Титриметрия. ЗО. Нейтрализация. Типовые задачи (прямое и обратное титрование) +СП
.pdf
ОСНОВЫ ТИТРИМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА АНАЛИЗА Примеры решения задач по кислотно-основному титрованию
Молярная масса эквивалента в кислотно-основном титровании
Пример 1. Рассчитайте фактор эквивалентности тетрабората натрия в реакции
Na2B4O7 + 2HCl + 5H2O = 4B(OH)3 + 2NaCl.
Решение: Одна молекула тетрабората натрия взаимодействует с двумя ионами водорода, следовательно, fэкв (Na2B4O7) = ½.
Пример 2. Чему равна молярная масса эквивалента серной кислоты при титровании её гидроксидом натрия?
Решение: H2SO4 +2NaOH = Na2SO4 +2Н2О
Для того, чтобы определить, какая часть H2SO4 соответствует одному молю гидроксида натрия, разделим все стехиометрические коэффициенты на 2.
½H2SO4 +NaOH = ½Na2SO4 +Н2О
Становится очевидным, что 1 моль NaOH взаимодействует с ½моль H2SO4. Следовательно, fэкв (H2SO4)= ½.
Молярная масса эквивалента H2SO4 равна:
M ( 12 H2 SO4 ) M (H2 SO4 ) 98,07 49,035 г/моль 2 2
РАСЧЕТ РЕЗУЛЬТАТОВ ТИТРОВАНИЯ
Прямое титрование
Пример 3. Вычислить титр раствора серной кислоты, если для 0,1 н. раствора К= 0,954.
Решение: В аналитической практике довольно часто нормальную концентрацию раствора обозначают через поправочный коэффициент (К) или поправку. Она показывает, во сколько раз данный раствор более концентрированный или более разбавленный, чем раствор точной указанной нормальной концентрации. Если приготовленный раствор сильно разбавленный, то поправка будет меньше единицы, если же концентрированныйбольше единицы. В этом случае концентрация раствора выражается не одним, а двумя значениями, как в примере №3: 0,1 н. раствор H2SO4, К= 0,954. Используя формулу:
К= |
истинная фактическая |
концентрация |
рассчитаем истинную концентрацию |
|||
теоретичекая точная нормальная концентрация |
||||||
|
|
|||||
|
= К∙ |
|
|
|
|
|
С(½H2SO4 |
= 0,954∙0,1= 0,0954 моль/дм3, далее по формуле перехода рассчитаем |
|||||
титр раствора |
Т(H2SO4)= |
|
=0,004675 г/см3. |
|||
|
||||||
Вычисление результатов при титровании по методу пипетирования
Пример 4. В мерную колбу (Vк) ёмкостью 100,0 см3 поместили 0,6504г щавелевой кислоты, растворили и объём довели до метки. Аликвоту (Va=10,00 см3) полученного раствора титровали 0,1026 н. раствором гидроксида натрия, расход которого в среднем
составил 9,85 см3. Определите процентное содержание Н2С2О4∙2Н2О в щавелевой кислоте.
Решение: В соответствии с принципом эквивалентности число молей эквивалента титранта равно числу молей эквивалента определяемого вещества, тогда:
n( 12 H 2C2O4 2H 2O) n( 11 NaOH )
Поскольку
n СV ,
тогда
|
|
|
|
|
|
С( |
1 |
2 |
H |
2 |
C O 2H |
O)V (H |
2 |
C O 2H |
O) С(1 NaOH)V (NaOH) |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
4 |
|
2 |
|
|
|
2 |
4 |
2 |
|
|
1 |
|
||||
|
|
|
|
|
С( 1 |
|
H |
|
C |
O 2H |
|
O) |
С( 11 |
NaOH )V (NaOH ) |
|
0,1026 9,85 |
0,1011н. |
||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
4 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
Va |
|
|
|
10 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Найдём содержание щавелевой кислоты в колбе (100,0 см3 =0,1 дм3) |
|||||||||||||||||||||||||||||
m C(1 |
2 |
H C O 2H |
O) M (1 |
2 |
H |
C O 2H |
O) V 0,1011 63,03 0,1 0,6372г |
||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
2 |
4 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
4 |
|
2 |
|
|
к |
|
|
|
|
|
||
Вычислим % содержание Н2С2О4∙2Н2О в образце: |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
% |
m(H 2C2O4 2H |
2O) |
|
|
0,6372 |
|
100 97,97%. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
mобразца |
|
|
|
|
|
|
0,6504 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Пример 5. Определить массу Na2CO3 в 250,0 см3 раствора, если на титрование 25,00 см3 этого раствора с индикатором метиловым оранжевым израсходовано 20,20 см3 раствора HCl с концентрацией 0,1010 моль/ дм3.
