Приготовление и стандартизация раствора хлороводородной кислоты

 

 Кислотно-основным называется титриметрический метод анализа, основанный на использовании протолитических реакций. Различают ацидиметрическое (титрант – кислота) и алкалиметрическое (титрант – основание) кислотно-основное титрование. В ацидиметрии в качестве вторичных стандартных растворов (растворов с установленным титром) используют растворы сильных кислот (например, HC1), в алкалиметрии – растворы щелочей (например, NaOH). Для стандартизации этих растворов используют первичные стандартные вещества, которые обладают следующими свойствами: состав строго соответствует химической формуле; выпускаются промышленностью в чистом виде либо легко подвергаются очистке; устойчивы при обычных условиях; нелетучи; имеют большую молярную массу. Такими свойствами обладает, используемый для стандартизации раствора хлороводородной кислоты, раствор декагидрата тетрабората натрия (бура) – Na₂B₄O₇·10 H₂O. Уравнение реакции:

Na₂B₄O₇ +2HC1 +5H₂O = 2NaC1 +4В(ОН)₃

Так как величина рН раствора в точке эквивалентности будет несколько меньше 7, для титрования следует взять индикатор метиловый оранжевый (или метиловый красный).

 

Техника безопасности. Соблюдайте осторожность при работе с концентрированной хлороводородной кислотой (тяга! ). В случае попадания концентрированной кислоты на кожунейтрализуйте ее раствором соды и смойте большим количеством воды. Будьте осторожны при работе со стеклянной посудой!

 

Цель работы: освоить методику приготовления и стандартизации раствора хлороводородной кислоты.

 

Оборудование и реактивы: бюретка на 25 см³ или 50 см³; коническая колба на 250 см³ (3 шт.); мерная пипетка на 10 см³; химический стакан на 150 см³ (2 шт); пипетка на 2 см³; 5 см³; индикатор метиловый оранжевый; стандартный раствор декагидрата тетрабората натрия; НС1 (конц.); набор ареометров; цилиндр на 50 см³; дистиллированная вода

 

Ход работы

Часть 1. Приготовление 250 см³ приблизительно 0, 1 М раствора хлороводородной кислоты.

М(1/1 НС1) = 36, 46 г/моль. Для приготовления 250 см³ 0, 1 M НС1 требуется 3, 646 · 0, 250 = 0, 912 г хлороводородной кислоты.

Для дальнейших вычислений необходимо определить плотность имеющейся концентрированной кислоты. Измерьте ее, опустив ареометр в цилиндр с кислотой. Допустим, плотность оказалась равна 1, 179 г/см³. Из табличных данных видно, что кислота такой плотности имеет массовую долю HC1 36%.

Далее, рассчитайте, какую массу концентрированной хлороводородной кислоты необходимо взять для приготовления раствора:  

36 г HC1 содержится в    100 г концентрированной кислоты

                     0, 912 г HCI содержится в х г концентрированной кислоты

x ≈ 2, 53 г.

Однако взвешивать кислоту неудобно. Поэтому пересчитайте массу ее на объем:

V = m/ρ = 2, 53/1, 179 ≈ 2, 1 см³.

Отмерьте рассчитанный объем концентрированной кислоты, перенесите в мерную колбу на 250 см³ (предварительно налив в нее около 100 см³ дистиллированной воды), перемешайте полученный раствор, доведите объем дистиллированной водой до метки, еще раз тщательно перемешайте.

Часть 2. Стандартизация раствора хлороводородной кислоты по декагидрату тетрабората натрия. Тщательно вымытую бюретку дважды ополосните небольшими порциями кислоты для удаления остатков воды. Заполните бюретку хлороводородной кислотой с соблюдением всех правил.

Чистую мерную пипетку вместимостью 10 см³ ополосните раствором декагидрата тетрабората натрия и отмерьте 10, 00 см³ указанного раствора в коническую колбу для титрования, добавьте одну каплю метилового оранжевого. Для удобства титрования в другой конической колбе приготовьте «свидетель». Отмерьте в нее 20 см³ дистиллированной воды, прибавьте одну каплю метилового оранжевого и 1-2 капли кислоты. При этом раствор должен приобрести очень слабое, но заметное розовое окрашивание.

Первое титрование считайте ориентировочным. Но затем добейтесь того, чтобы желтая окраска метилового оранжевого переходила в бледно-розовую окраску от одной избыточной капли кислоты. Титрование повторяйте до получения сходящихся результатов, т.е. пока отсчеты будут отличаться друг от друга не более чем на 0, 1 см³. Все результаты титрования записывайте в журнал. Из 2-3 отсчетов возьмите среднее арифметическое и вычислите молярную концентрацию раствора кислоты.

Допустим, что на 10, 0 см³ 0, 09837 М(1/2Na₂B₄O₇·10H₂O) раствора декагидрата тетрабората натрия при трех титрованиях было израсходовано 9, 70; 9, 70 и 9, 60 см³ хлороводородной кислоты.

