Как найти титр через нормальную концентрацию

Титр раствора. Формула для его расчета достаточно проста и чем-то напоминает формулу для расчета плотности раствора, так как выражается в тех же единицах.

Титр раствора: формула для расчета

Титр – один из способов выражения количественного состава раствора.  Является основной концентрацией в титриметрическом анализе.

Титр (Т) – это масса вещества (в граммах), которая  содержится в 1 мл (1 см³) раствора.

Например, титр раствора азотной кислоты равен 0,005672 г/мл. Это означает, что в каждом одном миллилитре раствора содержится 0,005672 г азотной кислоты.

Переход от титра раствора к другим видам концентраций

В титриметрическом анализе применяются и другие концентрации: молярная  (С_м) и нормальная (С_н). Между ними и титром существует взаимосвязь: можно от одной концентрации перейти к другой. Например, взаимосвязь титра и молярной концентрации.

Для С_м объем измеряется в литрах (л) , для Т – в миллилитрах (мл), то есть в 1000 раз меньше. Учтем это и получим:

Аналогичные преобразования можно провести и с нормальной концентрацией (С_н). В результате получим:

Титр связан и с массовой долей растворенного вещества:

 Титр раствора: формула и примеры расчетов

Приведем конкретные примеры вычисления титра раствора и других концентраций, связанных с ним.

Пример 1. Какая масса азотной кислоты содержится в 500 мл раствора, если его титр равен 0,00630 г/мл?

Пример 2. В 1 кг воды растворили 250 г NaOH. Плотность полученного раствора равна 1,219 г/мл. Какова массовая доля NaOH, титр, молярная и нормальная концентрации раствора щелочи.

Пример 3. Титр раствора HCl равен 0,003592 г/мл. Вычислите его нормальную концентрацию.

Пример 4. Нормальная концентрация раствора H₂SO₄ составляет 0,1205 н. Определите его титр.

Пример 5. Какова нормальная концентрация раствора H₂C₂O₄·2H₂O, полученного растворением 1,7334 г ее в мерной колбе вместимостью 250 мл?

Пример 6. Питьевую соду массой 4,2 г растворили в дистиллированной воде. Объем раствора составил 200 мл. Каковы титр и молярная концентрация полученного раствора?

Пример 7. В 100 г раствора (ρ = 1г/мл) хлорида цинка ZnCl₂ содержится 5 г соли. Определите титр, массовую долю, молярную и нормальную концентрации раствора.

Таким образом, зная титр раствора, формулу для вычисления его значения, можно перейти к другим видам концентрации раствора, и наоборот.

Чтобы самыми первыми узнавать о новых публикациях на сайте, присоединяйтесь к нашей группе ВКонтакте.

Пожалуйста, оцените публикацию. Большая просьба, если вы оцениваете публикацию от 1 до 3 звезд, обязательно оставьте свой комментарий с указанием того, что не так с этой публикацией. Мы постараемся устранить недостатки.

Ваше мнение для нас важно!

Существует множество способов измерить концентрацию раствора. Это так называемые способы выражения концентрации раствора.

Концентрация раствора — это количество вещества, находящегося в единице объема или массы раствора.

Что такое раствор

Среди окружающих нас веществ, лишь немногие представляют собой чистые вещества. Большинство являются смесями, состоящими из нескольких компонентов, которые могут находиться в одном или различных фазовых состояниях.

Смеси, имеющие однородный состав являются гомогенными, неоднородный состав – гетерогенными.

Иначе, гомогенные смеси, называют растворами, в которых одно вещество полностью растворяется в другом (растворителе). Растворитель – это тот компонент раствора, который при образовании раствора сохраняет свое фазовое состояние. Он обычно находится в наибольшем количестве.

Существуют растворы газовые, жидкие и твердые. Но более всего распространены жидкие растворы, поэтому, в данном разделе, именно на них мы сосредоточим свое внимание.

Концентрацию раствора можно охарактеризовать как:

• качественную
• количественную.

Качественная концентрация характеризуется такими понятиями, как разбавленный и концентрированный раствор.
С этой точки зрения растворы можно классифицировать на:

• Насыщенные – растворы с максимально возможным количеством растворенного вещества. Количество растворяемого вещества, необходимое для получения насыщенного раствора определяет растворимость этого вещества.
• Ненасыщенные – любые растворы, которые все еще могут растворять введенное вещество.
• Пересыщенные – растворы, в которых растворено больше вещества, чем максимально возможное. Такие растворы очень нестабильны и в определенных условиях растворенное вещество будет выкристаллизовываться из него, до тех пор, пока не образуется насыщенный раствор.

Количественная концентрация выражается через молярную, нормальную (молярную концентрацию эквивалента), процентную, моляльную концентрации, титр и мольную долю.

Способы выражения концентрации растворов

Молярная концентрация растворов (молярность)

Наиболее распространенный способ выражения концентрации растворов –  молярная концентрация или молярность. Она определяется как количество молей n растворенного вещества в одном литре раствора V. Единица измерения молярной концентрации моль/л или моль ·л^-1:

С_м = n/V

Раствор называют молярным или одномолярным, если в 1 литре раствора растворено 1 моль вещества,  децимолярным – растворено 0,1 моля вещества, сантимолярным — растворено 0,01 моля вещества, миллимолярным — растворено 0,001 моля вещества.

Термин «молярная концентрация» распространяется на любой вид частиц.

Вместо обозначения единицы измерения — моль/л, возможно такое ее обозначение – М, например, 0,2 М HCl.

Молярная концентрация эквивалента или нормальная концентрация растворов (нормальность).

Понятие эквивалентности мы уже вводили. Напомним, что эквивалент – это условная частица, которая равноценна по химическому действию одному иону водорода в кислотоно-основных реакциях или одному электрону в окислительно – восстановительных реакциях.

Например, эквивалент KMnO₄ в окислительно – восстановительной реакции в кислой среде равен 1/5 (KMnO₄).

Еще одно необходимое понятие — фактор эквивалентности – это число, обозначающее, какая доля условной частицы реагирует с 1 ионом водорода в данной  кислотоно-основной реакции или с одним электроном в данной окислительно – восстановительной реакции.

Он может быть равен 1 или быть меньше 1. Фактор эквивалентности, например, для KMnO₄ в окислительно – восстановительной реакции в кислой среде составляет  f_экв(KMnO₄) = 1/5.

Следующее понятие – молярная масса эквивалента вещества х. Это масса 1 моля эквивалента этого вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества х:

М_э = f_экв· М(х)

Молярная концентрация эквивалента (нормальность) определяется числом молярных масс эквивалентов на 1 литр раствора.

Эквивалент определяется в соответствии с типом рассматриваемой реакции. Единица измерения нормальной концентрации такая же как и у молярной концентрации — моль/л или моль·л^-1

С_н = n_э/V

Для обозначения нормальной концентрации допускается сокращение  «н» вместо «моль/л».

Процентная концентрация раствора или массовая доля

Массовая концентрация показывает сколько единиц массы растворенного вещества содержится в 100 единицах массы раствора.

Это отношение массы m(х) вещества x к общей массе m раствора или смеси веществ:

ω(х) = m(х)/m

Массовую долю выражают в долях от единицы или процентах.

Моляльная концентрация раствора

Моляльная концентрация раствора b(x) показывает количество молей n растворенного вещества х в 1 кг. растворителя m. Единица измерения моляльной концентрации — моль/кг :

b(x) = n(x)/m

Титр раствора

Титр раствора показывает массу растворенного вещества х, содержащуюся в 1 мл. раствора. Единица измерения титра — г/мл:

Т(х) = m(х)/V,

Мольная или молярная доля

Мольная или молярная доля α(х) вещества х в растворе равна отношению количества данного вещества n(х) к общему количеству всех веществ, содержащихся в растворе Σn:

α(х) = n(х)/Σn

Между приведенными способами выражения концентраций существует взаимосвязь, которая позволяет, зная одну единицу измерения концентрации  найти (пересчитать) ее в другие единицы. Существуют формулы, позволяющие провести такой пересчет, которые, в случае необходимости, вы сможете найти в сети.  В разделе задач показано, как произвести такой пересчет, не зная формул.

Пример перевода процентной концентрации в молярную, нормальную концентрацию, моляльность, титр

Дан раствор объемом 2 л с массовой долей FeSO₄  2% и плотностью 1029 кг/м³. Определить молярность, нормальность, моляльность и титр этого раствора раствора.

Решение.

1. Рассчитать молярную массу FeSO₄:

M (FeSO₄) =
56+32+16·4 = 152 г/моль

2. Рассчитать молярную массу эквивалента:

М_э = f_экв·
М(FeSO₄) = 1/2·152
= 76 г/моль

3. Найдем m раствора объемом 2 л

m = V·ρ = 2·10^-3 ·1029
= 2,06 кг

4. Найдем массу 2 % раствора по формуле:

m(FeSO₄) = ω(FeSO₄) · m_р-ра 

m(FeSO₄) =
0,02·2,06 = 0,0412 кг = 41,2 г

5. Найдем молярность, которая определяется как количество молей растворенного вещества в одном литре раствора:

n = m/М

n = 41,2/152 = 0,27 моль

С_м = n/V

С_м  = 0,27/2 = 0,135 моль/л

6. Найдем нормальность:

n_э = m/М_э

n_э = 41,2/76 = 0,54 моль

С_н = n_э/V

С_н = 0,54/2 = 0,27 моль/л

7. Найдем моляльность раствора. Моляльная концентрация равна:

b (x) = n(x)/m

Масса растворителя, т.е.
воды в растворе равна:

m_H2O = 2,06-0,0412
=  2,02 кг

b
(FeSO₄) = n(FeSO₄)/m = 0,27/2,02 = 0,13 моль/кг

8. Найдем титр раствора, который показывает какая масса вещества содержится в 1 мл раствора:

Т(х) = m (х)/V

Т(FeSO₄) = m (FeSO₄)/V = 41,2/2000 = 0,0021 г/мл

Еще больше задач приведены в разделе Задачи: Концентрация растворов, Правило креста

Материалы из методички: Сборник задач по теоретическим основам химии для студентов заочно-дистанционного отделения / Барботина Н.Н., К.К. Власенко, Щербаков В.В. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. -155 с.

Растворы. Способы выражения концентрации растворов

Способы выражения концентрации растворов

Существуют различные способы выражения концентрации растворов.

Массовая доля ω компонента раствора определяется как отношение массы данного компонента Х, содержащегося в данной массе раствора к массе всего раствора m. Массовая доля – безразмерная величина, её выражают в долях от единицы:

ω_р.в. = m_р.в./m_р-ра (0 < ω_р.в. < 1)                (1)

Массовый процент представляет собой массовую долю, умноженную на 100:

ω(Х) = m(Х)/m · 100% (0% < ω(Х) < 100%)                (2)

где ω(X) – массовая доля компонента раствора X; m(X) – масса компонента раствора X; m – общая масса раствора.

Мольная доля χ компонента раствора равна отношению количества вещества данного компонента X к суммарному количеству вещества всех компонентов в растворе.

Для бинарного раствора, состоящего из растворённого вещества Х и растворителя (например, Н₂О), мольная доля растворённого вещества равна:

χ(X) = n(X)/(n(X) + n(H₂O))                (3)

Мольный процент представляет мольную долю, умноженную на 100:

χ(X), % = (χ(X)·100)%                (4)

Объёмная доля φ компонента раствора определяется как отношение объёма данного компонента Х к общему объёму раствора V. Объёмная доля – безразмерная величина, её выражают в долях от единицы:

φ(Х) = V(Х)/V  (0 < φ(Х) < 1)             (5)

Объёмный процент представляет собой объёмную долю, умноженную на 100.

φ(X), % = (φ(X)·100)%                

Молярность (молярная концентрация) C или C_м определяется как отношение количества растворённого вещества X, моль к объёму раствора V, л:

C_м(Х) = n(Х)/V                   (6)

Основной единицей молярности является моль/л или М. Пример записи молярной концентрации: C_м(H₂SO₄) = 0,8 моль/л или 0,8М.

Нормальность С_н определяется как отношение количества эквивалентов растворённого вещества X к объёму раствора V:

C_н(Х) = n_экв.(Х)/V                   (7)

Основной единицей нормальности является моль-экв/л. Пример записи нормальной концентрации: С_н(H₂SO₄) = 0,8 моль-экв/л или 0,8н.

Титр Т показывает, сколько граммов растворённого вещества X содержится в 1 мл или в 1 см³ раствора:

T(Х) = m(Х)/V                   (8)

где m(X) – масса растворённого вещества X, V – объём раствора в мл.

Моляльность раствора μ показывает количество растворённого вещества X в 1 кг растворителя:

μ(Х) = n(Х)/m_р-ля                   (9)

где n(X) – число моль растворённого вещества X, m_р-ля – масса растворителя в кг.

Мольное (массовое и объёмное) отношение – это отношение количеств (масс и объёмов соответственно) компонентов в растворе.

Необходимо иметь ввиду, что нормальность С_н всегда больше или равна молярности С_м. Связь между ними описывается выражением:

С_м = С_н · f(Х)               (10)

Для получения навыков пересчёта молярности в нормальность и наоборот рассмотрим табл. 1. В этой таблице приведены значения молярности С_м, которые необходимо пересчитать в нормальность С_н и величины нормальности С_н, которые следует пересчитать в молярность С_м.

Пересчёт осуществляем по уравнению (10). При этом нормальность раствора находим по уравнению:

С_н = С_м/f(Х)                   (11)

Результаты расчётов приведены в табл. 2.

Таблица 1. К определению молярности и нормальности растворов

Тип химического превращения	См	Сн	Сн	См
Реакции обмена	0,2 M Na2SO4	?	6 н FeCl3	?
1,5 M Fe2(SO4)3	?	0,1 н Ва(ОН)2	?
Реакции окисления-восстановления	0,05 М KMnO4 в кислой среде	?	0,03 М KMnO4 в нейтральной среде	?

Таблица 2

Значения молярности и нормальности растворов

Тип химического превращения	См	Сн	Сн	См
Реакции обмена	0,2M Ma2SO4	0,4н	6н FeCl3	2М
	1,5M Fe2(SO4)3	9н	0,1н Ва(ОН)2	0,05М
Реакции окисления-восстановления	0,05М KMnO4 в кислой среде	0,25н	0,03М KMnO4 в нейтральной среде	0,01М

Между объёмами V и нормальностями С_н реагирующих веществ существует соотношение:

V₁ С_н,1 =V₂ С_н,2                    (12)

Примеры решения задач

Задача 1. Рассчитайте молярность, нормальность, моляльность, титр, мольную долю и мольное отношение для 40 мас.% раствора серной кислоты, если плотность этого раствора равна 1,303 г/см³.

Решение.

Масса 1 литра раствора равна М = 1000·1,303 = 1303,0 г.

Масса серной кислоты в этом растворе: m = 1303·0,4 = 521,2 г.

Молярность раствора С_м = 521,2/98 = 5,32 М.

Нормальность раствора С_н = 5,32/(1/2) = 10,64 н.

Титр раствора Т = 521,2/1000 = 0,5212 г/см³.

Моляльность μ = 5,32/(1,303 – 0,5212) = 6,8 моль/кг воды.

Обратите внимание на то, что в концентрированных растворах моляльность (μ) всегда больше молярности (С_м). В разбавленных растворах наоборот.

Масса воды в растворе: m = 1303,0 – 521,2 = 781,8 г.

Количество вещества воды: n = 781,8/18 = 43,43 моль.

Мольная доля серной кислоты: χ = 5,32/(5,32+43,43) = 0,109. Мольная доля воды равна 1– 0,109 = 0,891.

Мольное отношение равно 5,32/43,43 = 0,1225.

Задача 2. Определите объём 70 мас.% раствора серной кислоты (r = 1,611 г/см³), который потребуется для приготовления 2 л 0,1 н раствора этой кислоты.

Решение.

2 л 0,1н раствора серной кислоты содержат 0,2 моль-экв, т.е. 0,1 моль или 9,8 г.

Масса 70%-го раствора кислоты m = 9,8/0,7 = 14 г.

Объём раствора кислоты V = 14/1,611 = 8,69 мл.

Задача 3. В 5 л воды растворили 100 л аммиака (н.у.). Рассчитать массовую долю и молярную концентрацию NH₃ в полученном растворе, если его плотность равна 0,992 г/см³.

Решение.

Масса 100 л аммиака (н.у.) m = 17·100/22,4 = 75,9 г.

Масса раствора m = 5000 + 75,9 = 5075,9 г.

Массовая доля NH₃ равна 75,9/5075,9 = 0,0149 или 1,49 %.

Количество вещества NH₃ равно 100/22,4 = 4,46 моль.

Объём раствора V = 5,0759/0,992 = 5,12 л.

Молярность раствора С_м = 4,46/5,1168 = 0,872 моль/л.

Задача 4. Сколько мл 0,1М раствора ортофосфорной кислоты потребуется для нейтрализации 10 мл 0,3М раствора гидроксида бария?

Решение.

Переводим молярность в нормальность:

0,1 М Н₃РО₄  0,3 н; 0,3 М Ва(ОН)₂  0,6 н.

