Методом обратного титрования

I. Теоретическое обоснование

Растворы солей аммония, хотя и имеют в результате гидролиза кислую реакцию, однако выступают как очень слабые кислоты с рК = 9. Водородный показатель 0,1н раствора соли аммония определяется по формуле

рН = 7 - ½ рК_(осн.) - ½ lgС_(соли) = 7 -1/2· 4,75 - ½· lg0,1 = 5,12

что практически соответствует нейтральной среде.

Поэтому невозможно количественное определение их с достаточной степенью точности прямым титрованием какой-либо сильной щелочью (то есть невозможно правильно установить точку эквивалентности, так как изменение окраски индикатора происходит не от одной капли щелочи, а постепенно). В данном случае применим косвенный метод определения - титрование по остатку (обратное титрование).

Смысл этого метода заключается в следующем:

К исследуемому раствору приливают точно измеренное количестводругого вещества (промежуточное вещество), которое способно взаимодействовать как с исследуемым веществом, так и с рабочим раствором.

Часть промежуточного вещества эквивалентно расходуется на взаимодействие с исследуемым, а остаток его оттитровывается рабочим раствором.

Если нормальность промежуточного вещества неизвестна, то проводится контрольное титрование, для того чтобы определить объем рабочего раствора, затраченного на реакцию всего промежуточного вещества.

По разности объемов всего промежуточного вещества и части его, затраченного на реакцию с рабочим раствором, находят число молей эквивалентов исследуемого вещества.

В нашей работе промежуточным веществом является раствор щелочи, а рабочим раствором - соляная кислота. Щелочь с раствором соли аммония взаимодействует при нагревании по реакции:

Остаток щелочи, не вошедший в реакцию с солью аммония, титруется соляной кислотой в присутствии метилового оранжевого.

2. План работы

2.1. В сухой стаканчик получить контрольную навеску кристаллической соли аммония и взвесить сначала на технических весах, а затем на аналитических с точностью до четвёртого десятичного знака.

2.2. Перенести навеску соли аммония в мерную колбу на 100,0 мл через сухую воронку и вновь взвесить стаканчик с оставшимися крупинками соли на аналитических весах и по разности масс стаканчика с солью аммония и пустого стаканчика определить навеску соли

m_{cт. с солью} – m_{пуст. ст.} = m_соли

Через эту же воронку налить в колбу холодную дистилированную воду приблизительно на ½ объёма и встряхивать до полного растворения соли, затем долить до метки водой и тщательно перемешать.

2.3. В две конические колбы на 250 мл взять пипеткой аликвоты полученного раствора (V_пип.), добавить в каждую колбу из бюретки на 50,0 мл точно измеренное, избыточное количество раствора щелочи NаОН (обычно 30 - 40 мл, V₁).

2.4. Поставить колбы на электроплитку и кипятить смесь в течение 30 минут (до полного удаления аммиака по универсальной лакмусовой бумажке, смоченной водой). Так как при этом вода испаряется, то время от времени в колбы нужно доливать из промывалки дистиллированную воду приблизительно до первоначального объема. Нужно также следить, чтобы не произошло выброса раствора из колбы. Если это произошло, то данная проба испорчена и должна быть вылита.

2.5. Охладить раствор до комнатной температуры и оттитровать остаток щелочи в обеих колбах, который не вошел в реакцию с солью аммония, соляной кислотой (С(НС1)) в присутствии метилового оранжевого до перехода окраски индикатора от желтой в оранжевую. Из двух затраченных объемов HCI ( V¹ и V¹¹ ) найти среднеарифметический объем:

V₂ = ( V¹ + V¹¹)/2

2.6. Если С(NаОН) неизвестна, то нужно провести контрольное титрование ее следующим образом: в две колбы для титрования из бюретки на 50,0 мл прилить 15,0 или 20,0 мл раствора щелочи и оттитровать ее рабочим раствором соляной кислоты в присутствии метилового оранжевого от желтого до оранжевого. Замерить объемы HCl, пошедшие на титрование в обеих колбах,и найти среднеарифметическое значение (V₃), затем затраченный объем кислоты (V₃) пересчитать на то количество щелочи, которое было взято на реакцию с солью аммония (V₄). Найти объем кислоты, пошедшей на титрование щелочи, эквивалентно прореагировавшей с солью аммония (V₅):

V₅ = V₄ - V₂

3.7. Рассчитать процентное содержание аммиака в соли аммония по формуле:

где - молярная масса эквивалента NH₃.

2.8. Рассчитать процент ошибки.

3. Контрольные вопросы

1. Какие вещества можно использовать в качестве "промежуточных" при количественном определении методом обратного титрования (рабочий раствор - щелочь): а) карбоната кальция; б) металлического магния?

2. В чем смысл метода обратного титрования?

3. Что означает понятие "контрольное титрование"?

4. Как определить, что при кипячении соли аммония со щелочью аммиак полностью удален?

5. Какое значение имеет тот или иной порядок титрования? Что такое свидетели и для чего они применяются?

6. Практическое применение методов кислотно-основного титрования.

Лабораторная работа № 5