лаб.работа 2 кисл.осн. титр

Метод кислотно-основного титрования

Метод кислотно-основного титрования (или метод нейтрализации) основан на взаимодействии кислот с основаниями или, иначе говоря, на соединении протонов с гидроксид ионами:

H⁺+OH^-=H₂O+57,32 Дж

с образованием малодиссоциирующих молекул воды. Этим методом, пользуясь титрованием растворами щелочей, определяют количество или концентрацию кислот (HCl, H₂SO_4, ). С помощью титрованных растворов кислот находят концентрацию основания (NaOH, KOH, Ca(OH)₂). Метод пригоден также для определения гидролизирующихся солей (NaCO₃, NH₄Cl и т.д.)

Поскольку реакция нейтрализации не сопровождается каким-нибудь внешним эффектом, например изменением окраски раствора, точку эквивалентности определяют по изменении окраски индикаторов.

В качестве индикаторов при нейтрализации используют метиловый оранжевый, метиловый красный, фенолфталеин.

Цель работы: С помощью стандартизированных растворов кислоты, приготовленных студентом в лабораторной работе №3 определить следующие компоненты в анализируемом растворе:

1. Гидроксид натрия

2. Гидроксид и карбонат натрия при их совместном присутствии.

3. Карбонатную жесткость воды.

Опыт 1. Определение содержания щелочи в растворе

Ход работы. В мерную колбу вместимостью 100 см³ возьмите для анализа (у преподавателя) немного раствора гидроксида натрия (или калия). Доведите объем раствора дистиллированной водой до метки и тщательно перемешайте.

Подготовьте бюретку для титрования, приготовьте и оттитруйте свидетель (см. лаб. раб. №3), помойте пипетку анализируемым раствором щелочи. Затем 10-20 мл исследуемого раствора щелочи перенесите пипеткой в коническую колбу, прибавьте 2-3 капли метилового оранжевого и титруйте раствором кислоты до перехода от одной капли кислоты желтой окраски индикатора в бледно-розовую. Титрование провести не менее 3-х раз. За окончательный результат берут среднее из сходящихся титрований.

Вычисления:

Из сходящихся результатов возьмите среднее. Вычислите сначала нормальную концентрацию щелочи, а затем ее массу в 100 мл анализируемого раствора.

; → ,

10

где -нормальность NaOH; -объем NaOH

Опыт 2. Определение гидроксида и карбоната натрия при совместном присутствии в растворе

Гидроксид натрия (как и другие щелочи) поглощают из воздуха оксид углерода (ΙV) и частично превращается в карбонат натрия. Поэтому нередко определяют содержание NaOH и Na₂CO₃ при совместном присутствии их в растворе.

Титрование такого раствора кислотой можно рассматривать как процесс в две стадии:

NaOH+ Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+NaHCO₃+H₂O и далее

NaHCO₃+ HCl= NaCl+H₂O+ CO₂

Первая стадия завершается при pH 8,31, когда изменяет окраску фенолфталеин, а вторая – при pH 3,84, т.е. в области перехода метилового оранжевого, таким образом, этот метод основан на определении двух точек эквивалентности.

Из уравнения реакции видно, что фенолфталеином оттитровывается весь NaOH и половина карбоната натрия. Оставшуюся половину карбоната натрия дотитровывают с метиловым оранжевым.

Ход определения: В мерную колбу вместимостью 100 мл возьмите немного анализируемого раствора (у преподавателя), разбавьте его до метки дистиллированной водой и тщательно перемешайте. Перенесите пипеткой 10 мл раствора в коническую колбу и прибавьте 4-5 капель фенолфталеина, который окрасит жидкость в малиновый цвет. Титруйте ее раствором кислоты до обесцвечивания, которое должно произойти от одной избыточной капли кислоты. Запишите отсчет. Затраченный объем кислоты соответствует всему определяемому гидроксиду натрия и половине карбоната натрия.

После этого прибавьте к титруемому раствору 1-2 капли метилового оранжевого, в результате чего содержимое колбы окрасится в желтый цвет. Не доливая кислоту в бюретку, продолжайте тировать раствор до перехода желтой окраски в бледно-розовую. Запишите второй отсчет (т.е. расход кислоты на титрование половины карбоната натрия)

Точное титрование с фенолфталеином и метиловым оранжевым повторите 3 раза и из сходящихся отсчетов возьмите среднее.

Вычислите массы NaOH и Na₂CO₃ в анализируемом растворе.

Допустим, что после титрования раствора с фенолфталеином отсчет объем кислоты оказался равен V₁, а после титрования с метиловым оранжевым – V₂.

Следовательно, на титрование половины Na₂CO₃ израсходовано V₂-V₁, а на титрование всего карбоната натрия 2(V₂-V₁)=∆V раствора кислоты. Тогда на титрование NaOH израсходовано V₂-∆V раствора кислоты. Эти данные позволяют вы

Вычислить нормальную концентрацию анализируемого раствора по NaOH и Na₂CO₃, а также содержание их в растворе.

Расчет: ; ;

Опыт 3. Определение карбонатной жесткости воды

С помощью стандартизированного раствора кислоты определяют не только содержание щелочей, но и некоторых солей. Большое практическое значение имеет определение карбонатной жесткости воды.

Карбонатная жесткость, зависещая от содержания в воде гидрокарбонатов кальция и магния, почти полностью устраняется кипячением, при котором гидрокарбонаты разлагаются:

Ca(HCO₃)₂=CaCO₃↓+CO₂↑+H₂O

поэтому карбонатную жесткость называют также устранимой или временной.

Некарбонатная жесткость вызывается присутствием в воде сульфатов (а также хлоридов) кальция и магния. Кипячением она не устраняется и поэтому называется постоянной. Сумма карбонатной и некарбонатной жесткости дает общую жесткость воды.

Жесткость принято выражать молярной концентрацией эквивалентов кальция и магния (f_экв=1/2) в моль/1 л воды. Практически при этом указывают нормальную концентрацию раствора солей, умноженную на 1000.

Карбонатную жесткость определяют титрованием определенного объема воды раствором кислоты с метиловым оранжевым. Химизм процесса выражается уравнениями:

Ca(HCO₃)₂+2HCl=CaCl₂↑+2CO₂↑+2H₂O

Mg(HCO₃)₂+2HCl=MgCl₂↑+2CO₂↑+2H₂O

Ход определения. В коническую колбу отмерьте пипеткой 100 мл анализируемой воды. Прибавьте 2-3 капли метилового оранжевого и титруйте раствором кислоты до перехода желтой окраски индикатора в бледно-розовую. Повторите титрование 2-3 раза и из сходящихся отсчетов возьмите среднее. Удобно выполнять титрование со «свидетелем».

Вычисления:

Чтобы вычислить карбонатную жесткость в моль на 1 л воды, находят нормальную концентрацию раствора солей и умножают ее на 1000: