Расчеты в титриметрии
Закон эквивалентов : вещества реагируют друг с другом в эквивалентных количествах. В общем виде для любых реагирующих веществ по закону эквивалентов
n1 = n2,
где n - количество моль эквивалентов реагирующих веществ.
n = Cэ V,
где Сэ - молярная концентрация эквивалента , моль/л.
C1V1 = C2V2
При одинаковой концентрации растворов реагирующих веществ реакции идут между их равными объемами.
Например. На 10,00 мл раствора кислоты расходуется 10,00 мл раствора щелочи, если их концентрации равны 0,1 моль/л.
Титр ( Т ) раствора - это масса вещества, содержащегося в 1 мл раствора ( или в 1 см3 ), размерность - г/мл.
Т = m ( вещества ) / V ( раствора )
Т = Сэ Мэ / 1000
Например. T (HCl/HCl) = 0,0023 г/мл читается: титр соляной кислоты ( или хлороводородной кислоты ) по HCl равен 0,0023 г/мл. Это означает, что каждый 1 мл этого раствора соляной кислоты содержит 0,0023 г HCl или 2,3 мг в 1 мл.
Титр по определяемому веществу ( Т (А/В ).
Этот титр используют при массовых определениях одного и того же компонента в большом количестве анализируемых проб . Вычислив титр рабочего раствора ( титранта ) по определяемому веществу, затем находят количество этого вещества простым умножением титра на затраченный объем раствора.
Например. T (HCl/ NaOH) читается : титр HCl по NaOH.
Титр по определяемому веществу показывает, сколько граммов NaOH нейтрализуется (эквивалентно, соответствует ) 1 мл HCl данной концентрации.
Если на титрование израсходовано 10 мл раствора HCl, то титруемый раствор содержит количество NaOH :
m (NaOH) = T(HCl/NaOH) V(HCl)
Титр по определяемому веществу вычисляют по формуле:
Т (HCl/NaOH) = Cэ (HCl) Mэ(NaOH) / 1000
3. Метод нейтрализации или метод кислотно-основного титрования
Таблица 4
Методы нейтрализации
Название метода |
Титрант |
Концент-рация, моль/л |
Установочное вещество |
Что определяют методом? |
Ацидиметрия |
HCl H2SO4 |
0,1 0,01 |
Na2B4O7 10 H2O тетраборат натрия. Na2CO3 безводный. Титрованный раствор NaOH. |
Основания сильные и слабые. Соли слабых кислот. Органические соединения, обладающие основными свойствами. |
Алкалиметрия |
NaOH KOH Ba(OH)2 |
0,1 0,01 |
H2C2O4 2 H2O щавелевая кислота. H2C4H4O4 янтарная кислота. Титрованный раствор HCl ( H2SO4 ). |
Кислоты сильные и слабые. Соли сильных кислот, которые при гидролизе дают кислую среду. Органические соединения, обладающие кислыми свойствами.
|
Точка эквивалентности в методе нейтрализации определяется по изменению окраски индикатора. Достигнув точки эквивалентности, титрование прекращают. По затраченному объему титранта и его концентрации вычисляют результат анализа. Ход вычислений зависит от того, как выполняют титрование: методом пипетирования или методом отдельных навесок.
Метод пипетирования состоит в том, что навеску анализируемого вещества растворяют в мерной колбе, доводят объем до метки и берут для титрования определенные равные (аликвотные) объемы раствора пипеткой.
Для вычисления используют формулу:
C1V1 = C2V2
Например.
В мерную колбу объемом 100 мл перенесли 0,6904 г щавелевой кислоты H2C2O4 2 H2O, растворили, довели до метки дистиллированной водой. Закрыли пробкой. Хорошо переме-
шали. Пипеткой взяли по 10,00 мл полученного раствора и оттитровали 0,1100 моль/л раствором NaOH, которого пошло : 9,85; 9,86; 9,84. Определите массовую долю (W%) H2C2O4 2 H2O в анализируемой щавелевой кислоте.
Решение.
1). Найдем среднее значение объема NaOH, пошедшее на титрование
мл
2). Вычислим молярную концентрацию эквивалента ( нормальную концентрацию) щавелевой кислоты по формуле:
Сэ(H2C2O4) x V(H2C2O4) = С (NaOH) x V(NaOH), отсюда
Сэ
( H2C2O4
) =
моль/
л
3). Найдем массу H2C2O4 2 H2O в 100 мл ( или 0,1 л ) раствора. Исходим из того, что в результате этой реакции нейтрализации образуется средняя соль - оксалат натрия
H2C2O4 + 2 NaOH = Na2C2O4 + 2 H2O
Cледовательно, молярная масса эквивалента щавелевой кислоты равна половине молярной массы H2C2O4 2H2O:
126,06 : 2 = 63,03 г/ моль.
Массу щавелевой кислоты в объеме мерной колбы вычисляем по формуле :
m = Cэ х Мэ х V.
Подставляем в эту формулу значения :
m = 0,1084 x 63,03 x 0,1 = 0,6832 г
4). Массовую долю в процентах вычисляем по формуле :
W
(H2C2O4
2 H2O
) =
Метод отдельных навесок
Например. В коническую колбу взята определенная навеска m ( х.ч.) щавелевой кислоты H2C2O4 2H2O ( взвешена на аналитических весах с точностью до 0,0001 г ). Растворена в воде и полностью оттитрована раствором NaOH с индикатором метилоранжем. На титрование израсходован объем V мл раствора NaOH. Вычислить концентрацию NaOH.
Для вычисления концентрации NaOH используем формулу :
m ( H2C2O4 2H2O ) = C ( NaOH ) x V ( NaOH ) x M (1/2 H2C2O4 2H2O )
Из этой формулы выводим C (NaOH ), все остальные данные известны.