Занятие Расчеты в потенциометрическом (кислотно основном)

• Название: Занятие Расчеты в потенциометрическом (кислотно основном)
• Дата: 19.11.2022
• Размер: 6.04 Mb.
• Имя файла: prakt.doc
• Тип: Занятие; #797607

Практическое занятие
Расчеты в потенциометрическом (кислотно- основном)

титровании
Цель и задачи изучения

Цель:

Закрепление теоретических знаний по теме курса.

Задачи:

1. Уяснение понятия фактора эквивалентности;

2. Проведение расчетов в потенциометрическом (кислотно-основном) титровании.

Алгоритм выполнения практического задания:

1. 
   Изучить теоретический материал по учебникам и учебным пособиям, по краткому курсу лекции, по теоретическому материалу, представленному в практической работе;
   
2. 
   Внимательно изучить пример выполнения задания;
   
3. 
   Выполнить индивидуальное задание (ВАРИАНТ ЗАДАНИЯ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ПО ПОСЛЕДНЕЙ ЦИФРЕ ЗАЧЕТНОЙ КНИЖКИ);
   
4. 
   Разместить результаты выполнения задания на личной странице сетевого курса для проверки преподавателем.
   

Титриметрические методы анализа

Основные положения

Титриметрические методы анализа основаны на точном измерении объема стандартного раствора реагента R (титранта), израсходованного на реакцию с определяемым веществом X:



Основной операцией метода является титрование – процесс постепенного прибавления небольших количеств титранта R к определяемому веществу X до момента, когда все вещество X прореагировало. Момент окончания реакции между X и R фиксируют визуально по аналитическому эффекту (изменение, появление или исчезновение окраски).

В титриметрическом анализе применяют стандартные (известна их точная концентрация) и вспомогательные растворы. Стандартные растворы готовят с использованием аналитических весов и точной мерной посуды. К точной мерной посуде относятся бюретки, пипетки и мерные колбы. Концентрацию стандартных растворов записывают с точностью до 4 значащих цифр. В титриметрии используются следующие способы выражения концентрации растворов.

1. Молярная концентрация – количество моль вещества в 1 л раствора. Например, С (H₂SO₄) = 0,1230 моль/л

2. Молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация) – количество моль эквивалентов вещества в 1л раствора. Например, С (1/2 H₂SO₄) = 0,1000 моль/л, С (1/5 КMnO₄) = 0,0500 моль/л.

3. Титр – количество граммов вещества X в 1 мл раствора:



Для перевода титра в нормальную концентрацию используют формулу:



где С (1/z) – молярная концентрация эквивалента вещества Х, M_r – молярная масса эквивалента вещества Х. Например, Т (H₂SO₄) = 0,001234 г/мл.

4. Титр по определяемому веществу – количество граммов определяемого вещества X, которое можно оттитровать 1 мл раствора титранта R:



Для перевода титра по определяемому веществу в нормальную концентрацию используют следующую формулу:



где С (1/z) – молярная концентрация эквивалента вещества R, M_r – молярная масса эквивалента вещества Х, 1/z – фактор эквивалентности вещества Х в данном определении. Например, T(HCl/CaCO₃) = 0,00800 г/мл, т.е. 0,00800 г CaCO₃ можно оттитровать 1 мл раствора HCl.

Вспомогательные растворы готовят с использованием технических весов и посуды для приближенного измерения объемов (мерные цилиндры, мерные пробирки, мензурки). Концентрацию вспомогательных растворов записывают с точностью менее 4 значащих цифр.

Расчет результатов титриметрического анализа основан на законе эквивалентов:



Другие формы записи закона эквивалентов:



При проведении расчетов в титриметрии используют фактор эквивалентности f_экв = 1/z. и молярную массу эквивалента M_r(1/z X).

Для их определения необходимо учитывать тип протекающей реакции:

1. В кислотно-основном взаимодействии фактор эквивалентности показывает, какая доля частицы соответствует в данной реакции одному иону Н⁺. Например, f_экв (CaCO₃) в реакции



равен, а молярная масса эквивалента М_r ( CaCO₃) = М_r (CaCO₃).

2. В окислительно-восстановительных реакциях фактор эквивалентности показывает, какая доля частицы соответствует в данной реакции одному электрону. Для примера определим факторы эквивалентности ионов S₂O₃ ²- и S₄O₆ ^2- на основании полуреакции



Из полуреакции видно, что



Тогда





3. В реакциях комплексообразования фактор эквивалентности определяют исходя из стехиометрии реакции. Например, в реакциях комплексообразования с участием ЭДТА (комплексон III, трилон Б) независимо от заряда иона металла фактор эквивалентности и катиона металла, и ЭДТА равен ½. В реакции образования комплексонатов:



выделяется 2H⁺. Отсюда следует, что f_экв (ЭДТА) = f_экв (Me ⁿ⁺) = ½.

Расчеты результатов анализа зависят от способов титрования. Различают методы прямого титрования, обратного титрования и титрования заместителя.
В методе прямого титрования определяемое вещество непосредственно реагирует с титрантом. По закону эквивалентов



можно установить молярную концентрацию эквивалента определяемого вещества X, если известны C(1/z R), V(R) и V(X).

Тогда масса определяемого вещества X равна



Метод обратного титрования заключается в прибавлении к раствору анализируемого вещества X избытка точно известного объема V(R₁) стандартного раствора R₁ с молярной концентрацией эквивалента C(1/z R). Затем непрореагировавший избыток R₁ отттитровывают стандартным раствором титранта R₂.



Количество молей эквивалента определяемого вещества равно разности между количеством молей эквивалентов веществ R₁ и R₂:



В методе титрования по заместителю к определяемому веществу X добавляют неточно отмеренный избыток реагента B, вступающего с ним в реакцию. Затем продукт взаимодействия (заместитель) оттитровывают титрантом R.



Количество молей эквивалента определяемого вещества при титровании заместителя всегда равно количеству молей эквивалента титранта:



Пример выполнения задания

Дано:

Из навески K₂CO₃ массой 1,3811 г приготовили 200,0 мл раствора. На титрование 15,0 мл раствора израсходовали 11,3 мл раствора Н₂SO₄. Рассчитать молярную концентрацию раствора Н₂SO_4.

Решение:

1) Рассчитаем молярную концентрацию эквивалента приготовленного раствора K₂CO₃ с учетом фактора эквивалентности, равного ¹/2 .



2) Используя закон эквивалентов, определим молярную концентрацию эквивалента H₂SO₄ (fэкв = ½).



Тогда молярная концентрация раствора Н₂SO₄ равна:



Индивидуальные задания

Номер варианта 0: Из навески H₂C₂O₄ · 2H₂O массой 0,5500 г приготовили 100,0 мл раствора. На титрование аликвоты 10,0 мл этого раствора израсходовали 9,2 мл раствора NaOH. Найти молярную концентрацию раствора NaOH.

Номер варианта 1: Какая масса Сa(OH)₂ (г) была растворена в мерной колбе объемом 500 мл, если на титрование 25,0 мл этого раствора затрачено 9,8 мл 0,1000 М раствора НСl?

Номер варианта 2: Из навески H₂C₄H₄O₄ массой 1,3230 г приготовили 150,0 мл раствора. На титрование аликвоты 10,0 мл этого раствора с фенолфталеином (рТ = 9,0) израсходовали 12,7 мл раствора NaOH. Найти молярную концентрацию раствора NaOH.

Номер варианта 3: Из навески H₂C₂O₄ · 2H₂O массой 1,2560 г приготовили 100,0 мл раствора. На титрование аликвоты 10,0 мл этого раствора израсходовали 7,2 мл раствора NaOH. Найти молярную концентрацию раствора NaOH.

Номер варианта 4: Навеску Na₂B₄O₇ · 10 H₂O массой 3,8054 г растворили в горячей воде, перенесли в мерную колбу объемом 200,0 мл, охладили и содержимое довели до метки водой. На титрование 15,0 мл полученного раствора с метиловым оранжевым израсходовали 16,4 мл раствора HCl. Найти молярную концентрацию раствора HCl.

Номер варианта 5: Из навески H₂C₄H₄O₄ массой 1,1860 г приготовили 200,0 мл раствора. На титрование аликвоты 10,0 мл этого раствора с фенолфталеином (рТ = 9,0) израсходовали 11,7 мл раствора NaOH. Найти молярную концентрацию раствора NaOH.

Номер варианта 6: Из навески Na₂B₄O₇ · 10 H₂O массой 0,9580 г приготовили 50,0 мл раствора. На титрование 11,0 мл полученного раствора с метиловым оранжевым израсходовали 14,9 мл раствора HCl. Найти молярную концентрацию раствора HCl.

Номер варианта 7: Из навески H₂C₂O₄ · 2H₂O массой 0,6700 г приготовили 100,0 мл раствора. На титрование аликвоты 10,0 мл этого раствора израсходовали 10,2 мл раствора NaOH. Найти молярную концентрацию раствора NaOH.

Номер варианта 8: Из навески H₂C₂O₄ · 2H₂O массой 0,4300 г приготовили 100,0 мл раствора. На титрование аликвоты 10,0 мл этого раствора с фенолфталеином (рТ = 9,0) израсходовали 9,8 мл раствора NaOH. Найти молярную концентрацию раствора NaOH.

Номер варианта 9: Навеску Na₂B₄O₇ · 10 H₂O массой 3,7054 г растворили в горячей воде, перенесли в мерную колбу объемом 200,0 мл, охладили и содержимое довели до метки водой. На титрование 14,7 мл полученного раствора с метиловым оранжевым израсходовали 15,6 мл раствора HCl. Найти молярную концентрацию раствора HCl.