Формулы, используемые при решении задач по изучаемой теме:

1. Массовая доля, %
2. Объемная доля, %
3. Молярная доля, %
4. Молярная концентрация (моль/л)
5. Эквивалентная концентрация (моль/л )
6. Массовая концентрация (г/л)
7. Титр (г/мл)
8. Моляльность (моль/кг)

Соотношение между объемами и эквивалентными концентрациями растворов:

;

Остановись, мгновенье!

Ты – прекрасно!

Гёте.

Задание № 3

1. В чем сущность титриметрического анализа?

Этот метод основан на точном измерении объема раствора реактива, затраченного на реакцию с определяемым компонентом.

2. Что называется титром раствора?

Титром раствора называется масса вещества, содержащегося в одном миллилитре раствора-титранта.

3. Какие растворы называются титрованными?

В титриметрическом анализе используют так называемые титрованные растворы, концентрация (или титр) которых точно известна.

4. Что такое титрование?

Титрованием называют процесс постепенного прибавления раствора‑титранта к раствору анализируемого вещества.

5. Что означает выражение: «Определить точку эквивалентности»?

При титровании употребляют количество реактива, химически эквивалентное количеству анализируемого вещества. Поэтому в ходе титрования необходимо установить момент, в который и достигается состояние эквивалентности, т.е. определить точку эквивалентности. В этой точке соблюдается закон эквивалентов.

6. Как устанавливается точка эквивалентности при титровании щелочи кислотой?

Точку эквивалентности обычно устанавливают по изменению окраски индикатора (индикаторный способ), но иногда прибегают к измерению электрической проводимости или других свойств раствора (физико-химические способы). Например: при титровании щелочи кислотой часто применяют метиловый оранжевый (переход окраски от желтого к красному).

7. В чем сущность метода кислотно-основного титрования? Какие реакции лежат в основе этого метода?

Суть метода кислотно-основного титрования заключается в определении точного объема титрованного раствора кислоты или основания, затрачиваемого на титрование. В основе этого метода лежит реакция нейтрализации: Н⁺ + ОН^‑ = Н₂О

8. Что такое ацидиметрия и алкалиметрия?

Ацидиметрия основана на использовании рабочих (титрованных) растворов кислот. Этим способом определяют концентрацию различных оснований.

Алкалиметрия основана на использовании рабочих (титрованных) растворов щелочей. При этом определяют титры растворов различных кислот.

9. Какие кислотно-основные индикаторы вам известны? Как изменяется их окраска в различных средах?

Название	рН изменения окраски	Окраска
Метиловый оранжевый	3,1-4,4	красный – желтый
Метиловый красный (метилрот)	4,4-6,2	красный – желтый
Лакмус	5,0-8,0	красный – синий
Фенолфталеин	8,0-10,0	Бесцветный - малиновый

10. Что такое стандартный (приготовленный) раствор? Какие вещества могут применяться для приготовления таких растворов? Каким требованиям должны соответствовать такие вещества?

Стандартным (приготовленным) раствором называется раствор, приготовленный с использованием точной навески (массы) стандартного вещества. Для титриметрического определения кислот используют буру (Na₂B₄O₇10H₂O) или соду (Na₂CO₃). А для определения щелочей щавелевую или янтарную кислоты.

Такие вещества должны удовлетворять следующим требованиям: быть химически чистыми, устойчивыми при хранении как в твердом виде, так и в растворе, состав их должен строго соответствовать определенной формуле.

11. Какие растворы называются стандартизированными (установленными)? Почему концентрацию таких растворов необходимо устанавливать по стандартным веществам?

Растворы, приготовленные из веществ, не удовлетворяющих требованиям к стандартным веществам, называются стандартизированными, или установленными, т.к. растворы этих веществ невозможно приготовить используя их точные навески. Например, вещества гигроскопичные набирают воду и изменяют свой состав при хранении и даже при взвешивании. Титр их всякий раз устанавливают по стандартным растворам.

12. Что такое фиксанал (стандарт-титр)?

Фиксанал – это запаянная стеклянная ампула с количеством вещества, необходимым для приготовления 1 литра 0,1 н. или 0,01 н. раствора.

13. Какие правила необходимо соблюдать при пользовании измерительной посудой (бюретками, пипетками и др.)?

Соблюдать технику безопасности при работе со стеклянным оборудованием и помнить, что пипетки и бюретки градуированы при определенной температуре и давлении под разные объемы с определенной ценой деления. Все измерения для смачивающих стекло жидкостей следует проводить по нижнему мениску.

14. Как вычислить концентрацию раствора, приготовленного из точной навески вещества?

15. Какая формула связывает между собой концентрации и объемы реагирующих растворов?

C_eq1V₁ = C_eq2V₂

16. Как вычислить концентрацию стандартизированного раствора?

17. Как вычислить массу вещества, содержащегося в определенном объеме раствора, исходя из его концентрации?

18. Зачем врачу нужно знать метод нейтрализации? Примеры.

Ответ: для определения кислотности желудочного сока, так как в его состав в качестве основного компонента входит соляная кислота. (© А.А. Хабаров).

Вариант № 1

1. Имеется раствор хлороводородной кислоты с массовой долей 2% (=1,009 г/мл ). Необходимо приготовить 100 мл раствора с молярной концентрацией 0,1 моль/л. Какой объем раствора НСl и воды потребуется для этого?

Решение:

1) Определим массу соляной кислоты:

2) Рассчитаем массу 2% раствора:

3) Определим массу и объем добавляемой воды:

m(H₂O) = m_{р-ра (2)} – m_{р-ра (1)} = 100 г – 18,25 г = 81,75 г.

.

4) Определим объем 2% раствора кислоты:

Ответ: 18,09 мл 2% HCl и 81,75 мл H₂O.

2. Необходимо приготовить 200 мл раствора тетрабората натрия, С_eq = 0,1 моль/л. Какая масса тетрабората натрия или его кристаллогидрата (Na₂B₄O₇10H₂O) потребуется для этого?

Решение:

1) Найдем массу тетрабората натрия:

2) Пересчитаем на кристаллогидрат:

Примечание: В задании на самоподготовку указана молярная масса кристаллогидрата (Na₂B₄O₇10H₂O).

Ответ: 2,014 г Na₂B₄O₇ или 3,814 г Na₂B₄O₇10H₂O.

3. На титрование 10 мл раствора тетрабората натрия (С_eq = 0,098 моль/л) израсходовано 9,7 мл хлороводородной кислоты. Вычислите эквивалентную концентрацию кислоты, титр и массу ее в 100 мл раствора.

Решение:

1) Определим молярную концентрацию эквивалента по закону эквивалентов:

2) Определим титр раствора:

.

3) Определим массу соляной кислоты в 100 мл:

m = TV = 0,00369 г/мл  100 мл = 0,369 г.

Ответ: C_eq = 0,101 моль/л; Т = 0,00369 г/мл; m(HCl) в 100 мл равна 0,369 г.

4. На титрование 10 мл желудочного сока израсходовано 7,7 мл раствора NaOH (С = 0,1 моль/л). Вычислите массу НСl в 200 мл желудочного сока.

Решение:

1) Используя закон эквивалентов определим концентрацию соляной кислоты:

2) Найдем массу кислоты в желудочном соке:

Ответ: в 200 мл содержится 0,562 г HCl.

Вариант № 2

1. Имеется раствор хлороводородной кислоты с массовой долей 4% ( = 1,019 г/мл). Необходимо приготовить 200 мл раствора с молярной концентрацией 0,15 моль/л. Какой объем раствора хлороводородной кислоты и воды потребуется для этого?

Ответ: 26,82 мл HCl и 172,63 мл H₂O.

2. Взвешено 1,876 г Nа₂В₄О₇  10Н₂О (М = 381,4 г/моль). Навеску растворили в небольшом количестве воды и довели объем раствора до 100 мл. Вычислите титр и эквивалентную концентрацию раствора тетрабората натрия.

Ответ: Т = 0,0099 г/мл; C_eq = 0,098 моль/л.

3. На титрование 10 мл раствора тетрабората натрия (Сeq = 0,102 моль/л) израсходовано 11,4 мл раствора хлороводородной кислоты. Вычислите эквивалентную концентрацию кислоты, титр и массу ее в 150 мл раствора.

Ответ: C_eq = 0,0895 моль/л; T = 0,0033 г/мл; m(HCl) в 150 мл раствора = 0,49 г.

4. На титрование 10 мл желудочного сока израсходовано 8 мл раствора, в 100 мл которого содержится 0,56 г КОН. Вычислите массу НСl в 100 мл желудочного сока.

Ответ: в 100 мл сока содержится 0,292 г HCl.

Вариант № 3

1. Имеется раствор хлороводородной кислоты с массовой долей 10% ( = 1,049 г/мл ). Необходимо приготовить 500 мл раствора с молярной концентрацией 0,2 моль/л. Какой объем раствора НСl и воды потребуется для этого?

Ответ: 34,8 мл HCl и 463,5 мл H₂O.

2. Необходимо приготовить 500 мл раствора тетрабората натрия (М = 381,4 г/моль; Сeq = 0,1 моль/л). Какая масса тетрабората натрия потребуется для этого?

Ответ: 5,035 г тетрабората или 9,535 г буры.

3. На титрование 10 мл раствора тетрабората натрия (Сeq = 0,124 моль/л) израсходовано 12,8 мл раствора хлороводородной кислоты. Вычислите эквивалентную концентрацию кислоты, титр и массу ее в 250 мл раствора.

Ответ: Ceq = 0,0969 моль/л; Т = 0,0035 г/мл;

масса HCl в 250 мл = 0,884 г.

4. На титрование 10 мл желудочного сока израсходовано 7,5 мл раствора, в 10 мл которого содержится 0,04 г NаОН. Вычислите массу НСl в 50 мл желудочного сока.

Ответ: в 50 мл содержится 0,137 г HCl.

Вариант № 4

1. Имеется раствор хлороводородной кислоты с массовой долей 12% ( = 1,059 г/мл ). Необходимо приготовить 1 л раствора с молярной концентрацией 0,08 моль/л. Какой объем раствора НСl и воды потребуется для этого?

Ответ: 23,0 мл раствора HCl и 975,7 мл воды.

2. Взвешено 2,014 г кристаллогидрата тетрабората натрия (М=381,4 г/моль) Навеску растворили в небольшом количестве воды и довели объем раствора до 100 мл. Вычислите титр и эквивалентную концентрацию раствора тетрабората натрия.

Ответ: C_eq = 0,106 моль/л; Т = 0,0107 г/мл.

3. На титрование 10 мл тетрабората натрия (C_eq = 0,106 моль/л ) израсходовано 12,02 мл раствора хлороводородной кислоты. Вычислите эквивалентную концентрацию кислоты, титр и массу ее в 500 мл раствора.

Ответ: C_eq = 0,088 моль/л; Т = 0,0032 г/мл; m(HCl) = 1,61 г.

4. На титрование 10 мл желудочного сока израсходовано 8,5 мл раствора, в 500 мл которого содержится 2,8 г КОН. Вычислите массу НСl в 250 мл желудочного сока.

Ответ: m(HCl) = 0,776 г.

Никто никогда не раскаивался, что съел слишком мало.

Л.Н. Толстой.