Общая оценка метода

Методы кислотно-основного титрования характеризуются высокой точностью: погрешность рядовых определений составляет 0,1…0,2%. Рабочие растворы устойчивы. Для индикации точки эквивалентности имеется набор разнообразных pH-индикаторов и разработаны различные физико-химические методы: потенциометрические, кондуктометрические и др. Область практического применения методов кислотно-основного титрования весьма обширна. Интенсивно развиваются методы кислотно-основного титрования в неводных средах.

 

3.8. РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ ТИТРОВАНИЕ»

Задача 1. Чему равна молярная масса эквивалента серной кислоты при титровании раствором KOH?

Решение.

При титровании H₂SO₄ раствором KOH протекает реакция

H₂SO₄ + 2КOH → К₂SO₄ + 2H₂O

Разделим левую и правую части уравнения на 2

½H₂SO₄ + КOH → ½К₂SO₄ + H₂O

Становится очевидным, что f _э(H₂SO₄)=¹/₂. Тогда молярная масса эквивалента серной кислоты равна

M (¹/₂H₂SO₄)=¹/₂ M (H₂SO₄)=¹/₂98,07=49,035 г/моль

Ответ: 49,035 г/моль.

Задача 2. Навеску H₂C₂O₄2H₂O массой 0,6000 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. На титрование аликвоты 20,00 мл полученного раствора израсходовано 18,34 мл NaOH. Определить молярную концентрацию раствора NaOH, его титр и условный титр этого раствора по H₂C₂O₄.

Решение.

В соответствии с принципом эквивалентности число молей эквивалента титранта равно числу молей эквивалента определяемого вещества

n (NaOH)= n (¹/₂H₂C₂O₄2H₂O),

где n (NaOH) – число молей эквивалента щелочи, затраченное на титрование аликвоты раствора щавелевой кислоты.

Запишем уравнение реакции, протекающей при титровании

H₂C₂O₄ + 2NaOH → Na₂C₂O₄ + 2H₂O

Каждая молекула щавелевой кислоты содержит 2 иона водорода, поэтому f _э(H₂C₂O₄2H₂O)=¹/₂. Из условия задачи следует, что

,

где V _к – объем мерной колбы, в которой растворена навеска щавелевой кислоты; V _а – объем аликвоты полученного раствора, отобранного пипеткой на титрование.

Если обозначить молярную концентрацию раствора гидроксида натрия C (NaOH), то количество вещества эквивалента NaOH можно выразить как

Объединяя полученные выражения, получаем

Титр T (NaOH) и титр по щавелевой кислоте T (NaOH/H₂C₂O₄) в г/мл можно рассчитать по формулам

;

,

где M (NaOH) и M (¹/₂H₂C₂O₄2H₂O) – молярные массы эквивалента NaOH и щавелевой кислоты соответственно.

;

.

Ответ: 0,1038 моль/л; 0,004152 г/мл; 0,004673 г/мл.

Задача 3. На реакцию смеси, состоящей из карбонатов натрия и калия, массой 0,4000 г израсходовали 22,00 мл 0,3000 М раствора HCl. Вычислить массовую долю (%) карбоната натрия и карбоната калия в смеси.

Решение.

Согласно уравнению

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂↑

одному молю ионов водорода соответствует условная частица ½Na₂CO₃, следовательно f _э(Na₂CO₃)=¹/₂.

В точке эквивалентности

n (¹/₂Na₂CO₃) + n (¹/₂K₂CO₃) = n (HCl),

где – число молей HCl в растворе, пошедшем на титрование.

Если через ω обозначить массовую долю (%) Na₂CO₃ в смеси, то число молей эквивалентов K₂CO₃ и Na₂CO₃, содержащееся в навеске, равно:

Сочетание этих соотношений дает

Подставляя числовые значения, получим

,

откуда ω=46,12% Na₂CO₃; 100-46,12=53,88% K₂CO₃.

Ответ: 46,12%; 53,88%.

Задача 4. На титрование с фенолфталеином навески массой 0,4478 г, состоящей из Na₂CO₃, NaHCO₃ и NaCl, потребовалось 18,80 мл 0,1998 М раствора HCl. При титровании с метиловым оранжевым на ту же массу израсходовали 40,00 мл раствора кислоты. Вычислить массовую долю (%) Na₂CO₃ и NaHCO₃ в смеси.

Решение.

При титровании смеси с фенолфталеином протекает реакция

Na₂CO₃ + HCl → NaCl + NaHCO₃,

а в присутствии метилового оранжевого

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O +CO₂

NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O +CO₂

Следовательно, при титровании смеси в присутствии фенолфталеина с раствором соляной кислоты взаимодействует только Na₂CO₃, и его массовую долю в анализируемой смеси легко определить по формуле

При подстановке численных значений получим

Из приведенных реакций следует, что объем раствора HCl, затраченный на титрование гидрокарбоната натрия, составляет V (HCl)^м.о. – 2 V (HCl)^ф-ф.

Следовательно,

Подставляя численные значения, получим

Ответ: 88,91%; 9,00%.

Задача 5. Для определения содержания формальдегида в пестициде навеску препарата массой 3,017 г обработали 50,00 мл 1,0 М раствора NaOH (К =0,9022) в присутствии пероксида водорода. При нагревании произошла реакция

HCHO + OH^- +H₂O₂ → HCOO^- +2H₂O

После охлаждения избыток щелочи оттитровали 20,12 мл раствора HCl с T (HCl)=0,03798. Вычислить массовую долю (%) формальдегида в препарате пестицида.

Решение.

В соответствии с принципом, лежащим в основе обратного титрования, количество молей эквивалента определяемого вещества равно разности между количеством молей эквивалента вещества в основном и вспомогательном рабочих растворах

n (HCHO) = n (NaOH) – n (HCl)

Согласно условию задачи, выражаем число молей реагирующих веществ

;

;

.

Составим расчетное уравнение

Подставляя числовые значения, получаем

,

откуда ω_x = 20,86%.

Ответ: 20,86%.