1. Приготовление и стандартизация 0,1 м hCl

1.1. Приготовление раствора HCl c приблизительно известной концентрацией растворённого вещества

Рассчитывают, какой объём 6 М HCl необходимо взять для получения 200 мл 0,1 М HCl.

мл

В мерный стакан помещают 200 мл воды и добавляют к нему 3 – 4 мл исходного раствора HCl.

3.1.2 Приготовление раствора первичного стандартного вещества

Тетраборат натрия и HCl реагируют между собой следующим образом

Na₂B₄O₇ + 2НСl +5H₂O  2NaСl +4Н₃BO₃

Фактор эквивалентности Na₂B₄O₇ в данной реакции равен 1/2, М(1/2 Na₂B₄0₇10H₂O) = 190,686 г/моль.

Для приготовления 100 мл 0,1М 1/2 Na₂B₄O₇ необходимо взять m = CVM = 0,10,1190,686 = 1,9 г Na₂B₄0₇10H₂O.

Вначале с помощью ручных весов отвешивают около 1,9 г Na₂B₄0₇10H₂O. Массу взятой навески затем уточняют с помощью аналитических весов и растворяют её примерно в 50 мл горячей воды в мерной колбе вместимостью 100 мл. После охлаждения раствор доводят водой, имеющей температуру окружающей среды, до метки и перемешивают. Рассчитывают точную концентрацию тетрабората натрия в растворе

,

где m - масса навески декагидрата тетрабората натрия, измеренная с помощью аналитических весов.

1.3. Титрование раствора первичного стандартного вещества стандартизируемым раствором HCl

В 3 колбы для титрования отмеривают пипеткой по 10,00 мл раствора тетрабората натрия, добавляют в каждую колбу по 2 капли 1% раствора метилового оранжевого и титруют приготовленным раствором HCl. Титрование проводят до того момента, когда чисто жёлтая окраска раствора приобретёт оранжевый оттенок. Для сравнения можно взять 10 мл дистиллированной воды и добавить к ней такое же, как и к анализируемому раствору, количество индикатора. Титрование проводят до появления различия в окрасках обоих растворов.

Молярная концентрация HCl в растворе равна

,

где 10,00 мл, - среднее значение объёма (мл) раствора HCl, затраченного для титрования.

2. Приготовление и стандартизация 0,1 м koh

Для того чтобы приготовить 100 мл 0,1 М KOH, масса навески этого вещества должна составлять примерно = 0,56 г.

Рассчитанную навеску KOH отвешивают с помощью ручных весов, помещают в химический стакан, добавляют к ней с помощью цилиндра 100 мл воды и перемешивают до полного растворения.

В 3 колбы для титрования отмеривают пипеткой по 10,00 мл полученного раствора, добавляют в каждую колбу по 5 капель 1% раствора фенолфталеина и титруют приготовленным и стандартизированным ранее раствором HCl до обесцвечивания. Молярную концентрацию KOH в растворе рассчитывают по формуле

,

где 10,00 мл, - среднее значение объёма (мл) раствора HCl, затраченного для титрования.

Занятие 18

Цель занятия

1. Знать:

• принципы построения кривых кислотно-основного титрования;

• факторы, влияющие на величину скачка титрования в кислотно-основном титровании;

• причины возникновения погрешностей при кислотно-основном титровании и способы их устранения.

1. Уметь:

• строить кривые титрования сильных и слабых кислот, сильных и слабых оснований;

• определять вид и рассчитывать величину систематической индикаторной погрешности кислотно-основного титрования;

• выбирать индикатор для кислотно-основного титрования;

• проводить анализ смеси карбоната и гидрокарбоната натрия методом кислотно-основного титрования с двумя индикаторами.

1. Понятие о кривой титрования. Степень оттитрованности.

2. Основные типы кривых кислотно-основного титрования.

3. Скачок титрования. Факторы, влияющие на величину скачка титрования.

4. Погрешности титрования. Систематические и случайные индикаторные погрешности кислотно-основного титрования.

5. Титрование многоосновных кислот и многокислотных оснований, а также смесей кислот или смесей оснований.

6. Анализ смеси гидроксида и карбоната щелочного металла, смеси карбоната и гидрокарбоната.

1. Почему при построении кривых кислотно-основного титрования на оси ординат откладывают значение рН раствора, а не концентрацию определяемого вещества или концентрацию H₃O⁺?

2. Объясните, почему нельзя количественно определить с удовлетворительной погрешностью HCl в её 110^-5 М растворе или борную кислоту в её 0,01 М растворе путём их непосредственного титрования раствором щёлочи в присутствии соответствующего индикатора?

3. К 0,1 М H₃PO₄ прибавляют раствор NaOH до тех пор, пока не произойдёт изменение окраски метилового оранжевого из красной в оранжевую. Чему равен эквивалент фосфорной кислоты при таком её титриметрическом определении? Чему был бы равен эквивалент фосфорной кислоты, если конечной точке титрования соответствовало появление малиновой окраски фенолфталеина?

4. Гидрофталат калия (для фталевой кислоты pK_a1 = 2,93; pK_a2 = 5,41) является первичным стандартным веществом для стандартизации растворов щелочей. Объясните, почему титрование раствора данного вещества стандартизируемым раствором щелочи проводят в присутствии фенолфталеина, но не в присутствии метилового оранжевого. Почему данное первичное стандартное вещество нельзя применять для стандартизации растворов щелочи, содержащих карбонаты?

5. При использовании какого индикатора, метилового оранжевого или метилового красного, систематическая индикаторная погрешность при титровании 0,1 М NH₃ 0,1 М раствором HCl будет меньше?

6. Что такое случайная индикаторная погрешность. При титровании какого вещества (концентрация 0,1 моль/л) – хлороводородной или уксусной кислоты - её величина будет больше?

7. Объясните, почему титрование NaOH раствором HCl в присутствии метилового оранжевого следует заканчивать тогда, когда после прибавления очередной порции титранта окраска раствора станет оранжевой, а при титровании HCl раствором NaOH – жёлтой.

8. При титровании раствором HCl раствора NaOH, возможно, содержащего Na₂CO₃, оказалось, что для титрования с фенолфталеином и метиловым оранжевым расходуется практически одинаковое количество титранта. Какой вывод можно сделать из этого?

9. Смесь NaHCO₃ и Na₂CO₃ массой 0,1000 г растворили в воде, добавили к полученному раствору несколько капель раствора фенолфталеина и стали титровать его 0,1000 М HCl. Какой вывод можно сделать о содержании карбоната натрия в анализируемой смеси, если обесцвечивание фенолфталеина произошло после добавления 2 капель раствора HCl?

10. Для определения карбоната и гидрокарбоната может быть использована следующая методика. В одной порции раствора определяют суммарное содержание карбоната и гидрокарбоната путём титрования кислотой в присутствии метилового оранжевого. Ко второй порции раствора добавляют взятый в заведомом избытке точный объём стандартного раствора NaOH, затем прибавляют твёрдый BaCl₂, раствор фенолфталеина, кипятят в токе воздуха, лишённого CO₂ и после охлаждения титруют кислотой до обесцвечивания. Напишите уравнения реакций, протекающих при таком определении, и предложите формулу для расчёта массовой доли карбоната и гидрокарбоната натрия в смеси.

1. К 50,0 мл 0,10 М NH₃ прибавили 20,0 мл 0,12 М HCl. Степень оттитрованности аммиака при этом будет равна:

1) 0,12; 2) 0,36; 3) 0,48; 4) 0,60; 5) 0,72.

2. При добавлении какого объёма 0,080 М KOH к 20,0 мл 0,090 М HCl степень оттитрованности последней будет равна 0,800?

1) 8,00 мл; 2) 12,0 мл; 3) 15,0 мл; 4) 18,0 мл; 5) 22,0 мл.

3. При каком значении степени оттитрованности 0,10 М NH₃ (pK_BH+ = 9,24) раствором H₂SO₄ c молярной концентрацией растворённого вещества 0,20 моль/л рН будет равен 9,24?

1) 0,10; 2) 0,50; 3) 0,25; 4) 0,75; 5) 1,00

4. Растворы перечисленных ниже соединений, имеющие начальную концентрацию растворённого вещества 0,10 моль/л, титруют 0,10 М NaOH. Для какого вещества величина скачка титрования будет наибольшей?

1. уксусная кислота; 2) трихлоруксусная кислота;

3) муравьиная кислота; 4) бензойная кислота (pK_a = 4,2);

5) пропионовая кислота (pK_a = 4,87).

5. Что из перечисленного ниже верно?

1. точка эквивалентности при титровании слабой кислоты сильным основанием лежит в более кислой области, чем при титровании сильной кислоты;

2. при уменьшении силы кислоты, титруемой сильным основанием, точка эквивалентности смещается в более щелочную область;

3. при уменьшении исходной концентрации сильной кислоты, титруемой сильным основанием, точка эквивалентности смещается в более кислую область;

4. при титровании слабого основания раствором сильной кислоты точка эквивалентности и точка нейтральности не совпадают;

5. точка эквивалентности при титровании сильного основания сильной кислотой лежит в более щелочной области, чем при титровании слабого основания.

6. Какие из перечисленных ниже кислот можно оттитровать по первой ступени с погрешностью <1%

1. аскорбиновая (pK_a1 = 4,04; pK_a2 = 11,34);

2. фумаровая (pK_a1 = 3,03; pK_a2 = 4,38);

3. малоновая (pK_a1 = 1,38; pK_a2 = 5,68);

4. малеиновая (pK_a1 = 1,92; pK_a2 = 6,22);

5. щавелевая (pK_a1 = 1,25; pK_a2 = 4,37).

7. Изменение окраски индикатора конго красного происходит в интервале рН 3,0-5,2. При титровании каких веществ данный индикатор не может быть использован для обнаружения конечной точки титрования? Концентрация вещества в титруемом растворе составляет 0,1000 моль/л.

1) HCl; 2) KOH; 3) KHCO₃; 4) CH₃COOH; 5) NH₃

8. Какой из перечисленных ниже индикаторов в наибольшей степени подходит для обнаружения конечной точки титрования 0,10 М метиламина (pK_BH⁺ = 10,66) раствором сильной кислоты?

1. метиловый оранжевый (переход окраски при рН 3,1-4,4);

2. метиловый красный (4,4-6,2);

3. феноловый красный (6,4-8,2);

4. фенолфталеин (8,2-9,8);

5. тимолфталеин (9,3-10,5).

9. Студент выбрал для обнаружения конечной точки титрования раствора CH₃COOH (pK_a = 4,75) с исходной концентрацией растворённого вещества 0,10 моль/л раствором с такой же молярной концентрацией NaOH индикатор метиловый красный (pT  5). Определите вид и величину систематической индикаторной погрешности для данного случая.

1) кислотная, 0,2%; 2) водородная, 15%; 3) гидроксидная, 0,5%

4) кислотная 36%; 5) водородная 24%.