Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Саратовский государственный технический университет
МЕТОД НЕЙТРАЛИЗАЦИИ
Методические указания к лабораторным работам
по аналитической химии для студентов направления 550800
всех форм обучения
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
технического университета
Саратов 2009
ВВЕДЕНИЕ
Химический анализ состава вещества подразделяется на качественный
и количественный анализ. Задача качественного анализа определить, из
каких атомов или ионов состоит исследуемое вещество. Задача
количественного анализа определить, в каком количестве атомы или ионы
входят в состав вещества. Методы количественного анализа
подразделяются на три большие группы.
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
гравиметрический (весовой)
титриметрический (объемный)
физико-химические методы анализа
Гравиметрический анализ основан на точном взвешивании продукта
реакции и позволяет определить содержание вещества с точностью до 10-410-5. Однако этот метод анализа отличается длительностью (анализ может
продолжаться несколько суток) и поэтому не пригоден для использования
в производственных условиях.
При титриметрическом анализе измеряется объем реагента,
затраченный на реакцию с исследуемым веществом. Современная техника
эксперимента позволяет измерить объем реагента с точностью до 10 -2 мл.
Таким образом, титриметрический анализ значительно уступает
гравиметрическому в точности, но позволяет сократить время, затраченное
на анализ, до нескольких минут. Такой метод проведения анализа находит
широкое применение в заводской практике.
Физико-химические методы анализа основаны на изучении
зависимости какого-то конкретного параметра раствора от его состава.
Они отличаются высокой точностью (10·-5- -10-14 г) и быстротой
проведения эксперимента. Однако для проведения анализа, как правило,
требуется специальная аппаратура. Поэтому наибольшее распространение
в производственных условиях получил титриметрический (объемный)
анализ.
Особенности титриметрического анализа и условия титрования
подробно рассмотрены в данных методических указаниях на примере
титрования по методу нейтрализации.
3
ОБЪЕМНЫЙ АНАЛИЗ
При проведении анализа реагент по каплям добавляют к
исследуемому веществу. Такая операция называется титрованием, а метод
анализа титриметрическим.
Титрование проводят до установления эквивалентной точки.
Эквивалентной точкой называется такое состояние раствора, в котором к
исследуемому веществу добавлено строго эквивалентное количество
реагента. Момент окончания титрования можно установить при помощи
химической реакции или по изменению некоторого физического свойства.
Например, при взаимодействии NaOH и НСl эквивалентная точка
достигается, когда в реакцию с 40 г NaOH вступает 36,5 г НСl или с 4 г
NaOH вступает 3,65 г НСl и т. д.:
NaOH + НСl = NaCl + Н2О
М (NaOH ) = 40 г/моль
М (НСl) = 36,5 г/моль
n (NaOH ) 1
=
n(HCl)
1
Основной единицей объема в Международной системе единиц (СИ)
является м3; тысячная доля м3 это cм3 (тоже миллилитр, мл). Содержание
вещества в одном мл раствора называется титром, обозначается Т (г/мл).
Растворы с известным титром называются mитpованными или
рабочими. Зная титр и объем рабочего раствора, затраченный на
титрование, рассчитывают количество реагента, вступившее в реакцию с
исследуемым веществом:
а (г) = Т (г/мл) V (мл).
(1)
Для приготовления рабочих растворов используют специальные
вещества, выбор которых обусловлен типом реакции, имеющей место при
титровании.
В соответствии с типом реакции различают следующие методы
объемных определений: метод нейтрализации, методы окисления
восстановления, методы осаждения и комплексообразования.
Для определения точки эквивалентности в объемном анализе
используют специальные вещества индикаторы (иногда индикатором
является сам реагент). Для точного измерения объемов исследуемого
вещества и реагента в ходе анализа используется специальная мерная
посуда: мерные колбы, пипетки, бюретки и т. д. Взвешивание веществ
производят в бюксах, доведенных до постоянного веса.
4
Расчет концентрации исследуемого раствора, в соответствии с законом
эквивалентов, проводят по формуле (2). Произведение объема на
нормальность для исследуемого вещества и реагента есть величина
постоянная
С1∙V1= С2∙V2=const,
(2)
где С1 и С2 молярные концентрации эквивалентов (нормальности)
исследуемого вещества и титранта, соответственно, моль экв/л;
V1, объем исследуемого вещества, л;
V2 объем титранта, израсходованный на титрование, л.
МЕТОД НЕЙТРАЛИЗАЦИИ
При определении концентраций кислот и оснований используют метод
кислотно-основного титрования, в основе которого лежит реакция
нейтрализации:
Н+ + ОН-· ↔ Н2О
С помощью данного метода можно определять концентрацию кислот,
щелочей, а также солей, имеющих кислую или щелочную реакцию среды в
результате гидролиза. Если в качестве рабочего раствора используется
кислота, то метод называется ацидиметрия: если рабочий раствор щелочь
алкалиметрия. Точка эквивалентности определяется с помощью
индикаторов, изменяющих свою окраску при изменении реакции среды.
Для проведения анализа необходимо приготовить стандартные рабочие
растворы, титрованные рабочие растворы, а также правильно выбрать
индикатор. Стандартными· рабочими растворами в ацидиметрии
являются растворы буры Na2B407∙10H20 или соды Nа2СОз ∙5Н2О;
титрованными рабочими растворами
растворы хлороводородной
кислоты, реже других кислот. В алкалиметрии стандартными рабочими
растворами являются растворы щавелевой кислоты Н2С2О4∙2Н2О или
оксалата натрия Na2C2О4·2H2О.
Метод нейтрализации как метод количественного анализа получил
широкое распространение, т. к. реакция среды (рН среды) определяет
направление целого ряда физико-химических процессов и химических
реакций. Например, процессы окисления восстановления, образования и
растворения осадков, коррозии металлов, дубления кожи и т. д. зависят от
реакции среды. Таким образом, в производственных условиях постоянно
возникает необходимость контролировать реакцию среды.
5
Лабораторные работы, включенные в данные методические указания,
позволяют приобрести необходимые практические навыки для контроля
реакции среды и выполняются каждым студентом самостоятельно.
ОБЩИЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМА
ПО АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ
1.
Ознакомление
химического анализа.
с
приемами
и
методами
проведения
2. Изучение особенностей объемного анализа.
3.
Ознакомление с методиками приготовления рабочих
растворов, стандартных рабочих растворов и вспомогательных веществ.
4.
Приобретение практических навыков стандартизации веществ
и определения концентрации исследуемых растворов.
5.
Приобретение практических навыков прямого, обратного и
заместительного титрования.
6. Ознакомление с особенностями проведения расчетов.
СОДЕРЖАНИЕ И ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЕТОВ
О ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТАХ 1-5
Студент пишет отчет о выполненной работе в тетради для
лабораторных занятий. Этот отчет должен содержать следующие пункты:
1) номер и название лабораторной работы;
2) формулировку цели работы;
3) основные теоретические положения;
4) порядок выполнения работы;
5) экспериментальные данные;
6) расчеты и выводы по работе.
ТЕХНИКАЭКСПЕРИМЕНТА
1. Ознакомиться с техникой безопасности и правилами работы в
лаборатории аналитической химии.
2. Получить у лаборанта посуду (колбы и бюкс).
3. Вымыть, высушить и подписать посуду.
6
4. Взвесить бюкс.
5. Определить объем капли дистиллированной воды, вытекающей из
бюретки.
6. Приступить к выполнению лабораторных работ.
ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА
1. Все операции с концентрированными кислотами и щелочами следует
проводить только под тягой.
2. Нагревать растворы следует только в специальной тугоплавкой
посуде и под тягой.
3. При отмеривании кислот и щелочей следует пользоваться мерными
и измерительными пипетками и цилиндрами.
4. Набирать жидкость в пипетки следует только с помощью груши.
Лабораторная работа 1
ПРИГОТОВЛЕНИЕ СТАНДАРТНОГО РАБОЧЕГО
РАСТВОРА БУРЫ
Na2B407 10 Н2О
Цель работы: приготовить 200 мл 0,1н раствора буры.
Рабочие растворы подразделяются на стандартные и установленные
растворы.
Стандартными называются растворы, которые получают путем
растворения точной навески вещества в строго определенном объеме
жидкости. Титр таких растворов определяют по формуле:
Т=
а
; (г/мл),
V
(3)
где a навеска вещества, г; V объем колбы, мл.
Для приготовления стандартных рабочих растворов пригодны
вещества, которые удовлетворяют следующим требованиям:
1) вещество должно быть получено в химически чистом виде;
2) состав вещества должен строго отвечать формуле;
3) состав вещества не должен изменяться при хранении;
7
4) вещество должно иметь достаточно высокую эквивалентную
массу, что позволяет уменьшить процент ошибки при
взвешивании.
1.
Расчет навески:
а = Сн Мэ V /1000,
(4)
где а – навеска вещества, г;
Сн нормальность раствора;
Мэ масса эквивалентная вещества, г/моль;
V объем раствора, мл.
Мэ= (Na2B407·10Н2О) = М (Nа2В4О7 10Н2О) / 2 = 2 ·22,9897 + 4·10,8100
+ 7·15,994 + 20· 1,0079 + 10 ·15,9994 = 381,3672 /2 = =190,6836 (г/моль)
2. Взвешивание буры:
а = 0,1∙190,6836·200/1000 = 3,8137 (г)
Масса пустого бюкса на технических весах а1.
Масса пустого бюкса на аналитических весах а2.
Теоретическая масса бюкса с навеской а3 =(а2 + 3,8137).
Масса бюкса с навеской на технических весах а4.
Масса бюкса с навеской на аналитических весах a5.
НАВЕСКА ПРАКТИЧЕСКАЯ:
апр= а5-а2
(5)
3. Растворение буры.
Навеску буры из бюкса количественно переносят в мерную колбу на
200мл через воронку. Все кристаллики буры на стенках бюкса и на
воронке тщательно смывают в колбу. Бура плохо растворяется в воде,
поэтому для ее растворения в колбу наливают небольшое количество
горячей дистиллированной воды (150 мл). Содержимое колбы осторожно
перемешивают. После того как бура растворится в воде, колбу охлаждают
до комнатной температуры и доводят объем в колбе до метки
дистиллированной водой комнатной температуры. Колбу плотно
закрывают и раствор тщательно перемешивают. Приготовленный раствор
переливают в плоскодонную колбу.
8
4. Расчет нормальности и титра буры.
Рассчитать поправочный коэффициент:
К = апр / атеор = апр / 3,8137.
(6)
Рассчитать нормальность буры:
Cн (практ) = К Сн (теор) = К 0,1.
(7)
Рассчитать титр буры:
Т=Сн(практ) ·Мэ(буры) / 1000;
(8)
Т = апр / V, где V - объем колбы.
(9)
Лабораторная работа 2
ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАБОЧЕГО РАСТВОРА ХЛОРОВОДОРОДНОЙ
КИСЛОТЫ
Цель работы: приготовить 500 мл 0,1 н хлороводородной кислоты HCl.
Промышленная хлороводородная кислота представляет собой
жидкость, содержащую примеси и не пригодную для приготовления
стандартных растворов. Поэтому из НСl готовят раствор приблизительно
заданной нормальности, а точную нормальность устанавливают по
стандартному рабочему раствору или по титрованному раствору. Для
приготовления растворов из технической кислоты неизвестной
процентной концентрации необходимо измерить плотность кислоты с
помощью денситометров, затем по справочнику найти процентную
концентрацию кислоты и только после этого приступить к приготовлению
кислоты.
1. Определение плотности и процентной концентрации кислоты HCl.
Кислоту поместить в цилиндр емкостью 1 л и опустить денситометр.
Например, ρ(НСl) = 1,09 г/мл. В справочнике по аналитической химии
находим массовую долю (процентную концентрацию) исходной кислоты.
В нашем примере -18%-ная HCl.
2. Расчет навески:
а=Сн·Мэ·V/I000,
(10)
9
где, а навеска вещества, г;
Сн нормальность раствора;
Мэ масса эквивалентная вещества, г/моль;
V объем раствора, мл.
3. Расчет массы 18%-ной кислоты, необходимой для приготовления
раствора:
ω=
m(HCl)
,
m (рраствор HCI)
(11)
где ω = 0,18.
Зная m (HCl) (навеска п. 2), находим m (раствора HCl).
4.
кислоты:
Расчет объема 18%-ной HCl, необходимого для приготовления
V(раствора HCl) = m (раствора HCl) ∙ρ.
(12)
5. Приготовление 500 мл 0,1 н HCl.
Необходимый для приготовления объем кислоты, рассчитанный по п. 4,
отмерить цилиндром и перенести в мерную колбу на 500 мл. Довести
объем в колбе до метки дистиллированной водой, добавляя ее небольшими
порциями и тщательно перемешивая содержимое колбы. Приготовленный
раствор перенести в плоскодонную или коническую колбу.
Лабораторная работа 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАЛЬНОСТИ И ТИТРА
ХЛОРОВОДОРОДНОЙ КИСЛОТЫ
Цель работы: установить нормальность приготовленного раствора
НСl по стандартному раствору буры.
Для определения нормальности и титра кислоты необходимо
оттитровать кислоту раствором буры. Чтобы определить точку
эквивалентности,
при
титровании
необходимо
воспользоваться
индикаторами. Индикаторами называются вещества, изменяющие свою
окраску при изменении реакции среды. Индикаторы в большинстве
случаев слабые органические кислоты или основания. В общем виде
формулу кислоты или основания можно представить следующим образом:
10
HInd или KtOH,
где Ind- анион кислоты; Kt+ - катион основания.
Индикатор изменяет окраску, т. к. его молекулы и ионы окрашены в
разные цвета. Если в растворе преобладают молекулы, то раствор имеет
цвет молекул, и наоборот. Равновесие между молекулами и ионами
индикатора можно сместить, изменяя реакцию среды. Например, слабая
кислота частично диссоциирует по уравнению:
НInd ↔ Н+ + Ind-.
При добавлении H+ равновесие диссоциации смещается в сторону
недиссоциированных молекул кислоты. Кислая среда подавляет
диссоциацию, раствор имеет окраску молекул. В щелочной среде Н+ и ОНвзаимодействуют, и равновесие диссоциации смещается в сторону
образования ионов. Щелочная среда способствует диссоциации, раствор
приобретает окраску ионов. Изменение окраски индикатора происходит в
некотором интервале рН, который называется интервалом перехода
окраски индикатора. Центральная точка этого интервала называется
показателем титрования, обозначается рТ (табл. 1).
Таблица 1
Интервалы перехода окраски некоторых индикаторов
Индикатор
Интервал
Значение
Окраска в Окраска в
рТ
кислой
щелочной
перехода рН
среде
среде
Тимоловый голубой
1,2 - 2,8
2
красная
желтая
Метиловый
оранжевый
3,1 - 4,4
4
красная
желтая
Метиловый
4,4 - 6,2
5
красная
желтая
Лакмус
5,0 - 8,0
7
красная
синяя
Феноловый красный
8,0 - 9,6
7
желтая
красная
Тимоловый голубой
(2-й переход)
8,0 – 9,6
8
желтая
голубая
8,0 – 10,0
9
бесцветная
малиновая
красный
Фенолфталеин
11
Индикатор
Интервал
перехода рН
Значение
рТ
Окраска в
кислой
среде
Окраска в
щелочной
среде
Тимолфталеин
9,4 – 10,6
10
бесцветная
синяя
Ализариновый
желтый
10,0 – 12,0
11
желтая
сиреневая
12
желтая
коричневая
Тропеолин
11,1 – 13,0
1. 10 мл буры отмерить мерной пипеткой и перенести в колбу для
титрования. Добавить 1-2 капли метилового оранжевого.
2. Бюретку заполнить раствором хлороводородной кислоты.
3. Oттитровать буру раствором хлороводородной кислоты до
перехода желтой окраски в желто-розовую. Записать объем HCl, который
пошел на титрование, в таблицу 2.
Определение повторить 5 раз.
Таблица 2
Данные для расчета нормальности и титра
хлороводородной кислоты
Объем буры, мл
Объем HCl, мл
Средний объем HСl, мл
10
10
10
10
10
4. Рассчитать нормальность и титр хлороводородной кислоты:
Сн буры . Vбуры = Сн (НСl)· V (HCl),
(13)
ТНСI = Сн (НСl)·Мэ (HCl)/1000.
(14)
12
Лабораторная работа 4
ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАБОЧЕГО PACТВOPA ГИДРОКСИДА
КАЛИЯ
Цель работы: приготовить 200 мл 0,1 н раствора КОН.
Гидроксид калия гигроскопическое вещество, активно поглощающее
воду и углекислый газ из воздуха. Состав вещества постоянно изменяется,
поэтому из такого вещества нельзя приготовить стандартный рабочий
раствор. Имея гидроксид калия, готовят раствор приблизительно заданной
нормальности, а точную концентрацию устанавливают по щавелевой
кислоте или титрованному раствору другой кислоты.
1. Расчет навески:
а = Сн·Мэ·V / 1000,
(15)
где а навеска вещества, г;
Сн- нормальность раствора;
Мэ эквивалентная масса вещества, г/моль;
V объем раствора, мл.
2. Взвешивание КОН:
Масса бюкса на технических весах - а1
Теоретическая масса бюкса с навеской - а2
а2 = (а1 + а + 0,4),
где а навеска теоретическая; 0,4 - поправка на карбонаты.
Масса бюкса с навеской на технических весах - а3
Навеска практическая:
апр = а3-а1.
3. Растворение КОН.
Навеску КОН перенести в мерную колбу на 200 мл, добавить
небольшое количество дистиллированной воды, растворить КОН в воде и
довести объем в колбе до метки. Тщательно перемешать содержимое
колбы. Перелить полученный раствор в плоскодонную колбу.
13
Лабораторная работа 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НОРМАЛЬНОСТИ И ТИТРА КОН
ПО РАБОЧЕМУ РАСТВОРУ HCl
Цель работы: установить нормальность и титр КОН.
1. 10 мл НСl отмерить пипеткой и перенести в колбу для титрования,
добавить индикатор фенолфталеин.
2. Бюретку заполнить приготовленным раствором КОН.
3. Oттитровать НСl раствором КОН до появления бледно-малиновой
окраски. Записать объем КОН, пошедший на титрование.
4. Определение повторить 5 раз. Составить таблицу (см. лаб. раб. 3,
пункт 3).
5. Рассчитать нормальность и титр КОН (см. лаб. раб. 3, пункт 4).
Лабораторная работа 6
КОНТРОЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
Цель работы: определение нормальности и титра серной кислоты
H2SО4.
1. Приготовить мерную колбу на 100 мл и получить в нее раствор для
исследовании.
2. Довести объем в колбе до метки дистиллированной водой и
тщательно перемешать содержимое колбы.
3. Бюретку заполнить исследуемым раствором (кислотой H2SО4).
4. 10 мл титрованного раствора КОН перенести в колбу для
титрования, добавить индикатор (метиловый оранжевый).
5. Оттитровать КОН раствором H2SО4 до перехода желтой окраски в
желто - розовую. Определение повторить 5 раз.
6. Рассчитать нормальность H2SО4 (до 4-го знака после занятой) и титр
H2SO4 (до 6-го знака после запятой).
Если ошибка определения составит больше 5%, анализ необходимо
повторить.
14
ВОПРОСЫ К ОТЧЕТУ ПО ТЕМЕ
«МЕТОД НЕЙТРАЛИЗАЦИИ»
1. Ионизация воды. Водородный показатель.
2. Буферные растворы. Сущность буферного действия. Буферная
емкость.
3. Расчет рН в растворах сильных и слабых кислот и оснований. Закон
Оствальда.
4. Сильные электролиты. Коэффициент активности. Ионная сила.
5. Объемный анализ. Сущность объемного анализа. Требования к
реакциям, применяемым в объемном анализе. Классификация
методов объемного анализа.
6. Способы выражения концентрации растворов. Молярность,
нормальность (молярная концентрация эквивалентов), процентная
концентрация (массовая доля).
7. Метод нейтрализации. Индикаторы метода нейтрализации. Теория
индикаторов метода нейтрализации.
8. Область перехода индикаторов. Показатель титрования индикаторов.
9. Кривые титрования.
10.Титрование сильных кислот сильными основаниями. Титрование
слабых кислот сильными основаниями.
11.Титрование слабых оснований сильными кислотами.
12.Титрование многоосновных кислот.
13.Титрование растворов солей.
14.Индикаторная ошибка титрования. Расчет индикаторной ошибки
титрования. Влияние различных факторов на показания
индикаторов.
15
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
1. Приготовление рабочих растворов
Пример 1. Сколько граммов КОН необходимо
приготовления 1,5 л 0,02 н раствора?
Дано:
V(КОН) = 1,5 л
взять
для
Решение:
СН = n / V = (m / Мэ)/V <=> m = Сн·Мэ/V
(V объем в литрах)
Сн(КОН) = 0,02 моль/л Мэ( КОН) = М/l= 56 г/ моль
m (КОН) -?
m (КОН) = 56,11 ·0,02 ·1,5 = 1,68 г
Пример 2. Сколько миллилитров раствора НС1 плотностью 1,15г/см
требуется для приготовления 1,5 л 0,2 н раствора?
Дано:
ρ(НС1)= 1,15 г/см3
V(НСl) = 1,5 л
Решение:
m (HCl) = СН·Мэ∙V (V в литрах)
Мэ(НСl) =М /1 = 36,46 г/моль
Сн(НСl) = 0,2 н
1. m (НС1) = 0,2·36,46/1,5 = 10,94 (г).
V (НСl)-?
2. По справочнику находим, что ρ=1,15 г/см3
соответствует 30% НСl Находим массу 30%-го
раствора, необходимого для приготовления кислоты:
ω = (mв-ва / mр-ра ) 100 =>
mр-ра = 10,94/0,30 = 36,46 (г).
3. Vр-ра =mр-ра/ρ = 36,46 /1,15 = 31,71 (мл).
16
Пример 3. Сколько граммов щелочи, содержащей 92% NaOH,
необходимо взять для npиготовления 2 л 10% раствора?
Дано:
ρ (NаОН) = 0,92
Решение:
ω = (mв-ва / mр-ра ) 100%
V( NаОН)=2 л
1). По справочнику находим плотность 10% - ного
раствора щелочи, которая равна 1,11 г/см3 Тогда 2 л
10% - ного раствора будут иметь массу:
mр-ра = 1,11·2000 = 2220 (г).
ω(NаОН) = 0,1
2). Количество чистого NaOH, необходимого для
пpиготовления 2 л 10%-ного раствора, находим,
используя формулу:
ω = (mв-ва / mр-ра )=>mв-ва =2220·0,10=222 (г).
3). Количество 92% - ного NaOH, необходимого
для npиготовления 2 л 10%-ного раствора,
определяем по формуле:
m(NаОН)-?
ρ = mв-ва / m NaOH => m NaOH = 241 (г).
Пример 4. Сколько миллилитров 8 н раствора NaOH необходимо
взять для приготовления 1 л 0,25 н раствора?
Дано:
V(NaOH)= 1 л
Решение:
Cн(NaOH) ∙V(NaOH)= V'(NaOH) ∙Cн'(NaOH)
Cн(NaOH)=0,25 н
V(NаОН) = Cн'(NaOH) ∙V'(NaOH) / Cн (NaOH)
C'н(NaOH)=8 н
V(NаОН)= 0,25·1 /8 = 0,31 (л).
V'(NaOH)=?
2. Определение концентрации рабочего раствора
Пример 1. На титрование раствора, содержащего 0,2584 г безводной
соды, расходуется 21,35 мл раствора H2SО4. Определите титр раствора
H2SО4.
17
Дано:
Решение:
m(Nа2СОЗ) = 0,2584 г Nа2СОЗ + H2SО4 = Na2SО4 + СО2 + Н2О
V(Н2SО4) = 21,35 мл
n(Nа2СОЗ) =
эквивалента
Т(Н2SО4) =?
n(Nа2СОЗ) = m (Na2 СО3)/Мэ(Nа2СОЗ)
n(Н2SО4),
n
количество
вещества
n(Н2SО4) = Т(Н2SО4)·V(Н2SО4)/ Мэ(Н2SО4)
Мэ(Н2SО4) = 49 г/моль
m(Na2СО3)/Мэ(Nа2СОЗ)=Т(Н2SО4)·V(Н2SО4)/Мэ(Н2SО4)
Следовательно титр равен
Т(Н2SО4)= 0,2584∙49 / 53∙21,35 = 0,0442 (г/мл)
Пример 2. Для установки титра раствора НСl 5,206 г безводной соды
растворили в мерной колбе на 500 мл. На титрование 25 мл раствора
расходуется 26,18 мл хлороводородной кислоты. Определить
нормальность HCl, титр НСl, титр НСl по NaOH.
Дано:
m(Na2CO3)=5,2068 г
Решение:
Nа2СОз + 2HCl = 2NaCl + H2O + СО2
V(Na2CO3)= 500 мл
1) n(Nа2СОз)=n(HСl)
V1(Na2CO3)=25 мл
n(Nа2СОз)=m(Na2CO3)∙V1(Na2CO3)/Мэ(Nа2СО3)·V(Na2CO3)
V(HCl)= 26,18 мл
2) n(HСl)=Cн(HCl)·V(HCl)/1000
Cн(HCl)-?
3) [m(Na2CO3).V1(Na2CO3)]/ [Мэ(Nа2СО3)·V(Na2CO3)] =
[Cн(HCl)∙V(HCl)]/1000
Т(НСl)-?
Cн(HCl)=[5,2068∙25∙1000]/[53∙500∙26,18] = 0,1876 г/мл
Т(НСl/NaOH)-?
4) Т(НСl)=Cн(HCl)∙Mэ(HCl)/1000 (г/мл)
5) Т(НСl/ NaOH)=Cн(HCl)·Mэ(NaOH)/1000 (г/мл)
18
3. Вычисление результатов анализа в методе нейтрализации
Пример 1. На титрование 20 мл NaOH израсходовано 22,4 мл 0,0532 н
HCl. Сколько граммов NaOH содержится в 1 л раствора?
Дано:
V(NaOH)=20 мл
Решение:
NaOH + НСl = NaCl + H2O
V(HCl)=22,4 мл
n(NаОН)=n(HCl)
Сн(HCl)=0,0532 н
n(NаОН)=V(NaOH)∙Сн(NаОН)
n(HCl)=V(HCl)·Сн((HCl)
m(NаОН)=?
V(NaOH)·Сн(NаОН)=V(HCl)·Сн((HCl)
m(NаОН)=Сн(NаОН)·Мэ(NаОН)=22,4·0,0532·40/20=
4,172 (г)
Пример 2. Вычислите процентное содержание буры (тетрабората
натрия) в загрязненном о6разце, если на навеску 0,875 r при титровании
идет 20,4 мл 0,212 н раствора HCl.
Дано:
m(образца
буры)=0,8750 г
Решение:
Na2B4O7 +2НСl+H2O→2NаСl+HBO3
V(HCl)=20,4 мл
n(Na2B4O7)=n(HCl)
Сн(HCl)=0,212 н
n(Na2B4O7)=m(Na2B4O7)/Mэ(Na2B4O7)
% буры в навеске-?
n(HCl)=V(HCl)·Сн(HCl)/1000
1) m(Na2B4O7)=190,7·20,40·0,212/1000=0,824 г
2) %(Na2B4O7)=0,824/0,875=94,2%
19
Задачи для самостоятельного решения
1. Сколько мл серной кислоты плотностью 1,07 г/см3 требуется для
приготовления 2,5 л 0,1 н раствора?
2. Какую навеску реактива NaOH, содержащего 93% основного
вещества, нужно добавить к 10 л 0,1945 м раствора NaOH, чтобы получить
0,2 М раствор?
3. Сколько мл серной кислоты плотностью 1,07 г/см3 с массовой
долей H2S04 10% нужно взять для анализа, чтобы на ее титрование пошло
20 мл 2 М раствора NaOH?
4. Чему равна масса серной кислоты, содержащейся в растворе, если
на ее титрование расходуется 23,5 мл раствора NaOH с титром 0,005764
г/мл?
5. Вычислить массу оксида кальция, если на титрование его раствора
пошло 18,43 мл 0,2135 М раствора HCl.
6. Вычислить массу соли, на титрование которой по метиловому
оранжевому расходовалось бы 25 мл 0,2 М раствора хлористоводородной
кислоты.
7. Рассчитать массу бария в растворе гидроксида бария, на
титрование которого затрачено 9,57 мл 0,1136 М HCl.
8. Каковы молярность, нормальность и титр раствора серной
кислоты, если 20 мл этого раствора оттитровано 25 мл 0,1н раствор едкого
натра?
9. Вычислить нормальность и титр раствора HCI, если на титрование
0,1907 г тетрабората натрия израсходовано 10 мл раствора HCl.
10. Сколько мл HNОз плотностью 1,4 г/см3 нужно взять для
получения 5 л 0,1 н раствора?
11. Определите нормальность и титр раствора KOH, если на
титрование навески 0,1495 н Н2С4Н4О4, растворенной в произвольном
объеме воды, пошло 25,20 мл щелочи.
12. Чему равен титр 0,1205 н раствора H2SO4?
13. Чему равна нормальность растворов, содержащих в 1 л:
20
а) 4,0106 г НСl; б) 4,8059 г H2SO4?
14. Сколько мл 10%-ного раствора с плотностью 1,047 г/см3 добавить
к 50 мл 37,23%-ного раствора с плотностью 1,19 г/cм3, чтобы получился
25%-ный раствор НСl?
1.
ЛИТЕРАТУРА
Аналитическая химия /В.П. Васильев М.: Высшая школа, 2003
т. 1. 700 с.
2.
Основы аналитической химии / Ю.А. Золотов М.: Высшая
школа, 2004 т.1, 503 с.
3.
Задачи и вопросы по аналитической химии / Е.Н. Дорохова,
Г.В. Прохорова М.: Мир, 2001 267 с.
МЕТОД НЕЙТРАЛИЗАЦИИ
Методические указания
к лабораторным работам по аналитической химии
Составили: Денисова Галина Петровна
Барышева Светлана Владимировна
Рецензент Н.А. Окишева
21