20.5. Стандартизация титрантов в методе кислотно-основного титрования

Стандартные растворы сильных кислот и щелочей нельзя приготовить сразу по точной навеске или точному объему более концентрированного раствора. Вследствие этого сначала готовят растворы приблизительной концен­трации, а затем их стандартизируют.

В качестве первичных стандартов для растворов кислот используют декагидрат тетрабората натрия Na₂B₄O₇ • 10Н₂О, карбонат натрия безводный Na₂CO₃ или его декагидрат Na₂CO₃ • 10Н₂О.

В основе стандартизации кислот лежат следующие ре­акции:

Na₂B₄O₇ + 2НСl + 5Н₂О = 4Н₃ВО₃ + 2NaCl;

Na₂CO₃ + 2НСl = 2NaCl + Н₂О + СО₂↑.

При обоих титрованиях в качестве индикатора исполь­зуют метилоранж, так как в точке эквивалентности полу­чается раствор слабой кислоты (среда слабокислая).

Стандартизацию растворов щелочи проводят по дигидрату щавелевой кислоты Н₂С₂О₄ • 2Н₂О; титруют в присут­ствии фенолфталеина, так как среда в точке эквивалент­ности слабощелочная:

Н₂С₂О₄ + 2NaOH = Na₂C₂O₄ + 2Н₂О.

По результатам титрования рассчитывают нормаль­ность приготовленного рабочего раствора.

Если имеются фиксаналы, содержащие 0,1 моля NaOH, НСl, 1/2 H₂SO₄, то титранты готовят из них. Выпускаются также фиксаналы указанных выше первичных стандар­тов, использование которых значительно ускоряет выполнение анализа.

ВОПРОСЫ

1. Какая реакция лежит в основе метода кислотно-основно­го титрования?

2. Какие вещества можно определять с помощью методов кислотно-основного титрования?

3. Что такое индикаторы? Назовите индикаторы, кото­рые вы знаете, и охарактеризуйте их.

4. Что такое кривые титрования?

5. Как по кривой титрования правильно выбрать индика­тор для определения точки эквивалентности? Приведи­те пример.

6. Какие ошибки могут возникать при титровании в мето­де кислотно-основного титрования?

7. Назовите рабочие растворы: а) в ацидиметрии; б) в ал­калиметрии.

8. Назовите первичные стандарты для стандартизации рабочих растворов кислот и щелочей.

ЗАДАЧИ

1. Сколько граммов КОН надо взять для приготовления 500 мл 0,05М раствора щелочи?

Ответ. 1,40 г.

2. Какой объем раствора соляной кислоты с массовой долей HCl, равной 20 % (р = 1,10 г/мл) надо взять для приготовления 500 мл 0,1 М раствора HCl?

Ответ. 8,3 мл.

3. Сколько граммов Na₂B₄O₇ • 10H₂O надо взять для приготов­ления 250 мл 0,1000 н. раствора? f_экв. = 1/2, М (Na₂B₄O₇ • 10H₂O) = 381,4 г/моль.

Ответ: 4,7675 г.

4. Определите молярную концентрацию раствора КОН, если на титрование 15,00 мл его израсходовано 18,70 мл раствора HCl с титром, равным 0,002864 г/мл.

Ответ. 0,09782 моль/л.

5. Какую массу дигидрата щавелевой кислоты Н₂С₂О₄ • 2Н₂О надо взять, чтобы на ее титрование пошло 20 мл 0,1 М раствора NaOH? М(Н₂С₂О₄ • 2Н₂О) = 126 г/моль.

Ответ. 0,1260 г.

6. На титрование 0,2860 г Na₂CO₃ • 10Н₂О в присутствии мети­лового оранжевого израсходовано 24,10 мл раствора HCl. Рассчи­тайте молярность и титр раствора HCl.

Ответ. 0,08299 мопь/л; 0,003029 г/мл.

Тестовый самоконтроль по теме: «Кислотно-основное титрование»

1. Укажите рабочие растворы (титранты) в методе кислотно-основного титрования: a) NH₄OH; б) H₂SO₄; в) Н₃ВО₃; г) NaOH.

2. Укажите исходные вещества для первичных стандартов:

a) Н₂C₂О₄, б) Na₂CO₃ • 10Н₂О; в) Na₂B₄O₇ • 10Н₂O; г) Na₂SO₄ • 10Н₂О.

3. Укажите, какие массы веществ или объем газа образуют 1 литр 0,1 н. раствора: а) 4,0 г NaOH; б) 2,24 л HCl (н.у.); в) 4,9 г H₂SO₄(f_экв = 1/2); г) 5,6 г КОН?

4. Какие вещества можно определить с помощью кислотно-основного титрования: a) NaCl; б) Na₂CO₃; в) К₂Сr₂O₇; г) HCl?

5. Какие факторы определяют выбор индикатора при кислотно-основном титровании: а) интервал перехода окраски индикатора; б) зона скачка рН на кривой титрования; в) рН в точке эквивалент­ности; г) объем титруемого раствора?

6. С какими индикаторами можно титровать раствор аммиака рабочим раствором HNO₃: а) бромфеноловый синий (∆рН = 3,0 - 4,6);

б) нейтральный красный (∆рН = 6,8 - 8,0); в) метиловый оран­жевый (∆рН = 3,1 - 4,4); г) фенолфталеин (∆рН = 8,2 - 10,0)?

7. В водных растворах каких солей лакмус (рТ = 7) окрасится в синий цвет: a) CaCl₂; б) Al₂(SO₄)₃; в) NaNO₃; г) Na₂CO₃?

8. На титрование 10,0 мл раствора NaOH пошло 12,0 мл 0,1000М раствора HCl. Какие цифры соответствуют составу исследуемого раствора щелочи: а) 0,004800 г/мл; б) 7,2 • 10²² молекул NaOH/л; в) 0,12 моль/л; г) 12 г/л?

9. На титрование 10,0 мл раствора Н₃РО₄ в присутствии метилоранжа пошло 5,0 мл 0,2М раствора NaOH. Какова масса и количество Н₃РО₄ в 1 л анализируемого раствора: а) 4,9 г; б) 9,8 г; в) 0,05 моль; г) 0,1 моль?

10. В 1 л воды растворили 22,4 мл газообразного HCl (н.у). Чему равны рН и рОН полученного раствора: а) рН = 3; б) рН = 1; в)рОН = 11;г)рОН = 13?