Лабораторная работа 2. Ацидиметрическое титрование

_{Опыт 1. Стандартизация растворов HCl}

_{Для определения концентрации соляной кислоты пользуются первичными стандартами – веществами, титрованные растворы которых готовят растворением точной навески вещества и определенном объеме воды.}

_{В качестве стандартных веществ в кислотно-основном титровании применяют буру (тетрабората натрия) Na2B4O7·10H2O или соду (карбонат натрия) Na2CO3.}

_{Карбонат натрия реагирует с соляной кислотой по уравнениям:}

_{Na2CO3+HCl→NaHCO3+NaCl CO3}^2-_+H⁺_→HCO3^-

_{Na2CO3 +2HCl→H2CO3+2NaCl CO3}^2-_+2H⁺_→H2CO3^-

_{Как видно из уравнений Na2CO3 превращается сначала в NaHCO3 (рН~8.3), которой при дальнейшем прибавление HCl превращается в свободную H2CO3 (рН~4.2). в первом случае оттитровывается половина карбоната натрия (индикатор – фенолфталеин). Обычно стандартизацию HCl проводят с метилоранжем (по второму уравнению), при котором расходуется весь карбонат. В этом случае эквивалентом будет являться условная частица ½ молекулы Na2CO3, поскольку 1 молекула Na2CO3 взаимодействует с 2 ионами водорода.}

_{Молярная масса эквивалента Na2CO3 для этой реакции будет равна:}

_{М(1/2 Na2CO3)= М/2=106/2=53г/моль}

_{Для приготовления 100 мл 0,1 н. раствора необходимо взять:}

_{100 мл -0,1·53,00 г. Na2CO3}

_{100 мл - x г. Na2CO3}

_{х=0,1 ∙53,0 ∙100/1000=0,5300г (Na2CO3)}

_{Взвешивают на аналитических весах сначала чистое сухое часовое стекло, а затем часовое стекло с содой. Нет необходимости добиваться, чтобы взятая навеска точно отвечала рассчитанной (теоретической). Важно знать ее истинную величину, по которой легко определить концентрацию полученного раствора. Например, вместо рассчитанной навески 0,5300 г. отвешено 0,5400 г. нормальная концентрация раствора находится из соотношения}

_{0,1000 н. раствор содержит 0,5300 г. Na2CO3}

_{Nx раствор содержит 0,5400 г. Na2CO3}

_{Nx =0,100 ∙0,5400 /0,5300=0,1020 н.}

_{Выполнение работы. В горлышко мерной колбы объемом 100 мл вставляют чистую сухую воронку. Навеску вещества осторожно, не распыляя, пересыпают через воронку в колбу и тщательно и многократно ополаскивают водой из промывалки часовое стекло, после чего ополаскивают воронку и вынимают ее из горлышка колбы. Добавляют в колбу воду (на 2/3 ее объема) и полностью растворяют вещество, перемешивая содержимое колбы плавным круговым движением. Когда все вещество перейдет в раствор, доводят объем раствора водой до метки. После этого колбу плотно закрывают пробкой и тщательно перемешивают раствор, многократно перевертывая и встряхивая колбу (пробку следует придерживать указательным пальцем).}

_{В бюретку наливают раствор соляной кислоты. Отбирают пипеткой 10 мл приготовленного стандартного раствора карбоната натрия, переносят его в коническую колбу для титрования (емкостью~250 мл), добавляют 2-3 капли метилового оранжевого, 20 мл дистиллированной воды и титруют соляной кислотой до изменения цвета, индикатора от 1 капли HCl из желтого в оранжевый. Титрования проводят несколько раз до сводимых результатов. Нормальность HCl вычисляют по формуле:}

_{NHCl =NNa2CO3 ∙V Na2CO3 / VHCl}

_{где VHCl= (V1+V2+V3+Vn)/ n n,- среднее из n определений}

_{Опыт 2. Установка титра и нормальности раствора HCl по буре.}

_{Выполнение работы. В чистую коническую колбу отмеривают пипеткой 10 мл приготовленного раствора бура Na2B4O7·10H2O, прибавляют 1-2 капли раствора метилового оранжевого и титруют рабочим раствором соляной кислоты до слабо-розовой окраски. Титрование нужно повторить 3 раза и из сходящихся результатов взять среднее. Расчеты:}

_{Nhci= V Na2B4O7·10H2O ∙ N Na2B4O7·10H2O / V ср hci}

_{ТHC1/ Na2B4O7·1OH2O= NHCl ∙Э Na2B4O7·10H2O / 1000}

_{Опыт 3. Определение едкого натра и карбоната натрия при совместном присутствии в растворе.}

_{Едкий натр поглощает из воздуха диоксид углерода СО2 и частично превра­щается в карбонат натрия:}

_{2NaOH+CO2 =Na2CO3+H2O}

_{Поэтому нередко определяют содержание едкого натрия NaOH и карбоната натрия Na2CO3 при совместном присутствии их в растворе.}

_{Титрование такого раствора с соляной кислотой протекает следующим образом:}

_{NaOH+Na2CO3+HC1 = NaCl+NaHCO3+H2O}

_далее:

_{NaHCO3+HCI =NaCI+H2O+CO2}

_{первая стадия завершается при рН=8,31, когда изменяет окраску фенолфталеин, а вторая - при рН=3,84, т.е., когда изменяется окраску метилпвый оранжевый.}

_{Из уравнения видно, что с фенолфталеином оттитровывается весь едкий натр и половина карбоната натрия. Оставшуюся половину карбона натрия дотитровывают с метиловым оранжевым.}

_{Выполнение работы. Перенесите пипеткой 10,0 мл анализируемого раствора в кони­ческую колбу и прибавить 4-5 капель фенолфталеина, который окрасит жидкость в малиновый цвет. Титруйте ее рабочим раствором соляной кислоты до обесцве­чивания, которое должно произойти от одной избыточной капли кислоты. Запи­шите отсчет. Затраченный объем соляной кислоты V1 соответствует всему опре­деляемому едкому натру 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 титровать раствор до перехода желтой окраски в бледно-розовую. Запишите второй отсчет V2.}

_{Точное титрование с фенолфталеином и метиловым оранжевым повторите 2-3 раза и из отсчетов возьмите средние данные.}

_{Вычислить нормальные концентрации едкого натра и карбоната натрия в ана­лизируемом растворе.}

_{Объем V1 соответствует всему определенному количеству NaOH и половине количества Na2СО3.}

_{Объем V2 соответствует оставшейся концентрации Na2CO3.}

1. _{Объем раствора, пошедшего на титрование всего Na2CO3:}

_{VHCl/Na2CO3=2(V2-V1)}

2. _{Объем раствора, пошедшего на титрование всего NaOH:}

_{VHCl/Na,OH =V2-2(V2-V1)}

3. _{Нормальная концентрация раствора по карбонату натрия:}

_{С Na2CO3= (С HCl ∙VHCl / Na2CO3) /Vр-ра}

4. _{Нормальная концентрация раствора по гидроксиду натрия:}

_{С NaOH=(С HCl ∙VHCl / NaOH) /Vр-ра}

_{C hci - нормальная концентрация растворов соляной кислоты.}

_{Vp-ра - объем анализируемого раствора взятый для титрования (10 мл).}

_{Опыт 4. Определение карбонатной жесткости воды}

_{Известно, что жесткость обусловлена присутствием в воде растворимых со­лей кальция и магния.}

_{Карбонатная жесткость зависит oт содержания в воде гидрокарбонатов каль­ция и магния. Она 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.}

_{Карбонатную жесткость определяют титрованием определенного объема воды рабочим раствором соляной кислоты с метиловым оранжевым. Химизм процесса выражается уравнениями:}

_{Са(НСО3)2+2НС1→ СаС12+2СО2+2Н2О Mg(HCO3)2+2HCl→ MgCl2+2H2O}

_{Выполнение работы. В коническую колбу отмерьте пипеткой 100,0 мл анализируемой воды при­бавьте 2-3 капли метилового оранжевого и титруйте рабочим раствором соляной кислоты до перехода желтой окраски индикатора в бледно-розовую. Повторите титрование 2-3 раза и из сходящихся отсчетов возьмите среднее.}

_{Расчеты:}

_{Чтобы вычислить карбонатную жесткость в миллиграмм - эквивалентах на 1 л воды, находят нормальность раствора солей и умножают ее на 1000:}

Ж_H2O= (V_{HCl ∙}N_HCl /V _H2O) _∙1000 (мг·экв/л).

_{Лабораторная работа 3. Алкалиметрическое титрование}

_{Опыт 1.Установка титра и нормальности раствора едкого натра по щавелевой кислоте.}

_{Выполнение работы. Ополосните пипетку стандартным раствори щавелевой кислоты, перенесите 10 мл его в коническую колбу, прибавьте каплю фенолфталеина и титруйте рас­твором щелочи до появления бледно-малиновой окраски, не исчезающей в тече­ние 1-2 мин. (при продолжительном стоянии окраска исчезает из-за поглощения раствором.СО2)- Титрование нужно повторить 1-3 раза, из сходящихся результа­тов взять среднее.}

_{Расчеты: NNaOH= V Н2С2O4·2H2O ∙ N Н2С2O4·2H2O / V ср NaOH}

_{Т NaOH/H2C2O4·2H2O = NNaOH ∙Э Н2С2O4·2H2O / 1000}

_{Опыт 2. Определение содержания органической кислоты в образцах}

_{Щавелевая и винная кислоты содержатся в различного рода биологическом материале.}

_{Выполнение работы. Возьмите маленькую пробирку с образцом винной или щавелевой кислоты. Взвесте пробирку на аналитических весах, перемесите содержимое ее в мер­ную колбу емкостью 100 мл, пользуясь стеклянной воронкой. Снова взвесьте про­бирку и по разности вычислите величину навески. Обмойте воронку дистиллиро­ванной водой, уберите ее, добейтесь полного растворения навески и осторожно, по I каплям, доведите объем раствора водой до метки. Не забудьте перемешать рас­твор.}

_{Бюретку с рабочим раствором едкого натра подготовьте к работе. Ополосните пипетку анализируемым раствором и отмерьте 10,00 мл его в коническую колбу. Прибавьте каплю фенолфталеина и тируйте рабочим раствором едкого натра, до появления бледно-малиновой окраски, не исчезающее в течение 1 мин. Повторите титрование 2-3 раза и из сходящихся отсчетов возьмите среднее. Вычислите нор­мальность раствора винной или щавелевой кислоты, найдите массу кислоты в 100 мл анализируемого раствора, выразите содержание ее в процентах.}

_{Допустим что навеску образца винной кислоты Н2С4Н4О6, составившую 0,5466 г, растворили в воде и довели объем раствора до 100мл.На титрование 10,00 мл его пошло в среднем 7,55 мл 0,09438 н. раствора едкого натра.}

_{Нормальность раствора винной кислоты находят обычным способом: N H2C4H4O6=NNaOН ∙V ср NaOH / V H2C4H4O6=0,09438 ∙7,55/10=0,07126}

_{отсюда количество кислоты в 0.1 л раствора:}

_{Q=N·Э·Vл=0.07126·75.03·0,1=0.5347 г.}

_{или в процентах:}

_{W= Q/ Q(навеска) ·100%= 0,5347/0,5466 ·100% =97.82%}

_{Содержание щавелевой кислоты в образце рассчитывают аналогично.}

_{Методы осаждения}

_{Методы осаждения основаны на способности некоторых веществ при взаимо­действии с титрованными растворами реактивов давать практически нераствори­мые осадки. Так как в момент полного осаждения обоих компонентов их количе­ства эквивалентны друг другу, то, зная объем истраченного титрованного раство­ра, нетрудно вычислить количество исследуемого вещества.}

_{Конец реакции определяют или по прекращению выпадения осадка, или с помощью индикаторов. В качестве индикаторов можно употреблять лишь такие вещества, которые вступают в реакцию после того, как закончится главная реакция. Вступая в реакцию с одним из участвующих в титровании ионов, индикатор дает вещества, производящие в жидкости легко наблюдаемые изменения: образование осадка иного цвета, изменение цвета самой жидкости. Наиболее часто используются те реакции, в результате которых образуется трудно растворимые со­мнения серебра: AgCl, AgBr, Agl, AgCN, AgCNS. Метод, основанный на приме­нении этого реактива, называется аргентометрическим.}

_{Методы осаждения применяются в клиническом анализе для определения хлоридов в моче, желудочном соке и крови, а в санитарно-гигиеническом - при анализе питьевых вод и т.д. Для количественного определения галогенов и серебра наиболее часто пользуются методами Мора и Фольгарда.}