Решение: Так как с данным индикатором титрование идет по реакции:
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + CO2(г) ,
то фактор эквивалентности Na2CO3 равен 1/2. Закон эквивалентов в этом случае имеет вид:
n(12 Na2CO3 ) n(11 HCl) и M (12 Na2CO3 ) = 53,00 г/моль.
m(Na2CO3 ) n(12 Na2CO3 ) M (12 Na2CO3 )
Количество вещества эквивалентов HCl равно:
n(HCl) С(HCl) V (HCl)
m(Na CO ) |
C(HCl) V (HCl) M ( 1 |
2 |
Na CO ) |
|
Vк |
|
0,1010 20,20 52,99 |
|
250 |
1,081 |
г. |
|||
|
2 3 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||
2 |
3 |
1000 |
|
|
|
Vп |
|
1000 |
|
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Пример 6. Определите временную жесткость водопроводной воды, если на титрование 50 см3 воды пошло 2,1 см3 соляной кислоты ТHCl = 0,007646 г/мл.
Решение: Временная жесткость (гидрокарбонатная, устранимая кипячением) предполагает наличие в воде гидрокарбонатов кальция и магния и выражается в ммольэ/дм3. Определяется по формуле:
Ж |
V (HCl)c(1/1HCl) |
*1000 . Для расчета жесткости сначала перейдем от титра к нормальности: |
|||||
Va |
|||||||
|
|
|
|
||||
С (1/1 HCl) = |
|
|
|
=0,2096 моль/дм3 |
|||
|
|
|
|||||
Ж= |
|
|
= 8,8 ммольэ/дм3. |
||||
|
|||||||
Вычисление результатов при титровании по методу отдельных навесок
В этом случае навеску анализируемого вещества растворяют в произвольном объеме воды. Вычисляют результат исходя из того, что при титровании вещества взаимодействуют в эквивалентных количествах.
Пример 7. На титрование раствора щавелевой кислоты, содержащего 0,3015г Н2С2О4∙2Н2О, израсходовано 17,81 см3 раствора гидроксида натрия. Определить молярную концентрацию эквивалента концентрацию раствора NaOH.
Решение: В соответствии с принципом эквивалентности число моль эквивалента титранта равно числу молей эквивалента определяемого вещества, тогда: n(11 NaOH) n(12 H2C2O4 2H2O)
где n( 1 |
NaOH) –число моль NaOH, а n( 1 |
2 |
Н С |
О ∙2Н О) число моль Н С О ∙2Н О. |
|||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
4 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
2 |
4 |
2 |
||||
Поскольку |
n(NaOH) С(NaOH)V (NaOH) , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
n( 1 |
|
H |
C O 2H |
O) |
|
m(H |
2C2 O4 2H2O) |
; |
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
2 |
2 |
4 |
2 |
|
|
|
M ( 1 |
|
H |
C |
O 2H |
O) |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
4 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С( 1 |
NaOH )V (NaOH ) |
|
|
|
m(H |
C |
O 2H |
O) |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
4 |
2 |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
M ( 1 |
2 |
H |
2 |
C O |
2H |
O) |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
4 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
С(NaOH ) |
0,3015 1000 |
0,2687 моль/дм3. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
63 17,81 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Пример 8. Каков титр раствора соляной кислоты и Т(НС1/СаО), если на титрование навески буры Nа2В4О7·10Н2О массой 0,4312 г израсходовано 17,50 см3 раствора соляной кислоты.
Решение: Титрование буры соляной кислотой выполнялось методом прямого титрования, поэтому закон эквивалентов, лежащий в основе расчета можно записать следующим образом:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m(буры) |
С( 11 |
HCl) V (HCl) |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M ( 12 буры) |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
M ( 12 буры) |
1 |
2 |
381,2г / моль 190,6г / моль |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
С( 11 НСl) |
|
|
|
|
|
m(Na2 B4O7 10H 2O) |
|
; С( 11 |
НСl) |
|
0,4312 |
|
0,1293 |
|||||||||||||
M ( 1 |
|
Na |
B O 10H |
|
|
|
|
|
190,6г / моль 17,5 10 3 |
дм3 |
||||||||||||||||
|
|
2 |
2 |
O) V (HCl) |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
4 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
моль/дм3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Т (HCl) |
C( 11 HCl) M (HCl) |
|
0,1293моль / л 36,46г / моль |
0,0047 |
3 |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
г/см ; |
|
|
|||
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
1000мл |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
C( 11 HCl) M ( 12 |
CaO) |
|
0,1293 28,04 |
|
|
|
3 |
|
|
||||||||||||
Т (HCl / CaO) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,00362 г/см . |
|
|
|||||||
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ ПО КИСЛОТНО-ОСНОВНОМУ ТИТРОВАНИЮ (прямое титрование)
1.Вычислить титр раствора гидроксида калия, если для 0,05 М раствора его К= 0,8549. (Т=0,002394 г/см3).
2.Вычислите массовую долю аскорбиновой кислоты в препарате, если на нейтрализацию 0,3442 г навески пошло 19,6 мл 0,2 молярного раствора гидроксида
калия (К=0,9808). Молярная масса эквивалента аскорбиновой кислоты Мэ(1/2С6Н806)
= 88 г/моль. (ω=98,3%).
3.Определить нормальность и титр рабочего раствора соляной кислоты, если для анализа взято 0,3 г буры (Na2B4O710H2O), растворено в колбе на 250 мл и на
титрование 10 см3 полученного раствора буры израсходовано 15 см3 НС1. (С=0,0042
моль/дм3, Т=0,000153 г/см3).
4.Навеска KOH 6,7593 г растворена в мерной колбе на 500 см3. На титрование
20,0 см3 полученного раствора расходуется 30,40 см3 HCl c T(HCl/Na2O)=0,004650 г/см3. Вычислить процентное содержание KOH в образце.(ω=94,45%).
5.5,6743 г щавелевой кислоты H2C2O4.2H2O растворено в мерной колбе на 1 дм3. На титрование 25,0 см3 полученного раствора расходуется 27,7 см3 раствора KOH.
Определить нормальность раствора KOH, ТKOH, TKOH/HCl.(С=0,0813 н, ТKOH=0,004553
г/ см3, TKOH/HCl=0,002967 г/см3).
6.Навеску Н2С2О4 2Н2О массой 0,6000г растворили в мерной колбе вместимостью 100,00 см3. На титрование 20,00 см3 полученного раствора израсходовали 18,34 см3
NaOH. Определить молярную концентрацию раствора NaOH и его титр по Н2С2О4.
(С=0,1038 моль/дм3; Т(NaOH/Н2С2О4)=0,004673 г/ см3).
7.Для установки титра раствора NaOH навеска в 0,4826 г янтарной кислоты растворена в мерной колбе на 200,0 см3. На титрование 20,00 см3 полученного раствора расходуется 21,05 см3 раствора NaOH. Определить: а) молярную
концентрацию NaOH; б) T(NaOH/H2SO4). (С =0,03884 н.; T(NaOH/H2SO4)=0,001905
г/см3).
8.Навеска калийной щелочи массой 7,6240г растворена в мерной колбе на 500,0 см3.
На титрование 25,00 см3 полученного раствора расходуется 32,20 см3 HCl. T (HCl/Na2O) = 0,006442 г/см3. Вычислить массовое содержание КОН в образце (в %). (ω=98,52%).
9.Навеску щелочи массой 0,5341 г, содержащей 92% NaOH и 8% индифферентных примесей, растворили и довели до метки в мерной колбе вместимостью 100,0 см3.
Определить молярную концентрацию кислоты, Т(НС1) и T(HCl/NaOH), если на титрование 15,00 см3 раствора NaOH израсходовали 19,50 см3 кислоты. (С(НС1)=0,0939М, Т(НС1)=0,0034г/см3, T(HCl/NaOH)=0,0038 г/см3).
10.На титрование навески технической молочной кислоты СН3СНОНСООН (масса 0,2045г) затрачено 15 см3 0,1010М раствора NaOH. Вычислить массовую долю (%) молочной кислоты в анализируемом образце. (ω=66,68%).
11.До какого объема нужно довести раствор, в котором содержится 1,5300 г NaOH, чтобы на титрование 20,00 см3 раствора израсходовать 14,7 см3 0,1041 н. раствора
HCl? (V=500 см3).
12.Определить титр раствора уксусной кислоты, если на титрование 25 см3 этого раствора израсходовано 27,65 см3 NaOH, титр которого составляет 0,004140 г/см3.
(Т=0,006868 г/см3).
13.Вычислить объем 0,1025 М раствора NaOH, израсходованного на титрование 0,045
гмолочной кислоты. (V=4,87 см3).
14.Определите временную жесткость водопроводной воды, если на титрование 100 см3 воды пошло 8,2 см3 соляной кислоты ТHCl/КОН= 0,005386 г/мл. (Ж=7,9 ммольэ/л).
Примеры решения задач по кислотно-основному титрованию
Обратное титрование Пример 3. Определите массовую доля карбоната кальция, если навеску мрамора
массой 0,2110 г растворили в 25 см3 раствора соляной кислоты с молярной
концентрацией эквивалента 0,2022 моль/дм3. На избыток кислоты израсходовано 5,00 см3 0,2089 моль/дм3 раствора гидроксида натрия.
Решение:
Титрование выполнено методом обратного титрования, избыток соляной кислоты расходуется на взаимодействие с анализируемым веществом - карбонатом
кальция и титрантомщелочью: n(1 |
HCl) n(1/ 2nCaCO ) n(1 |
NaOH) , |
|
1 |
3 |
1 |
|
откуда закон эквивалентов в данном случае может быть записан следующим образом:
n(1 |
2 |
СаСO ) n( |
1 |
HCl) n(1 |
NaOH) |
выразим количества эквивалентов через произведение |
||||||||||||||||||||||
|
3 |
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
их нормальностей на объемы: |
|
|
n(1 |
2 |
СаСO ) C(1 HCl) V (HCl) C(1 |
NaOH) V (NaOH) , |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1 |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
т.к. n( 1 |
|
СаСO ) |
|
m(СаСO3 ) |
, отсюда |
выражаем |
массу |
карбоната кальция, |
||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
3 |
|
M ( 1 |
|
|
СаСO ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
участвующего в реакции нейтрализации: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
(C( 1 |
HCl) V (HCl) C( 1 |
NaOH ) V (NaOH )) M ( 1 |
2 |
СаСO ) |
|
|
|||||||||||||||
|
|
т(СаСO ) |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
; |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
т(СаСO ) |
|
(0,2022 25 0,2089 5) 50,0 |
0,2005 г |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
(СаСO ) |
m(СаСO3 ) |
|
0,2005 |
100 95,0%. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
mобразца |
|
|
0,2110 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ ПО КИСЛОТНО-ОСНОВНОМУ ТИТРОВАНИЮ (обратное титрование)
1.Вычислить какова была навеска химически чистого CaCO3, если после добавления 50,0 см3 0,2 М раствора HCl на титрование избытка кислоты израсходовано 10,0 см3
0,1850 М раствора NaOH. (m=0,4075г).
2.Навеску соли аммония массой 1,000 г обработали избытком концентрированного раствора NaOH. Выделившийся аммиак поглотили 50,00 см3 1,0720 М НС1 и избыток кислоты оттитровали 25,40 см3 раствора NaOH [T(NaOH) = 0,004120 г/см3]. Вычислить массовую долю (%) NH3 в образце.(ω=86,22%).
3.Навеску Na2CO3 массой 0,1032 г обработали 50,00 мл 0,09496 М НС1, избыток кислоты оттитровали 24,80 см3 0,1 М NaOH (К = 1,298) по метиловому оранжевому. Вычислить массовую долю (%) индифферентных примесей в образце. (ω=21,49%).
4.К 25,00 см3 раствора КОН неизвестной концентрации прибавлено 50,00 см3
раствора H2SO4 с молярной концентрацией 0,0950 моль/дм3. На титрование избытка кислоты израсходовано 28,90 см3 раствора NaOH с молярной концентрацией 0,0857 моль/дм3. Чему равна концентрация раствора КОН? (С=0,09092 н.).
5.К раствору, содержащему 0,7300 г Н2С2О4 2Н2О добавлено 25 см3 раствора NaOH, а затем избыток его оттитрован 4,5 см3 0,115 н. раствором НС1. Рассчитать нормальную концентрацию раствора NaOH. (С=0,5 н.).
6.Навеска кальцита массой 1,5780 г растворена в 50,00 см3 соляной кислоты (Т=0,04000 г/см3). По окончании реакции раствор переведен в мерную колбу на 500,0 см3 и доведен до метки. На титрование 50,00 см3 полученного раствора расходуется 23,45 см3 раствора NaOH (Т=0,00400 г/см3). Вычислить массовое содержание СаСО3 в образце (в %). (ω=99,59%).
7.Навеску смеси Na2СО3 и Na2SО4 массой 0,1032 г обработали 50,00 см3 раствора НС1 с молярной концентрацией 0,09496 моль/дм3. Избыток кислоты оттитровали 24,90 см3 раствора NaOH с молярной концентрацией 0,1298 моль/дм3. Вычислите массовую долю (в %) Na2СО3 в смеси. (ω=77,86%).
8.К 25,00 мл раствора КОН неизвестной концентрации прибавлено 50,00 мл раствора
H2SO4 с молярной концентрацией 0,0950 моль/л. На титрование избытка кислоты израсходовано 28,90 мл раствора NaOH с молярной концентрацией 0,0857 моль/л. Чему равна концентрация раствора КОН? ( С= 0,09092 н. ).