Модуль 2. Занятие 5. Лабораторная работа.
Определение карбонат - и гидрокарбонат-ионов или карбонат-ионов и щёлочи при совместном присутствии с двумя индикаторами (с математической обработкой результатов анализа).
Карбонат-ион является двухосновным основанием с константами основности, равными Kb,1=2,1·10-4 и Kb,2=2,2·10-8. Поскольку отношение Kb,1:Kb,2=104, то на кривой титрования карбонат-ионов кислотой наблюдается два отчётливых скачка титрования: первая точка эквивалентности (рН= 8,34) - карбонат-ионы переходят в гидрокарбонат-ионы; вторая точка эквивалентности (рН=4,25) - гидрокарбонат-ионы переходят в угольную кислоту.
Если титровать смесь ионов СО32- и НСО3- раствором HCl с фенолфталеином (pT=9,0) до обесцвечивания (V1), то ион СО32- будет оттитрован до НСО3- [fэкв(СО32-)=1]. Тогда
c(CO32-) = с(HCl)·V1 / Vсмеси
В оттитрованный по фенолфталеину раствор добавляют метиловый оранжевый (рТ=4,0) и продолжают титровать кислотой (V2) до изменения окраски раствора из жёлтой в оранжевую. В этом случае оттитровывают все ионы НСО3-, присутствующие изначально в смеси и образовавшиеся из СО32-. Тогда с(НСО3-) = с(HCl)·(V2 - V1 ) / Vсмеси
Можно титровать отдельные аликвоты, применяя соответственно индикаторы: фенолфталеин (V1) и метиловый оранжевый (V3). Тогда
с(НСО3-) = с(HCl)·(V3 - 2V1 ) / Vсмеси
Аналогично можно оттитровать и смесь NaOH и Na2CO3. По фенолфталеину (V1) оттитровывают всю щёлочь и Na2CO3 до NaHCO3, а по метиловому оранжевому (V2)- NaHCO3 до угольной кислоты. Тогда объём раствора HCl, пошедший на титрование Na2CO3, будет равен 2V2, а пошедший на титрование NaOH равен V1-V2.
Реагенты: Соляная кислота с(HCl) = 0,1000 моль/дм3.
Индикаторы: метиловый оранжевый, 0,1%-ный водный раствор;
фенолфталеин, 0,1%-ный раствор в 60%-ном этаноле.
Выполнение определения. 1. Определение карбонат-ионов. Раствор смеси СО32- и НСО3- в мерной колбе вместимостью 50,0 см3 разбавляют водой до метки и хорошо перемешивают. Пипеткой отбирают 10,0 см3 раствора в коническую колбу для титрования вместимостью 200,0 - 250,0 см3, прибавляют 20,0 см3 воды, 5 капель фенолфталеина и титруют из бюретки раствором HCl до обесцвечивания от одной капли титранта. Измеряют объём HCl (V1). Раствор не выливают, а поступают, как описано ниже.
2. Определение гидрокарбонат-ионов. В оттитрованный по фенолфталеину раствор вводят 2 капли метилового оранжевого и титруют раствором HCl до изменения окраски из чисто-жёлтой в оранжевую. Изменяют объём HCl (V2).
Массы ионов в растворе (г) рассчитывают по формулам:
m(CO32-) = с(СО32-) ·60,0·V / 1000; m(НСО3-) = с(HСО3-) ·61,0·V / 1000
где 60,0 и 61,0- молярные массы эквивалента СО32- и НСО3- соответственно; V- объём мерной колбы с анализируемым раствором.