V(HC1) = (9, 70 +9, 70+ 9, 60)/3 = 9, 67 см³.

Так как С₁V₁ = C₂V₂, получим:

С (HC1) = 0, 09837·10/9, 68 = 0, 1016 моль/дм³

Зная молярную концентрацию, можно вычислить и ее титр:

Т = 0, 1016 · 36, 46 / 1000 = 0, 003704 г/см³.

 

Плотность растворов хлороводородной кислоты при 20 °С

плотность г/см3	%	г/дм3	моль/дм3	плотность г/см3	%	г/дм3	моль/дм3
1, 0032	1	10, 03	0, 2751	1, 1032	21	231, 7	6, 3550
1, 0082	2	20, 16	0, 5529	1, 1083	22	243, 8	6, 6870
1, 0132	3	30, 40	0, 8338	1, 1135	23	256, 1	7, 0240
1, 0181	4	40, 72	1, 1170	1, 1187	24	268, 5	7, 3650
1, 0230	5	51, 15	1, 4030	1, 1239	25	281, 0	7, 7070
1, 0279	6	61, 67	1, 6910	1, 1290	26	293, 5	8, 0500
1, 0328	7	72, 30	1, 9830	1, 1341	27	306, 2	8, 3980
1, 0376	8	83, 01	2, 2770	1, 1392	28	319, 0	8, 7490
1, 0425	9	93, 83	2, 5730	1, 1443	29	331, 9	9, 1030
1, 0474	10	104, 7	2, 8720	1, 1493	30	344, 8	9, 4570
1, 0524	11	115, 8	3, 1760	1, 1543	31	357, 8	9, 8130
1, 0574	12	126, 9	3, 4800	1, 1593	32	371, 0	10, 1800
1, 0625	13	138, 1	3, 7880	1, 1642	33	384, 2	10, 5400
1, 0675	14	149, 5	4, 1000	1, 1691	34	397, 5	10, 9000
1, 0726	15	160, 9	4, 4130	1, 1740	35	410, 9	11, 2700
1, 0776	16	172, 4	4, 7280	1, 1789	36	424, 4	11, 6400
1, 0827	17	184, 1	5, 0490	1, 1837	37	438, 0	12, 0100
1, 0878	18	195, 8	5, 3700	1, 1885	38	451, 6	12, 3900
1, 0929	19	207, 7	5, 6970	1, 1933	39	465, 4	12, 7600
1, 0980	20	219, 6	6, 0230	1, 1980	40	479, 2	13, 1400

Теоретические вопросы

1. Химическое равновесие. Активность, коэффициент активности. Константы равновесия, используемые в аналитичексой химии.

2. Протолитические равновесия. Современное представление о кислотах и основаниях. Количественное описание силы кислот и оснований. Влияние растворителя на кислотно-основные свойства растворенного вещества. Расчет рН водных растворов различных протолитов. Кислотно-основные буферные системы и механизм их действия. Буферная емкость.

3. Равновесия комплексообразования. Константы, характеризующие комплексное соединение. Влияние различных факторов на процессы комплексообразования в растворах.

4. Равновесия в системе «осадок–раствор».Константа растворимости как частный случай константы равновесия. Растворимость как основная аналитическая характеристика. Факторы, влияющие на растворимость осадка.

5. Окислительно-восстановительные реакции в химическом анализе.Связь константы равновесия окислительно-восстановительной реакции со стандартными окислительно-восстановительными потенциалами. Влияние различных факторов на протекание окислительно-восстановительных реакций.

Задачи

1. Рассчитайте активность ионов К⁺ и SO₄^2– в 0, 0170 М растворе сульфата калия (а(К⁺) = 3 Å; а(SO₄^2-) = 4 Å; А= 0, 511; В=0, 328).

2. Рассчитайте средний коэффициент активности иодида натрия в 0, 20 М растворе.

3. Рассчитайте средний коэффициент активности хлорида кальция в 0, 01М растворе (а(Ca²⁺) = 6 Å; а(CI^-) = 3 Å; А= 0, 511; В=0, 328).

4. Рассчитать рН: а) 0, 01М НС1; б) 0, 001М NaOH; в) 1, 0·10^–8 М HC1; г) 0, 01М СН₃СООН (рК_а=4, 76); д) 0, 10 М NH₄C1 (рК_а(NH₄⁺) = 9, 24)

5. Рассчитать рН и буферную емкость формиатного буферного раствора, полученного при смешивании 100 см³ 0, 10М НСООН и 200 см³ 0, 10М НСООNa.

6. Определить, выпадет ли в осадок иодат бария при смешивании 10 см³ 1, 0·10^–3 М ВаС1₂ и 10 см³ 2, 0·10^–3 М KIO₃, если .

7. Рассчитать растворимость (моль/дм³) Ва(IO₃)₂ в воде при 25⁰C ( ).

Занятие 3. «Подготовка пробы к анализу, методы разделения и концентрирования. Гравиметрический метод анализа. Кислотно-основное и комплексометрическое титрование»

Лабораторная работа

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: