Hcl ca oh 2: Страница не найдена

alexxlab / / Разное

Лаборатория 10. Продукт растворимости гидроксида кальция

Цель и обзор

Насыщенный раствор Ca(OH) 2 получают путем взаимодействия металлического кальция с водой с последующим фильтрованием твердых веществ.

( 1 )

Ca(s) + H 2 O → Ca(OH) 2 (s) Ca 2+ (водн.) + 2 OH − (водн.)

Концентрацию растворенного гидроксида определяют кислотно-основным титрованием стандартизированным раствором HCl.

K sp

для Ca(OH) 2 будет рассчитываться из экспериментально определенной концентрации насыщения гидроксида.

Объективы

  • •

    понимать равновесие растворимости, кислотно-щелочную нейтрализацию и химический состав извести (Ca(OH) 2 ), известковой воды и карбоната кальция (называемого известняком, когда он встречается в природе в виде минерала)

  • •

    манипулировать уравнениями для равновесия насыщения, кислотно-щелочного титрования и объемных разбавлений

Предлагаемый обзор и внешнее чтение

  • •

    справочная информация о равновесии и растворимости; соответствующая справочная и справочная информация по растворимости, кислотам и основаниям

Фон

Всякий раз, когда в воде присутствует твердый гидроксид кальция Ca(OH) 2 (обычно известный как известь ), он растворяется в соответствии с уравнением

. 2

Са(ОН) 2 (т) Ca 2+ (водн.) + 2 OH − (водн.)

 до тех пор, пока скорость обратной реакции не сравняется со скоростью прямой реакции и раствор не станет насыщенным.

( 2 )

Ca(OH) 2 (s) Ca 2+ (водн.) + 2 OH − (водн.) 

Константа равновесия реакции представляет собой константу произведения растворимости,

K sp ,

, определяемую следующим образом.

( 3 )

K sp = [Ca 2+ ][OH − ] 2  

Концентрация Ca(OH) 2 ( s ) не появляется в выражении константы равновесия, потому что он всегда присутствует в виде чистого твердого вещества (активность равна 1), независимо от того, как много или как мало его присутствует. Насыщенный раствор Ca(OH) 2 можно приготовить реакцией металлического кальция с водой. Кальций окисляется водой с образованием гидроксида кальция и газообразного водорода.

(4)

Ca(s) + 2 H 2 O(l) → Ca(OH) 2 (s) + H 2 (g) 

Процедура

7

7

Проверьте необходимое оборудование на складе (или одолжите необходимые предметы на столе с реагентами). Перед использованием все хорошо очистите.

Если ваш ТА готовит насыщенный раствор Ca(OH) 2 , осторожно отлейте примерно 30 мл жидкости над осадком в колбу Эрленмейера и немедленно закройте ее пробкой. ПОЖАЛУЙСТА, не забудьте закрыть крышку контейнера с реагентом (раствор, приготовленный ТА). Перейдите к шагу 5.

2

Чтобы приготовить насыщенный раствор Ca(OH) 2 , используйте пинцет, чтобы безопасно добавить небольшой кусочек металлического кальция в 150 мл дистиллированной воды в химическом стакане.

  • •

    Если вы добавите слишком много металла, может образоваться большой избыток твердого гидроксида кальция, который будет трудно удалить фильтрованием.

  • •

    Если вы добавите слишком мало металла, вы не сформируете достаточное количество гидроксида кальция для насыщения раствора, что является целью добавления металла в воду.

  • •

    Металлический кальций является сильным восстановителем и не должен контактировать с кожей.

  • •

    Возможно, вам придется поцарапать металл, чтобы стереть потускнение, и обнажить чистую поверхность, чтобы началась реакция.

3

Вы должны увидеть белый осадок твердого Ca(OH) 2 , что указывает на то, что надосадочная жидкость представляет собой насыщенный раствор известковой воды.

4

Перемешайте раствор и дайте осадку осесть.

5

Медленно перелейте раствор через воронку, выстланную фильтровальной бумагой, в колбу Эрленмейера, чтобы собрать свободный от твердого вещества супернатант (насыщенный раствор Ca(OH) 2 ). Чтобы лучше отделить мелкие частицы осадка от супернатанта, вы можете использовать два куска фильтровальной бумаги или дважды профильтровать раствор. Фильтрация может занять много времени, поэтому сделайте разбавления для остальной части эксперимента, пока ждете. Не использовать вакуумную фильтрацию. Не смывать осадок.

6

После завершения фильтрации немедленно закройте колбу с надосадочной жидкостью. Известковая вода может реагировать с двуокисью углерода с образованием очень нерастворимого карбоната кальция .

( 5 )

Ca 2+ (водн.) + 2 OH − (водн.) + CO Углекислый газ из воздуха действует как кислота и нейтрализует часть ОН

– вы измеряете. Сведите к минимуму контакт вашего насыщенного раствора с воздухом, закрыв ваши колбы после того, как вы собрали фильтрат.

7

Ваш фильтрат должен быть прозрачным . Любое твердое вещество Ca(OH) 2 мешает определению концентрации насыщения ионов OH – . Поскольку ионы ОН – удаляются из пробы при титровании кислотой, оставшееся твердое вещество диссоциирует, в результате чего избыток ОН – в раствор для достижения равновесия. Этот дополнительный ОН – исказит определение концентрации насыщенного ОН – .

8

Приблизительное значение

K sp

для гидроксида кальция составляет 6,5 × 10

–6 , поэтому вычислите приблизительное значение концентрации иона OH – , [OH – ], в насыщенной решение (см. предварительный вопрос по WebAssign; до двух значащих цифр).

9

Приготовьте раствор HCl для использования в качестве титранта.

  • и

    Запишите точную концентрацию исходного раствора HCl (примерно от 2 М до 0,001 М).

  • б

    Сделайте объемное разбавление исходного раствора HCl.

  • с

    Спланируйте размер аликвоты и количество, на которое вы будете разбавлять кислоту, чтобы для титрования требовалось около 10 мл HCl (см. вопрос перед лабораторной работой на веб-сайте WebAssign). Подсказка: разведение 1:100 — хорошее начало.

  • д

    Запишите объем исходного раствора, использованный до 0,01 мл, и окончательный объем раствора после разбавления деионизированной водой до 0,01 мл.

  • и

    Рассчитайте молярность разбавленного раствора HCl, используя

    M 1 V 1 = M 2 V 2  

    до трех значащих цифр.

10

Титруйте насыщенный Ca(OH) 2 раствор с HCl. Вы должны получить четыре хороших набора данных титрования.

  • и

    Внесите пипеткой аликвоту насыщенного супернатанта в колбу, содержащую 100 мл дистиллированной воды и 3 или 4 капли индикатора бромкрезолового пурпурного. Можно добавить дополнительное количество деионизированной воды после того, как вы запишете, сколько Ca(OH) 2 ( aq ) вы используете.

  • б

    Запишите объем Ca(OH) 2 ( водный раствор ) аликвоту, которую вы используете до 0,01 мл. Используйте 5,00 мл или 10,00 мл для испытаний. Вы должны стремиться использовать около 10 мл разбавленной HCl для каждого титрования. Увеличьте или уменьшите размер аликвоты по мере необходимости. Если на поверхности надосадочной жидкости есть пена, не набирайте ее в пипетку.

  • с

    Подготовьте эти колбы только тогда, когда вы будете готовы к их титрованию, и держите все растворы закрытыми, когда вы не работаете с ними.

  • д

    Титруйте каждый раствор до точки эквивалентности HCl (запишите необходимый объем HCl до 0,05 мл).

Утилизация отходов:   Когда вы закончите, следуйте инструкциям своего ассистента по утилизации отходов.
В задней части капота будут контейнеры для жидких и твердых отходов.
Ничего не уходит в раковину или в мусорное ведро.

Из стехиометрии

экв. 2

Ca(OH) 2 (s) Ca 2+ (водн.) + 2 OH − (водн.)

 получается следующее.

( 6 )

[OH − ] = 2[Ca 2+ ] (после диссоциации)

Это можно заменить в

Eq. 3

K sp = [Ca 2+ ][OH − ] 2  

.

( 7 )

K sp = 1/2[OH − ] 3  

11

Рассчитайте [OH – ] в насыщенном растворе Ca(OH) 2 для каждого из ваших четырех испытаний.

12

Найдите среднюю концентрацию и ее стандартное отклонение.

13

Используйте среднее значение [OH – ], чтобы определить среднее значение для

K sp

(включая распространение ошибки с использованием стандартного отклонения среднего [OH – ]). Можно использовать коэффициент масштабирования x10 -6 (в онлайн-версии). Если ваше среднее значение

K sp

увеличено не до -6, а до -5, у вас будет две цифры перед запятой в вашем значении

K sp

. Например, если ваш экспериментальный

K sp

равно 6,46×10 -5 , масштабированное значение будет 64,6×10 -6 . Пожалуйста, обратитесь за помощью, если вы не уверены в этом.

14

Сравните свое значение со значением из литературы, рассчитав процентную ошибку вашего значения относительно значения из литературы. Включите обсуждение того, почему ваше значение может быть больше или меньше литературного значения.

Результаты

Заполните резюме лабораторной работы или напишите отчет (в соответствии с инструкциями).

Аннотация

Результаты

NOH — (каждое титрование), NOH — (титро) Среднее , [OH — ] Ave (FILTRAT

Пример расчета

титрованные моли гидроксида средняя концентрация гидроксида в аликвоте произведение растворимости анализ ошибок

Обсуждение/Выводы

Обсудите, что вы узнали и как, для каждой части. Сравните произведение растворимости с литературным значением, включая возможные причины различий. Какие хорошие..

  • •

    метод, который вы использовали для определения вашего произведения растворимости?

  • •

    ваши результаты?

Повторные вопросы

ChemTeam: Титрование до точки эквивалентности: Использование масс (задачи №1)

ChemTeam: Титрование до точки эквивалентности: Использование масс (задачи №1–10)

Титрование до точки эквивалентности с использованием масс: определение неизвестной молярности при титровании сильной кислоты (основания) сильным основанием (кислотой)


Проблемы №1 — 10

Десять примеров

Задачи №11-25

Вернуться в меню Acid Base

Задача №1: Сколько мл 1,80 М соляной кислоты требуется для полной реакции с 30,0 г гидроксида кальция?

Решение:

1) Моли Ca(OH) 2 :

30,0 г / 74,0918 г/моль = 0,4049031 моль

2) Химическое уравнение реакции:

2HCl + Ca(OH) 2 —> CaCl 2 + 2H 2 О

Молярное соотношение между HCl и гидроксидом кальция составляет 2:1.

Два моля HCl расходуются на каждый моль прореагировавшего Ca(OH) 2 .

3) Моль использованной HCl:

0,4049031 моль умножить на 2 = 0,8098062 моль

4) Требуемый объем HCl:

молей = МВ

0,8098062 моль = (1,80 моль/л) (x)

х = 0,449892 л

x = 450 мл (до трех цифр, обратите внимание на явную десятичную точку)

Задача №2: Сколько миллилитров 0,122 М HCl потребуется для титрования 6,45 г Ba(OH) 2 ?

Решение:

1) Сбалансированное уравнение реакции:

2HCl(водн.) + Ba(OH) 2 (т) —> BaCl 2 (водн.) + 2H 2 O(л)

2) Моль Ba(OH) 2 :

6,45 г / 171,3438 г/моль = 0,0376436 моль

3) Молярное соотношение HCl и Ba(OH) 9 составляет 2:1.0005 2 . Следовательно:

(0,0376436 моль) (2) = 0,0752872 моль используемой HCl

4) Требуемый объем HCl:

0,0752872 моль / 0,122 моль/л = 0,617 л = 617 мл

Обратите внимание, что MV = масса/молярная масса не использовалась. MV = масса/молярная масса работает только при молярном соотношении 1:1.

Задача №3: ​​ Какова молярность вашего раствора HCl, если для достижения второй точки эквивалентности при титровании против 0,2225 г стандартного карбоната натрия требуется 35,25 мл?

Решение №1:

Достижение второй точки эквивалентности означает эту реакцию:
2HCl(водн.) + Na 2 CO 3 (т) —> 2NaCl(водн.) + CO 2 (г) + H 2 O(ℓ)

Это соотношение 2:1: два моля HCl необходимы для реакции с одним молем карбоната натрия.

0,2225 г / 105,988 г/моль = 0,0020993 моль Na

0,0041986 моль/0,03525 л = 0,1191 М

Решение №2:

Рассмотрим эту реакцию:
HCl(водн.) + Na 2 CO 3 (т) —> NaHCO 3 (водн.) + NaCl(водн.)

Это реакция для первой точки эквивалентности.

35,25 мл разделить на 2, чтобы получить первое экв. точка —> 17,625 мл

0,2225 г / 105,988 г/моль = 0,0020993 моль карбоната натрия

HCl и Na 2 CO 3 реагируют в молярном соотношении 1:1 с образованием NaHCO 3

Потребовалось 0,0020993 моль HCl.

0,0020993 моль/0,017625 л = 0,1191 М

Задача №4: Сколько миллилитров 0,200 М HCl может вступить в реакцию с 6,25 г CaCO 3 ?

Решение:

CaCO 3 (т) + 2HCl(водн.) —> CaCl 2 (водн.) + CO 2 (г) + H 2 O(л)

молей CaCO 3 —> 6,25 г / 100,086 г/моль = 0,0624463 моль

Согласно сбалансированному уравнению, на каждый моль CaCO требуется 2 моля HCl 3 .

моль HCl —> 0,0624463 моль умножить на 2 = 0,1248926 моль

Требуемый объем HCl —> 0,1248926 разделить на 0,200 моль/л = 0,624463 л

624 мл (до трех знаков инжира)

Задача № 5: Какова молярность серной кислоты, если для нейтрализации 0,455 г гидрокарбоната натрия требуется 43,90 мл H 2 SO 4 ?

Решение:

1) Реакция:

H 2 SO 4 (водн. ) + 2NaHCO 3 (водн.) —> Na 2 SO 4 (водн.) + 2CO

5 2

5 2 (водн.) (ℓ)

Ключевым соотношением является то, что на каждые 2 моля NaHCO 3 требуется 1 моль серной кислоты.

2) Моли NaHCO 3 :

0,455 г / 84,0059 г/моль = 0,0054163 моль

3) Моли H 2 SO 4 требуется:

0,0054163 моль / 2 = 0,00270815 моль

То, что я разделил на два, вытекает из того, как была сформулирована задача. Обычно это формулируется так, чтобы произвести умножение на два. Не в этой проблеме.

4) Молярность:

0,00270815 моль/0,04390 л = 0,0617 М

Задача №6: Какова молярность азотной кислоты, если для нейтрализации 0,555 г карбоната натрия требуется 42,60 мл HNO 3 ?

Решение:

1) Реакция:

2HNO 3 (водн. ) + Na 2 CO 3 (водн.) —> 2NaNO 3 (водн.) + CO 2 + H 2

Ключевое молярное соотношение состоит в том, что на каждый моль нейтрализуемого карбоната натрия требуется 2 моля азотной кислоты.

