Опыт 3. Определение концентрации кислоты методом титрования

Методом титрования определить нормальную концентрацию полученного в опыте 2 раствора и вычислить абсолютную и относительную ошибки эксперимента.

Определение концентрации, посредством измерения объемов растворов реагирующих веществ называется титрованием. Окончание реакции определяется индикаторами, имеющими разную окраску в кислом и щелочном растворах. С их помощью устанавливается момент нейтрализации кислоты щелочью, или наоборот (табл. п. 3.4).

При титровании удобно пользоваться растворами нормальной концентрации, так как растворы с одинаковой нормальной концентрацией реагируют в равных объемах.

Выполнение опыта.

Для выполнения опыта необходимо подготовить пипетку на 10 мл, бюретку на 25 мл (см. рис. 3 б, в), три конические колбы (рис. 4) и стакан на 50 мл.

1) Подготовить 0,1н раствор щелочи (NaOH) к титрованию. Для этого предварительно сполоснуть бюретку 0,1 н. раствором щелочи (для удаления влаги). Закрепить бюретку вертикально в зажиме штатива и с помощью воронки заполнить ее раствором щелочи до нулевого деления. Заполнить раствором конец бюретки так, чтобы в нем не содержалось воздуха. Если на кончике бюретки остается капля раствора, ее надо снять прикосновением кончика к стенке стакана. Довести уровень раствора до нулевого деления бюретки (нижняя часть мениска должна касаться этой черты). При отсчете глаз должен находиться на уровне мениска.

Рис. 4. Коническая колба для титрования

2. Взять 3 пробы приготовленного в опыте 2 раствора. Для этого взять пипетку емкостью 10 мл, промыть небольшой порцией определяемого раствора кислоты, затем заполнить ее приготовленным в опыте 2 раствором до метки. Поместить отмеренное количество раствора кислоты в коническую колбу для титрования. Так же взять еще две пробы раствора кислоты во вторую и третью конические колбы. В каждую колбу прибавить по 2 – 3 капли индикатора – спиртового раствора метилового оранжевого - раствор кислоты приобретет красную окраску.

3. Провести титрование 3-х проб раствора кислоты 0,1н раствором щелочи. Три пробы исследуемого раствора кислоты (п. 2) титровать предварительно подготовленным в бюретке раствором щелочи (п. 1),. Титрование проводить на белом фоне. Кончик бюретки ввести до зажима в колбу для титрования. Пользуясь зажимом, медленно выливать правой рукой раствор из бюретки, делая левой рукой непрерывные круговые движения колбы для перемешивания раствора. Титрование закончить, когда от прибавления 1 капли щелочи красная окраска раствора перейдет в оранжевую, не исчезающую в течение 1 мин. Отметить по бюретке с точностью до 0,1 мл объем раствора щелочи(V_1(щ))., пошедший на титрование кислоты .

Описанным способом провести титрование кислоты во второй и третьей колбах(V_2(щ); V_3(щ)).. Каждый раз титрование начинать от нулевой отметки. Если объемы израсходованной щелочи во всех трех титрованиях не различаются более чем на 0,1 мл, то титрование выполнено правильно. Найти среднее арифметическое из результатов трех титрований (V_(щ)).

4. Рассчитать нормальную концентрацию полученного раствора, пользуясь законом эквивалентов. Согласно следствию из закона эквивалентов, произведение объемов взаимодействующих растворов на их нормальные концентрации есть величина постоянная (равная количеству эквивалентов):

С_н(к-ты)·V_(к-ты) = С_н(щ)·V_(щ) или ,

где С_{Н (к-ты)} и С_Н (щ) – нормальная концентрация соответственно растворов кислоты и щелочи, V _щ и V _к-ты – объемы соответственно растворов щелочи и кислоты.

Зная С_Н (щ)= 0,1н, V _щ по результатам титрования и V _к-ты =10мл, можно найти С_н(к-ты):

5. Определить абсолютную и относительную ошибки эксперимента:

_абс = | С_{Н (теор)} – С_{Н (эксп)} |;

.

6. Полученные результаты записать в рабочую тетрадь.

При сдаче лабораторной работы ответьте на следующие вопросы

1. Перечислите способы выражения концентрации растворов. Дайте их определения.

2. Напишите формулы для определения эквивалентных масс гидроксидов (кислот и оснований), солей.

3. Напишите формулы, по которым можно вычислить: а) массовую долю, б) молярную концентрацию, в) нормальную (эквивалентную) концентрацию, г) моляльность, д) титр, зная:

– массы растворенного вещества и растворителя;

– массу растворенного вещества;

– объем и плотность раствора.

4. Вычислите, сколько граммов растворенного вещества содержит 1 л следующих растворов: а) 0,1 н. H₂SO₄, б) 0,5 н. Na₂CO₃, в) 0,3 н. H₃PO₄, г) 0,2 М MgSO₄, д) 0,3 н. AlCl₃?

Ответ: а) 4,9 г, б) 26,5 г, в) 9,8 г, г) 24,0 г, д) 13,35 г.

5. Определите, какой объем 1 н. раствора можно приготовить:

а) из 1 кг 63 %-ного раствора HNO₃. Ответ – 10 л;

б) из 20 мл 20%-ного раствора HCl ( = 1,1 г/мл). Ответ – 120 мл;

в) из 120 мл 30%-ного раствора H₃PO₄ ( = 1,19 г/мл). Ответ – 1,3 л.

6. Определите молярность растворов:

а) 1 н. NaOH; б) 2 н. H₂SO₃; в) 6 н. HCl; г) 3 н. Cr₂(SO₄)₃.

Ответ: а) 1 М; б) 1 М; в) 6 М; г) 0,5 М.

7. Определите объем воды, необходимый для приготовления 200 г 20%-ного раствора поваренной соли NaCl. Ответ 40г.

8. Определите нормальную концентрацию раствора сульфата калия, в 20 мл которого содержится 1,74 г растворенного вещества. Ответ 1н

9. Определите объем воды, который нужно прибавить к 100 мл 0,1 н. раствора гидроксида калия, чтобы получить 0,05 н. раствор. Ответ 100мл

10. Определите молярность 20%-ного раствора хлорида цинка, плотность которого 1,186 г/мл. Ответ 1,74 моль/л

11. На нейтрализацию 40 мл 2 М раствора серной кислоты израсходовано 20 мл раствора гидроксида натрия. Определите нормальность раствора гидроксида натрия. Ответ 8н