Контрольная работа № 10. Кислотно-основное титрование (стр. 1 )

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 10

КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ ТИТРОВАНИЕ

Примерное содержание контрольной работы

1. Стандартизация титранта.

2. Расчет массы и массовой доли определяемого вещества в анализируемом растворе или образце.

3. Расчет точек на кривых титрования.

Кислотно-основное титрование - это титриметрический метод анализа, основанный на взаимодействии кислот и оснований. Различают ацидиметрическое (титрант – кислота) и алкалиметрическое (титрант – основание) титрование. Титрантами в кислотно-основном титровании обычно служат растворы сильных кислот НСl и Н2SО4 или щелочей NaOH, KOH.

1. СТАНДАРТИЗАЦИЯ ТИТРАНТА

Стандартные растворы – это растворы с точно известной концентрацией. Первичные стандарты готовят из стандартных веществ (установочных веществ) по точной навеске в точном объеме.

Стандартизация – это определение точной концентрации титранта путем титрования первичного стандарта или стандартизированного раствора (вторичного стандарта) (А) титрантом (Т). Обычно стандартизацию проводят прямым титрованием.

В качестве стандартных веществ в кислотно-основном титровании применяют тетраборат натрия декагидрат, карбонат натрия и щавелевую кислоту дигидрат; с помощью тетрабората и карбоната натрия устанавливают титр и молярную концентрацию эквивалентов растворов кислот, с помощью щавелевой кислоты – растворов щелочей.

Метод отдельных навесок

Навеска стандартного вещества массой m(А) растворяется в воде и полученный раствор титруется раствором титранта объемом V(Т). В этом случае закон эквивалентов имеет вид:

n(1/z A) = n(1/z T)

откуда

Метод пипетирования (аликвот)

Известный объем стандартного раствора V(А) с концентрацией С(1/z А) титруется раствором титранта объемом V(Т). В этом случае закон эквивалентов имеет вид:

откуда

Примеры решения типовых задач

Пример 1. На титрование 20,00 мл раствора серной кислоты с молярной концентрацией эквивалента С(½Н2SО4) = 0,05028 моль/л израсходовали 15,14 мл раствора гидроксида натрия. Вычислите молярную концентрацию NaOH и титриметрический фактор пересчета по HNO3.

Дано: V(Н2SО4) = 20,00 мл = 20,00∙10-3 л

С(½Н2SO4) = 0,05028 моль/л

V(NaОН) = 15,14 мл = 15,14∙10-3 л

___________________________________________

Найти: С(NаОН); t(NаОН/HNО3)

Решение. Серная кислота (рКа2 = 1,9) титруется в одну стадию по уравнению:

Н2SО4 + 2NаОН → Na2SО4 + 2Н2О

А Т

fэкв.( Н2SО4) в кислотно-основном титровании равен ½.

Используется прямое титрование, метод пипетирования (аликвот).

Определяем молярную концентрацию NaOH:

Рассчитываем титриметрический фактор пересчета.

НNО3 + NаОН → NaNО3 + Н2О

Х Т

fэкв.(НNО3) в кислотно-основных реакциях равен 1, поэтому:

Ответ: 0,06642 моль/л; 4,185∙10-3 г/мл.

Пример 2. Растворением навески тетрабората натрия декагидрата массой 1,9112 г приготовили 100,0 мл раствора; на титрование 15,00 мл этого раствора пошло 17,50 мл раствора НСl. Вычислите молярную концентрацию НСl и титриметрический фактор пересчета по СаО.

Дано: m(Nа2В4О7∙10Н2О) = 1, 9112 г

Vк(Nа2В4О7) = 100,0 мл = 100,0 ∙10-3 л

Vпип(Nа2В4О7) = 15,00 мл = 15,00 ∙10-3 л

V(НСl) = 17,50 мл =17,50 ∙10-3 л

____________________________________________

Найти: С(НСl), t(НСl/СаО)

Решение. Определяем fэкв.(Nа2В4О7∙10Н2О).

Взаимодействие Nа2В4О7∙10Н2О с хлороводородной кислотой проходит по реакции:

Na2В4О7 + 2НСl + 5Н2О → 4Н3ВО3 + 2NаСl

А Т

fэкв.(Nа2В4О7·10Н2О) = fэкв.(Nа2В4О7) = ½.

Определяем молярную концентрацию эквивалента Na2В4О7 в растворе:

Определяем молярную концентрацию НСl. Используется прямое титрование, метод пипетирования (аликвот).

Рассчитываем титриметрический фактор пересчета.

СаО + 2НСl → СаСl2 + Н2О

Х Т

Одна молекула СаО реагирует с 2 молекулами НСl, поэтому fэкв.(СаО) = ½.

Ответ: 0,08589 моль/л; 2,408·10-3 г/мл.

Пример 3. По методике анализа титрантом является раствор гидроксида натрия с концентрацией С(NаОН) = 0,1000 моль/л. При стандартизации приготовленного раствора гидроксида натрия на титрование навески щавелевой кислоты дигидрата массой 0,1366 г затрачено 22,14 мл раствора NаОН. Вычислите поправочный коэффициент титранта F0,1.

Дано: С(NаОН)теор = 0,1000 моль/л

m(Н2С2О4∙2Н2О) = 0,1366 г

V(NаОН)=22,14 мл = 22,14∙10-3 л

____________________________________________

Найти: F0,1.

Решение. Поскольку для щавелевой кислоты рКа2 – рКа1 = = 4,23 – 1,25 < 4, титрование ее щелочью проходит в одну стадию по уравнению:

Н2С2О4 + 2NaОН ® Na2С2О4 + 2Н2О.

А Т

fэкв.(Н2С2О4∙2Н2О) = fэкв.(Н2С2О4) = ½.

Титрование прямое, используется метод отдельных навесок.

Ответ: 0,9787

Задачи для самостоятельного решения

1. На титрование 25,00 мл раствора хлороводородной кислоты с концентрацией 0,1000 моль/л израсходовали 23,14 мл раствора гидроксида натрия. Вычислите молярную концентрацию NaOH и титриметрический фактор пересчета по серной кислоте.

Ответ: 0,1080 моль/л; 5,298∙10-3 г/мл

2. Растворением навески тетрабората натрия декагидрата массой 1,9227 г приготовили 200,0 мл раствора; 20,00 мл этого раствора оттитровали 19,58 мл раствора соляной кислоты. Вычислите молярную концентрацию НСl и титриметрический фактор пересчета по Ва(ОН)2.

Ответ: 0,05150 моль/л; 4,412∙10-3 г/мл

3. Навеску безводного карбоната натрия массой 0,5309 г растворили в мерной колбе вместимостью 250,0 мл; 25,00 мл этого раствора оттитровали 24,56 мл раствора хлороводородной кислоты в присутствии метилового оранжевого. Вычислите молярную концентрацию НСl и титриметрический фактор пересчета по КОН.

Ответ: 0,04079 моль/л; 2,289∙10-3 г/мл

4. Навеску щавелевой кислоты дигидрата массой 0,5778 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. 25,00 мл этого раствора оттитровали 18,05 мл раствора гидроксида натрия. Вычислите молярную концентрацию щелочи и титр по азотной кислоте.

Ответ: 0,1269 моль/л; 7,999∙10-3 г/мл

5. На титрование 0,1906 г тетрабората натрия декагидрата было затрачено 20,55 мл раствора соляной кислоты. Вычислите молярную концентрацию и титр НСl.

Ответ: 0,04864 моль/л; 1,773∙10-3 г/мл

6. На титрование навески щавелевой кислоты дигидрата массой 0,1620 г было израсходовано 18,48 мл раствора гидроксида калия. Вычислите молярную концентрацию и титр КОН.

Ответ: 0,1390 моль/л; 7,802∙10-3 г/мл

7. На титрование навески карбоната калия массой 0,2551 г затрачено 10,18 мл раствора серной кислоты (индикатор - фенолфталеин). Вычислите титр Н2SО4 и титр по аммиаку.

Ответ: 8,891∙10-3 г/мл; 3,088∙10-3 г/мл

8. На титрование навески карбоната калия массой 0,2052 г было затрачено 16,29 мл раствора серной кислоты (индикатор – метиловый оранжевый). Вычислите титр Н2SО4 и титр по гидроксиду натрия. Ответ: 8,939∙10-3 г/мл; 7,291∙10-3 г/мл

9. По методике титрантом является раствор хлороводородной кислоты с концентрацией С(НСl) = 0,1000 моль/л. При стандартизации титранта на титрование навески тетрабората натрия декагидрата массой 0,3591 г затрачено 18,61 мл раствора НСl. Вычислите поправочный коэффициент титранта F0,1.

Ответ: 1,012

10. По методике титрантом является раствор гидроксида натрия с концентрацией 0,1000 моль/л. При стандартизации титранта 25,00 мл раствора гидроксида натрия были оттитрованы 24,17 мл раствора серной кислоты, С(Н2SО4) = 0,05072 моль/л. Вычислите поправочный коэффициент титранта F0,1.

Ответ: 0,9807

2.  Расчет массы и массовой доли определяемого вещества в анализируемом растворе или образце

Ацидиметрическое титрование применяют для определения сильных и слабых оснований, основных солей, солей слабых кислот. Алкалиметрическое титрование – для определения сильных и слабых кислот, кислых солей, солей слабых оснований.

Прямое титрование

В методе отдельных навесок навеска анализируемого образца массой m*, содержащая определяемое вещество, растворяется в воде (или другом растворителе) и полученный раствор титруется титрантом объемом V(T) с концентрацией C(1/zT). Закон эквивалентов в этом случае имеет вид:

где m(Х) – масса определяемого вещества X в навеске.

Отсюда масса определяемого вещества X в навеске равна:

m(Х) = С(1/zТ)∙V(Т)∙М(1/zХ),

При выполнении массовых анализов удобно рассчитывать массу определяемого вещества, используя титриметрический фактор пересчета (титр по определяемому веществу) t(Т/Х).

Если при титровании навески анализируемого образца израсходован V(Т) объем титранта с t(Т/Х), то масса определяемого вещества равна:

m(X) = t(T/X)∙V(T)∙103.

При титровании аликвотной доли раствора определяемого вещества объемом Vпип(Х) закон эквивалентов имеет вид: