Самостійна аудиторна робота

1.Ознайомитись з методом титрування суміші кислот та солей за допомогою дослідів, описаних в даних методичних вказівках.

2.Виготовляти стандартні розчини методу нейтралізації.

3.Виконати лабораторні роботи, вказані в цих методичних матеріалах.

4.Оформити та захистити протокол.

5.Відповідати на запитання, запропоновані викладачем, з використанням записів на дошці.

6.Розв'язувати розрахункові задач, запропоновані викладачем.

Експериментальна частина Завдання 1. Визначення натрію карбонату та натрію гідрокарбонату при їх одночасній присутності в розчині

Як відомо, натрію карбонат у водному розчині зазнає гідролізу, згідно з рівнянням:

CО₃^2- + НOH = НCО₃^- + ОН^-.

Звільнювані гідроксид-йони зв’язуватимуться йонами Гідрогену кислоти з утворенням води і натрію гідрокарбонату:

CО₃^2- + H⁺ = НСО₃^–.

Подібний процес нейтралізації натрію карбонату до натрію гідрокарбонату може бути здійснений при додаванні такого індикатора, інтервал переходу якого відповідатиме рН розчину в точці еквівалентності.

Теоретичний розрахунок показує, що константи дисоціації карбонатної кислоти відповідно дорівнюють: К₁ = 3•10^-7 (рК₁ = 6,5) і К₂ = 6•10^-11 (рК₂ = 10,22). Отже, розчин натрію гідрокарбонату повинен мати значення рН = ½(6,5 + 10,22) = 8,36. Відповідно до цього, при титруванні хлоридною кислотою карбонатів найбільш придатним індикатором є фенолфталеїн (рН = 8,9 - 10,0). Слід також звернути увагу на те, що перехід кольору від малиново-червоного до прозорого в кінці титрування не різкий, і тому для порівняння слід користуватись розчином натрію гідрокарбонату, що відповідає за об’ємом титрованій суміші з тим же числом крапель індикатора.

При такому способі титрування E(Na₂CO₃) = M =106 і 1 см³ 0,1М розчину хлоридної кислоти відповідатиме 0,0106 г натрію карбонату.

Подальший гідроліз натрію гідрокарбонату за рівнянням:

НCО₃^- + НOH = Н₂CО₃ + ОН^-

відбувається в дуже малій мірі.

Для зміщення рівноваги гідролізу вправо необхідно продовжити титрування кислотою, яка реагує з гідрокарбонат-йоном за рівнянням:

НCО₃^- + Н⁺ = Н₂О + СО₂.

Індикатором може служити метиловий оранжевий, інтервал переходу якого (рН = 3,1-4,4) відповідає значенню рН 0,1М розчину карбонаної кислоти:

рН = 1/2рК₁ + 1/2рС_кисл. = 3,78.

Процес нейтралізації натрію карбонату в цьому випадку проходить до кінця, і 1 см³ 0,1М розчину хлоридної кислоти відповідатиме 0,0053 г натрію карбонату.

Хід аналізу

Згідно методу Уордера, наважку речовини, розраховану на 100 см³ 0,1М розчину, зважують на аналітичних терезах і розчиняють у мірній колбі в свіжопрокип’яченій та охолодженій дистильованій воді. 25 см³ одержаного розчину титрують 0,1М розчином хлоридної кислоти в присутності фенолфталеїну до знебарвлення розчину. При цьому відтитровується половина наявного в розчині вуглекислого натрію (Б см³). Зробивши за бюреткою відповідний відлік витраченої кислоти (Б см³), додають до титрованої суміші 1-2 краплі метилового оранжевого і продовжують титрування до одержання стійкого слаборожевого кольору розчину. Після цього за бюреткою відмічають загальний об’єм витраченої кислоти (А см³) і проводять розрахунки. Якщо на обидва титрування було витрачено А см³ 0,1М розчину хлоридної кислоти, то вміст натрію гідрокарбонату становитиме: А – 2Б = В см³ 0,1М розчину.

Масовий вміст натрію карбонату (а) і натрію гідрокарбонату (б) знаходять наступним чином:

а = 4Б•0,0106 г Na₂CO₃;

б = 4В•0,0084 г NaНCO₃.

Надійніші результати визначення досягаються за методом Вінклера. Цей метод слід рекомендувати в тих випадках, коли досліджуваний зразок містить мало NaHCO₃ і відносно значну кількість Na₂CO₃.

Для цього в 25 см³ досліджуваного розчину визначають загальну основність за метиловим оранжевим (А см³). До інших 25 см³ розчину доливають точно відміряний об’єм титрованого розчину NaOH, який не містить Na₂CO₃ (Б см³); цей розчин реагує з натрію гідрокарбонатом за таким рівнянням:

НCО₃^- + OH^- = CО₃^2- + Н₂О.

Потім до розчину для осадження вуглекислих солей доливають невеликий надлишок розчину барію хлориду:

CО₃^2- + Ba²⁺ → BaCО₃↓.

Не відфільтровуючи осаду, надлишок лугу титрують кислотою в присутності фенолфталеїну (В см³).

Різниця Б – В = Г см³ буде еквівалентна кількості натрію гідрокарбонату в розчині, а різниця А – Г = Д см³ відповідатиме вмісту натрію карбонату в розчині.