Экспериментальная часть. водный раствор неизвестного неэлектролита А с массовой долей растворенного вещества 30% (плотность раствора – 1,08 г/см3)

 

Реактивы:

водный раствор неизвестного неэлектролита А с массовой долей растворенного вещества 30% (плотность раствора – 1, 08 г/см³), дистиллированная вода, лед, поваренная соль.

Оборудование:

прибор для криоскопических исследований (криостат) (рис. 5.4); химический стакан для приготовления исследуемого раствора; кристаллизатор для приготовления охлаждающей смеси; две бюретки (с 30%-ным раствором вещества А и дистиллированной водой); шпатель; секундомер.

 

Рис. 5.4. Прибор для криоскопических исследований (криостат):

1 – внутренняя пробирка; 2 – пробка внутренней пробирки; 3 – термометр с ценой деления 0, 1 ^оС; 4 – мешалка для перемешивания раствора; 5 – кольцо мешалки; 6 – наружняя пробирка; 7 – крышка; 8 – стеклянный сосуд с охлаждающей смесью; 9 – мешалка для охлаждающей смеси.

(В некоторых криостатах позиции 4, 5 и 9 могут отсутствовать.)

 

Ход работы:

1. Приготовьте раствор для исследования. Для этого в химический стакан с помощью бюретки сначала налейте a мл 30%-ного раствора вещества А. Затем с помощью другой бюретки внесите в этот же стакан b мл дистиллированной воды. (Значения объемов a и b указывает преподаватель.) Полученный раствор тщательно перемешайте.

2. В кристаллизаторе приготовьте охлаждающую смесь из льда и соли. Заполните ею стеклянный сосуд криостата.

3. Внутреннюю пробирку криостата до ~ ½ ее объема заполните приготовленным раствором вещества А. Не пытайтесь залить в пробирку весь приготовленный раствор! Убедитесь, что при погружении пробирки в криостат раствор в ней будет полностью окружен охлаждающей смесью.

4. Поместите пробирку с раствором в охлаждающую смесь и фиксируйте изменение температуры в пробирке через каждые 15 секунд. Осторожно перемешивайте раствор в пробирке мешалкой или (если ее нет) термометром. Старайтесь не повредить термометр!

5. Полученные экспериментальные данные занесите в таблицу (табл. 5.2).

Таблица 5.2

Зависимость температуры раствора от продолжительности охлаждения

τ, с									…
t, oС

 

5. Продолжайте измерение температуры до тех пор, пока она не достигнет значения –10 ^оС. По окончании опыта выньте внутреннюю пробирку из криостата, поместите ее под струю теплой водопроводной воды и дождитесь, пока кристаллы расплавятся. Затем раствор из пробирки можно вылить.

6. По данным таблицы постройте график зависимости температуры раствора от времени его охлаждения t = f(τ) в пределах изменения температур от +5 до –10 ^оС (точки, выходящие за эти границы, на график не наносите). Вид полученного графика должен соответствовать рис. 5.3.

7. По графику определите температуру кристаллизации раствора t _{кр(р-ра)}. Вычислите понижение температуры кристаллизации раствора в сравнении с чистым растворителем ∆ Т _кр.

8. Вычислите массу растворенного вещества и массу растворителя в приготовленном растворе:

m _в-ва = V _{р-ра А} · ρ _р-ра · ω (А);

m _в-ва = a · 1, 08 · 0, 3 = … г;

m _воды = V _{р-ра А} · ρ _р-ра · (1 – ω (А)) + V _воды · ρ _воды;

m _воды = а · 1, 08 · (1 – 0, 3) + b · 1 = … г.

9. По формуле (6) рассчитайте молярную массу неизвестного неэлектролита А.

10. Узнайте у преподавателя справочное значение М (А) и вычислите относительную ошибку эксперимента:

(5.7)

Контрольные вопросы для защиты работы

1. От чего зависят температуры кипения и кристаллизации раствора?

2. Каков физический смысл криоскопической и эбуллиоскопической постоянных?

3. Как можно использовать данные по определению температуры кристаллизации раствора для определения молярной массы растворенного вещества?

4. Каким образом можно использовать данные по определению температуры кристаллизации раствора для обнаружения диссоциации электролитов в водных растворах?

5. В каком из следующих 0, 1-моляльных растворов: а) HNO₃; б) NaCl; в) C₆H₁₂O₆; г) CuSO₄; д) BaCl₂ – изменение температуры кристаллизации будет наибольшим?