Keemia aluste 2. praktikumi protokoll - NaCl sisalduse määramine liiva ja soola segus (11)

Eksperimentaalne töö nr. 1
NaCl sisalduse määramine liiva ja soola segus
Töö eesmärk: Lahuste valmistamine tahketest ainetest, kontsentratsiooni määramine tiheduse kaudu, ainete eraldamine segust , kasutades nende erinevat lahustuvust.
Kasutatavad ained: Naatriumkloriidi ja liiva segu.
Töövahendid: Kaalud, kuiv keeduklaas, klaaspulk , lehter, kooniline kolb , mõõtesilinder
(250 cm3), areomeeter , filterpaber.
Töö käik: Kaaluda kuiva keeduklaasi 5…9 g liiva ja soola segu (täpsusega 0,01 g). Lahustada NaCl klaaspulgaga segades vähese koguse (~ 50 cm3) destilleeritud veega. NaCl lahustub vees hästi, liiv ei lahustu. Kuna NaCl lahustuvus temperatuurist peaaegu ei olene, siis pole lahustuvuse tõstmiseks lahust vaja soojendada .
Lahus filtreerida . Selleks valmistatakse valge lindiga filterpaberist kurdfilter, asetatakse see klaaslehtrisse ning niisutatakse vähese hulga destilleeritud veega. Lehter koos filterpaberiga asetatakse statiivi abil keeduklaasi kohale nii, et lehtri ots puutub vastu keeduklaasi (kolvi) seina. Lahus valatakse filtrile mööda klaaspulka. Valamisel hoitakse keeduklaasi tila vastu klaaspulka nii, et ükski lahuse piisk ei voolaks mööda keeduklaasi seina alla. Klaaspulk peab olema veidi kaldu ega tohi puutuda vastu filtri põhja, mis võib kergesti puruneda. Filtrist täidetakse 3/4 ning klaaspulk tõstetakse kohe keeduklaasi tagasi, püüdes igati vältida pisemagi piisa kaotsiminekut.
Vältida suurema koguse liiva sattumist filtrile, mis aeglustab oluliselt filtrimist . Jäägile keeduklaasis lisada NaCl täielikuks väljapesemiseks liivast veel ~30...50 cm3 destilleeritud vett, segada ja filtrida koonilisse kolbi läbi sama filtri .
Keeduklaasi ja liiva jääki keeduklaasis pesta paar korda vähese veega (~10...20 cm3), jälgides, et keeduklaasi seinad saaksid puhtaks. Ka pesuvesi filtrida läbi sama filtri koonilisse kolbi.
NaCl täielikuks väljapesemiseks filtri pooridest täita filter destilleeritud veega, lastes ta lõpuks tühjaks tilkuda.
Liiv keeduklaasist loputada kraaniveega liivakogumisnõusse. Mitte valada liiva kraanikaussi!
Lahus valada koonilisest kolvist mõõtesilindrisse. Lisada mõõtesilindrisse nii palju destilleeritud vett, et lahust oleks täpselt 250 cm3. Lahust mõõtesilindris segada hoolikalt. Selleks valada lahus korraks uuesti koonilisse kolbi ja seejärel mõõtesilindrisse tagasi.
Mõõta areomeetriga lahuse tihedus. Areomeeter viia lahusesse ettevaatlikult, laskmata seda kõrgelt kukkuda . Peale mõõtmist pesta areomeeter kraaniveega, loputada destilleeritud veega ning kindlasti kuivatada.

• Leida tabelist NaCl protsendiline sisaldus lahuses, kasutades lineaarset interpoleerimist.
  
• Arvutada mõõtmistulemuste (lahuse maht ja tihedus) järgi lahuses oleva naatriumkloriidi mass ning NaCl protsendiline sisaldus liiva ja soola segus.
  
• Arvutada naatriumkloriidi sisaldus lahuses järgmistes kontsentratsiooni väljendusviisides: molaarsus , molaalsus, moolimurd , normaalsus , g/dm3, kg/m3.
  

Katsetulemused :
ρ mõõdetud tihedus 1,0051 g/cm3
ρ1 sellest väiksem tihedus tabelis 1,0019 g/cm3
ρ2 sellest suurem tihedus tabelis 1,0054 g/cm3
C%1 massiprotsent, mis vastab tihedusele ρ1 0,50 %
C%2 massiprotsent, mis vastab tihedusele ρ2 1,0 %
V = 250 ml = 250 cm3
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs:
Leian otsitava massiprotsendi C%:
C% = C%1 +
* (ρ – ρ1)
C% = 0,50 +
* (1,0051 – 1,0019) = 0,9571%
Lahuse massi arvutamine:
m = ρ * V
m = 1,0051 g/cm3 * 250 cm3 = 251,275 g
NaCl mass lahuses:
mNaCl =
mNaCl =
= 2,405 g
Lahuse molaarsus:
CM =
nNaCl = nNaCl =
=0,0411 mol
M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5 g/mol
CM =
= 0, 1644 mol/dm3
Lahuse molaalsus:
Cm =
mH20 = mlahus - maine
mH2O = 251,275 - 2,405 = 248,87 g = 0,24887 kg
Cm =
= 0,165 mol/kg
Lahuse moolimurd:
Cx =
ρH2O = 1,00 g/cm3
mH2O = ρ * V = 1,00 * 250 = 250 g
M(H20) = 2*1 + 16 = 18 g/mol
nH2O =
= 13,8 mol
Cx =
= 0,00297
Lahuse normaalsus:
CnNaCl =
mNaCl = 2,405g = 0,002405 kg
Vlahus = 250 dm3 = 0,250 dm3 = 0,00025 m3
CnNaCl =
= 0,1644 g*ekv/dm3

• g/dm3-> kg/m3
  

NaCl protsendiline sisaldus liiva ja soola segus A:
mseguA = 5,90 g
A%NaCl = 100 *
= 40,76%
Veaarvutus :
Tegelik NaCl sisaldus liiva ja soola segus oli 50%. Seega tegelik mNaCl=0,5*5,90=2,95g
Katse süstemaatiline viga, lähtudes NaCl tegelikust massist (mõõdetud ühikutes) liiva ja soola segus: 2,95g - 2,405g = 0,545g
ja suhteline süstemaatiline viga
%=(0.545/5,90)*100 = 9,2%
Kokkuvõte ja järeldused:
Lahustunud aine kogust lahuses saab määrata mitmel erineval viisil, sõltuvalt sellest, mis on kõige mugavam või mida edaspidises töös vaja läheb. Saadud katsetulemuse väike erinevus tegelikust protsendilisest sisaldusest võis olla tingitud ligikaudsetest arvutdest ja ebatäpsetest mõõtmistulemustest.
Eksperimentaalne töö nr. 2
Soolhappelahuse valmistamine ja kontsentratsiooni määramine
Töö eesmärk: Lahuse valmistamine kontsentreeritud happe lahusest, lahuste lahjendamine, kontsentratsiooni määramine tiitrimisega .
Kasutavad ained: Kontsentreeritud HCl lahus (tõmbe all), täpse kontsentratsiooniga NaOH
lahus, indikaator fenoolftaleiin (ff).
Töövahendid: Koonilised kolvid (250 ml), mõõtesilindrid (10 ml, 100 ml), mõõtekolb (100 ml), bürett, pipetid (10 ml, 20 ml), klaaspulk.
Töö käik: Happelahuse valmistamine kontsentreeritud soolhappest.
Mõõta mõõtesilindriga 250 ml koonilisse kolbi arvutatud kogus vett ja lisada tõmbe all väikese mõõtesilindriga vajalik kogus kontsentreeritud soolhapet. Kolb sulgeda korgiga ja lahus segada tõmbe all ringikujuliste liigutustega. Tõmbe all soolhapet mõõtes ja valades kanda kaitseprille !
Teha saadud soolhappelahusest viiekordne (5x) lahjendus. Selleks pipeteerida destilleeritud veega loputatud 100 ml mõõtekolbi 20 ml lahust, lisada vett kriipsuni, sulgeda korgiga ning loksutada intensiivselt. NB! Pipetid ja bürett loputada eelnevalt töölahusega – lahusega, mida hakatakse pipeteerima või büretist lisama . Seega 20 ml pipett tõmbe all valmistatud HCl lahusega, bürett NaOH lahusega. See on vajalik selleks, et vee- või teistsuguse kontsentratsiooniga lahuse piisad pipeti ja büreti seintel ei muudaks mõõdetava lahuse kontsentratsiooni.
Soolhappelahuse kontsentratsiooni määramine tiitrimisega.
Pipeteerida destilleeritud veega loputatud koonilisse kolbi 10 ml 5x lahjendusega HCl lahust ja lisada 2...3 tilka fenoolftaleiinilahust.
Bürett täita nullini täpse kontsentratsiooniga NaOH lahusega ja tiitrida ühe tilga täpsusega, kuni roosa värvus jääb viimase tilga lisamisel püsima. Tiitrimist korrata 2...4 korda, kuni saavutatakse kolm tulemust NaOH mahtude erinevusega mitte rohkem kui 0,1...0,15 ml.
Arvutada tiitrimiseks kulunud NaOH lahuse kokkulangevate mahtude järgi 5x lahjendusega HCl lahuse molaarne kontsentratsioon. Saadud tulemustest võtta keskmine. Arvestades viiekordset lahjendust võrrelda saadud tulemust tõmbe all valmistatud algse (lahjendamata) soolhappelahuse molaarse kontsentratsiooniga.
Katseandmed :
Valmistatava lahuse massiprotsent 1,7%
Valmistatava lahuse molaarsus 0,4685 mol/l
Konts. soolhappe tihedus 1,179 g/cm3
Konts. soolhappe massiprotsent 36,0 %
Vaja on võtta konts. hapet 4,03 ml
Vaja on võtta vett 95,9 ml

• Leian, kui palju hapet tuleb võtta:
  

HCl lahuse mass m = ρ * V m = 1,0068 * 100 =100,68 g
100,68g – 100%
X - 1,7% X =
= 1,71 g
Konts. soolhape lahuses
1,71 = Vlahus * 1,179 *
Vlahus = 4,03 ml
Leian, kui palju tuleb vett võtta:
100ml – 4,03ml = 95,9ml
Katseandemte töötlus ja tulemuste analüüs:
Tiitrimise tulemused: 1.tulemus 10,7 ml
2.tulemus 10,5 ml
3.tulemus 10,9 ml
4.tulemus 10,6 ml
Tulemuste keskmine (10,7 + 10,5 + 10,9 + 10,6)/4 = 10,675 ml
VHCl = 10 ml
Leian, millise kontsentratsiooniga hapet sooviti valmistada.
CM(HCl) =
M(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 g/mol
CM =
= 0,4685 mol/dm3
Leian, millise kontsentratsiooniga lahus saadi
VHCl * CM(HCl) = VNaOH *CM (NaOH)
CM(NaOH) = 0, 1002 M
CM(HCl) =
= 0, 1069 mol/dm3
Kuna oli antud, et leida tuleb viie korda lahjendus, siis tuleb saadud tulemus korrutada 5-ga.
CM(HCl) = 0,1069 * 5 = 0,5345 mol/dm3
Suhteline viga:
∆ =
* 100 = 14,0%