7.1. Примеры решения типовых задач

7.1.1. Прямое и заместительное титрование

Пример 1

Навеску х.ч. карбоната натрия (соды) растворили в мерной колбе вместимостью 500,00 см³. На титрование 15,00 см³ полученного раствора израсходовано 14,87 см³ соляной кислоты с титром 0,005142 г/см³. Какая навеска Na₂CO₃ была растворена?

Дано:	Решение:
Vм.к. = 500,00 см3	Напишем уравнение реакции: Na2CO3(ов)+ 2HCl(рв) → NaCl + + H2O+CO2. По типу протекающей реакции - ме-
Vал.ч. = 15,00 см3
V(HCl) = 14,87 см3
Т(HCl) = 0,005142 г/см3
m(Na2CO3) - ?

тод нейтрализации (рабочее вещество - кислота). Так как при титровании между собой реагируют рабочее и определяемое вещества, то это прямое титрование. На титрование отбирают аликвотную часть, следовательно, используется метод пипетирования. Задачу можно решить несколькими способами.

I способ. Используем формулу (6.5) со с. 53 для расчета результатов прямого титрования в методе пипетирования:

.

Зная Т(HCl), рассчитываем С_экв(HCl) по формуле (4.13) (с. 24):

;

М_экв(HCl) = M(HCl) = 36,461 г/моль (z = 1, так как HCl - кислота однопротонная).

моль/дм³

Рассчитываем массу Na₂CO₃ по вышеприведенной формуле:

г;

г/моль (z = 2, так как использована реакция нейтрализации и с одной молекулой Na₂CO₃ прореагировало 2 однозарядных иона Н⁺).

II способ. Так как для рабочего раствора известен титр, легко рассчитать массу HCl (формула (4.9), с. 23):

Для определяемого вещества тоже необходимо рассчитать массу. Выразим число эквивалентов через массу (формула (4.1), с. 21) и подставим в формулу (2.3) (с. 16) для закона эквивалентов, способа пипетирования:

;

г.

Пример 2

На нейтрализацию 0,4000 г твердой органической кислоты потребовалось 24,98 см³ раствора КОН молярной концентрацией 0,2000 моль/дм³ (К = 1,2690). Какая кислота была использована при титровании?

Дано:	Решение:
m(Х) = 0,4000 г	Формулу кислоты можно установить, если рассчитать ее молярную массу эквивалентов. В данной задаче использовано прямое титрование, метод отдельных навесок (формула (6.1), с. 52):
V(КОН) = 24,98 см3
С(КОН) = 0,2000 моль/дм3
К = 1,2690
Х - ?

,

моль/дм³;

для КОН z = 1, так как в его молекуле может быть замещена одна ОН^– группа.

г/моль

По справочнику [2] находим, что такую молярную массу эквивалентов имеет дигидрат щавелевой кислоты: H₂C₂O₄·2H₂O.

Пример 3

На титрование раствора, содержащего гидроксид и карбонат калия, в присутствии фенолфталеина расходуется 10,94 см³ раствора соляной кислоты молярной концентрацией 0,0510 моль/дм³. При дотитровывании исходной пробы в присутствии метилового оранжевого расход кислоты был равен 18,14 см³. Рассчитать массу КОН и К₂CO₃ в исходной пробе.

Дано:	Решение:
V(HCl)ф-ф = 10,94 см3	КОН как сильное основание титруется в присутствии фенолфталеина. Вместе с ним титруется половина К2CO3 (до кислой соли КНCO3): КОН + HCl → КCl + H2O,
V(HCl)м.о. = 18,14 см3
С(HCl) = 0,0510 моль/дм3
m(КОН) - ?
m(К2CO3) - ?

К₂CO₃ + HCl → КHCO₃ + КCl.

Вторая половина К₂CO₃ титруется с метиловым оранжевым до угольной кислоты:

КHCO₃ + HCl → КCl + H₂O+CO₂­;

следовательно, объем раствора кислоты, израсходованный на весь карбонат калия, будет равен:

см³.

Объем раствора соляной кислоты, израсходованный на титрование КОН, будет равен:

см³.

В данной задаче использовано прямое титрование, метод отдельных навесок, поэтому для расчета массы используем формулу (6.1) (с. 52):

г;

С_экв(HCl) = С(HCl), так как кислота одноосновная; z для К₂CO₃ равен 2, значит, М_экв(К₂CO₃) = М(К₂CO₃) = 138,206 = 69,103 г/моль.

= г;

М_экв(КОН) = М(КОН) = 56,1056 г/моль, так как в молекуле содержится один ОН^–-ион.

Пример 4

Навеску 4,0206 г нитрата аммония, имеющего влажность 2,00 %, растворили в мерной колбе вместимостью 500,00 см³. К 25,00 см³ полученного раствора прибавили формалин. На титрование выделившейся HNO₃ потребовалось 24,25 см³ раствора КОН молярной концентрацией эквивалентов 0,1000 моль/дм³. Рассчитать в пересчете на сухое вещество содержание NH₄NO₃ во взятой навеске.

Дано:	Решение:
m(NH4NO3) = 4,0206 г	Запишем уравнения реакций: 4 NH4NO3 (ов) + 6CH2O (вв) → →(CH2)6N4 + 6H2O + 4HNO3 (зам.); HNO3(зам.)+КОН(рв)→KNO3+H2O. Рабочим веществом титруется выделившаяся в результате пер-
вл = 2,00 %
Vм.к. = 500,00 см3
Vал.ч. = 25,00 см3
Сэкв(КОН) = 0,1000 моль/дм3
V(КОН) = 24,25 см3
(NH4NO3) = ?

вой реакции азотная кислота (заместитель). Таким образом, в данной задаче использовано заместительное титрование, метод пипетирования (есть аликвотная часть).

Для расчета используем формулу (6.5) (с. 53):

г.

Для NH₄NO₃ z = 1, так как 4n(NH₄NO₃) = 4n(NH₄NO₃), а на нейтрализацию 1 моля выделившейся кислоты затрачивается 1 моль щелочи, значит, М_экв(NH₄NO₃) = M(NH₄NO₃) = 80,04 г/моль.

Масса сухого вещества составляет 98,00 % от навески:

г.

Массовая доля нитрата аммония, согласно формуле (4.7) со с. 23, равна:

%.