Задание 2. Титриметрическое определение молярной концентрации исследуемого раствора Определение молярной концентрации раствора гидроксида натрия с помощью раствора соляной кислоты

Оборудование

• Датчик рН

• Электрод для измерения рН

• Соединительный провод для датчика

• Датчик температуры для термокомпенсации

• Nova

• Магнитная мешалка

• Бюретка на 25 мл для титрования

• Воронка

• Химический стакан на 100 мл, 3 шт.

• NаОН раствор 50 мл

• HCl раствор 50 мл

• Пипетка на 10 мл, 2 шт

Настройка параметров измерения

• частота измерений – каждую секунду

• число замеров - 5000

Задача

Молярная концентрация раствора рассчитывается по формуле

, где С – молярная концентрация раствора (моль/л)

ν – количество вещества, содержащегося в растворе (моль),

V – объем раствора (л).

Для определения молярной концентрации раствора гидроксида натрия проводят титрование определенного объема щелочи раствором соляной кислоты. Примерный вид графика – кривой титрования сильного основания сильной кислотой – приведен на рис. 1. Прибавляют раствор кислоты по каплям, отслеживая изменение рН. При титровании важно отметить объем соляной кислоты, добавленной к раствору щелочи к моменту начала скачка титрования (резкого изменения рН) и конца скачка титрования (см. рис.1). Для этого проводят оценочное титрование, в котором определяют приблизительные объемы HCl в начале и конце скачка титрования. Затем титруют второй раз, записывая точные значения. Вычисляют разность в объемах НСl, соответствующих началу и концу скачка титрования: V(HCl)₁ - V(HCl)₂. Полученный объем делят на 2 и прибавляют к V(HCl)₁, получая таким образом точный объем НСl, пошедший на титрование раствора гидроксида натрия определенного объема.

По объему раствора соляной кислоты, пошедшего на титрование, и молярной концентрации раствора HCl определяют количество вещества соляной кислоты.

По уравнению реакции, количество вещества соляной кислоты, пошедшей на титрование, равно количеству вещества гидроксида натрия.

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

ν(HCl) = ν(NaOH), следовательно , рассчитывают молярную концентрацию раствора NaOH.

Пример: для анализа взят раствор NaOH неизвестной концентрации, объемом 10 мл, и раствор НСl, концентрацией 0,1 М. При титровании гидроксида натрия до момента начала скачка титрования (рН = 4) ушло 19,98 мл соляной кислоты (V(HCl)₁), к моменту окончания скачка титрования (рН = 10) было добавлено уже 20,02 мл соляной кислоты (V(HCl)₂). Находим разность V(HCl)₁ - V(HCl)₂ : 20,02 мл – 19,98 мл = 0,04 мл. Полученный объем делим на 2 и прибавляем к V(HCl)₁: 0,04/2 +19,98 = 20,00 мл. Таким образом, точный объем соляной кислоты, пошедшей на титрование 10 мл гидроксида натрия неизвестной концентрации составляет 20,00 мл. Рассчитаем концентрацию NaOH:

Порядок проведения эксперимента

1. Заправьте бюретку раствором НСl известной концентрации

2. В стакан для титрования внесите пипеткой аликвоту раствора NaOH (10 мл)

3. Поставьте стакан для титрования на магнитную мешалку

4. Опустите в стакан с раствором гидроксида натрия стеклянный электрод, подсоединенный к датчику рН.

5. Поместите в стакан с раствором гидроксида натрия датчик температуры для температурной компенсации.

6. Включите магнитную мешалку.

7. Начинайте регистрацию данных. Для этого нажмите кнопку Пуск на панели инструментов MultiLab. Показания датчиков будут отображаться на экране в виде графика.

8. По каплям прибавляйте к раствору гидроксида натрия соляную кислоту из бюретки. Отслеживайте изменение значения рН на мониторе Nova.

9. Зафиксируйте объем соляной кислоты, соответствующий началу и концу скачка титрования.

10. Остановите регистрацию, нажав кнопку Стоп на панели инструментов MultiLab.

11. Сохраните данные опыта.

12. Проведите расчет концентрации раствора гидроксида натрия.