2) Моли Na 2 CO 3 :

0,555 г / 105,988 г/моль = 0,00523644 моль

3) Необходимые моли азотной кислоты:

(0,00523644 моль) (2) = 0,01047288 моль

4) Молярность:

0,01047288 моль/0,04260 л = 0,246 М

Задача №7: Какова молярность гидроксида натрия, если для нейтрализации 0,631 г щавелевой кислоты H 2 C 2 O 4 требуется 35,60 мл NaOH?

Решение №1:

1) Реакция:

H 2 C 2 O 4 (водн.) + 2NaOH (водн.) —> Na 2 C 2 O 4 (водн. ) + 2H 2 O(ℓ)

Ключевым моментом является молярное соотношение между щавелевой кислотой и гидроксидом натрия 1:2.

2) Моль щавелевой кислоты:

0,631 г / 90,0338 г/моль = 0,0070085 моль

3) Требуемые моли NaOH:

(0,0070085 моль) (2) = 0,014017 моль

4) Молярность:

0,014017 моль/0,03560 л = 0,394 М

Решение №2:

Это решение основано на идее, что требуется половина объема раствора гидроксида натрия, чтобы достичь первая точка эквивалентности .

1) Реакция на первую точку эквивалентности:

H 2 C 2 O 4 (водн.) + NaOH (водн.) —> NaHC 2 O 4 (водн.) + H 2 O (ℓ)

Основная идея заключается в том, что молярное соотношение между реагентами составляет один к одному.

2) Моль щавелевой кислоты:

0,631 г / 90,0338 г/моль = 0,0070085 моль

3) Требуемые моли NaOH:

0,0070085 моль (при соотношении 1:1)

4) Молярность:

0,0070085 моль/0,0178 л = 0,394 М

Обратите внимание на использование объема, равного половине 35,60 мл. Это потому, что мы титровали только до первой точки эквивалентности.

Задача №8: Какой объем 0,189 М гидроксида бария потребуется для нейтрализации 1,228 г гидрофталата калия KHC 8 H 4 O 4 (204,23 г/моль)?

Решение:

1) Реакция:

2KHC 8 H 4 O 4 (водн.) + Ba(OH) 2 (водн.) —> BaC 8 H 4 O 4 2 C 8 H 4 O 4 (водный) + 2H 2 O(ℓ)

Ключевым соотношением является молярное соотношение 2:1 между KHP и гидроксидом бария.

2) моль КНР:

1,228 г / 204,23 г/моль = 0,006013 моль

3) моль гидроксида бария:

0,006013 моль/2 = 0,0030065 моль

4) требуемый объем:

0,189 моль/л = 0,0030065 моль/х

x = 0,0159 л (или 15,9 мл)

Задача №9: Какой объем 0,765 M H 3 PO 4 требуется для точной нейтрализации 2,000 г гидроксида кальция?

Решение:

2,000 г / 74,0918 г/моль = 0,02699354 моль Ca(OH) 2

2H 3 PO 4 (водн. ) + 3Ca(OH) 2 2 9000 (ПО 4 ) 2 (с) + 6H 2 О(ℓ)

Два моля H 3 PO 4 требуется на каждые три моля Ca(OH) 2

2 к 3, как x к 0,02699354 моль

x = 0,01799569 моль H 3 PO 4 требуется

0,01799569 моль разделить на 0,765 моль/л = 0,0235 л = 23,5 мл

Задача №10: 2,61 М раствор фосфорной кислоты (H 3 PO 4 ) должен реагировать с гидроксидом алюминия с образованием фосфата алюминия и воды. Сколько мл раствора ортофосфорной кислоты потребуется для реакции с 26,7 г гидроксида алюминия?

Решение:

H 3 PO 4 (водн.) + Al(OH) 3 (т) —> AlPO 4 (т) + 3H 2 O(ℓ)

Один моль H 3 PO 4 требуется на один моль Al(OH) 3

26,7 г / 78,00367 г/моль = 0,342292 моль Al(OH) 3

Благодаря молярному соотношению реагентов 1:1 прореагировало 0,342292 моль H 3 PO 4 .

