Задача 1. Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~0,1 моль/л раствора хлороводородной кислоты

Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент ~0, 1 моль/л раствора хлороводородной кислоты, если на титрование 10 мл раствора тетрабората натрия с молярной концентрацией эквивалента ~0, 1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1, 0120 ушло 9, 8 мл раствора хлороводородной кислоты. М.м.(НС1)= 36, 46 г/моль.

Рассуждения: В задаче речь идет о двух растворах. У одного из них известен поправочный коэффициент, у другого необходимо найти показатели концентрации (титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент). Следовательно, это задача по стандартизации одного раствора по другому – это задача II типа. Поводят стандартизацию рабочего раствора хлороводородной кислоты по буре, которая является исходным веществом этого метода.

Придерживаясь рекомендаций, приведенных выше, записываем «Дано» и начинаем решать задачу.

Дано:	Решение:
V~0, 1моль/л буры = 10 мл Kп ~0, 1моль/л буры = 1, 0120 V~0, 1моль/л (НС1) = 9, 8 мл М.м.(НС1) = 36, 46 г/моль	Анализ данных: НС1 – это рабочий раствор у которого проводят стандартизацию. В данном случае это исследуемый раствор Бура – это исходное вещество метода ацидиметрии, по которому устанавливают концентрацию кислоты. Метод количественного определения – метод ацидиметрии (так как титрование проводят кислотой, то есть, она (кислота) содержится в бюретке). Способ прямого титрования (так как вещества взаимодействуют друг с другом напрямую).
Найти: С1/Z~0, 1моль/л буры =? Т~0, 1моль/л буры =? Кп~0, 1моль/л буры =?

 

Записываем уравнение реакции, лежащее в основе анализа, чтобы потом правильно рассчитать молярную массу эквивалента исследуемого вещества. Во избежание ошибок на первое место в уравнении реакции записываем исследуемое вещество, то есть хлороводородную кислоту.

2 HCl + Na₂B₄O₇ + 5 H₂O = 2 NaCl + 4 H₃BO₃

2 моль 2 экв.

Вещества реагируют друг с другом в соотношении 2 моль к 2 экв., следовательно, фактор эквивалентности будет равен единице.

f _{экв.(НС1)} = ---- = 1

М _{1/Z (НС1)} = Мм (НС1) • f _{экв.(НС1)} = 36, 46 г/моль • 1 = 36, 46 г/моль

 

(Или вспоминаем, что раствор хлороводородной кислоты по ГФ Х1 готовят с учетом реальных частиц или смотрим, что в состав кислоты входит один ион водорода, значит фактор эквивалентности такого раствора будет равен единице).

Решаем задачу исходя из закона эквивалентов:

С_{1/Z (1)} • V₍₁₎ = С_{1/Z (2)} •V₍₂₎

 

Обозначим: 1- раствор хлороводородной кислоты с молярной концентрацией

эквивалента ~ 0, 1 моль/л

2 – раствор тетрабората натрия с молярной концентрацией

эквивалента ~ 0, 1 моль/л

Таким образом, получаем:

С_{1/Z ~0, 1моль/л (НС1)} • V _{~0, 1моль/л (НС1)} = С_{1/Z ~0, 1моль/л буры} • V _{~0, 1моль/л буры}

 

Так как V _{~0, 1моль/л (НС1)} (9, 8 мл) < V _{~0, 1моль/л буры} (10 мл), то и

С_{1/Z ~0, 1моль/л (НС1)} > С_{1/Z ~0, 1моль/л буры}

 

Выразим из закона эквивалентов практическую молярную концентрацию эквивалента хлороводородной кислоты.

С_{1/Z ~0, 1моль/л буры} • V _{~0, 1моль/л буры}

С_{1/Z ~0, 1моль/л (НС1)} = --------------------------------------------

V _{~0, 1моль/л (НС1)}

Нам не известна практическая молярная концентрация эквивалента натрия тетрабората, но зато мы знаем поправочный коэффициент этого раствора и знаем, что в идеале молярная концентрация эквивалента должна быть 0, 1 моль/л.

Так как С _{1/Z ~}

К_п = ---------

С _{1/Z т.}

Следовательно: С _{1/Z ~} = С _{1/Z т.} • Кп

То есть в нашем случае С_{1/Z ~0, 1моль/л буры} = С_{1/Z т. буры} • К _{п~0, 1моль/л буры}

Подставляем значения в расчетную формулу:

С_{1/Z ~0, 1моль/л буры} = 0, 1 моль/л • 1, 0120 = 0, 1012 моль/л

Видим, что показатель сопоставим с реальным (0, 1012» 0, 1). Не забываем обосновать показатель. Так как молярная концентрация эквивалента – это содержание моль-эквивалентов вещества в 1 л раствора, то получаем следующее.

Молярная концентрация эквивалента показывает, что в 1 л приготовленного раствора буры содержится 0, 1012 моль-эквивалентов х.ч. буры.

 

Подставляем показатели в выведенную формулу и рассчитываем практическую молярную концентрацию эквивалента хлороводородной кислоты. Внимательно смотрим, чтобы в числителе формулы оказались данные от одного раствора, то есть от буры, а также, чтобы в формулу была подставлена практическая молярная концентрация эквивалента буры. Объем хлороводородной кислоты записываем в знаменатель.

0, 1012 моль/л • 10 мл

С_{1/Z ~0, 1моль/л (НС1)} = ------------------------------ = 0, 1032 653306 моль/л – округляем

9, 8 мл и получаем 0, 1033 моль/л

Видим, что снова получили показатель, сопоставимый с реальным (0, 1033» 0, 1) и, как выяснили из закона эквивалентов С_{1/Z ~0, 1моль/л (НС1)} > С_{1/ Z ~0, 1моль/л буры} (0, 1033> 0, 1012).

Обосновываем показатель, учитывая, что молярная концентрация эквивалента – это содержание моль-эквивалентов вещества в 1 л раствора.

Молярная концентрация эквивалента показывает, что в 1 л приготовленного раствора хлороводородной кислоты содержится 0, 1033 моль-эквивалентов х.ч. хлороводорода.

 

Далее рассчитываем титр приготовленного раствора хлороводородной кислоты по формуле:

С_1/Z • M_1/Z

T = ----------------

Так как ищем титр практически приготовленного раствора, то и показатели концентрации подставляем практические, отображая концентрацию в индексе:

С _{1/Z ~1} • M _{1/Z 1}

T _~1 = ----------------

То есть, в нашем случае формула будет выглядеть следующим образом:

С_{1/Z ~0, 1 моль/л (НС1)}• M_{1/Z (НС1)}

T _{~0, 1 моль/л (НС1)} = ------------------------------------

Подставляем в формулу значения и рассчитываем искомый показатель:

0, 1033 моль/л • 36, 46 г/моль

T _{~0, 1 моль/л (НС1)} = --------------------------------------- = 0, 003766 318 г/мл, округляем и получаем

1000 0, 003766 г/мл

 

Обосновываем показатель. Вспоминаем, что титр – это содержание грамм вещества в 1 мл раствора.

Титр показывает, что в 1 мл приготовленного раствора хлороводородной кислоты содержится 0, 003766 г х.ч. хлороводорода.

 

Далее рассчитываем поправочный коэффициент хлороводородной кислоты через молярную концентрацию эквивалента

С_{1/Z ~}

К _п = ---------

С_{1/Z т.}

То есть в нашем случае

С_{1/Z ~0, 1моль/л (НС1)}

К _{п~0, 1 моль/л (НС1)} = ------------------------

С_{1/Z 0, 1 моль/л (НС1)}

Подставляем в формулу значения:

0, 1033 моль/л

К _{п~0, 1 моль/л (НС1)} = ------------------------= 1, 0330

0, 1 моль/л

 

Видим, что показатель сопоставим с реальным (1, 0330» 1, 0).

Обосновываем показатель. Так как (1, 0330 > 1, 0), то обоснование даем следующее:

Поправочный коэффициент показывает, что титр и молярная концентрация эквивалента ~ 0, 1 моль/л раствора хлороводородной кислоты больше, чем титр и молярная концентрация эквивалента теоретического раствора в 1, 0330 раза.

 

Записываем ответ.

Ответ: С_{1/Z ~0, 1моль/л (НС1)} = 0, 1033 моль/л

T _{~0, 1 моль/л (НС1)} = 0, 003766 г/мл

К _{п~0, 1 моль/л (НС1)} = 1, 0330