Количественный анализ. Метод кислотно-основного титрования

основание:

,поэтому возможно прямое и дифференцированное титрование этого

можно использовать метиловый оранжевый (рТ=4,1) или более удобный бромкрезоловый зеленый (интервал перехода окраски 3,8–5,4 от желтой к синей). Поскольку фенолфталеин – индикатор одноцветный, возможно титрование с двумя индикаторами из одной пробы.

Если в растворе имеется смесь Na2CO3+NaHCO3, то по фенолфталеину оттитровывается половина Na2CO3, а при дотитровывании по метиловому оранжевому нейтрализуются NaHCO3 и вторая половина Na2CO3.

Если в растворе Na2CO+NaOH, то есть смесь сильного основания и слабого, то в первую очередь (по фенолфталеину) оттитровывается NaOH+1/2 Na2CO3. При дотитровывании с метиловым оранжевым нейтрализуется вторая половина Na2CO3. При этом если при титровании по двум индикаторам объемы одинаковы (при условии титрования одной аликвоты), то в растворе в обоих случаях имеется только Na2CO3.

Методика 1. Аликвоту исследуемой смеси 10 мл переносят в колбу для титрования, добавляют 2–3 капли фенолфталеина и титруют стандартным раствором HСl до исчезновения розовой окраски. Замечают объемV1.

Затем в эту же колбу добавляют 2–3 капли метилового оранжевого и дотитровывают до перехода окраски из желтой в оранжевую. Конечный объемV2. Расчет ведут, учитывая, что V – это объем кислоты, затраченной на титрование ½ Na2CO3 , a V2 – на титрование ½ Na2CO3+NaHCO3. Следовательно, на NaHCO3 затрачено (V2 – 2V1) мл стандартного раствора НС1.

Возможен анализ этой смеси по методу Винклера. Суть его состоит в том, что в одной части раствора определяют суммарную затрату HCl на титрование Na2CO3+NaHCO3 (Na2CO3+NaOH) по индикатору с переходом окраски в кислой области. Во второй части раствора бикарбонат превращают в карбонат, добавляя избыток щелочи. Затем вводят большой избыток BaCl2, осадив весь карбонат, а

21

избыток щелочи титруют раствором HCl до перехода окраски фенолфталеина. При этом осадок ВаСО3 не затрудняет определение конечной точки титрования.

Методика 2. Аликвотную часть анализируемого раствора 10 мл перенесите в колбу для титрования, добавьте 2 капли метилового оранжевого и оттитруйте стандартным раствором до перехода окраски индикатора. Затраченный объем кислоты соответствует общему содержанию мг–эквивалентов Na2CO3+NaHCO3. Далее каждую аликвотную часть обрабатывайте отдельно. К аликвоте добавьте точно измеренный избыток стандартного раствора NaOH (25 мл), затем сразу же 10 мл 10% раствора ВаС12 и 2 капли фенолфталеина. Избыток NaOH немедленно оттитруйте стандартным раствором HCl до исчезновения розовой окраски.

Холостой опыт. Оттитруйте смесь 10 мл воды, 10 мл раствора BaCl2 , точно такого же раствора NaOH, который был добавлен к анализируемомураствору.

Разность объемов HCl, пошедших на титрование анализируемого и холостого растворов, соответствует содержанию NaHCO3. Из найденных значений объемов рассчитывается среднее значение, определяются нормальности по обоим веществам и массы Nа2СО3 и NaHCO3 (Na2CO3 и NaOH ) в исследуемом растворе.

6.8. Лабораторная работа № 8. Определение эквивалентной массы слабой кислоты

Реактивы:

1.Анализируемый раствор слабой кислоты.

2.NaOH (0,1н. титрованный раствор).

3.HCl (0,1н. титрованный раствор).

4.Индикатор: фенолфталеин.

Методика. Возьмите точную навеску выданной кислоты (0,3 г), перенесите количественно в мерную колбу на 100 мл, растворите в воде и доведите до метки. Если кислота в воде мало растворима, добавьте в колбу немного этанола. Хорошо перемешайте.

Аликвоту 10 мл перенесите в колбу для титрования, добавьте 2 капли фенолфталеина и титруйте стандартным раствором щелочи до появления неисчезающей розовой окраски раствора. Рассчитайте эквивалентную массу кислоты, считая, что образец содержит ее 100%.

Если кислота мало растворима в воде, можно прибегнуть к методу обратного титрования. Возьмите навеску кислоты (0,1 г), перенесите в колбу для титрования и растворите в точно известном объеме стандартного раствора щелочи, а избыток щелочи определите обратным титрованием стандартным раствором НСl. Рассчитайте эквивалентную массу кислоты и относительную погрешность эксперимента.

6.9.Лабораторная работа № 9. Определение аммиака в соляхаммония

Спомощью метода кислотно-основного титрования можно определять содержание аммиака в солях аммония. Однако непосредственно титровать соль

22

аммония щелочью нельзя из-за отсутствия скачка рН на кривой титрования, приходится применять косвенные методы титрования, одним из которых является метод обратного титрования.

Методика. На аналитических весах берут навеску около 0,15 г NH4Cl в колбу для титрования и растворяют ее в 50–60 мл дистиллированной воды. Далее к раствору из бюретки прибавляют точно измеренный, но заведомо избыточный объем титрованного раствора NaОH. Пусть 40 мл. Нагревают до полного удаления аммиака:

NH4OH=NH3 +Н2О

Нагревание прекращают лишь тогда, когда цвет фильтровальной бумаги, смоченной раствором Hg2(NO3)2 не изменится при внесении ее в выделяющиеся пары:

2 Hg2(NO3)2+4 NH3+H2O= [Hg2ОNН2]NO3 +2 Hg+3 NH4NO3

Затем раствор охлаждают, избыток щелочи оттитровывают рабочим раствором НСI в присутствии метилоранжа.

Вычисление. Пусть СН(NaOH) =0,09964 экв/л, на титрование избытка щелочи израсходовано 14,60 мл HCl 0,1023 н. Вычисляем, какому объёму щелочи эквивалентно затраченное на титрование количество НСl:

.

Отсюда следует, что из взятых 40 мл NaOH на реакцию с NH4Cl затрачено 40-14,96=25,04 мл. Количество эквивалентов щелочи, содержащееся в этом объеме, составит

.

А так как вещества взаимодействуют между собой в эквивалентных количествах, то такое же количество эквивалента NH4Cl содержалось во взятой навеске. В данной реакции NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3+H2О одна молекула NH3 образуется при затрате 1молекулы NaOH, то Э (NH3) = М/1 = 17,03г/моль.

Следовательно, количество NH3 в навеске составит

.

Далее можно рассчитать % содержания.

6.10. Лабораторная работа № 10. Определение жесткости воды

Жесткость воды зависит от присутствии в ней силен двухвалентных металлов, преимущественно магния и кальция. Мыло в жесткой воде не мылится (не дает пены), так как образуются нерастворимые в воде кальциевые и магниевые соли жирных кислот. Жесткая вода не пригодна для питания паровых котлов, не используется в химической технологии.

Различают жесткость временную и постоянную. Временная жесткость обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов и устраняется кипячением,

23

при этом гидрокарбонаты переходят в нерастворимые карбонаты:

Постоянная жесткость обусловлена присутствием в ней сульфатов и хлоридов кальция и магния. Ее устраняют химическими методами, основанными на введении в воду реагентов, обогащающих ее анионами СO32- и ОН- – в результате образуются малорастворимые CaCO3 и Mg(OH)2. Для этого воду обрабатывают гашеной известью или содой:

Для удаления ионов кальция и магния можно применять фосфаты натрия, буру, поташ и др.

Сумма временной (устраняемой) и постоянной жесткости составляет общую жесткость воды.

а) Определение временной жесткости

Вода, содержащая гидрокарбонаты кальция и магния, имеет щелочную реакцию, определение карбонатной жесткости производится непосредственным титрованием воды хлороводородной кислотой в присутствии индикатора – метилового оранжевого.

Методика. Отмерить пипеткой указанный преподавателем объем исследуемой воды (50–100 мл) и перенести ее в коническую колбу для титрования. Добавить 2–3 капли индикатора метилового оранжевого, в приготовленную заранее бюретку налить 0,1 н. титрованный раствор хлороводородной кислоты. Установить уровень на нулевое деление и по каплям приливать хлороводородную кислоту до изменения окраски раствора от желтой до оранжево-розовой. Определить объем израсходованной на титрование хлороводородной кислоты и записать его в таблицу. Титрование повторить еще два раза, каждый раз доливая в бюретку кислоту до нулевого деления и ополаскивая колбочку для титрования. Расхождение в объеме кислоты при титровании не должно превышать 0,05 мл. Результаты опыта записать в таблицу:

Временную жесткость воды (в моль экв/л) рассчитывают по формуле

.

