Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Аналитическая химия. Титриметрический и гравиметрический методы анализа. Учебное пособие
.pdf
101
м.к.эквв
(NaOH)(NaOH)(NaOH) VМCm
кэ
10. Обращение с концентрированными кислотами и щелочами требует
осторожности, так как, попадая на кожу, они вызывают ожоги, а попадая на
одежду – ее порчу. При попадании на кожу кислоты или щелочи пораженное
место обмывают большим количеством воды под краном. Остатки кислоты
нейтрализуют раствором соды, а остатки щелочи – раствором борной кислоты.
11. Включать в сеть электрические приборы можно только сухими руками. Всегда следует помнить, что электрический ток напряжением 127-220 В
опасен для жизни.
12. Нагревать растворы на плитке следует только в посуде из термостойкого стекла. При этом посуда должна быть сухой снаружи.
13. Следует экономно расходовать электроэнергию, водопроводную и дистиллированную воду.
1. Приготовление раствора гидроксида натрия
и установление его концентрации
Цель работы – освоить метод нейтрализации; ознакомиться с проведени-
ем расчетов и приготовлением растворов способом разбавления, приготовить
раствор гидроксида натрия, установить его концентрацию.
Сущность работы. Раствор гидроксида натрия готовят способом разбав-
ления. Титриметрическое определение его концентрации основано на реакции
нейтрализации раствором кислоты: NaOH + HCl → NaCl + H2O. Фиксирование
конечной точки титрования проводят с помощью кислотно–основного индикатора метилового оранжевого, который в щелочной среде имеет желтую
окраску, в кислой – розовую. Титрование заканчивают при появлении оранжевой окраски раствора.
Оборудование и реактивы: бюретка вместимостью 25,00 см3; мерные
колбы вместимостью 100,00 см3; колбы конические для титрования вместимостью 100–250 см3; стакан для слива; мерный цилиндр вместимостью 10 см3;
мерная пипетка вместимостью 5–25 см3; фиксанал HСl (0,1 моль); раствор
NaOH концентрированный; индикатор метиловый оранжевый, = 0,1 %.
Методика выполнения анализа
1. Приготовление рабочего раствора гидроксида натрия. Раствор гид-
роксида натрия готовят способом разбавления. Для этого рассчитывают объем
концентрированного раствора, необходимый для приготовления 100 см3 раствора с С
(NaOH) = 0,1 моль/дм3. Сначала вычисляем массу по данным для
экв
разбавленного раствора:
,
где С
(NaOH) – молярная концентрация эквивалентов раствора NaOH, моль/дм3;
экв
М
(NaOH) – молярная масса эквивалентов NaOH, г/моль;
экв
102
.
)NaOH(
к.
100)NaOH(m
)NaOH(
к.
V;
)NaOH(
к.
V
100)NaOH(m
)NaOH(
к.
.дм1
1000,0
1000,0
HClС
HCln
V;
V
HCln
HClС
3
экв
экв
м.к.
м.к.
экв
экв
V
– вместимость мерной колбы, дм3.
м.к.
Такая же масса NaOH должна содержаться и в объеме концентрированно-
го раствора, который будет взят для разбавления. Объем концентрированного
раствора NaOH рассчитывают из формулы для вычисления массовой доли:
Вычисленный объем измеряют мерным цилиндром, переносят в мерную
колбу, доводят раствор дистиллированной водой до метки по нижнему краю
мениска, затем тщательно перемешивают.
2. Приготовление раствора HСl из фиксанала. Фиксаналы – это изготов-
ленные в заводских условиях стеклянные ампулы, содержащие определенное
количество моль эквивалентов химически чистого вещества в сухом виде или в
виде раствора. В данной лабораторной работе используется фиксанал, содержащий HCl в количестве n
= 0,1000 моль. Приготовление раствора из фикса-
экв
нала сводится к тому, чтобы количественно перенести содержимое ампулы в
мерную колбу определенной вместимости. Расчет объема мерной колбы ведут
по формулам:
Находящиеся в коробке фиксаналы и бойки обязательно моют сначала
водопроводной водой, а затем ополаскивают дистиллированной. В мерную
колбу вставляют чистую воронку, опускают в нее боек с «воротничком» длинным концом вниз. Осторожно, легким ударом об этот боек пробивают тонкое
дно фиксанала. Не изменяя положения ампулы над воронкой, вторым бойком
пробивают верхнее углубление на ней. Содержимое ампулы выливается или
высыпается в мерную колбу. Ампулу продолжают держать в том же положении. Тщательно ополаскивают внутреннюю поверхность ампулы струей из
промывалки. После чего воронку и бойки промывают дистиллированной водой
и вынимают их из колбы. Доводят до метки (по нижнему краю мениска) уровень раствора дистиллированной водой. Колбу плотно закрывают пробкой и
тщательно перемешивают раствор.
3. Установление концентрации рабочего раствора гидроксида натрия.
Аликвотную часть раствора NaOH (V
) отбирают мерной пипеткой, которую
ал.ч.
подготавливают следующим образом: маленький стаканчик ополаскивают раствором NaOH, затем наливают 1/3 стаканчика и ополаскивают пипетку этим
раствором 2–3 раза. Выливают остатки раствора. Наливают свежий раствор, отбирают аликвотную часть, переносят в колбу для титрования, добавляют 1–2
капли индикатора метилового оранжевого и титруют приготовленным раствором HCl из бюретки до перехода окраски раствора из желтой в оранжевую. Записывают объем титранта с точностью до второго знака после запятой. Для по-
103
.
NaOH
ал.ч.
V
HCl
ср.
VHCl
экв
C
NaOH
экв
С
.nn
РВ I остаток
C
ОВ
NaOHNaClOHNHNaOH1)(ClNH
23
t
РВ I
4
OHNaClHClNaOH
2
nnnn
РВ IIРВ I остаток
вышения точности результатов анализа, титрование проводят 3–4 раза. В расчетную формулу подставляют среднее значение объема, при вычислении которого учитывают только те объемы, которые отличаются друг от друга не более,
чем на 0,10 см3. Концентрацию раствора NaOH рассчитывают, используя выражение закона эквивалентов:
2. Определение аммиака в солях аммония
методом обратного титрования
Цель работы – определить содержание аммиака в солях аммония мето-
дом обратного титрования.
Сущность работы. Аммониевые соли проявляют свойства очень слабых
кислот, поэтому их прямое титрование невозможно; используют косвенные методы – метод обратного титрования или метод замещения. Определение аммиака методом обратного титрования проводят следующим образом: к раствору
соли аммония добавляют точно измеренное количество щелочи в избытке.
Часть щелочи вступает в реакцию:
Раствор кипятят до полного удаления аммиака. Избыток щелочи остается
в растворе, его титруют раствором кислоты.
Зная количество щелочи, введенное в раствор соли аммония и оставшееся
после удаления аммиака, вычисляют содержание аммиака.
Оборудование и реактивы: аналитические весы; бюретка вместимостью
25,00 см3; бюретка вместимостью 50,00 см3; мерная колба вместимостью 250,00
см3; стакан вместимостью 150 см3; колба коническая для титрования; мерный
цилиндр вместимостью 10 см3; мерная пипетка вместимостью 5–10 см3; соляная
кислота, C
(HCl) = 0,1 моль/дм3; раствор NaOH, C
экв
хлорид аммония, ч.д.а. или х.ч.; индикатор метиловый оранжевый; красная
лакмусовая бумага.
(NaOH) 0,1 моль/дм3;
экв
104
1000
)NH()]HCl()HCl()NaOH()NaOH([
)NH(
3экв.экв.экв.
3
МVСVС
m
Методика выполнения анализа
В колбе для титрования получают раствор соли аммония, добавляют точ-
но отмеренный объем титрованного раствора NaOH (2030 см3) и кипятят до
полного удаления аммиака. Для проверки полноты удаления аммиака через некоторое время в пары вносят красную лакмусовую бумажку, смоченную в дистиллированной воде. Если аммиак удален полностью, лакмусовая бумажка не
должна синеть. После полного удаления аммиака раствор охлаждают, ополаскивают внутренние стенки колбы дистиллированной водой и титруют раствором хлороводородной кислоты с индикатором метиловым оранжевым до перехода окраски раствора из желтой в оранжевую. При расчете массы аммиака в
растворе соли аммония используют формулу:
,
где С
(NaOH) – молярная концентрация эквивалентов раствора NaOH,
экв.
моль/дм3;
V(NaOH) объем раствора NaOH, см3;
С
(HCl) – молярная концентрация эквивалентов раствора HCl, моль/дм3;
экв.
V(HCl) объем рабочего раствора, израсходованный на титрование, см3;
М
(NH3) – молярная масса эквивалентов аммиака, г/моль.
экв.
3. Определение титруемой кислотности или щелочности
продовольственного сырья и пищевых продуктов
Цель работы – освоить методики определения показателей кислотности
или щелочности сырья и пищевых продуктов.
Сущность работы. Кислотность продовольственного сырья и пищевых
продуктов обусловлена наличием в них различных пищевых кислот (уксусной,
молочной, яблочной, лимонной, винной) или их кислых солей. Для фиксирования точки эквивалентности используют индикатор – фенолфталеин.
Щелочность определяют в изделиях, приготовленных с введением щелочных химических разрыхрытелей (гидрокарбоната натрия, карбоната аммония). При титровании водной вытяжки из навески мучных кондитерских изделий в качестве индикатора используют бромтимоловый синий.
Оборудование и реактивы: бюретка вместимостью 25,00 см3; колба для
титрования вместимостью 100 см3 или 250 см3; пипетка вместимостью 10,00
см3; раствор гидроксида калия (или гидроксида натрия), С
хлороводородная или серная кислота; С
= 0,1000 моль/дм3; индикаторы –
к-ты
= 0,1000 моль/дм3;
осн.
фенолфталеин, бромтимоловый синий; гептагидрат сульфата кобальта,
СоSO
· 7H
4
O, ч.д.а.
2
105
Продукт
Кислотность, °Т
Молоко 1-го сорта
16–18
Молоко 2-го сорта
19–20
Молоко несортовое
21
Молоко пастеризованное
не более 22
Сливки
не более 19
Кефир 1,0; 2,5; 3,2 % жирности
85–120
Кефир обезжиренный
85–130
Сметана 10; 15 % жирности
60–90
Сметана 20; 25 % жирности
60–100
Творог 18 % жирности
не более 210
Творог нежирный
не более 240
Творог детский
150
Молочно–овощная смесь
20
Методика выполнения анализа
1. Определение титруемой кислотности молока. Кислотность молока и
молочных продуктов обусловлена наличием в них молочной кислоты, гидрофосфатов и гидрокарбонатов. Повышение кислотности вызывает нежелательные изменения свойств молока, одно из которых – снижение устойчивости белков к нагреванию, поэтому молоко с кислотностью 21 °Т принимают как несортовое, а молоко свыше 22 °Т не подлежит сдаче на молочные заводы.
Кислотность молока и молочных продуктов выражают в градусах Тернера (°Т) (объем раствора щелочи с молярной концентрацией 0,1000 моль/дм3, израсходованный на титрование 100,00 см3 молока или 100 г молочного продукта). Данные кислотности молока и молочных продуктов предствавлены далее.
Кислотность молока и молочных продуктов
В коническую колбу вместимостью 150200 см3 пипеткой вносят 10,00
см3 молока, добавляют 20 см3 дистиллированной воды, 3 капли фенолфталеина
и титруют раствором гидроксида натрия (или калия) до появления совпадающего с окраской эталона слабо–розового окрашивания, не исчезающего в течение
1-й минуты. Для приготовления эталона окраски в колбу на 150–200 см3 отмеривают пипеткой 10,00 см3 молока, 20 см3 воды и 1 см3 раствора гептагидрата
кобальта (II) с массовой концентрацией реактива 0,014 г в 1 см3 раствора. Эталон пригоден для работы в течение одной смены. Для более длительного хранения к нему можно добавить 1 каплю формалина. Титрование аликвотной части молока повторяют 2–3 раза и рассчитывают средний объем КOH. Кислотность (°Т) рассчитывают по формуле:
X = K · V(KOH) · 10,
106
,
m
KV
X
(КОН)10
где К – поправочный коэффициент к концентрации рабочего раствора;
V(KOH) – средний объём раствора щелочи, израсходованный на титрование аликвотной части молока, см3.
2. Определение титруемой кислотности сметаны. В стакане взвесить
5,00 г сметаны, прибавить 40 см3 воды, 3 капли фенолфталеина, размешать и
оттитровать раствором гидроксида натрия до появления не исчезающего в течение 1-й минуты слабо–розового окрашивания. Кислотность сметаны рассчитывают по формуле:
X = K · V(KOH) · 20.
Разница при параллельных определениях допускается не более 2 °Т.
3. Определение кислотности объектов кондитерского производства.
Навеску 5 г тонкоизмельченного продукта берут с точностью до 0,01 г и количественно переносят в коническую колбу для титрования вместимостью 250–300
см3. Приливают 50 см3 дистиллированной воды, предварительно нагретой до 60–
70 °С, все перемешивают, приливают дистиллированную воду до объема около
100 см3, охлаждают до 18–20 °С, прибавляют 2–3 капли 1 % раствора фенолфталеина и, не обращая внимания на незначительный осадок, титруют раствором
гидроксида калия до бледно–розового окрашивания, не исчезающего в течение
1-й минуты. Кислотность Х (в градусах Неймана) вычисляют по формуле:
где V(КOH) – средний объем щелочи, израсходованный на титрование навески, см3;
К – поправочный коэффициент к концентрации щелочи;
m – масса навески продукта, г.
Если исследуемый объект содержит нерастворимые в воде частицы, то
берут навеску 20 г с точностью до 0,01 г, тщательно смешивают путем взбалтывания с отмеренным мерным цилиндром 200 см3 дистиллированной воды,
нагретой до 60–70 °С, охлаждают до комнатной температуры, фильтруют через
вату, отмеривают 50 см3 фильтрата в коническую колбу для титрования и титруют раствором щелочи. Результат анализа рассчитывают по вышеприведенной
формуле, увеличив его в соответствии с взятой для титрования долей в 4 раза.
4. Определение щелочности мучных кондитерских изделий. За градус ще-
лочности принимают объем (см3) раствора кислоты, С
= 1 моль/дм3, необхо-
экв.
димый для нейтрализации щелочи, содержащейся в 100 г объекта исследования.
Навеску тонкоизмельченного объекта 25 г взвешивают с точностью до
0,01 г. Помещают навеску в коническую колбу вместимостью 500 см3, влива-
ют 250 см3 дистиллированной воды, тщательно перемешивают путем взбалтывания, закрывают колбу пробкой и оставляют на 30 минут. Затем содержимое
колбы фильтруют через вату в сухую колбу или сполоснутую первой порцией
107
m
KHV
Х
)Сl(50
фильтрата. Отбирают пипеткой 50 см3 фильтрата, переносят в коническую колбу для титрования, прибавляют 2–3 капли бромтимолового синего и титруют
раствором соляной (или серной) кислоты до появления желтого окрашивания.
Щелочность Х (в градусах) рассчитывают по формуле:
,
где V(HCl) – объем кислоты, израсходованный на титрование навески, см3;
К – поправочный коэффициент к концентрации кислоты;
m – масса навески анализируемого продукта, г;
50 – переводной коэффициент, учитывающий долю раствора для титрования и концентрацию титранта.
4. Определение содержания железа (II) в растворе соли Мора
методом перманганатометрии
Цель работы – определить содержание железа (II) в растворе соли Мора
[(NH4)2SO4·FeSO4] методом перманганатометрии.
Сущность работы. Титрование железа (II) проводят в сильнокислой сре-
де, которую создают серной кислотой.
5Fe2+ + MnO
Используют безыдикаторное титрование, титруют до появления бледно–
розовой окраски.
Оборудование и реактивы: бюретка вместимостью 25,00 см3; колба для
титрования вместимостью 100 см3 или 250 см3; пипетка вместимостью 10,00
см3; раствор KMnO4, С
С
экв(H2SO4
) = 2 моль/дм3; раствор соли Мора, С
моль/дм3; раствор оксалата натрия или аммония, С
Методика выполнения анализа
1. Установление концентрации раствора KMnO4. Готовый раствор
KMnO4 наливают в бюретку, уровень жидкости устанавливают по верхнему
мениску. Отбирают аликвотную часть раствора Na2C2O4, добавляют 10–15 см3
H2SO4 и нагревают до 80–85 °С. Горячий раствор титруют KMnO4. Сачала тит-
рование ведут медленно, давая обесцветиться первым каплям раствора KMnO4.
После образования ионов Mn2+, являющихся катализатором данной реакции,
титрование можно вести быстрее. Титрование заканчивают тогда, когда одна
лишняя капля раствора KMnO4 окрасит весь раствор в бледно–розовый цвет, не
исчезающий в течение 30-ти секунд. Расчет молярной концентрации эквивалентов ведут по формуле:
–
+ 8H+ → 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O
4
(KMnO4) = 0,05 моль/дм3; серная кислота,
экв
((NH4)2SO4·FeSO4)) 0,5
экв
= 0,0500 моль/дм3.
экв
108
)(KMnO
)OC(Na)OC(Na
)(KMnO
4
422422экв.
4экв.
V
VС
С
,
1000]FeSOSO)(NH[
FeKMnOKMnO
Fe
4424
м.к.экв.44экв.
V
VМVС
m
O.3H2Mn5NO6H2MnO5NO
2
2
342
,
2HNOe2OHNO
322
,
где С
(KMnO4) – молярная концентрация эквивалентов рабочего раствора,
экв.
моль/дм3;
С
(Na2C2O4) – молярная концентрация эквивалентов установочного рас-
экв.
твора Na2C2O4, моль/дм3;
V(Na2C2O4) – объем аликвотной части раствора Na2C2O4, см3;
V(KMnO4) – средний объем раствора KMnO
израсходованный на титро-
4,
вание, см3.
2. Определение железа в растворе соли Мора. Полученный раствор соли
Мора доводят до метки водой в мерной колбе вместимостью 100,00 см3 и тщательно перемешивают. Отбирают аликвотную часть раствора и титруют раствором KMnO4 до появления бледно–розовой окраски. Вычисление массы железа в контрольном растворе проводят по следующей формуле:
где С
(KMnO4) – молярная концентрация эквивалентов рабочего раствора,
экв.
моль/дм3;
M
(Fe) – молярная масса эквивалентов железа, г/моль;
экв.
V(KMnO4) – объем рабочего раствора, израсходованный на титрование, см3;
V[(NH4)2SO4·FeSO4] – объем аликвотной части анализируемого раствора, см3;
V
– вместимость мерной колбы, см3.
м.к.
5. Определение нитрит – ионов в растворе
методом перманганатометрии
Цель работы – определить содержание нитрита натрия в растворе методом перманганатометрии.
Сущность работы. Определение основано на реакции:
Поскольку окисление NO
до NO
2
идет по уравнению:
3
то
молярная масса эквивалентов нитрита натрия равна половине его молярной
массы. Особенностью рассматриваемого определения является то обстоятельство, что нитриты легко разлагаются кислотами с образованием оксида азота.
109
м.к.2экв.2экв.2
)NaNO()NaNO()NaNO( VМCm
,
)NaNO(1000
)NaNO()KMnO()KMnO(
)NaNO(
2
м.к.2экв.44экв.
2
V
VМVС
m
2NO
+ 2H+ 2HNO2 NO + NO2 + H2O
2
Поэтому, чтобы избежать потерь, приходится применять обратный поря-
док титрования, т.е. подкисленный раствор перманганата калия титруют раствором нитрита натрия. При этом нитрит, попадая в раствор KMnO4, практически мгновенно окисляется до нитрата, и летучие оксиды азота не образуются.
Оборудование и реактивы: весы аналитические; мерные колбы вмести-
мостью 100,00 и 250,00 см3; пипетка вместимостью 25,00 см3; бюретка вместимостью 25,00 см3; мерный цилиндр вместимостью 25 см3; рабочий раствор перманганата калия, С
ленный (1:4); стандартный раствор оксалата натрия, С
(KMnO4) 0,02 моль/дм3; раствор серной кислоты разбав-
экв
(Na2C2O4) = 0,0200
экв
моль/дм3.
Методика выполнения анализа
1. Установление концентрации раствора KMnO4 (см. работу 4, стр. 107).
2. Определение содержания нитрита натрия. Рассчитывают массу
навески нитрита натрия для приготовления 250 см3 раствора С
(NaNO2) =
экв
0,0200 моль/дм3.
где С
(NaNО2) молярная концентрация эквивалентов раствора NaNО2,
экв.
,
моль/дм3;
М
(NaNО2) молярная масса эквивалентов NaNО2, г/моль;
экв.
V
вместимость мерной колбы, дм3.
м.к.
Взвешивают на аналитических весах навеску нитрита натрия, переносят
количественно в мерную колбу и доводят до метки дистиллированной водой.
Приготовленным раствором наполняют бюретку. Далее в коническую колбу
вместимостью 500 см3 точно отмеряют 25,00 см3 рабочего раствора перманганата калия и приблизительно такой же объем разбавленной серной кислоты.
Добавляют в этот раствор 250 см3 дистиллированной воды и, слегка нагрев (до
40 °С), титруют раствором нитрита натрия розовый раствор до обесцвечивания
от одной капли. Повторив титрование три раза, из сходящихся результатов берут среднее. По данным титрования рассчитывают массу нитрита натрия в контрольном растворе по формуле:
где С
(KMnO4) – молярная концентрация эквивалентов раствора KMnO4,
экв.
моль/дм3;
110
.
100)NaNO(
)NaNO(
нав.
3
3
m
m
.
OHV
1000ClM)OSNa(V)OSNa(C
)Cl(m
2ал.ч .
2экв.322322экв.
2
М
(NaNO2) – молярная масса эквивалентов NaNO2, г/моль;
экв.
V(KMnO4) – объем раствора KMnO4, взятый для анализа, см3;
V(NaNO2) – объем раствора NaNO2, израсходованный на титрование, см3;
V
– вместимость мерной колбы, в которой растворена навеска нитрита
м.к.
натрия.
Массовую долю нитрита в реактиве рассчитывают по формуле:
6. Определение остаточного хлора в воде
Цель работы – определить остаточный хлор в водопроводной воде мето-
дом заместительного титрования.
Сущность метода. Обеззараживание воды от инфекционных микроорганизмов осуществляют с помощью обработки ее хлором. Остаточное количество
свободного хлора нормируется. Согласно гигиеническим требованиям к качеству воды централизованных систем водоснабжения содержание его должно
быть в пределах 0,3–0,5 мг/дм3. Определение основано на том, что свободный
хлор легко вытесняет йод из его соединений. Реакция протекает количественно.
Выделившийся свободный йод оттитровывают в присутствии крахмала раствором тиосульфата натрия.
Сl2 + KJ → 2KCl + J2;
J2 + Na2S2O3 → 2NaJ + Na2S4O6
Оборудование и реактивы: бюретка вместимостью 25,00 см3; кониче-
ская колба вместимостью 250 см3; мерный цилиндр вместимостью 25 см3; пипетка вместимостью 20,00 см3; раствор крахмала, ω = 1 %; раствор иодида калия, ω(KJ) =10 %; раствор тиосульфата натрия С
дистиллированная вода.
Методика выполнения анализа
В коническую колбу вносят 10–15 см3 10 %-го водного раствора иодида
калия, в эту же колбу пипеткой вносят 20,00 см3 водопроводной воды, прибавляют 2–3 см3 раствора крахмала, закрывают пробкой коническую колбу, энергично перемешивают в течении 3–5 минут и титруют раствором тиосульфата
натрия до обесцвечивания. Содержание хлора рассчитывают по формуле:
(Na2S2O3) = 0,0200 моль/дм3;
экв.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]