Задача на разбавление

Rezerv_m

Меня переклинило, не могу решить, казалось бы, простую задачку:имеется бочка с раствором гидроксида натрия неизвестной концентрации. имея ареометр и мерный цилиндр необходимо узнать концентрацию гидроксида.
Вроде бы общая логика нарисовалась: отмерять определённый объём, померять плотность. Разбавить определённым количеством воды, померять плотность. Потом вычислить как-то из этой разницы количество щёлочи. А вот как это сделать - убей не могу вспомнить.

Sensor4ik

Все еще проще:
Налить в мерный цилиндр сколько-нибудь раствора, погрузить в него ареометр и измерить плотность раствора. Далее, исходя из плотности, по таблицам найти концентрацию NaOH. Таблицы эти эмпирические, поэтому теоретически ты их никак не рассчитаешь и без них не обойдешься.
Мерный цилиндр здесь используется для того, чтобы приблизительно отмерить нужный объем жидкости так, чтобы ареометр не уткнулся в дно цилиндра и чтобы жидкость не вылилась из цилиндра после погружения ареометра.

Yakoffsax

я боюсь, что без термометра тут также не обойтись, а его не дают, задача некорректна. Или термометр должен быть встроен в ареометр.

Rezerv_m

Так, путём терморектального анализа удалось добыть ещё сведения к задаче, которые человек не сказал) Есть термометр. Таблицами пользоваться нельзя.

Rezerv_m

Таблицы эти эмпирические, поэтому теоретически ты их никак не рассчитаешь и без них не обойдешься.
в этом то весь и прикол) Мои расчёты тоже упирались в эти самые коэффициенты.

Yakoffsax

Так, путём терморектального анализа удалось добыть ещё сведения к задаче, которые человек не сказал) Есть термометр. Таблицами пользоваться нельзя.
Объем бочки должен быть известен, так как они стандартные- меряем плотность, зная объем- считаем массу. Считаем сколько такого же объема займет вода по массе, зная плотность воды при померянной температуре( я полагаю, это всё же должно быть известно, или можно померять при той же температуре ареометром откуда-то чистую воду). В приближении, что концентрация щелочи небольшая, считаем, что от ее растворения в бочке объем не изменился, тогда считаем разницу масс раствора и воды, получаем массу щёлочи.

Sensor4ik

В приближении, что концентрация щелочи небольшая, считаем, что от ее растворения в бочке объем не изменился
Не работает в общем случае. Объем смешения не аддитивен. И уж тем более не постоянен.

Rezerv_m

не, слово бочка - абстрактное. Читай: есть абсолютно рандомная ёмкость с щёлочью.

Yakoffsax

если объем бочки не известен, нет возможности взешивать ее или измерять ее объем- то ты в принципе никогда не сможешь сказать сколько там растворенного вещества, так как даже если ты определишь его концентрацию каким-либо хитровыебанным способом, то кумулятивно посчитать никак не сможешь, зная только плотность. Нужно что-то знать о самой бочке- либо ее объем, либо ее массу.

Rezerv_m

Хм, а что, плотность и концентрация изменятся чтоль, если я из бочки куда-то отмеряю ровно, допустим, один литр?

Sensor4ik

Хм, а что, плотность и концентрация изменятся чтоль, если я из бочки куда-то отмеряю ровно, допустим, один литр?
Ты сформулировал задачу следующим образом: найти массу гидроксида во всей бочке, а не концентрацию. Поэтому, даже если придумать, как приблизительно вычислить концентрацию, пользуясь только мерным цилиндром и ареометром, то пересчитать эту концентрацию в массу щелочи в бочке, не зная ее объема, невозможно. Вот что имел в виду .