б) Определение общей жесткости

В настоящее время жесткость воды определяют комплексометрическим методом с применением реактива ЭДТА.

Методика. Заполнить бюретку титрованным раствором ЭДТА (0,02 н.).

24

Отмерить пипеткой указанный преподавателем объем анализируемой воды и перенести ее в коническую колбу для титрования. Долить дистиллированной водой до общего объема 100 мл (воду отмерить мензуркой). Добавить 5 мл буферного раствора ( NH3+H2O +NH4Cl) для поддержания рН в интервале 9–10 и 2–3 капли индикатора – эриохрома черного, при котором раствор окрасится в красный цвет. Перемешать раствор и сразу титровать из бюретки раствором ЭДТА до перехода красной окраски в синюю. Титрование повторить 3 раза, как в опыте (а). Результаты записать в таблицу.

Общую жесткость воды (в ммоль/экв/л) рассчитывают по формуле

.

Вычислить постоянную жесткость:

Жесткость постоянная = Жесткость общая - Жесткость карбонатная.

Список литературы

1.Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 2001.

2.Угай Я.И. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 2001.

3.Степин В.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 1994.

4.Васильева З.Г. и др. Лабораторные работы по общей и неорганической химии.

– Л.: Химия,1986.

5.Глинка И.П.Задачи и упражнения по общей химии. – Л.: Химия, 2007.

Высшая школа,1997.

9.Спицин В.И., Мартыненко Я.И. Неорганическая химия. – М.: МГУ, 1994. –

ч.1,2.

25

Приложение 1

Произведение растворимости малорастворимых веществ при 18 – 25° C

26

Приложение 2

Степень гидролиза солей (в 0,1 М растворах при 25° С)

27

Содержание

1.Задачи и методы количественного анализа……………………………...3

2.Титриметрический (объемный) анализ……………………………….. 3

2.1.Сущность и особенности титриметрического метода……………….3

2.2.Основные приемы титрования………………………………………….5

3.Метод кислотно– основного титрования……………………………….6

3.1.Сущность метода кислотно– основного титрования………………....6

3.1.1.Метод нейтрализации…………………………………………………6

3.2.Кривые титрования……………………………………………………..7

3.3.Индикаторы метода кислотно– основного титрования……………... 9

3.4.Индикаторные погрешности…………………………………………..10

3.5.Расчеты результатов анализа…………………………………………..11

3.6.Ошибки определения…………………………………………………..11

4.Вопросы для самостоятельной подготовки к коллоквиуму по теме «Кислотно-основное титрование»………………………………………….12

5.Задачи и упражнения…………………………………………………….12

6.Экспериментальная часть……………………………………………….15

6.1.Лабораторная работа № 1. Приготовление рабочего титрованного раствора соляной кислоты………………………………………………... ..15

6.2.Лабораторная работа № 2. Определение нормальности раствора гидроксида натрия по титрованному раствору соляной кислоты…….......16

6.3.Лабораторная работа № 3.Определение содержания хлороводородной кислоты в растворе с различными индикаторами. Расчет индикаторной ошибки……………………………………………………………………...17

6.4.Лабораторная работа № 4. Определение фософрной кислоты……..17

6.5.Лабораторная работа № 5. Определение хлороводородной и борной кислот при их совместном присутствии………………………………….18

6.6.Лабораторная работа № 6. Определение аммонийных солей……... 19

6.7.Лабораторная работа № 7. Определение карбонатов и бикарбонатов (карбонатов и щелочи) при их совместном присутствии………………..20

6.8.Определение эквивалентной массы слабой кислоты…………………22

6.9.Лабораторная работа № 9. Определение аммиака в солях аммония..23

6.10.Лабораторная работа № 10. Определение жесткости воды…………23

Список литературы………………………………………………………….25

Приложение 1……………………………………………………………….26 Приложение 2……………………………………………………………….27

28

29