0,342292 моль / 2,61 моль/л = 0,131 л = 131 мл (до трех цифр)

Бонусная задача №1: Искусственный фруктовый напиток содержит 12,00 г винной кислоты (двуосновная кислота), H 2 C 4 H 4 O 6 , для достижения терпкости. Его титруют основным раствором плотностью 1,045 г/см 9 .0015 3 и содержит 5000 массовых процентов КОН. Какой объем основного раствора требуется?

Решение:

1) Нам нужно знать моли кислоты:

12,00 г / 150,0854 г/моль = 0,0799545 ​​моль

2) Кислота двухосновная, поэтому мы знаем, что нам нужно в два раза больше молей основания, чем молей кислоты. Вот химическое уравнение (H 2 T = винная кислота):

H 2 T + 2KOH —> K 2 T + 2H 2 О

0,0799545 ​​моль x 2 = 0,159909 моль необходимого КОН

3) Поскольку для концентрации раствора существует массовый процент, переведем в граммы КОН:

0,159909 моль умножить на 56,1049 г/моль = 8,97168 г

4) При какой массе 5% раствора получится 8,97168 г КОН?

8,97168 г / 0,05 = 179,4336 г

5) Каков объем 179,4336 г 5% раствора КОН?

179,4336 г / 1,045 г/см 3 = 171,7068 см 3

Четыре значащих цифры дают 171,7 см 3 для ответа.

Бонусное задание №2: Студент хотел определить процентное содержание NaCl по массе в смеси (3000 г), содержащей NaCl и KHP. Ему дали немного раствора KOH неизвестной концентрации и немного 0,2470 M H 2 SO 4 . Что он должен сделать?

Обсуждение:

Для тех из вас, кто не знает, KHP означает гидрофталат калия, C 8 Н 5 КО 4 . Более полное название – 1,2-бензолдикарбоновая кислота, монокалиевая соль. Он широко используется в качестве основного стандарта в кислотно-щелочном мире, и широко используется KHP.

Просто на всякий случай убедитесь, что вы понимаете, что P означает фталат, а не фосфор.

Кроме того, 20,00 мл и 1,500 г были просто выбраны автором вопроса. zОн/она мог бы использовать любой набор цифр, который он/она пожелал

Решение:

1) Он оттитровал 20,00 мл H 2 SO 4 и обнаружил, что потребовалось 33,70 мл KOH. Рассчитайте молярность раствора КОН.

H 2 SO 4 + 2KOH —> K 2 SO 4 + 2H 2 O

ммоль H 2 SO 4 —> (0,2470 ммоль/мл) ( 20,00 мл) = 4,94 ммоль

H 2 SO 4 и КОН реагируют в молярном соотношении 1:2

Израсходовано

ммоль КОН —> (4,940 ммоль) (2) = 9,880 ммоль

молярность раствора КОН —> 9,880 ммоль / 33,70 мл = 0,293175 М (сохранить некоторые защитные цифры)

2) Оттитровать 1,500 г смеси KOH, обнаружив, что для достижения конечной точки требуется 11,50 мл KOH. Определить массу вступившего в реакцию КГП.

KHP + KOH —> K 2 P +H 2 O

ммоль КОН —> (0,293175 ммоль/мл) (11,50 мл) = 3,3715125 ммоль

КОН и КГП реагируют в молярном соотношении 1:1, поэтому израсходовано 3,3715125 ммоль КГП.

3,3715125 ммоль = 0,0033715125 моль

(204,2215 г/моль) (0,0033715125 моль) = 0,68853534 г

3) Определить массовую долю NaCl:

0,68853534 г / 1,500 г = 0,4590 (десятичные проценты КНР)

1 — 0,4590 = 0,5410 (десятичные проценты NaCl)

NaCl 54,10%

Другим способом было бы сначала вычесть, чтобы получить массу NaCl.

No related posts.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *