Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Количественный анализ. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 165 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

1 – мерная колба; 2 – воронка; 3 – бюкс с точно взятой навеской стандартного

вещества; 4 – промывалка; 5 – пипетка для доведения объема раствора до

метки.

Рисунок 3 - Техника приготовления стандартных растворов

Этот способ применим в том случае, если взятое вещество химически чистое, устойчивое, на воздухе (не окисляется, не поглощает влагу и углекислый газ) например, бура Na2B4O

10Н2О, оксалат натрия Na2С2О4, щавелевая кислота

7.∙

Н2С2О4 · 2Н2О.

Таким образом, зная точную навеску вещества, взятую на аналитических весах, и объем раствора в мл, можно определить титр раствора, по которому рассчитывают и его нормальность.

Приготовление стандартного раствора из фиксанала (рисунок 4). Фиксанал (4) − запаянная ампула, в которой находится точно известное количество

вещества или раствора (0,1 моль-экв). Содержимое ампулы количественно переносят в мерную колбу (1) заданного объема, разбивая ампулу о вложенный в воронку (3) боек (2). Вторым бойком (5) разбивают верхнее углубление ампулы, с помощью промывалки через отверстие тщательно промывают ампулу. Для промывки рекомендуется использовать не менее чем 6-кратный объем воды по сравнению с вместимостью ампулы. Раствор доводят до метки дистиллированной

водой и перемешивают. Из фиксаналов готовят как первичные, так и вторичные стандартные растворы [1].

1 – мерная колба; 2 – боек с «юбочкой»; 3 – воронка; 4 – фиксанал; 5 – боек

Рисунок 4 - Приготовление стандартного раствора из фиксанала

Приготовление вторичного стандартного раствора по неточной навеске или разбавлением более концентрированного раствора. При этом нет необходимости

отбирать точную навеску вещества, так как при всей тщательности взвешивания из таких веществ нельзя получить раствор с точной концентрацией. Поэтому для приготовления рaстворов навеску взвешивают на технических весах и применяют неточную посуду. Для стандартизации такого рaствора его титруют первичным стандартным раствором. Этот способ применяется, если вещество неустойчивое, например сильный окислитель KMnO4, или если вещество находится в растворе, например соляная кислота.

2.2.2 Приготовление рабочего титрованного раствора щавелевой кислоты

Щавелевая кислота Н2С2О4 · 2Н2О – твердое кристаллическое вещество белого цвета, устойчивое на воздухе – не поглощает водяных паров и СО2, не окисляется.

Хорошо растворяется в воде при обычной температуре. Порядок приготовления рабочего титрованного раствора этого вещества следующий :

1) рассчитывают навеску, необходимую для получения 100 см3 раствора с

нормальной концентрацией 0,1 моль/дм3;

Для правильного определения z составить структурную формулу вещества. Расчет навески в граммах выполнять с точностью до 0,0001 г;

2) взвешивают на аналитических весах на часовом стекле навеску, близкую к

рассчитанной, с точностью до 0,0001 г. При взвешивании нужно вести подробную запись;

3) переносят навеску с часового стекла (по всем правилам перенесения) в

мерную колбу на 100 см3, растворяют в небольшом объеме дистиллированной воды, после чего доводят объем раствора до метки, закрывают колбу пробкой и тщательно перемешивают раствор;

4) рассчитывают точную концентрацию (титр и нормальную) приготовленного

рабочего титрованного раствора щавелевой кислоты.

2.2.3 Приготовление рабочего раствора гидроксида натрия и определение его

концентрации по щавелевой кислоте

В методе нейтрализации в качестве рабочего раствора применяется раствор гидроксида натрия. Кристаллический гидроксид натрия гигроскопичен и легко поглощает влагу из воздуха – расплывается. Кроме того, он поглощает из воздуха углекислый газ, образуя Na2CO3:

2NaOH +CO2 ↔ Na2CO3 + H2O.

Следовательно, нельзя приготовить раствор NaOH точно известной концентрации по навеске, взятой на аналитических весах, так как при взвешивании кристаллический гидроксид натрия будет непрерывно поглощать влагу и углекислый газ из воздуха. В таких случаях готовят растворы приблизительно требуемой концентрации (навеску берут на технохимических весах), а затем устанавливают его точную концентрацию с помощью рабочего титрованного раствора какой-то кислоты, например, щавелевой.

Рекомендуется такой порядок приготовления рабочего титрованного раствора щелочи :

1) рассчитывают навеску гидроксида натрия для получения 250 см3 раствора с

молярной концентрацией 0,1 моль/ дм3 и увеличивают ее на 30 %;

2) взвешивают навеску NaOH на технохимических весах рассчитанную (с

увеличением) массу NaOH с точностью до 0,01 г;

3) переносят навеску NaOH в сухую мерную колбу, приливают небольшой

объем дистиллированной воды (~ 5,0 см3), быстро ополаскивают кристаллы и сливают раствор. Это необходимо для удаления с поверхности кристаллов едкого натра карбонатов и бикарбонатов;

4) растворяют NaOH в свежей порции дистиллированной воды, доводят объем раствора до метки водой, закрывают колбу пробкой и тщательно перемешивают раствор;

5) трижды оттитровывают порции приготовленного раствора щавелевой кислоты раствором щелочи в присутствии фенолфталеина до бледно-розовой окраски, появляющейся от одной капли титранта и не исчезающей в течение 30 с. Для каждого титрования берут по 10,0 см3 приготовленного раствора щавелевой кислоты. После каждого титрования записывают объем затраченного раствора гидроксида натрия (V1 (NaOH), V2 (NaOH), V3 (NaOH)) и вычисляют средний, если объёмы NaOH отличаются не более чем на 0,2 см3. В противном случае число титрований увеличивают;

6) перед каждым новым титрованием дополняют бюретку титрантом до нулевого уровня;

7) составляют уравнение реакции, протекающей при титровании;

8) рассчитывают по результатам титрования на основании закона эквивалентов молярную концентрацию (для NaOH она совпадает с нормальной) и титр раствора едкого натра.

2.2.4 Определение концентрации раствора соляной кислоты по установленному рабочему раствору щелочи

Определение точной концентрации раствора соляной кислоты имеющегося на

рабочем столе провести по следующей схеме :

1) титровать не менее трех раз по 10,0 см3 рабочего раствора щелочи раствором соляной кислоты в присутствии индикатора метилоранжа до перехода желтой окраски в светло-розовую от одной капли титранта;

2) после каждого титрования записать объем затраченного раствора HCl и вычислить средний, если отличаются друг от друга не более, чем на 0,2 см3. В противном случае число титрований увеличить;

3) перед каждым титрованием дополнять бюретку раствором соляной кислоты до нулевого деления;

4) составить уравнение реакции, протекающей при титровании;

5) рассчитать по результатам титрования на основании закона эквивалентов

молярную концентрацию и титр раствора соляной кислоты. (Молярная и нормальная концентрации раствора соляной кислоты совпадают).

Расчётные формулы:

1) Т (Н2С2О4 ∙ 2Н2О) = m (Н2С2О4 ∙ 2Н2О)/ V (Н2С2О4);

2) C (½Н2С2О4 ∙ 2Н2О) = Т (Н2С2О4 ∙ 2Н2О) ∙ 1000/ M (½Н2С2О4 ∙ 2Н2О);

3) C (NaOH)/ C (½Н2С2О4 ∙ 2Н2О) =V (Н2С2О4)/ V(NaOH);

4) Т (NaOH) = С (NaOH) ∙ М(NaOH ) / 1000;

5) C (НСl)/ C(NaOH) =V (NaOH)/ V(НСl);

6) Т (НСl) = С (НСl) ∙ М(НСl)/ 1000.

2.3 Лабораторная работа № 2. Определение концентрации и титра рабочего раствора соляной кислоты по буре

Бура представляет собой соль – тетраборнокислый натрий Na2B4O7 · 10H2O,

который легко получается в химически чистом виде, устойчив на воздухе, не гигроскопичен. Благодаря этим свойствам бура может применяться для установки титра рабочего раствора НСl. Бура – соль, образованная сильным основанием NaOH и очень слабой тетраборной кислотой (К = 6,4·10

-10

). В растворе эта соль в

значительной степени гидролизована, раствор имеет щелочную реакцию. Процесс гидролиза буры не обратим, но при добавлении НСl ионы Н+ будут связывать ионы ОН-, и гидролиз дойдет до конца :

Na2B4O

+ 7H2O ↔ 2NaOH + 4H3BO3

2NaOH + 2 НСl ↔ 2NaСl + 2H2O

_________________________________________

Na2B4O

+ 2 НСl + 7H2O ↔ 2NaСl + 4H3BO3

В точке эквивалентности рН раствора определяется присутствием борной

кислоты.

2.3.1 Приготовление раствора буры по точной навеске

Порядок приготовления рабочего титрованного раствора буры:

1) рассчитывают точную навеску буры для получения 50 см3 раствора с нормальной концентрацией 0,1 моль/дм3;

2) взвешивают на аналитических весах на часовом стекле навеску, близкую к рассчитанной, с точностью до 0,0001 г. При взвешивании нужно вести подробную запись;

3) переносят навеску буры в сухую мерную колбу, приливают небольшой объем горячей дистиллированной воды (5,0 см3), смывают навеску буры с воронки в колбу и при постоянном перемешивании добавляют ещё нагретую воду до ¾ объема колбы. Добиваются полного растворения навески. После охлаждения доводят объем раствора дистиллированной водой до метки, закрывают колбу пробкой и тщательно перемешивают раствор;

4) в бюретку наливают стандартный раствор соляной кислоты. Отбирают пипеткой 10,0 мл раствора тетрабората натрия и переносят его в коническую колбу для титрования вместимостью 100 см3. Добавляют 20 см3 дистиллированной воды, 1 каплю метилового оранжевого и трижды оттитровывают порции приготовленного раствора буры кислотой до изменения окраски из желтой в слаборозовую.

5) перед каждым новым титрованием дополняют бюретку титрантом до нулевого уровня;

6) составляют уравнение реакции, протекающей при титровании;

7) рассчитывают по результатам титрования на основании закона

эквивалентов молярную концентрацию (для НСl она совпадает с нормальной) и титр раствора соляной кислоты.

Расчётные формулы:

1) Т (Na2B4O7 ∙ 10H2O) = m (Na2B4O7 ∙ 10H2O)/ V (Na2B4O7);

2) C (½Na2B4O7∙10H2O) = Т(Na2B4O7 ∙ 10H2O) ∙ 1000/ M (½Na2B4O7 ∙ 10H2O);

3) C (НСl)/ C(½Na2B4O7 ∙ 10H2O) =V (Na2B4O7)/ V(НСl);

4) Т (НСl) = С (НСl) ∙ М(НСl)/ 1000.

2.4 Лабораторная работа № 3. Определение гидроксида и карбоната натрия при совместном присутствии методом фиксирования двух точек эквивалентности

2.4.1 Сущность метода

Известно, что твердые щелочи поглощают из воздуха диоксид углерода и

водяные пары, поэтому и не могут служить установочными веществами. При этом протекает следующая реакция:

2 NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O.

Следовательно, раствор гидроксида натрия всегда содержит примесь Na2CO3.

При длительном хранении раствора щелочи нерастворимые карбонаты даже выделяются из него в виде осадка. Иногда необходимо знать содержание NaOH и Na2CO3 в растворе. Если в растворе гидроксида натрия присутствуют карбонаты, которые разлагаются при титровании кислотой с образованием диоксида углерода, влияющего на определение с фенолфталеином, то при титровании такого раствора по различным индикаторам будут получаться различные результаты анализа. Это свойство и используется для определения. Данный метод основан на фиксировании обеих точек эквивалентности на кривой титрования. С фенолфталеином титрование

Na2CO3 заканчивается в тот момент, когда весь карбонат перейдет в бикарбонат :

Na2CO3 + H+ → NaHCO3.

При титровании с метиловым оранжевым порозовение индикатора происходит

только после того, как вся взятая соль будет оттитрована до H2CO3 :

NaHCO3 + H+ → H2CO3.

Поэтому можно сказать, что с фенолфталеином оттитровывается лишь

половина карбоната натрия, а с метиловым оранжевым – весь NaHCO3. Поскольку, независимо от того, какой из этих индикаторов применяется, NaOH оттитровывается полностью, это обстоятельство и используют при определении смеси гидроксида натрия и карбоната натрия. С фенолфталеином будет оттитрована вся щелочь и

Na2CO3 по первой ступени, а с метиловым оранжевым – Na2CO3 по второй ступени.

2.4.2 Ход определения

В мерную колбу вместимостью 250 см3 получают у преподавателя контрольный раствор, который содержит гидроксид натрия и карбонат натрия. Доводят раствор до метки дистиллированной водой и тщательно перемешивают. Отбирают пипеткой аликвотную часть раствора по 25,00 см3 и переносят в коническую колбу для титрования. Прибавляют 4–5 капель раствора фенолфталеина (ориентируясь на окраску раствора) и оттитровывают из бюретки соляной кислотой до обесцвечивания раствора. Результат записывают (V1) с точностью до сотых миллилитра. Доводят уровень кислоты в бюретке снова до нуля. Прибавляют к оттитрованному раствору 1–2 капли метилового оранжевого, чтобы раствор окрасился в желтый, но не очень интенсивный, цвет, и титруют кислотой до порозовения, не исчезающего при перемешивании. Объем соляной кислоты, пошедший на титрование с метиловым оранжевым записывают (V2). Титрование повторяют не менее трех раз. Поскольку при титровании с метиловым оранжевым в реакцию вступает половина Na2СО3, то на реакцию со всем количеством карбоната

натрия был израсходован объем HCl, соответствующий удвоенному объему V2. Следовательно, массу Na2СО3 в контрольном растворе рассчитывают по формуле:

m (Na2СО3) = 2 V2 ∙ С (НСl) ∙ M(1/2Na2СО3) ∙ Vк / Vа,

где V2 – объем соляной кислоты, пошедший на титрование с метиловым оранжевым, см3;

Vа – объем аликвотной части раствора, см3; Vк – объем контрольного раствора (мерной колбы), см3; M (1/2Na2СО3) – молярная масса эквивалента карбоната натрия, равная

53,00 г/моль.

На титрование NaOH расходуется объем соляной кислоты, соответствующий (V1 – V2). Следовательно, массу гидроксида натрия, находящегося в контрольном растворе, вычисляют по формуле:

m (NaОН) = (V1 – V2) ∙ С (НСl) ∙ M(NaОН) ∙ Vк / Vа,

где V1 – объем соляной кислоты, пошедший на титрование с фенолфталеином, см3;

V2 – объем соляной кислоты, пошедший на титрование с метиловым

оранжевым, см3;

Vа – объем аликвотной части раствора, см3; Vк – объем контрольного раствора (мерной колбы), см3; M (NaОН) – молярная масса эквивалента гидроксида натрия,

равная 39,9997 г/моль.

Рассчитывают содержание карбоната натрия в миллиграммах для каждого из трех (или более) результатов, содержание гидроксида натрия в миллиграммах – так же в трех параллелях.

<<< < Предыдущая 1 2 3 45 / 165 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]