Навчальне дослідження № 5. Виготовлення водних розчинів із заданими масовими частками розчинених речовин. Робочий зошит (Григорович)

Назад до змісту

Запишіть обладнання та реактиви, з якими ви працюватимете.

Обладнання: мірні циліндри, мірні колби, мірні піпетки, лабораторні терези з важками, скляний хімічний стакан, скляна паличка з гумовим наконечником, лійка, шпатель.

Реактиви: дистильована вода, безводна сіль натрій хлорид $\mathrm{NaCl}$ , 20%-й розчин купрум(II) сульфату $\mathrm{CuSO_4}$ .

1. Сформулюйте мету дослідження відповідно до визначеного завдання.

Навчитися виготовляти водні розчини солей заданої концентрації розчиненням сухої речовини та розбавленням розчину.

2. Завдання 1. Виготовити розчин солі (будь-якої з наявних у кабінеті хімії безводних солей, наприклад, калій нітрату, натрій хлориду тощо). Необхідну масову частку оберіть самостійно в групі, наприклад, 1 %, 5 % тощо.

Сіль, розчин якої готуємо: натрій хлорид $\mathrm{NaCl}$

Готуємо розчин із масовою часткою: $5\%$

Готуємо розчин масою: $100\text{ г}$

Маса солі, необхідна для приготування розчину: $5\text{ г}$

Запишіть план експерименту.

Обчислити масу натрій хлориду та масу води:
$m(\mathrm{NaCl}) = m(\text{р-ну}) \cdot w(\mathrm{NaCl}) = 100\text{ г} \cdot 0{,}05 = 5\text{ г}$
$m(\mathrm{H_2O}) = m(\text{р-ну}) - m(\mathrm{NaCl}) = 100\text{ г} - 5\text{ г} = 95\text{ г}$
Оскільки густина води $\rho(\mathrm{H_2O}) = 1\text{ г/мл}$ , об’єм води дорівнює:
$V(\mathrm{H_2O}) = \dfrac{m(\mathrm{H_2O})}{\rho(\mathrm{H_2O})} = \dfrac{95\text{ г}}{1\text{ г/мл}} = 95\text{ мл}$
Зважити на терезах $5\text{ г}$ натрій хлориду за допомогою шпателя та годинникового скла.
Відміряти мірним циліндром $95\text{ мл}$ дистильованої води.
Пересипати натрій хлорид у хімічний стакан, долити відміряну воду та перемішати вміст скляною паличкою до повного розчинення кристалів солі.

3. Завдання 2. Виготовити розчин забарвленої солі (будь-якої з наявних у кабінеті хімії, наприклад, калій дихромату, купрум(2+) сульфату тощо) об’ємом 50 мл (або іншого об’єму залежно від наявного в кабінеті мірного посуду) розбавленням концентрованого розчину водою.

Маємо початковий розчин солі купрум(II) сульфату $\mathrm{CuSO_4}$ із масовою часткою $20\%$

Готуємо розчин із масовою часткою: $2\%$

Готуємо розчин об’ємом: $50\text{ мл}$

Об’єм розчину солі, необхідний для приготування розчину: $5\text{ мл}$

Запишіть план експерименту.

Обчислити необхідний об’єм початкового $20\%$ -го розчину за формулою розбавлення $w_1 \cdot V_1 = w_2 \cdot V_2$ :
$V_1 = \dfrac{w_2 \cdot V_2}{w_1} = \dfrac{2\% \cdot 50\text{ мл}}{20\%} = 5\text{ мл}$
Відібрати мірною піпеткою $5\text{ мл}$ початкового $20\%$ -го розчину купрум(II) сульфату.
Перенести відібраний розчин у мірну колбу місткістю $50\text{ мл}$ .
Долити дистильовану воду крізь лійку приблизно до половини колби, обережно перемішати коловими рухами, після чого долити воду краплями точно до мітки на шийці колби.
Закрити колбу корком і кілька разів перевернути її для повного перемішування.

Підбиваємо підсумки

1. Який спосіб приготування розчину виявився для вас простішим у виконанні й чому?

Перший (з сухої солі): потрібні прості розрахунки та зважування, без потреби крапельного доведення рідини до мітки.

2. У якому з двох способів отриманий результат був точнішим? Як ви це визначили?

Другий (у мірній колбі): мірна колба та піпетка мають високий клас точності й вузьку шийку, що зводить похибку до мінімуму.

3. Які переваги та недоліки ви виявили для кожного з двох способів виготовлення розчину?

1-й спосіб: перевага — будь-яка концентрація з сухої солі; недолік — час на зважування та розчинення.
2-й спосіб: перевага — швидкість приготування змішуванням; недолік — потрібні вихідний концентрований розчин і спеціальний мірний посуд.

4. Поясніть, як впливають похибки вимірювань (маси й об’єму) на точність отриманої концентрації розчину.

Похибки маси або об’єму спотворюють співвідношення компонентів, відхиляючи концентрацію від розрахункової.

Як би змінився результат експерименту, якщо б ви помилилися у вимірюванні маси або об’єму хоча б однієї з речовин?

За надлишку солі чи нестачі води концентрація буде завищеною, а за нестачі солі чи надлишку води — заниженою.

5. Чи можна, на вашу думку, приготувати розчин з абсолютно точним значенням масової частки розчиненої речовини?

Ні, абсолютно точне значення на практиці отримати неможливо.

Що заважає досягти абсолютної точності на практиці?

Похибки приладів (вагів, мірного посуду), неминучі втрати на стінках, випаровування води та домішки в солі.

6. Чому важливо знати точну концентрацію розчинів у побуті та техніці?

Для безпеки (запобігання опікам і отруєнням) та прогнозованого перебігу процесів.

Наведіть приклади практичного застосування таких розчинів.

Фізрозчин ( $0{,}9\%$ $\mathrm{NaCl}$ ), електроліт акумуляторів, столовий оцет ( $6–9\%$ ) для консервації, антисептики.

7. Наведіть приклади життєвих ситуацій, у яких вам знадобилося б використовувати навички приготування розчинів із заданими масовими частками розчинених речовин.

Консервування (розсіл, розведення оцту), приготування розчинів для полоскання, розведення добрив для рослин.

8. Чи можна зробити висновок про масову частку речовини за інтенсивністю забарвлення розчину?

Так. Що вища масова частка забарвленої солі, то темнішим та інтенсивнішим є забарвлення розчину.