = 1,1029*48 = 52,94 г
𝑚(13,53) =
𝑚(5,70) =
𝑚(9,95)*4,25
7,83
𝑚(9,95)*3,58
7,83
=
=
52,94*4,25
7,83
52,94*3,58
7,83
= 28,73г
= 24,21г
Проверка правильности расчетов: m1 + m2 = m3
28,73 + 24,21 = 52,94 г
Находим объемы растворов:
𝑉(13,53%) =
𝑉(5,70%) =
𝑚(13,53%)
𝜌(13,53%)
𝑚(5,70%)
𝜌(5,70%)
=
=
28,73
1,1430
24,21
1,057
= 25,14 мл
= 22,90мл
Оформим полученные данные в таблицу:
Раствор
ω, %
1
13,53
2
3
ρ, г/мл
m, г
V, мл
1,1430
28,73
25,14
5,70
1,057
24,21
22,90
9,95
1,1029
52,94
48
Находим молярную и моляльную концентрацию раствора по
формулам:
СМ (𝑀𝑔𝑆𝑂4 ) =
𝑛(𝑀𝑔𝑆𝑂4 )
моль
=[
]
𝑉р-ра (𝑀𝑔𝑆𝑂4 )
л
С𝑚 (𝑀𝑔𝑆𝑂4 ) =
𝑛(𝑀𝑔𝑆𝑂4 )
моль
=[
]
𝑚(𝐻2 𝑂)
кг
Из процентной концентрации найдем массу вещества – сульфата
магния:
 ( MgSO4 ) 
m( MgSO4 )
*100%
m раствора( MgSO4 )
𝑚(𝑀𝑔𝑆𝑂4 ) = 𝜔(𝑀𝑔𝑆𝑂4 ) ∗ 𝑚р-ра (𝑀𝑔𝑆𝑂4 ) = 0,0995 ∗ 52,94 = 5,26753 г
Количество вещества составит:
𝑛(𝑀𝑔𝑆𝑂4 ) =
𝑚(𝑀𝑔𝑆𝑂4 ) 5,26753
=
= 0,0438 моль
𝑀(𝑀𝑔𝑆𝑂4 )
120,3
Масса воды, как растворителя составит:
𝑚(𝐻2 𝑂) = 𝑚р-ра (𝑀𝑔𝑆𝑂4 ) − 𝑚в-ва (𝑀𝑔𝑆𝑂4 ) = 52,94 − 5,26753 = 47,67247 г
Подставляя полученные значения, находим молярную и моляльную
концентрацию полученного раствора:
СМ (𝑀𝑔𝑆𝑂4 ) =
С𝑚 (𝑀𝑔𝑆𝑂4 ) =
0,0438
моль
= 0,9125
0,048
л
0,0438
моль
= 0,9188
0,04767247
кг
Титр (Т) − масса растворенного вещества в 1 мл раствора (г/мл).
Т=
𝑚вещества 5,26753
=
= 0,109740 г/мл
𝑉раствора
48
Мольная доля (Х) − отношение количества вещества одного растворенного
компонента раствора к общему количеству всех компонентов.
𝑛вещества
Х =
𝑛вещества + 𝑛растворителя
В качестве растворителя использовалась вода
M(H2O) = 18 г/моль
n(растворителя) = m/M = 47,67247/18 = 2,6485 моль
Подставляя значения в формулу находим мольную долю раствора
Х=
0,0438моль
= 0,0163
0,0438моль + 2,6485моль
Экспериментальным путем, измерили ареометром плотность
полученного раствора, которая составила 1,104 г/мл
Рассчитаем его процентную концентрацию
Воспользуемся методом интерполяции (нахождение искомой величины
по
характеру
зависимости
функции
внутри
изученного
интервала
зависимости) для нахождения ωэксп:
12,00% – 1,1256 г/мл
–
10,00% – 1,1034 г/мл
2,00% – 0,0222 г/мл
–
12,00% – 1,1256 г/мл
–
ωэксп % – 1,104 г/мл
(12,00 - ωэксп )% – 0,0216 г/мл
2,00% – 0,0222 г/мл
0,0222*(12,00 - ωэксп ) = 2,00*0,0216
(12,00 - ωэксп )% – 0,0216 г/мл
→
Решая полученное уравнение, находим ω2:
0,2664 – 0,0222*ωэксп = 0,0432
0,0222*ωэксп = 0,2232
ωэксп = 10,05%
Абсолютная погрешность  – является оценкой абсолютной ошибки
измерения.
ω = ωэксп – ωтеор = 10,05 – 9,95 = 0,1
Относительная погрешность измерения δ – отношение абсолютной
погрешности измерения к опорному значению измеряемой величины.
δ = ω / ωтеор = 0,1/9,95 = 0,010 или 1,0%
Вывод по работе: таким образом, для приготовления 48 мл 9,95%-го
раствора MgSO4 требуется смешать 25,14 мл 13,53% раствора MgSO4 с
плотностью, равной 1,1430 г/мл, и 22,90 мл 5,70% раствора MgSO4 с
плотностью, равной 1,057 г/мл.
Молярная концентрация приготовленного раствора составит 0,9125
моль/л; моляльная концентрация приготовленного раствора составит 0,9188
моль/кг; титр приготовленного раствора составит 0,109740 г/мл; мольная
доля приготовленного раствора составит 0,0163.
В результате измерения плотности ареометром полученного раствора,
определили экспериментальную процентную концентрацию раствора, которая
составила ωэксп = 10,05%
Абсолютная погрешность опыта составила:
ω = 0,1
Относительная погрешность опыта:
δ = 1,0%