Yakoffsax

Хм, а что, плотность и концентрация изменятся чтоль, если я из бочки куда-то отмеряю ровно, допустим, один литр?
ты в первом посте написал, что нужно знать КОЛИЧЕСТВО РАСТВОРЕННОГО ВЕЩЕСТВА- ну то есть либо моль, либо граммов сколько его в бочке всего. То есть во всей бочке, если ты не можешь померять объем всей бочки или ее массу, то давай, до свидания!

kshangin

В условии не "концентрация", а "количество". Оттого и разночтения.
PS Хет-трик, однако :(

Sensor4ik

Короче, включай ректальный криптоанализ повторно и добивайся возможности использования таблиц. Потому что без таблиц это нереально по двум причинам:
1) Таблицы эти эмпирические для каждого вещества, рассчитать их нет возможности
2) Если предполагаемый в ответе путь содержит разведение раствора водой, то строго говоря, у нас по условию нет ни воды, ни холодильника для охлаждения нагревшейся в результате разведения смеси до прежней температуры. Впрочем, в качестве холодильника можно использовать бочку с исходным раствором. Но это читерство.

tester1

такое ощущение, что мерный цилиндр дан для того, чтобы измерить объем бочки. если он равен 50м^3 круто будет :)
может я что-то не понимаю, но
1. меряем объём бочки цилиндром
2. меряем плотность раствора ареометром
3. вычисляем по этим данным массу раствора
4. вычитаем из массы раствора массу воды того же объёма при той же температуре (уж этой-то табличной информацией пользоваться наверное можно, плотность воды хорошо протабулирована получаем массу сухой щёлочи
5. по массе щелочи, зная её молярную массу, находим количество вещества
6. PROFIT

Yakoffsax

такое ощущение, что мерный цилиндр дан для того, чтобы измерить объем бочки. если он равен 50м^3 круто будет
может я что-то не понимаю, но
1. меряем объём бочки цилиндром
2. меряем плотность раствора ареометром
3. вычисляем по этим данным массу раствора
4. вычитаем из массы раствора массу воды того же объёма при той же температуре (уж этой-то табличной информацией пользоваться наверное можно, плотность воды хорошо протабулирована получаем массу сухой щёлочи
5. по массе щелочи, зная её молярную массу, находим количество вещества
6. PROFIT
мерные цилиндры обычно на 100-250 мл, заебешься мерить объем реальной бочки. ну а то, что ты написал - я уже писал ранее в топике, вот только я обмолвился насчет приближения этой схемы.

Sensor4ik

4. вычитаем из массы раствора массу воды того же объёма при той же температуре (уж этой-то табличной информацией пользоваться наверное можно, плотность воды хорошо протабулирована получаем массу сухой щёлочи
Проблема в этом логическом шаге. При растворении электролита в воде объем, как правило, уменьшается за счет того, что ионы структурируют воду вокруг себя с образованием более плотной упаковки, чем в самой воде. Поэтому в равных объемах воды и раствора масса воды разная.
Я построил график зависимости абсолютной ошибки предложенного тобой метода от концентрации NaOH, основываясь на экспериментальных данных по плотности раствора:

Отсюда видно, что:
1) Твой метод всегда дает завышенные значения концентрации.
2) Как абсолютное, так и относительное завышение концентрации является функцией от концентрации, то есть непостоянно. Что логично: уплотнение упаковки воды происходит по-разному в зависимости от того, хватает ли ее для формирования тех или иных структур.

Rezerv_m

Да, извините, формулировкой ввёл в заблуждение. Под вечер голова соображала туго. Написал одно, а имел в виду другое) Конечно концентрация.

Yakoffsax

ну тогда меряешь плотность - если от 1 она не сильно отличается, то, значит массовая доля гидроксида небольшая, значит, будем считать, что при его растворении объем не менялся, дальше по примитивным формулам через плотность легко вычислить концентрацию.

tester1

в равных объемах воды и раствора масса воды разная
сорри ступил

fhfoihjkjhgjy

Без таблиц не представляю, как это сделать.
Есть такой вариант - приготовить ряд калибровочных растворов щелочи известной концентрации при одной температуре и измерить их плотность, а потом при этой же температуре посмотреть плотность искомого раствора.
Если твердая щелочь недоступна, то ее можно получить, упаривая исходный раствор (в атмосфере без кислых газов). Но тогда концентрацию сразу определить можно :)
Уточни, пожалуйста, все условия, а то я уже немного запутался.

an1407

Уточни, пожалуйста, все условия, а то я уже немного запутался.
?

fhfoihjkjhgjy

Писали то про общее количество щелочи, то про только концентрацию, чем дополнительно можно пользоваться или нельзя и т.д.

Rezerv_m

Есть раствор неизвестной концентрации. имея из измерительных приборов только термометр, мерный цилиндр и ареометр узнать концентрацию этого раствора. :)
уже писал и обсуждали, что таблицей пользоваться нельзя!

tester1

Есть раствор неизвестной концентрации. имея из измерительных приборов только термометр, мерный цилиндр и ареометр узнать концентрацию этого раствора.
чем не подходит вариант воспользоваться таблицей, в которой указана плотность раствора при разных концентрациях и температурах?

fhfoihjkjhgjy

Водой же для разбавления пользоваться можно? Значит не до конца условия задачи сформулированы.
Щелочь твердая досупна по условию?
Весы могут быть использованы?
Если да, то см. мой первый пост
UPD: Если по условию задачи можно использовать весы, то ареометр и цилиндр можно использовать следующим образом (хотя можно обойтись и без них)
1. Определяем плотность раствора ареометром
2. Отмеряем цилиндром определенный объем и упариваем его
3. Взвешиваем сухой остаток
4. Находим концентрацию
Для какого класса задача?

Rezerv_m

Сформулирована была так, как я написал. Водой вроде как пользоваться можно (только сейчас выбил показания). Если б были весы - я бы давно решил сам :) Измерительные приборы я перечислил все: ареометр, мерный цилиндр, термометр.
Задача с госэкзамена по химии в ИжГСХА :grin:

tester1

Слава ИжГСХА :cool:

fhfoihjkjhgjy

Хорошо, раз так, то такой вариант, но для этого нужно знать, что предельная растворимость щелочи в воде при обычной температуре составляет 109г на 100г воды, т.е. примерно 50% раствор.
1. Упариваем раствор щелочи до состояния, когда из него начинает выпадать щелочь
2. Отделяем от осадка. Маточный раствор - насыщенная щелочь с концентрацией 50%
3. Путем разбавления можем точно определить концентрацию растворов, для которых определяем плотность.
4. Строим калибровочную кривую (т.е. получаем недостающую таблицу)
5. По калибровочной кривой определяем концентрацию исходного раствора
UPD: Калибровочная кривая - слишком сильно для СХ. Изначально у меня была идея, что нужны только 2 точки - чистая вода и 50% раствор. Зависимость плотности от концентрации (в чем может каждый убедиться) представляет собой прямую.

var24

У мерных цилиндров обычно довольно большая погрешность. Поэтому хорошая калибровочная кривая не получится.

fhfoihjkjhgjy

Сомневаюсь, что для данной задачи нужна аналитическая точность. Для этого в условиях были бы весы.

olga58

померить т плавления и вуаля - концентрация. оттуда все просто

Rezerv_m

померить т плавления и вуаля - концентрация. оттуда все просто
это было первое, что я предложил. Ну, в смысле задающему мне этот вопрос предложил)

fhfoihjkjhgjy

Какой будешь изотонический коэффициент брать? :)

olga58

для воды который. можно раствор разбавить, чтоб уменьшить ошибку.
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_boiling_and_freezing_in...

fhfoihjkjhgjy

для воды который.
 :ooo: причем здесь вода? Ты мне привел данные по крио- и эбулиоскопическим константам.
Посмотри отклонения от закона Рауля для электролитов.
Если концентрация электролита высока, то изотонический коэффициент просто так не посчитаешь.
З.Ы. Ты уверен, что в СХ это проходят? :)

Rezerv_m

З.Ы. Ты уверен, что в СХ это проходят?
Сию задачку мне перекинул мой родной старший брат, преподаватель цитологии в этой самой сельхозке. КБН, кстати. Вот тоже завис. Услышал он её где-то там у кого-то на госе.

tester1

Упариваем раствор щелочи до состояния, когда из него начинает выпадать щелочь
греть-то чем будем? ;) термометром, ареометром или мерным цилиндром? :grin:

Yakoffsax

топикстартер упоротый

Rezerv_m

топикстартер упоротый
не спорю :)
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: