§ 133. Приклади застосування методу кислотно-основного титрування (методу нейтралізації)

Визначення соди. Якість препарату соди залежить від вмісту карбонату натрію. Крім того, сода вбирає вологу і залежно від способу виготовлення й транспортування містить різні домішки: хлорид натрію, сульфат натрію, нерозчинний залишок тощо. Тому при встановленні якості препаратів соди визначають вміст карбонату натрію.

Препарат соди часто буває неоднорідним і має в різних місцях неоднако­вий вміст води, тому для аналізу пробу добре розмішують і беруть велику наважку (2,0—3,0 г препарату), точно зважують на аналітичних терезах, переносять у мірну колбу на 250 мл, розчиняють у дистильованій воді, розводять водою до риски і добре перемішують. Потім у кілька коніч­них колб на 150—200 мл відбирають по 25 мл розчину, добавляють по 1 — 2 краплини метилоранжу і титрують титрованим розчином соляної кислоти до переходу жовтого кольору індикатора в червоний.

423

Процентний вміст соди обчислюють за формулою

^HC^HCl^Ј_NaaCO_s • ¹⁰°

.... _r_ ^VHa%Cl^ЈNa,CC

o/₀Na₂C0₃ —iooQ-

де Vna—об'єм соляної кислоти, витраченої на титрування; ЛГнсі — нормальність соляної кислоти; Ека₂со, — еквівалент соди; ЈNa₂co₃/iooo — титр 1 н. розчину соди (вміст Na₂C0₃ в 1 мл 1 и. розчину, r), g— наваж­ка соди, яку взято для титрування (V₁₀ загальної наважки, г).

Визначення оцтової кислоти. Реакція між розчинами оцтової кислоти і лугу відбувається за рівнянням:

СН₃СООН + NaOH *± Н₂0 + CH₃COONa.

Отже, у точці еквівалентності в розчині буде сіль сильної основи і слабкої кислоти. Внаслідок гідролізу цієї солі розчин матиме лужну реакцію:

СН₃СОО^- + НОН <± СНдСООН + ОН-. Значення рН в точці еквівалентності обчислюють за формулою

pH = 7 + -i-p/C + ^-lgC_c.

При титруванні 0,1 н. розчинів одноосновних кислоти і лугу концентра­ція солі в кінці титрування становитиме приблизно 0,05 моль/л. Для оц­тової кислоти р/С = 4,75. Отже,

1 1

рН = 7 + — ■ 4,75 -f- -— lg 0,05 = 7 + 2,38 — 0,65 = 8,78.

З табл. 26 знаходимо, що для титрування оцтової кислоти лугом найбіль­ше підходить фенолфталеїн (рГ =9).

При титруванні слабких кислот треба використовувати розчин лугу, нормальність якого встановлена в присутності слабкого індикатора (фенол­фталеїну). Це пов'язано з вмістом у лугах карбонату натрію. У присутнос­ті сильного індикатора (метилоранжу) сильною кислотою відтитровується луг і сода:

NaOH + НС1 = Н₂0 + NaCl; Na,C0₃ + 2HC! = H₂0 + С0₂1 + 2NaCl.

Титрування лугу соляною кислотою в присутності фенолфталеїну пов­ністю нейтралізує NaOH, але сода відтитрується лише наполовину (до гідрокарбонату):

NaOH + НС1 = Н₂0 + NaCl;

Na₂C0₃ + HCl = NaHCO_s + NaCl.

Зростання кількості соди в розчині лугу збільшує різницю між числами нормальності лугу, встановленої в присутності метилоранжу і фенолфта­леїну.

При титруванні лугу, який містить соду, у присутності слабких індика­торів має значення також порядок титрування. Титрування треба вести

424

від лугу до кислоти. У колбу відбирають певний об'єм розчину лугу, добав­ляють 1—2 краплини індикатора і титрують кислотою, як показано на рис. 42.

При такій послідовності титрування результати титрування паралель­ них проб повторюватимуться. При титруванні від кислоти до лугу щоразу може втрачатись різна кількість вугільної кислоти, тому результати ти­ трування в присутності фенолфталеїну можуть ^ бути різними.

Щоб визначити концентрацію оцтової кисло­ ти, зважують бюкс з притертою кришкою, в який налито 5—10 мл води. Потім у бюкс налива­ ють 1— 1,5мл оцтової кислоти, закривають його кришкою, знову зважують, переносять розчин у мірну колбу на 250 мл, розводять водою --\ СН₃СООН

до риски і добре перемішують. У конічні колби на 150—200 мл беруть піпеткою по 25 мл титрованого розчину лугу, добавляють по 1 — 2 краплини фенолфталеїну і титрують приготов­леним розчином оцтової кислоти.

Процентний вміст оцтової кислоти обчислю­ють за формулою

.,_ru r-r,™ ^NaOH^NaOH ' ²⁵⁰ ' ^£СН₃СООН ' ¹⁰°

%сн₃шон = ^ ,

^VCH₃COOH S 1UUU ДЄ VNaOH — об'ЄМ ГІДРОКСИДУ НаТрІЮ; Л^аОн —

NaOH(Na₂C0₃) + + фенолфталеїн

нормальність лугу; V_Ch₃cooh — об'єм оцтової кислоти, який затрачено на титрування; £сн₃соон — еквівалент оцтової кислоти; g — на­важка оцтової кислоти, г.

Рис. 42. Порядок титруван­ня лугу слабкою кислотою.

Аналіз гідроксиду натрію (каустичної соди). Постійними домішками в каустичній соді є карбонат натрію і вода. Кількість цих домішок залежить від способу виробництва каустичної

соди, а також від умов її зберігання. Сортність препарату каустичної со­ди визначається вмістом гідроксиду натрію.

Щоб визначити вміст гідроксиду натрію і соди, у закритому бюксі зва­жують 0,8—1,2 г препарату, переносять наважку в мірну колбу на 250 мл, розчиняють водою, з якої видалено вуглекислоту, розводять до риски і добре перемішують. Відбирають кілька проб по 25 мл, добавляють 1—2 краплини індикатора (фенолфталеїну) і титрують робочим розчином соляної кислоти до знебарвлення розчину. Записують об'єм витраченого на титрування розчину. Потім добавляють 1—2 краплини розчину метилоран­жу і продовжують титрувати кислотою до переходу жовтого кольору в червоний.

У присутності фенолфталеїну відтитровується луг і половина соди, а при дотитровуванні в присутності метилоранжу відтитровується решта

425

соди. Вміст лугу і соди обчислюють за такими формулами:

^HC^~^HCi_M._op)^HCi«-lOO-Ј_NaOH

%NaOH =

1000 ■ g

^2Кна_ІІ._ор^Л'нАа₁С0₁^п ■ ¹⁰°

де ^нсіфф — об'єм соляної кислоти, який затрачено на титрування в при­ сутності фенолфталеїну; V_Hci_M._op — об'єм соляної кислоти, затраченої на дотитровування в присутності метилоранжу; п — число, що показує, яку час­ тину розчину лугу взято на титрування; E^aon — еквівалент лугу; g на­ важка лугу, г; £на_гсо_г — еквівалент соди; Nhci — нормальність розчину соляної кислоти.

Визначення карбонатної твердості води. Твердість води зумовлена на­явністю в ній розчинних солей кальцію і магнію. Розрізняють два види твердості: карбонатну та некарбонатну. Карбонатна твердість залежить від наявності у воді гідрокарбонатів кальцію і магнію. Вона майже повніс­тю усувається при нагріванні води до кипіння. При цьому гідрокарбонат кальцію розкладається і випадає осад карбонату кальцію:

Са (НС0₃)₂ = СаС0₃ + СО_а + Н₂0.

Гідрокарбонат магнію при цьому також розкладається, але карбонат магнію, що утворюється, помітно розчиняється у воді. Некарбонатна твер­дість зумовлена наявністю хлоридів і сульфатів кальцію та магнію, які при кип'ятінні залишаються в розчині.

Загальна твердість — це загальний вміст розчинних солей кальцію і магнію.

Твердість води визначають у міліграм-еквівалентах розчинних солей кальцію і магнію, тобто вказують нормальність розчину, помножену на

Визначення карбонатної твердості проводять титруванням певного об ему води робочим розчином соляної кислоти при наявності метилоран­жу. При цьому відбуваються реакції:

Са (НСС-зЬ + 2НС1 = СаСі₂ + 2СО_а + 2Н_аО; Mg (НССу_а + 2НС1 = MgCl₂ + 2С0₂ + 2Н₂0. Метод грунтується на припущенні, що вода не містить гідрокарбонатів інших металів, наприклад гідрокарбонату натрію.

Для визначення відбирають піпеткою або мірним циліндром 100 мл досліджуваної води, добавляють 2—3 краплини метилоранжу і тит­рують 0,1 н. розчином соляної кислоти до зміни забарвлення індикатора з жовтого на оранжеве. Для визначення карбонатної твердості у міліграм-екшвалентах в 1 л води обчислюють нормальність розчину і множать на

_Т== ЦцдУисі ' '000

100" - ^нсі^нсі ■ ¹⁰ мг-екв,

426

де /Vna — нормальність розчину соляної кислоти; Кнсі — об'єм соляної кислоти, витраченої на титрування 100 мл води, мл.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. З яким індикатором — метиловим червоним чи метилоранжем — встановлення нор­мальності соляної кислоти за бурою буде точнішим? Відповіді, обгрунтуйте.

2. Для встановлення нормальності розчину їдкого лугу взяли препарат щавлевої кис­лоти, перекристалізований рік тому. Якої помилки в нормальності їдкого лугу (додатної чи від'ємної) слід чекати в цьому випадку?

3. Виберіть індикатор для титрування ціаніду калію розчином соляної кислоти. Вста­новіть зиак і величину похибки при застосуванні лакмусу.

4. Чи можна визначити методом нейтралізації процентний вміст соди Na₂C0₃ і гідрокар­бонату натрію К'аНС0₃ в суміші цих двох речовин? Який спосіб ви можете запропонувати для такого визначення?

5. Чи можна застосувати для титрування гідроксиду амонію роґочиїі гозчин миш'яко­вої кислоти? Відповідь обгрунтуйте.

Розділ 21. МЕТОДИ ОКИСЛЕННЯ-ВІДНОВЛЕННЯ