Как найти концентрацию кислоты при титровании

Методом титрования
определить нормальную концентрацию
полученного в опыте 2 раствора и вычислить
абсолютную и относительную ошибки
эксперимента.

Определение
концентрации, посредством измерения
объемов растворов реагирующих веществ
называется титрованием. Окончание
реакции определяется индикаторами,
имеющими разную окраску в кислом и
щелочном растворах. С их помощью
устанавливается момент нейтрализации
кислоты щелочью, или наоборот (табл. п.
3.4).

При титровании
удобно пользоваться растворами нормальной
концентрации, так как растворы с
одинаковой нормальной концентрацией
реагируют в равных объемах.

Выполнение опыта.

Для выполнения
опыта необходимо подготовить пипетку
на 10 мл, бюретку на 25 мл (см. рис.
3 б, в), три конические колбы (рис. 4)
и стакан на 50 мл.

1) Подготовить
0,1н раствор щелочи (NaOH)
к титрованию.
Для этого предварительно сполоснуть
бюретку 0,1 н. раствором щелочи (для
удаления влаги). Закрепить бюретку
вертикально в зажиме штатива и с помощью
воронки заполнить ее раствором щелочи
до нулевого деления. Заполнить раствором
конец бюретки так, чтобы в нем не
содержалось воздуха. Если на кончике
бюретки остается капля раствора, ее
надо снять прикосновением кончика к
стенке стакана. Довести уровень раствора
до нулевого деления бюретки (нижняя
часть мениска должна касаться этой
черты). При отсчете глаз должен находиться
на уровне мениска.

Рис. 4. Коническая
колба для титрования

2. Взять
3 пробы приготовленного в опыте 2 раствора.
Для этого взять пипетку емкостью 10 мл,
промыть небольшой порцией определяемого
раствора кислоты, затем заполнить ее
приготовленным в опыте 2 раствором до
метки. Поместить отмеренное количество
раствора кислоты в коническую колбу
для титрования. Так же взять еще две
пробы раствора кислоты во вторую и
третью конические колбы. В каждую колбу
прибавить по 2 – 3 капли индикатора –
спиртового раствора метилового оранжевого
– раствор кислоты приобретет красную
окраску.

3. Провести
титрование 3-х проб раствора кислоты
0,1н раствором щелочи. Три
пробы исследуемого раствора кислоты
(п. 2) титровать предварительно
подготовленным в бюретке раствором
щелочи (п. 1),. Титрование проводить на
белом фоне. Кончик бюретки ввести до
зажима в колбу для титрования. Пользуясь
зажимом, медленно выливать правой рукой
раствор из бюретки, делая левой рукой
непрерывные круговые движения колбы
для перемешивания раствора. Титрование
закончить, когда от прибавления 1 капли
щелочи красная окраска раствора перейдет
в оранжевую, не исчезающую в течение
1 мин. Отметить по бюретке с точностью
до 0,1 мл объем раствора щелочи(V_1(щ)).,
пошедший на титрование кислоты .

Описанным способом
провести титрование кислоты во второй
и третьей колбах(V_2(щ);
V_3(щ))..
Каждый раз титрование начинать от
нулевой отметки. Если объемы израсходованной
щелочи во всех трех титрованиях не
различаются более чем на 0,1 мл, то
титрование выполнено правильно. Найти
среднее арифметическое из результатов
трех титрований (V_(щ)).

4. Рассчитать
нормальную концентрацию полученного
раствора, пользуясь законом эквивалентов.
Согласно следствию из закона эквивалентов,
произведение объемов взаимодействующих
растворов на их нормальные концентрации
есть величина постоянная (равная
количеству эквивалентов):

С_н(к-ты)·V_(к-ты)
= С_н(щ)·V_(щ)
или
,

где С_{Н (к-ты)}
и С_Н (щ)
– нормальная концентрация соответственно
растворов кислоты и щелочи, V _щ
и V _к-ты
– объемы соответственно растворов
щелочи и кислоты.

Зная С_Н (щ)=
0,1н, V _щ
по результатам титрования и V _к-ты
=10мл, можно найти С_н(к-ты):

5. Определить
абсолютную и относительную ошибки
эксперимента:

_абс = | С_{Н (теор)} – С_{Н (эксп)} |;

.

6. Полученные
результаты записать в рабочую тетрадь.

При сдаче
лабораторной работы ответьте на следующие
вопросы

1. Перечислите
способы выражения концентрации растворов.
Дайте их определения.

2. Напишите формулы
для определения эквивалентных масс
гидроксидов (кислот и оснований), солей.

3. Напишите формулы,
по которым можно вычислить: а) массовую
долю, б) молярную концентрацию, в)
нормальную (эквивалентную) концентрацию,
г) моляльность, д) титр, зная:

– массы растворенного
вещества и растворителя;

– массу растворенного
вещества;

– объем и плотность
раствора.

4. Вычислите, сколько
граммов растворенного вещества содержит
1 л следующих растворов: а) 0,1 н.
H₂SO₄,
б) 0,5 н. Na₂CO₃,
в) 0,3 н. H₃PO₄,
г) 0,2 М MgSO₄,
д) 0,3 н. AlCl₃?

Ответ:
а) 4,9 г, б) 26,5 г, в) 9,8 г, г) 24,0 г,
д) 13,35 г.

5. Определите, какой
объем 1 н. раствора можно приготовить:

а) из 1 кг 63 %-ного
раствора HNO₃.
Ответ
– 10 л;

б) из 20 мл 20%-ного
раствора HCl
( = 1,1 г/мл).
Ответ
– 120 мл;

в) из 120 мл
30%-ного раствора H₃PO₄
( = 1,19
г/мл). Ответ
– 1,3 л.

6. Определите
молярность растворов:

а)
1 н.
NaOH; б)
2 н.
H₂SO₃;
в)
6 н.
HCl; г)
3 н.
Cr₂(SO₄)₃.

Ответ:
а) 1 М; б) 1 М; в) 6 М; г) 0,5 М.

7. Определите объем
воды, необходимый для приготовления
200 г 20%-ного раствора поваренной соли
NaCl.
Ответ 40г.

8. Определите
нормальную концентрацию раствора
сульфата калия, в 20 мл которого
содержится 1,74 г растворенного
вещества. Ответ 1н

9. Определите объем
воды, который нужно прибавить к 100 мл
0,1 н. раствора гидроксида калия, чтобы
получить 0,05 н. раствор. Ответ 100мл

10. Определите
молярность 20%-ного раствора хлорида
цинка, плотность которого 1,186 г/мл.
Ответ 1,74 моль/л

11. На нейтрализацию
40 мл 2 М раствора серной кислоты
израсходовано 20 мл раствора гидроксида
натрия. Определите нормальность раствора
гидроксида натрия. Ответ 8н

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

В уроке 18 «Кислотно-основное титрование» из курса «Химия для чайников» дадим определение процессу титрования; выясним что такое точка эквивалентности; выполним разбор задач на титрование. Для понимания материала данного урока Вам следует внимательно изучить уроку 16 «Кислоты и основания» и урок 17 «Реакция нейтрализации».

Титрование это

Титрование является очень популярной процедурой определения относительных концентраций химических эквивалентов в кислотных или основных растворах. И если Вам не приходилось выполнять лабораторные работы по титрованию в школе, то в университете или колледже титровать Вы будете не раз! Итак, переходим к определению:

Титрование — это способ определения концентрации кислоты или основания в растворе, путем измерения объема титранта (основания или кислоты с заданной концентрацией) необходимого для полной нейтрализации имеющегося реагента.

Точка эквивалентности

Поговорим о сущности процесса кислотно-основного титрования. Из необходимого оборудования, грубо говоря, вам понадобится лишь бюретка (стеклянная трубка с краником) и колба. Бывают два случая:

1. Когда нужно определить концентрацию основания в колбе путем добавления из бюретки кислоты известной концентрации.
2. Наоборот, когда необходимо определить концентрацию кислоты в колбе путем добавления основания известной концентрации.

Рассмотрим титрование в первом случае, когда титруемый раствор — основание, а титрант — кислота. Начинаем к анализируемому образцу основания постепенно добавлять раствор кислоты с заранее определенной концентраций до тех пор, пока число эквивалентов кислоты не будет равно числу эквивалентов основания. Продолжая титровать, в конце концов мы достигнем конечной точки титрования, или, как ее еще называют, точки эквивалентности — момент титрования, когда число эквивалентов титранта и титруемого раствора будут точно равны.

Чтобы понять, достигнута точки эквивалентности или еще нет, обычно используют различные кислотно-основные индикаторы. Для этого перед непосредственным титрованием в колбу с анализируемым раствором добавляют пару капель необходимого индикатора, и в момент достижения точки эквивалентности раствор начинает менять свой цвет.

Зная использованный объем титранта и его концентрацию, можно вычислить число эквивалентов основания в анализируемом образце. Если N_A и N_B — нормальности растворов кислоты и основания, а V_A и V_B — их объемы в момент нейтрализации, то:

• Число эквивалентов = N_AV_A = N_BV_B

С теорией покончено, переходим к решению задач на титрование.

Задачи на титрование

Пример 1. Допустим, химичка потребовала, чтобы вы нейтрализовали 25,00 мл раствора кислоты H₃PO₄. На титрование у вас ушло 30,25 мл раствора NaOH. Вычислите отношение нормальных и молярных концентраций обоих растворов.

Решение:

• N_H3PO4 / N_NaOH = V_NaOH/ V_H3PO4 = 30,25 мл / 25,00 мл = 1,210

Нормальная концентрация NaOH совпадает с молярной, а у H₃PO₄ нормальность в три раза больше молярной концентрации, поэтому:

• c_H3PO4/ c_NaOH = N_H3PO4/3 / N_NaOH = 0,403

Пример 2. Вы израсходовали 10,81 мл 0,1 н раствора HCl на титрование 25,00 мл раствора Ca(OH)₂. Какую нормальность и молярность имеет анализируемый раствор? Сколько граммов Ca(OH)₂ содержится в растворе?

Решение:

Первым делом вычислим нормальную концентрацию анализируемого раствора Ca(OH)₂:

• N_Ca(OH)2 = ( V_HCl/ V_Ca(OH)2) × N_HCl = ( 10,81 мл / 25,00 мл ) × 0,1 н = 0,0432 н

Молярная концентрация Ca(OH)₂ вдвое меньше его нормальной концентрации, так как химический эквивалент Ca(OH)₂ равен 2. Поэтому анализируемый раствор имеет молярность 0,0216 М Ca(OH)₂. Чтобы ответить на вопрос, сколько граммов Ca(OH)₂ содержится в растворе, необходимо найти его количество вещества в растворе, для этого следует множить молярность на объем:

• 0,0216 моль/л × 0,025 л = 0,000514 моля

По таблице Менделеева определяем, что молекулярная масса Ca(OH)₂ равна 74,1 г/моль, а значит в растворе содержится:

• 0,000541 моля × 74,1 г/моль = 0,0401 г Ca(OH)₂

Пример 3. Химик-органик синтезирует новую кислоту. Он растворяет 0,5 г этой кислоты в определенном объеме воды и устанавливает, что для нейтрализации полученного раствора требуется 15,73 мл 0,437 н. раствора NaOH. Чему равен грамм-эквивалент синтезированной им кислоты? Если известно, что эта кислота содержит три ионизуемые группы –COOH, чему равна ее молекулярная масса?

Решение

Число эквивалентов основания, понадобившееся для нейтрализации, равно:

• 0,01573 л × 0,437 экв/л = 0,00687 экв

Грамм-эквивалент кислоты определяется из соотношения:

• 0,500 г / 0,00687 экв. = 72,8 г/экв

Так как грамм-эквивалент кислоты равен 72,8 г, а каждый ее моль высвобождает 3 эквивалента ионов водорода H⁺, молекулярная масса кислоты должна быть равна 3·72,8 г = 218 г.

Надеюсь урок 18 «Кислотно-основное титрование» был познавательным и понятным. Если у вас возникли вопросы, пишите их в комментарии.