Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Аналитическая химия и физико-химические методы анализа. Лабораторный практикум
.pdf
Опыт 1. Приготовление 0,1 н. раствора
2
7
4
ОВ
32
ВО2H
32
ВОH
32
ВОH
2
7
4
ОВ
2
М
2
381 ,37
0001
V
0001
250
тетрабората натрия (буры)
Х о д р а бо ты
Для определения титра раствора хлороводородной кислоты берут кристаллогидрат тетрабората натрия. Для установки титра
хлороводородной кислоты используют перекристаллизованный
продукт. Перекристаллизацию тетрабората натрия проводят следующим образом: готовят насыщенный раствор соли при
50–60 °С, фильтруют через воронку с подогревом. Профильтрованному раствору дают остыть до 30 °С, а затем помещают в ледяную воду и тщательно перемешивают стеклянной палочкой в течение 20–30 мин. Получившиеся мелкие кристаллы быстро отсасывают на воронке Бюхнера, промывают небольшими порциями
ледяной дистиллированной воды (2–4 °С) и высушивают при комнатной температуре до тех пор, пока кристаллики не будут прилипать к стеклянной палочке. При содержании смесей перекристаллизацию повторяют.
При растворении тетрабората натрия в воде протекает реакция
гидролиза:
+ 5H2O
+ 2H3BO3.
-ионы в свою очередь подвергаются гидролизу:
+ H2O OH– + H3BO3.
OH–-ионы оттитровываются кислотой, и гидролиз идет до кон-
ца. Суммарно реакцию титрования можно выразить уравнением
+ 2H+ + 5H2O 4H3BO3.
Эквивалент и необходимую массу буры рассчитывают по фор-
мулам:
Э(Na2B4O7 · 10 H2O) =
m(Na2B4O7 · 10H2O) = Э · н ·
=
= 190,685;
= 190,68 · 0,1 ·
= 4,77 г.
41
=
Навеску 4,77 г берут на аналитических весах с точностью до
V
m
250
4,771
190,68
0001
0,02 г, переносят в бюкс с крышкой, взвешивают на аналитических
весах, количественно переносят через сухую широкогорлую воронку в чистую мерную колбу на 250 мл. Воронку ополаскивают
дистиллированной водой, а бюкс с кристаллами тетрабората
натрия взвешивают снова и определяют по разности точную массу. В тетради вычисляют массу навески. Например:
масса бюкса с Na2B4O7 · 10H
O – 25,364 2 г;
2
масса бюкса без Na2B4O7 · 10 H2O – 20,593 2 г;
масса Na2B4O7 · 10 H2O составила 4,771 0 г.
Для растворения тетрабората натрия наливают в колбу примерно 1/2 объема дистиллированной воды, нагревают на водяной
бане, перемешивая содержимое колбы до полного растворения соли. После растворения колбу с тетраборатом натрия охлаждают до
комнатной температуры и доводят до метки дистиллированной
водой сначала небольшими порциями, а затем по каплям, применяя капиллярную пипетку. Закрыв колбу пробкой, тщательно перемешивают.
При расчете титра и нормальной концентрации раствора тетрабората натрия используют формулы:
Т(Na2B4O7 · 10H2O) =
Н соли = Т · 1000/Э = 0,019 08 ·
=
= 0,019 08 г/мл;
= 0,100 1 г-экв/л.
Опыт 2. Приготовление 0,1 н. раствора
хлороводородной кислоты HCl
из концентрированной кислоты (ρ = 1,19)
Х о д р а бо ты
Для приготовления 0,1 н. раствора хлороводородной кислоты
берут концентрированную кислоту. Поскольку концентрированная
кислота (ρ = 1,19) «дымит», то используют кислоту меньшей кон-
42
центрации, примерно 20%-ю (1:2). Определяют ее плотность ареометром, узнают процентную концентрацию и рассчитывают,
сколько этой кислоты следует взять, чтобы получить 500 мл 0,1 н.
раствора хлороводородной кислоты HCl. Вычисляют граммэквивалент HCl. Для приготовления 1 л 01 н раствора HCl нужно
взять 36,46 : 10 = 3,646 г HCl, а для приготовления 0,5 л – половину (3,646 : 2) = 1,823 г. Составляют соотношение:
100 г концентрированного раствора содержат 38 г HCl;
х г 1,823 г HCl;
х = 100 · 1,823/38 = 4,8 (г), т. е. 4,8 : 1,19 = 4,034 мл.
Отмеряют 4 мл кислоты, переносят в мерную колбу на 500 мл,
доводят объем раствора до метки и, закрыв колбу пробкой, перемешивают. Получив 0,1 н. раствор хлороводородной кислоты,
устанавливают титр и нормальную концентрацию его по раствору
тетрабората натрия или карбоната натрия.
Опыт 3. Установление точной концентрации HCl
Х о д р а бо ты
Промытую бюретку ополаскивают два раза небольшим количеством приготовленной кислоты и заполняют до нулевого деления
(носик бюретки должен быть заполнен).
Соблюдая все правила, пипетку дважды ополаскивают раствором буры, переносят в колбу для титрования 25 мл раствора, добавляют 1–2 капли метилоранжа.
Титруют приготовленным раствором соляной кислоты до перехода индикатора из желтой в оранжево-желтую окраску.
Для более точного определения точки эквивалентности используют «свидетеля». Чтобы его приготовить, в колбу для титрования
мензуркой наливают 50 мл воды, добавляют 1–2 капли метилоранжа и 1 каплю кислоты из бюретки (до изменения индикатора в
оранжево-красный цвет).
Каждое титрование заканчивают при достижении окраски индикатора в колбе, схожей с окраской «свидетеля».
Титрование с результатами, отличающимися между собой
не более чем на 0,1 мл, повторяют не менее трех раз.
43
Закончив титрование, определяют нормальность раствора HCl.
2
4
SО
Для расчета используют только сходящиеся в пределах 0,1 мл результаты, из которых вычисляют среднеарифметическое значение.
Л а б о р а то р н а я р а бо та № 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ
ВЕЩЕСТВ МЕТОДОМ ОСАЖДЕНИЯ
Р е а к т и вы и о б о р у д ов а ние: растворы аммиака
(NH4OH), нитрата (NH4NO3), дихромата калия (K2CrO4), хлорида
натрия (NaCl), нитрата серебра (AgNO3), сульфата калия (K2SO4),
хлорида бария (BaCl2), метилового оранжевого, концентрированные азотная (HNO3) и соляная (HCl) кислоты, кристаллы хлорида
железа (FeCl3), муфельная печь, аналитические весы, эксикатор,
стеклянные палочки, стеклянные воронки, фарфоровые тигли, химические стаканы, фильтры беззольные (красная лента и синяя
лента), щипцы тигельные, мерный цилиндр, спиртовка, водяная
баня, бюретка, колба для титрования, пипетки, цилиндры мерные,
часовое стекло.
Т е о р е т ич е с к ое п о я с не ни е. Методы осаждения составляют наиболее многочисленную группу методов гравиметрического анализа. В ходе метода осаждения исследуемое вещество переводят в раствор. Если вещество нерастворимо в воде, то его растворяют в кислотах, щелочах и других соединениях. Из полученного раствора выделяют форму осаждения, которую отделяют от
раствора фильтрованием или центрифугированием. Форму осаждения путем высушивания или прокаливания переводят в гравиметрическую форму, которую затем взвешивают и, исходя из ее
массы, рассчитывают содержание определяемого вещества в исходном образце. Осаждаемая и гравиметрическая формы могут и
иметь одинаковый состав, и быть различными соединениями.
Например, при определении бария ионы бария из раствора осаждают в виде сульфата бария:
Ba2+ +
BaSO4.
44
Форму осаждения переводят в гравиметрическую форму путeм
высушивания. В этом случае форма осаждения и гравиметрическая
форма имеют одинаковый состав BaSO4.
Состав осадка может отличаться от состава гравиметрической
формы. Например, при определении железа ионы железа осаждают
обычно в виде гидроксида железа. Гравиметрическую форму получают прокаливанием, в результате чего гидроксид железа превращается в оксид:
Fe3+Fe(OH)3 Fe 2O3.
Все осадки можно разделить на две группы: кристаллические и
аморфные. Кристаллические имеют кристаллическую структуру,
которая может быть выявлена при рассмотрении осадка под микроскопом или иным методом, например рентгеноструктурным
анализом. Аморфные осадки имеют студенистую, гелеобразную
структуру. При выборе формы осаждения кристаллические осадки
более предпочтительны.
Осаждение производится раствором вещества-осадителя: например, при осаждении ионов бария осадителем служит раствор
серной кислоты:
Ba(NO3)2 + H2SO4 → BaSO4 + 2HNO3.
Опыт 1. Определение железа
гравиметрическим методом
Х о д р а бо ты
Метод основан на осаждении железа (III) в виде коричневого
аморфного осадка Fe(OH)3 и получения гравиметрической формы
(Fe2O3) прокаливанием:
Fe3+ + 3OH– Fe(OH)3;
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O.
В качестве осадителя применяется раствор аммиака.
Предварительно рассчитывают навеску анализируемого вещества таким образом, чтобы масса гравиметрической формы была
примерно 0,1 г (для аморфных осадков). Например, если анализи-
45
руемое вещество FeCl3, а в гравиметрии соответствует Fe2O3, то
.
)ClM(Fe
1,0)М(FeCl2
32
3
расчет производят следующим образом:
2FeCl3 2Fe(OH)3 Fe2O3;
M(FeCl3) – 0,1 г;
2M(FeCl3) – M(Fe2O3);
m(FeCl3)
Рассчитанную и взвешенную на аналитических весах навеску
образца, содержащего Fe3+ или аликвотную часть анализируемого
раствора, переносят в стакан на 100 мл. Добавляют 2 или 3 капли
концентрированной азотной кислоты для окисления Fe2+-ионов,
(возможно находящихся в растворе) и для предотвращения гидролиза Fe3+. Нагревают раствор на водяной бане до 70–80 С и к горячему раствору при постоянном перемешивании приливают
100%-й раствор аммиака до появления устойчивого запаха аммиака, после чего к раствору с осадком приливают 100 мл горячей дистиллированной воды и ставят на кипящую водяную баню. После
выпадения осадка отфильтровывают его через бумажный обеззоленный фильтр красную ленту.
Осадок на фильтре промывают 2%-м раствором нитрата аммония. Промывание заканчивают, когда проба на полноту промывания дает отрицательную реакцию (например, при анализе хлорида
железа (III) проба должна дать отрицательную реакцию на ион
Cl–). Промытый и подсушенный в сушильном шкафу осадок озоляют и прокаливают в тигле при 1 000–1 200 С. При длительном
прокаливании возможно протекание побочной реакции:
6Fe2O3 4Fe3O4 + O2.
Для переведения Fe3O4 в Fe2O3 к охлажденной гравиметрической форме прибавляют 1–2 капли концентрированной азотной
кислоты и осторожно нагревают. При этом происходит окисление
Fe2+ в Fe3+.
Расчет результатов анализа производится исходя из уравнений
по формулам.
46
Например, определяют сколько граммов железа содержится в
.
)OM(Fe
M(Fe)2г32
N
исходном образце FeCl3, если масса гравиметрической формы
Fe2O3 равна N г:
2FeCl3 Fe2O3;
Fe2O3 2Fe.
Рассчитывают массу железа N (г) гравиметрической формы:
N г – m(Fe);
M(Fe2O3) – 2M(Fe);
m(Fe)
Результат представляется в граммах либо в процентах от массы
исходной навески.
Опыт 2. Определение содержания хлоридов
и сульфатов в природных водах
Х о д р а бо ты
А. Определение содержания хлоридов
Важнейшим показателем качества воды является содержание в
ней хлоридов. В воде, используемой для водоснабжения, содержание хлоридов не должно превышать 300 мг/дм3.
Определение хлоридов основано на реакции
Ag+ + Cl– → ↓AgCl.
Исследуемую воду титруют раствором нитрата серебра в
нейтральной или слабощелочной среде в присутствии хромата калия. После осаждения Cl–-ионов их избыток образует оранжевокрасный осадок Ag2CrO4.
1. Качественное определение с приближенной количественной
оценкой. В пробирку помещают примерно 5 см3 исследуемой воды
и добавляют 3–5 капель нитрата серебра. Приблизительное содержание хлоридов определяют по осадку или мути, используя данные табл. 1.
47
Примерное содержание хлоридов в воде
Характер осадка
Концентрация хлоридов, мг/дм
3
Опалесценция или слабая муть
1–10
Сильная муть
10–50
Образуются хлопья, но осаждаются не сразу
50–100
Белый объемистый осадок
Более 100
,
0001
)/ClT(AgNO)(AgNO
33
VV
2
4
SО
Т а б л и ц а 1
2. Количественное определение. В зависимости от содержания
хлоридов отбирают в две колбы по 100 мл исследуемой воды при
содержании Cl–-ионов не менее 100 мг/дм3 или 10–20 мл при содержании Cl–-ионов более 100 мг/дм3. В последнем случае доводят
общий объем до 100 мл дистиллированной воды. В колбу добавляют по 1 мл раствора K2CrO4 и титруют стандартным раствором
AgNO3 до появления слабо-оранжевого оттенка раствора.
Содержание Cl–-ионов (мг/дм3) рассчитывают по формуле
где V(AgNO3) – объем стандартного раствора нитрата серебра, пошедший на титрование, мл; Т(AgNO3/Cl–) – масса Cl–, соответствующая 1 см3 раствора нитрата серебра; V – объем воды, взятый
для анализа, мл.
Делают вывод о пригодности воды для водоснабжения населения.
Б. Определение содержания сульфат-ионов в воде
Метод основан на осаждении
-ионов в кислой среде хло-
ридом бария в виде малорастворимого сульфата бария. Осадок отфильтровывают, прокаливают и взвешивают. Концентрация сульфатов в воде допускается до 500 мг/дм3.
1. Качественная проба с приближенной количественной оценкой. В пробирку вносят 10 мл исследуемой воды, добавляют 0,5 мл
соляной кислоты (1:5) и 2 мл раствора хлорида бария, полученный
раствор перемешивают. Приблизительное содержание сульфатов
определяют по осадку или мути, используя данные табл. 2.
48
Примерное содержание сульфата в воде
Характер осадка
Концентрация сульфатов, мг/см
3
Отсутствие осадка
Менее 5
Слабая муть, появляющаяся через несколько
минут
5–10
Слабая муть, появляющаяся сразу после добавления хлорида бария
10–100
Сильная муть, быстро осаждающаяся
Более 100
Т а б л и ц а 2
2. Гравиметрическое определение. Отмеренный объем воды
500, 250, 100, 50 мл в зависимости от предполагаемого содержания
сульфатов: меньше 50, 50 … 100, 200 … 500, больше 500 мг/см3
соответственно помещают в стакан, добавляют 2–3 капли метилоранжа и HCl (1:5) до появления розовой окраски раствора. Нагревают смесь до кипения и упаривают до 50 мл. Охлаждают и дают
отстояться. При наличии мути или хлопьев раствор фильтруют через беззольный фильтр синюю ленту. Промывают фильтр горячей
дистиллированной водой, подкисленной HCl (1:5), фильтрат вместе
с промывными водами снова упаривают в стаканчике до 50 мл.
В кипящий раствор при помешивании добавляют 10 мл горячего раствора BaCl2, и раствор с осадком нагревают на водяной или
песчаной бане при 80–90 °С. После осветления раствора проверяют полноту осаждения, добавляя 1–2 капли раствора хлорида бария. Отсутствие мути свидетельствует о полном осаждении сульфатов. Стакан накрывают часовым стеклом и нагревают (1–2 ч) на
водяной или песчаной бане, после чего оставляют при комнатной
температуре до следующего дня.
Затем фильтруют раствор через беззольный фильтр синюю ленту, предварительно промытый горячей дистиллированной водой.
Осадок в стакане несколько раз промывают дистиллированной водой методом декантации, отфильтровывая промывную воду через
фильтр. Затем количественно переносят на фильтр осадок сульфата
бария стеклянной палочкой с резиновым наконечником. Осадок на
фильтре промывают несколько раз горячей дистиллированной водой до отрицательной реакции на Cl–-ионы. Фильтр с осадком по-
49
мещают в предварительно прокаленный взвешенный тигель, сушат,
,
0001
5)0,411( baV
обугливают, не допуская воспламенения, и прокаливают в муфельной печи при температуре не более 800 °С. Охлаждают в эксикаторе, взвешивают и вновь прокаливают до постоянной массы.
Содержание сульфатов (мг/cм3) рассчитывают по формуле
где a, b – масса тигля с осадком и пустого тигля, мг; 0,411 5 – коэффициент для пересчета сульфата бария на сульфат-ион; V – объем воды, взятой для определения, мл.
Л а б о р а то р н а я р а бо та № 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ Са
2+
И Mg2+
В ВОДЕ КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКИМ
ИЛИ КОМПЛЕКСИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДАМИ
Р е а к т и вы и о б ор у д о в а ни е: растворы соляной кислоты
(HCl), трилона Б (Na2C10O8N2 · 2H2O), аммиачной буферной смеси,
эрихрома черного, метилового оранжевого, весы аналитические,
штатив, воронка, бюретка вместимостью 25 мл, пипетка вместимостью 15 мл, цилиндры мерные вместимостью 25 и 50 мл, капельница, бидистиллят, трилон Б, сульфат магния (фиксанал), мурексид + NaCl (1 : 5, смесь).
Т е о р е т ич е с к ое п о яс н е н и е. Основу комплексиметрического метода анализа составляют реакции образования устойчивых
внутрикомплексных солей при взаимодействии ионов металлов с
комплексообразующими органическими соединениями.
Схематически данные реакции можно представить уравнением
2+
Ме
+ Н2Y2– МеY2– + 2Н+.
Рабочими веществами в методе служат органические вещества,
способные образовывать комплексные соединения. К их числу относятся аминополикарбоновые кислоты и их производные,
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]