Используя выражение (12), получаем: V(H₃P0₄)=10·0,6/0,3 = 20 мл.

Задача 5. Какой объем, мл  2 и 14 мас.% растворов NaCl потребуется для приготовления 150 мл 6,2 мас.% раствора хлорида натрия?

Плотности растворов NaCl:

С, мас.%	2	6	7	14
ρ, г/см3	2,012	1,041	1,049	1,101

Решение.

Методом интерполяции рассчитываем плотность 6,2 мас.% раствора NaCl:

_6,2% =_6% + 0,2(_7% —_6% )/(7 – 6) = 1,0410 + 0,0016 = 1,0426 г/см³.

Определяем массу раствора: m = 150·1,0426 = 156,39 г.

Находим массу NaCl в этом растворе: m = 156,39·0,062 = 9,70 г.

Для расчёта объёмов 2 мас.% раствора (V₁) и 14 мас.% раствора (V₂) составляем два уравнения с двумя неизвестными (баланс по массе раствора и по массе хлорида натрия):

156,39 = V₁ 1,012 + V₂ 1,101 ,

9,70 = V₁·1,012·0,02 + V₂·1,101·0,14 .

Решение системы этих двух уравнений дает V₁ =100,45 мл и V₂ = 49,71 мл.

Задачи для самостоятельного решения

3.1. Рассчитайте нормальность 2 М раствора сульфата железа (III), взаимодействующего со щёлочью в водном растворе.

12 н.

3.2. Определите молярность 0,2 н раствора сульфата магния, взаимодействующего с ортофосфатом натрия в водном растворе.

0,1 M.

3.3. Рассчитайте нормальность 0,02 М раствора KMnO₄, взаимодействующего с восстановителем в нейтральной среде.

0,06 н.

3.4. Определите молярность 0,1 н раствора KMnO₄, взаимодействующего с восстановителем в кислой среде.

0,02 M.

3.5. Рассчитать нормальность 0,2 М раствора K₂Cr₂O₇, взаимодействующего с восстановителем в кислой среде.

1,2 M.

3.6. 15 г CuSO₄·5H₂O растворили в 200 г 6 мас.% раствора CuSO₄. Чему равна массовая доля сульфата меди, а также молярность, моляльность и титр полученного раствора, если его плотность составляет 1,107 г/мл?

0,1; 0,695М; 0,698 моль/кг; 0,111 г/мл.

3.7. При выпаривании 400 мл 12 мас.% раствора KNO₃ (плотность раствора 1,076 г/мл) получили 2М раствор нитрата калия. Определить объём полученного раствора, его нормальную концентрацию и титр.

255 мл; 2 н; 0,203 г/мл.

3.8. В 3 л воды растворили 67,2 л хлороводорода, измеренного при нормальных условиях. Плотность полученного раствора равна 1,016 г/мл. Вычислить массовую, мольную долю растворённого вещества и мольное отношение растворённого вещества и воды в приготовленном растворе.

0,035; 0,0177; 1:55,6.

3.9. Сколько граммов NaCl надо добавить к 250 г 6 мас.% раствору NaCl, чтобы приготовить 500 мл раствора хлорида натрия, содержащего 16 мас.% NaCl? Плотность полученного раствора составляет 1,116 г/мл. Определить молярную концентрацию и титр полученного раствора.

74,28 г; 3,05 М; 0,179 г/мл.

3.10. Определить массу воды, в которой следует растворить 26 г ВaCl₂·2H₂O для получения 0,55М раствора ВaCl₂ (плотность раствора 1,092 г/мл). Вычислить титр и моляльность полученного раствора.

192,4 г; 0,111 г/мл; 0,56 моль/кг.

Концентрацию
растворов, применяемых в титриметрии,
выражают не только через моль-экв/л
(нормальность), но и через титр раствора
(
)
и титр по определяемому веществу
(
).
Эти концентрации более удобны, так как
непосредственно позволяют вычислять
массу определяемого компонента по
результатам титрования. Формулы,
приведенные в стандартных методиках
титриметрического анализа, предназначенных
для большого числа однотипных измерений,
содержат значение титра по определяемому
веществу

.

Титр вещества


или простой

Титр вещества

показывает содержание компонента
А, выраженное в граммах, в 1
мл его раствора и вычисляется по
формуле:

=



(4.8)

где

– масса вещества А (г) в растворе с
объемом

(мл),

– его титр в г/мл.

Иногда титр для
удобства в расчетах выражают в мг/мл.
Через простой титр легко рассчитать
молярную концентрацию (молярность) или
молярную концентрацию эквивалента
(нормальность) раствора, подставив туда
выражение массы вещества через титр.

и

(4.9)

Пример. Пусть
в растворе соли, объемом 250 см³
содержится 0,5 г

.
Определить титр и нормальность такого
раствора.

Исходя из формул
(4.8) и (4.9), Т(Na₂CO₃)
= 0,005/250 =

(г/мл),
а нормальность:

=

1000/53
=

(моль-экв/л), где 53 – молярная масса
эквивалента

(г-экв/моль).

Титр по
определяемому веществу

(условный)

Титр по определяемому
веществу

или условный показывает какое
количество вещества А (г)
эквивалентно массе титранта В,
которая содержится в 1 мл раствора
титранта В. Так как масса
титруемого вещества А и объем раствора
В относятся к разным веществам, то
размерность такого титра не указывается.
Титр по определяемому веществу

(условный) позволяет вычислить какое
количество вещества А в
граммах титруется 1-м миллилитром
титранта В.

=

(4.10)

Между титрами Т(В)
и

существует простая связь, вытекающая
из закона эквивалентов. Ее легко получить,
учитывая, что

m(В)
=


и m(А) =
,

где V(B)
в мл – объем раствора В, пошедший
на реакцию (титрование) с веществом А;
m(В) – масса вещества
реагента В (титранта), m(А)
– масса вещества А, эквивалентная
массе реагента В в его растворе
объемом V(B).

или

(4.11)

Тогда молярная
концентрация эквивалента (нормальность)
раствора В через значение

может быть определена как:

(4.12)

Если для рабочего
раствора В известно значение

,
то масса определяемого компонента А
(г) в пробе объемом

легко вычисляется по объему раствора
титранта

,
израсходованному на титрование аликвоты

:

(4.13)

4.4. Классификация растворов, применяемых для титрования и способы их приготовления.

В титриметрии
используют растворы, концентрация
которых установлена каким-либо способом
с высокой степенью точности. Такие
растворы называют стандартными
титрованными или просто
титрованными. Растворы
классифицируют по назначению и по
способу установления их концентрации.

По назначению
их условно делят на рабочие растворы
и растворы стандартов (первичные
и вторичные).

Рабочими
называют растворы, которые используются
непосредственно в анализе при определении
содержания вещества. Если рабочий
раствор не относится к стандартным, то
его необходимо отстандартизировать
непосредственно перед выполнением
анализа, так как концентрация в
процессе хранения могла существенно
измениться. Точную концентрацию рабочего
раствора находят путем титрования
стандартного раствора или установочных
веществ (метод точных навесок). Это
касается, например, таких рабочих
растворов, как: NaOH,
Na₂S₂O₃5H₂O.

Под стандартным
раствором понимают такой титрованный
раствор, который устойчиво сохраняет
свою концентрацию при длительном
хранении. Основное назначение
стандартных растворов 
определение точной концентрации рабочих
и иных растворов, применяемых в титровании.

Процесс установления
точной концентрации раствора путем его
титрования по стандарту называется
стандартизацией.

По способу
определения концентрации различают
первичные стандарты или
растворы с приготовленным титром и
стандартизированные растворы.

Стандартизированные
растворы  это
такие растворы, концентрация которых
устанавливается по стандарту и заранее
не может быть точно определена. К ним
относятся растворы кислот, щелочей,
гидролизующихся и гигроскопичных солей,
а также веществ, которые могут реагировать
с атмосферным кислородом и углекислотой.
Известно множество способов
приготовления стандартизированных
растворов. Наиболее часто для этой цели
применяют: приготовление по приближенной
навеске (щелочи, соли), методы разбавления
или смешения растворов (кислоты, соли),
методы ионного обмена (растворы солей).

Стандартные
растворы классифицируют по
способу определения их концентрации.
Различают: первичные стандарты
или растворы с приготовленным титром
и вторичные стандарты 
растворы с установленным титром.

Первичные
стандарты  это
растворы, которые готовят либо по
точной навеске вещества (рис. 4.10),
либо путем разведения специально
приготовленных стандартизированных
реагентов – фиксаналов (рис. 4.11).
Фиксанал представляет собой стеклянную
запаянную ампулу, выпускаемую
промышленностью и содержащую строго
нормированное количество реагента,
обычно рассчитанного на 1 л 0,1 н. раствора.

Приготовление
раствора по точной навеске
начинают с расчета ее массы по заданной
концентрации (титру или нормальности)
и объему колбы. Навеску стандартного
вещества взвешивают на аналитических
весах с точностью до 110^4
г и количественно переносят в мерную
колбу, где ее растворяют при перемешивании
(рис. 4.10).

Рисунок 4.10 –
Порядок операций при приготовлении
раствора первичного

стандарта по точной
навеске: 1 – мерная колба Мора; 2 –
воронка;

3 – бюкс с навеской
вещества; 4 – промывалка с дистиллированной
водой;

5 – пипетка или
капельница.

а – перенос навески
вещества в мерную колбу; б – ополаскивание
воронки;

в – доведение
объема раствора стандарта до метки.

Этим методом обычно
готовят растворы солей, таких как бура
(Na₂B₄O₇10H₂O),
K₂Cr₂O₇.
Количество вещества в растворе находят
или по значению точно взятой массы
навески (при ее переносе необходимо
тщательно промыть бюкс), или рассчитывают
методом разности, определяя точную
массу бюкса сначала с навеской, а затем
– пустого, уже после переноса вещества
в колбу. В случае необходимости 
концентрацию раствора заново пересчитывают
с учетом фактически взятой массы навески.

Порядок приготовления
раствора методом разведения из
фиксанала показан на рисунке 4.11. Чтобы
стандарт, полученный этим методом, был
качественным и отвечал всем требованиям,
необходимо исключить потери вещества
при вскрытии ампулы и переносе его в
колбу, а также следить, чтобы осколки
ампулы не попали в раствор. Это во многом
зависит от правильности обращения с
ампулой.

Рисунок 4.11 – Способ
приготовления растворов первичного
стандарта

методом разведения
из фиксанала: 1 – мерная колба Мора на
1л;

2 – нижний боек; 3
– воронка; 4 – ампула фиксанала; 5 –
верхний боек.

Перед использованием,
ампулу следует ополоснуть дистиллированной
водой и только затем ее вскрывать
специальным бойком. Сразу же после
переноса вещества в колбу, нужно тщательно
промыть ампулу дистиллированной водой,
не менее, чем 6-ти кратным ее объемом.
Этот метод приготовления первичного
стандарта проще, чем по точным навескам,
но уступает ему в точности. Его используют
не только для получения растворов солей,
но и различных кислот.

Так как для
приготовления раствора первичного
стандарта пригодны только точная
мерная посуда и аналитические весы,
то и к веществам, применяемым для этой
цели, предъявляют ряд обязательных
требований. В качестве первичного
стандарта можно использовать только
такие реактивы, которые характеризуются:

• высокой чистотой
  (обычно не хуже, чем 99,99 – 99,999% 
  квалификации ч.д.а. и о.с.ч.);

• точным соответствием
  формульному составу и относительно
  высокой молекулярной массой;

• устойчивостью
  при хранении как в твердом виде,
  так и в растворе (отсутствие процессов
  гидратации, гидролиза, окисления и
  карбонизации);

• простотой в
  приготовлении и хорошей растворимостью;

• необратимостью
  реакции при стандартизации, селективностью;

• возможностью
  точной фиксации Т. Э. каким-либо методом.

Вторичным
стандартом называют такие
стандартизированные растворы,
которые устойчивы при хранении и могут
быть использованы для стандартизации
других растворов.

Вторичные стандарты
готовят как растворы приблизительной
концентрации любым известным методом,
а перед употреблением 
определяют их точную концентрацию
путем стандартизации по
первичному стандарту. Поэтому при
приготовлении вторичных стандартов не
требуется высокая точность измерения
массы вещества или объема раствора, как
в случае первичных стандартов. Для этой
цели вполне пригодны технохимические
весы и неточная мерная посуда
(цилиндры, мензурки, градуированные
пробирки).

Примером раствора,
обладающего свойствами вторичного
стандарта, является соляная
кислота. Ее разбавленные растворы
могут храниться длительное время, до
1-го месяца и более, без заметного
изменения концентрации. Бура,
используемая в протолитометрии для
стандартизации HCl, относится
к первичным стандартам и готовится
по точной навеске. Тогда, как рабочий
раствор NaOH –
свойствами стандарта не обладает вообще
и его концентрацию приходится
устанавливать заново при каждом
использовании.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

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

Вычисление молярной, нормальной концентрации и титра раствора вещества

Задача 107. 
Из Nа₂СО₃ массой 5,3000 г приготовили 1 дм³ раствора. Вычислите молярную, нормальную концентрации и титр раствора. 
Решение:
V(p-pa) = 1 дм³ = 1000 cм³;
М(Nа₂СО₃) = 106 г/моль; 
m(Nа₂СО₃) = 5,3000 г;
Э(Nа₂СО₃) = 53 г/моль;  ;
С_М(Nа₂СО₃) = ?
С_Н(Nа₂СО₃) = ?
Т(р-ра) = ?

Определяемое вещество (А) – Nа₂СО₃

1. Рассчитаем титр раствора

Т_А = m(Nа₂СО₃)/V(p-pa) = 5,3000/1000 = 0,005300 г/см³.

2. Расчет молярной концентрации (молярность)

Молярную концентрацию (С_М) можно определить по формуле:

С_М(в-ва) = (Т · 1000)/M(в-ва)

Тогда

С_М(Nа₂СО₃) = (ТA · 1000)/М(Nа₂СО₃) = (0,005300 · 1000)/106 = 0,05 моль/дм³.

3. Расчет нормальной концентрации (нормальность)

Для определения нормальной концентрации (С_Н) воспользуемся формулой: 

С_Н(в-ва) = (Т · 1000)/Э(в-ва)

Тогда

С_Н(Nа₂СО₃) = (Т_A · 1000)/Э(Nа₂СО₃) = (0,005300 · 1000)/53 = 0,10 моль/дм³.

Ответ: 0,05 моль/дм³; 0,10 моль/дм³; 0,005300 г/см³. 
 

---

Задача 108. 
Вычислите молярную и нормальную концентрации раствора Н2SО4 с титром 0,004900 г/см3.
Решение:
М(Н₂SО₄) = 98 г/моль; 
Т_А = 0,004900 г/см³;
Э(Н₂SО₄) = 49 г/моль;
С_М(Н₂SО₄) = ?
С_Н(Н₂SО₄) = ? 

Определяемое вещество (А) –Н₂SО₄

1. Расчет молярной концентрации (молярность)

Молярную концентрацию (С_М) можно определить по формуле:

С_М(в-ва) = (Т · 1000)/M(в-ва)

Тогда

С_М(Н₂SО₄) = (Т_A · 1000)/М(Н₂SО₄₎ = (0,004900 · 1000)/98 = 0,05 моль/дм³.

2. Расчет нормальной концентрации (нормальность)

Для определения нормальной концентрации (С_Н) воспользуемся формулой: 

С_Н(в-ва) = (Т · 1000)/Э(в-ва)

Тогда

С_Н(Н₂SО₄) = (Т_A · 1000)/Э(Н₂SО₄) = (0,004900 · 1000)/49 = 0,10 моль/дм³.

Ответ: С_М = 0,05 моль/дм³; С_Н =  0,10 моль/дм³. 
 

---

Задача 109. 
Вычислите нормальную концентрацию раствора NаОН, если Т(NаОН/СаО) равен 0,002914 г/см³.
Решение: 
Т(NаОН/СаО) = 0,002914 г/см³;
Э(NаОН) = 40 г/моль;
Э(СаО) = 28 г/моль;
С_Н(NаОН) = ?

Определяемое вещество (А) – NаОН

1. Расчет титра раствора NаОН

Титр раствора NаОН определим, используя формулу:

Т_(А/B) = [Т_А · Э_(B)]/Э_(A), где

А – определяемое вещество; В – стандартное вещество; Э – масса эквивалента; Т_А – титр раствора.

Тогда

Т(NаОН) = [Т(NаОН/СаО) · Э(NаОН)]/Э(CaO) = (0,002914 · 40)/28 = 0,004163.

2. Расчет нормальной концентрации раствора

Для определения нормальной концентрации (С_Н) воспользуемся формулой: 

С_Н(в-ва) = (Т_A · 1000)/Э(в-ва)

Тогда

С_Н(NаОН) = [(Т(NаОН) · 1000)/Э(NаОН)] = (0,004163 · 1000)/40 = 0,1041 моль/дм³.

Ответ: С_Н(NаОН) =  0,1041 моль/дм₃. 

---