Основи аналітичної хімії (стр. 19 из 26)
Розрахунок наважки
Для приготування 500 мл 0,1 н розчину лугу необхідно взяти:
g
г їдкого натруНа технічних терезах зважують 2,5 г NаОН. Наважку переносять у невелику склянку і швидко один раз обмивають кристали невеликою кількістю води для видалення соди, яка утворилася на поверхні реактиву під час його зберігання. Потім NаОН переносять у колбу, розчиняють у 0,5 л води, яку вимірюють циліндром, і добре перемішують.
Приготування вихідного розчину щавлевої кислоти
Завдання. Приготувати 250 мл 0,1 н розчину щавлевої кислоти
При титруванні щавлевої кислоти їдким натром відбувається така реакція:
Н2С2О4 + 2 NаОН = Nа2С2О4 + 2Н2О
Тому еквівалент її дорівнює половині молекулярної маси
MH2C O ⋅2H2O 126,06
EH2C2O4 ⋅2H2O = = = 63,03 г2 2
g
гРозраховану кількість щавлевої кислоти (перекристалізованої та висушеної на повітрі) переносять у вимірювальну колбу на 250 мл, розчиняють в очищеній від вуглекислого газу воді, доводять до риски такою самою водою і добре перемішують.
Встановлення нормальності розчину їдкого лугу Завдання. Встановити концентрацію розчину NаОН. а) за щавлевою кислотою
Бюретку наповнюють розчином NаОН. У колбу для титрування переносять піпеткою 20(25) мл вихідного розчину щавлевої кислоти, додають 2-3 краплини індикатора фенолфталеїну і титрують розчином лугу до появи слабко-рожевого забарвлення, яке не зникає протягом 30 сек. Титрування повторюють 2-3 рази. Нормальність розчину лугу розраховують за формулою:
NNaOHVNaOH =NH2C2O4VH2C2O4
б) за соляною кислотою
У конічну колбу на 150-200 мл вносять 25 мл титрованого розчину соляної кислоти, додають 1-2 краплини фенолфталеїну і титрують лугом до слабкорожевого забарвлення індикатора, яке не зникає протягом 30 сек. Нормальність розчину лугу розраховують за формулою.
NNaOH =
VHCl ⋅ NHCl VNaOHЛабораторна робота № 2
Визначення вмісту вуглекислого натрію (соди)
Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2CO3
Методика
Розчин задачі вносять у вимірювальну колбу ємністю 100 мл, розводять водою до риски і добре перемішують. Відбирають 20(25) мл цього розчину у кілька конічних колб на 150-200 мл, додають 1-2 краплини метилоранжу і титрують титрованим розчином соляної кислоти до переходу жовтого кольору індикатора в оранжевий. Вміст вуглекислого натрію, В, у грамах обчислюють за формулою:
VHClNHClENa2CO3 ⋅100
B(Na2CO3 ),г =
1000VA
де Е - еквівалент Nа2СО3, VHCl - середній об’єм соляної кислоти (мл), витраченої на титрування, NHCl - нормальність соляної кислоти, VA - аліквотна частина розчину задачі, взятого для визначення (мл), 100 - загальний об’єм розчину задачі (мл).
Лабораторна робота № 3
Визначення вмісту оцтової кислоти
CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O
Методика роботи
Розчин задачі у мірній колбі ємністю 100 мл розводять водою до риски і перемішують. Відбирають 20(25) мл цього розчину, переносять у конічну колбу для титрування, додають 2-3 краплини фенолфталеїну і титрують робочим розчином їдкого натру до появи рожевого забарвлення, яке не зникає. Кількість оцтової кислоти в грамах розраховують за такою формулою
NNaOHVNaOHECH3COOH ⋅100
B =
1000VA
де NNaOH - нормальність робочого розчину їдкого натру; VNaOH – об’єм розчину їдкого лугу в мл, який пішов на титрування, ECH3COOH - еквівалент оцтової кислоти, 100 - загальний об”єм розчину задачі в мл, VA – об’єм розчину задачі в мл, взятого на одне титрування (аліквотна частина).
Контрольні запитання
1. Для чого використовують індикатори в титриметричному аналізі?
2. Як відрізняються поняття інтервал переходу і показник титрування індикатора?
3. В який колір забарвлені молекулярна й іонна форми індикаторів: метилового оранжевого, метилового червоного, лакмусу, фенолфталеїну?
4. Яку масу 10%-ного розчину бури треба взяти, щоб приготувати 2 л 0,025 н розчину?
5. Який об”єм 92%-ного розчину сірчаної кислоти (р=1,824) треба взяти для приготування 5 мл 0,01 н розчину цієї кислоти?
6. Чому дорівнюють евіваленти перелічених нижче речовин:
1) H3PO4 при титруванні їдким лугом: а) з метиловим оранжевим (рТ=4);
б) з фенолфталеїном (рТ=9);
2) пірофосфорної кислоти Н4Р2О7 при титруванні їдким лугом з метиловим оранжевим (рТ=4), якщо для пірофосфорної кислоти рК =1,96; рК =4; рК =6,54 рК =9,40 ?
7. Визначте, які з наведених нижче cумішей речовин, що містяться в розчинах, мають буферні властивості:
CH3COONa + NaCl;
NH4Cl + HCl;
Na2CO3 + NaOH;
NaHSO3 + NaOH;
H2C4H4O6 + NaHC4H4O6 ?
8. Розрахуйте нормальну концентрацію розчинів:
а) хлороводневої кислоти з титром 0,00294 г/мл;
б) сірчаної кислоти з титром 0,00294 г/мл;
в) бури з титром 0,00572 г/мл. 9. Яку молярну концентрацію має розчин гідроксиду кальцію з титром 0,080 г/мл?
10. Розрахуйте титри:
а) 0,05 н та 0,05 моль/л розчинів бури;
б) 0,08 н розчину фосфорної кислоти, якщо його нормальну концентрацію встановлено титруванням з фенолфталеїном (рТ=9)? А з метилоранжем (рТ=4)?
11. Розрахувати, який об’єм 0,2 моль/л розчину їдкого лугу буде витрачено на титрування 15 мл 0,09 моль/л розчину сірчаної кислоти.
12. Яку молярну концентрацію гідроксид-іонів має розчин з рН=11 ?
13. Чому дорівнює рН 0,5%-ного розчину NH4Cl (рКаміаку = 4,8)?
14. Розчин NаОН має рН 12,8. Розрахуйте, у скільки разів треба розвести цей розчин водою, щоб одержати розчин з рН=10,2 ?
15. Розрахуйте рН 0,1 моль/л розчину NH4CN, якщо рКHCN=9,2, рК(NH3)=4,8.
(pHNH4CN = 7 + pKHCN − 
1 pKNH4OH ) 216. Який об’єм 0,5 моль/л розчину їдкого калію треба додати до 10 мл 0,5 моль/л розчину мурашиної кислоти, щоб одержати розчин з рН=3 (рК =3,75) ?
17. Який індикатор слід використовувати при титруванні 0,1 моль/л розчину хлороводневої кислоти 0,1 моль/л розчином їдкого натру в присутності хлориду амонію?
18. Для нейтралізації 0,513 г органічної кислоти з індикатором фенолфталеїном витрачено 24 мл 0,1 моль/л розчину їдкого натру. Яка органічна кислота знаходиться в розчині?
19. На титрування розчину сумішей хлороводневої та фосфорної кислот з індикатором метилоранжем (рТ=4) витрачено 24 мл, а з фенолфталеїном (рТ=9) - 30 мл 0,1 моль/л розчину їдкого натру. Розрахуйте вміст однієї та другої кислоти в розчині.
20. 0,2 моль/л розчин оцтової кислоти (рК=4,8) титрують розчином їдкого натру з індикатором феноловим червоним (рТ=7,6). Розрахувати помилку титрування в процентах.
Тема 3. Методи окиснення-відновлення
Метою роботи є ознайомлення з титриметричними методами визначення речовин, які засновані на реакціях окиснення-відновлення. Студентам необхідно засвоїти питання, пов”язані з властивостями окисно-відновного потенціалу та способами розрахунку його величини; з властивостями речовин-індикаторів, які застосовуються в цих методах, і принципом їх вибору; познайомитись із спецальними умовами перманганатометричних та йодометричних методів аналізу.
В основі титриметричних методів окиснення-відновлення лежать хімічні реакції, в процесі яких проходить зміна ступеня окиснення речовин, що реагують. Наприклад:
Fe3++Ti3+=Fe2++ Ti4+ (1) Sn2++J2=Sn4++2J- (2) або в загальному вигляді:
Аок+Ввідн→Авідн+Вок
(3)
Як видно з наведених прикладів, кожне окиснення супроводжується одночасним відновленням партнера і навпаки.
Внаслідок реакції утворюється новий відновник Авідн і новий окисник Вок, тому не виключена можливість зворотної взаємодії між ними, тобто реакція може піти у зворотному напрямку. Яким же чином можна передбачити можливість проходження реакції в потрібному напрямку? Для цього необхідно знати певну кількісну характеристику сили окисника і відновника. Такою характеристикою є енергія споріднення до електрону, яку можна характеризувати як силу притягання електрону до окисненої форми речовини Аок при переході її до відновленої форми Авідн.
Так, окисниками є речовини, що прагнуть приєднати до себе електрони. Чим сильніше притягання, тим сильніший окисник. Для відновників - навпаки, чим сильніший відновник, тим легше він віддає свої електрони.
Силу притягання електронів можна визначити експериментально і виразити її у вигляді окисно-відновного потенціалу, що вимірюється у вольтах (В).
Чим більша величина окисно-відновного потенціалу, тим сильнішим окисником є речовина і навпаки. Так, Fе3+ при переході у Fе2+ притягує електрони із силою, рівною 0,77 В (E(Fe3+/Fe2+)=0,77B). При цьому окиснена форма титану Ті4+ притягує електрони силою 0,1 В при переході у відновлену Ті3+ (E(Ti4+/Ti3+)=0,1B). Таким чином, Fе3+ є більш сильним окисником, ніж Ті4+ і реакція (1) піде зліва направо.
Порівняння величин окисно-відновних потенціалів двох пар іонів дає можливість визначити напрямок реакції окиснення-відновлення. Реакція (3) явно йтиме вправо лише тоді, коли потенціал Аок буде більшим, ніж потенціал Вок.