Задачи для самостоятельного решения

1. Вычислить массовую долю раствора едкого натра концентрации 2 моль/л, плотность которого равна 1,087 г/см³.

2. Вычислить молярную концентрацию раствора серной кислоты, массовая доля которой равна 62 %, а плотность 1,520 г/см³.

3. Вычислить молярную концентрацию раствора H₂SO₄ (пл. 1,386 г/см³), с массовой долей 49% и ее молярную долю в этом растворе.

4. Растворимость PbCl₂ при 20 ^оС равна 9,73 г. Вычислить молярную концентрацию этого раствора.

5. Определить молярную концентрацию раствора перманганата калия с массовой долей 2,37% (плотность принять равной единице).

Тема 4. Индикаторы и титрование Основные определения и термины

Титрование широко применяется в химии при анализе состава смесей. Раствор с известной концентрацией называется стандартным раствором. При проведении титрования стандартный раствор медленно приливают из бюретки к титруемому раствору, который имеет известный объем или содержит известную массу растворенного вещества. Титруемый раствор часто называют неизвестным.

При титровании устанавливают момент окончания реакции, т.е. момент, когда в добавленном объеме стандартного раствора содержится количество вещества, эквивалентное количеству определяемого (неизвестного) вещества. Этот момент называют моментом эквивалентности или точкой эквивалентности.

Для титрования неизвестного раствора стандартным раствором нужно иметь какой-либо способ, позволяющий устанавливать момент достижения точки эквивалентности. Конечную точку титрования в методе нейтрализации фиксируют по изменению окраски кислотно-основного индикатора.

Индикаторы – органические соединения, являющиеся слабыми кислотами (реже – слабыми основаниями), анионы которых имеют одну окраску, а недиссоциированные молекулы – другую. Так, у двуцветного индикатора метилового оранжевого молекулы окрашены в розовый цвет, а ионы – в желтый цвет:

HInd ↔ H⁺ + Ind^–,

где Ind^– – анион индикатора.

В кислых растворах равновесие этой реакции смещается влево, раствор становится розовым. В щелочных растворах за счет связывания ионов Н⁺ ионами ОН^– равновесие смещается вправо, и раствор приобретает желтую окраску анионов индикаторов. При неполной диссоциации индикатора получается промежуточная окраска.

Изменение окраски индикатора зависит от изменения количества ионов водорода (рН), причем каждый индикатор меняет окраску только в определенных интервалах. По окраске индикатора можно определить рН среды. В нейтральной среде рН=7, в щелочной среде рН>7, в кислой рН<7.

Промежуток рН, в котором происходит изменение окраски индикатора, называют интервалом перехода окраски индикатора. Интервалы некоторых индикаторов, охватывающие шкалу от 1 до 12, приведены в прил. 2.

При титровании сильной кислоты сильным основанием или наоборот можно применять любой индикатор.

При титровании слабой кислоты щелочью (например, уксусной кислоты едким натром) нужно применять индикатор фенолфталеин, так как в конце титрования за счет гидролиза образующейся соли среда щелочная.

При титровании слабого основания сильной кислотой нужно применять индикатор метиловый оранжевый, так как вследствие гидролиза образующейся соли среда будет кислой.

Если молярные концентрации реагирующих растворов различны, то при титровании расходуются различные объемы таких растворов. Растворы разной молярной концентрации реагируют между собой в объемах, обратно пропорциональных их молярной концентрации. Зная молярную концентрацию одного из двух реагирующих растворов и объемы взаимодействующих растворов, легко определить молярную концентрацию второго раствора.

Обозначим молярную концентрацию первого раствора через М₁, его объем через V₁, молярную концентрацию второго раствора через М₂ и его объем через V₂. тогда можно составить равенство

или , (4.1)

где n₁ и n₂ – максимальные степени окисления ионов первого и второго растворов.

Таким образом, объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их молярным концентрациям, соотношение n₁ и n₂ является коэффициентом пропорциональности.