Вычисления в титриметрическом анализе

При установке титра титранта расчеты производят следующим образом. Если концентрация раствора выражается как молярная концентрация эквивалента (нормальная концентрация), то для расчетов при титровании пользуются формулой:

V₁ x N₁ = V₂ x N₂

Где V₁, V₂ – объемы растворов, мл; N₁, N₂ – концентрация растворов, н.

Концентрацию подсчитывают с точностью до четвертого десятичного знака.

Пример 1. Для определения концентрации титранта – раствора NaOH – в качестве установочного раствора был взят 0,1 н. Раствор хлороводородной кислоты. Объем раствора, взятого для титрования, равен 10 мл, объем титранта, пошедшего на титрование, - 11,30 мл. Точная концентрация титранта будет:

N_NaOH = N_HCl x V_HCl = 0.1 x 10 = 0.0885 экв/л

V_NaOH 11.3

При выражении точной концентрации титранта часто применяют так называемый поправочный коэффициент К. Это величина, на которую нужно умножить величину предполагаемой концентрации раствора, чтобы получить его точную концентрацию. Например, имеется приблизительно 0,1 н раствор, для которого К=0,945. Следовательно, точное значение концентрации раствора равно 0,1 х 0,0945 н. Величину К находят, разделив определенную титриметрически концентрацию раствора на предполагаемое ее значение:

K = N

N_{O ,}

Где N – определенная концентрация раствора, н; N_O – предполагаемая концентрация раствора, н.

Если титрант приготовлен точно заданной концентрации из фиксанала или по точно взятой навеске, К=1.

Пример 2. К приблизительно 0,1 н раствора NaOH, если его определенная титриметрически концентрация 0,0885н., равен:

К = 0,0885 = 0,885

0,1

Концентрация раствора может быть выражена титром, т.е. в граммах вещества на 1 мл раствора:

T = Э х N или N = g,

1000 V

где Э – эквивалентная масса вещества, г; N – концентрация раствора, н.; g –навеска, г.

В аналитических лабораториях чаще концентрацию титранта выражают через титр по определяемому веществу,т.е. массу (в граммах) определяемого вещества, которой соответствует 1 мл титранта. Для расчета пользуются формулой:

T_x/у = N_x x Э_у

где х – титрант; у – определяемое вещество; N_x- концентрация титранта, н; Э_у – эквивалентная масса определяемого вещества, г.

Пример 3. Концентрация раствора АqNO₃ равна 0,1020 н., его титр по хлору равен:

T_AqNO3/Cl =0.1020 x 35,45 = 0,003616 г/мл

Титр рассчитывается до четвертой значащей цифры после запятой.

Пользуясь титром раствора по определяемому веществу, легко вычислить массу определяемого вещества:

Р_у = V_x x T_x/у,

Где Р_у – количество определяемого вещества, г; V_x - объем титранта, пошедшего на титрование, мл; Т_х/у – титр титранта по определяемому веществу, г/мл.

Пример 4.Какое количество хлора содержалось в титруемом хлориде, если на титрование затрачено 8,20 мл нитрата серебра?

T_AqNO3/Cl = 0.003616

P_Cl = T_AqNO3/Cl x V_AqNO3 =0.003616 x 8.20 = 0.02965 г.

Для приготовления растворов определенной концентрации навеску рассчитывают по формуле: g = Э x N x V, где

N – требуемая концентрация, н.; Э – эквивалентная масс вещества, г; V – объем приготовляемого раствора, мл.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

1. Что такое титриметрическое определение?

2. Что называется титрованием?

3. Напишите формулу зависимости объемов количественно реагирующих растворов и их концентраций.

4. Перечислите требования, предъявляемые к реакциям, применяемым для титрических определений.

5. Назовите методы титриметрического анализа.

6. Назовите способы титрования.

7. Что такое титрант? Чем измеряют его объем?

8. Что такое установочное вещество? Каковы требования, предъявляемые к установочному веществу?

9. Как приготовить точный раствор по точно взятой навеске?

10. Как приготовить раствор из фиксанала?

11. Что такое точка эквивалентности?

12. Для какой цели при титровании применяются индикаторы?

13. Что такое точка концентитрования?

14. Что такое титрование с применением «свидетеля»?

15. Как подготовить бюретку к титрованию?

16. Какое расхождение допускается при титровании параллельных образцов?

17. Напишите формулу, по которой можно рассчитать титр раствора.

18. Напишите формулу, по которой можно рассчитать титр титранта по определяемому веществу.

19. Напишите формулу для вычисления массы вещества, если известен объем титранта, пошедшего на титрование и, его титр по определяемому веществу.

20. Что такое поправочный коэффициент?

21. На титрование раствора хлорида затрачено 10,53 мл раствора нитрата серебра, Т_{AqNO3/Cl =} 0.003580. Сколько хлора содержалось в растворе?

22. Для определения титра раствора NaOH в качестве установочного вещества взят 0,1 н. Раствор НСl. На титрование 10мл этого раствора пошло 10,55 мл раствора NaOH. Рассчитайте Т_NaOH/H2SO4.

23. Приготовлен 0,05 н. Раствор Н₂SO₄. Точная концентрация этого раствора, определенная объемным путем, 0,0485 н. Рассчитайте К.

24. Чему равна масса железа, если на титрование раствора пошло 10,3 мл раствора KmnO₄, a T _{KmnO4/ Fe =} 0.0058 г/мл?

ТЕСТОВЫЙ САМОКОНТРОЛЬ

1. Укажите рабочие раствора (титранты) в методе кислотно-основного титрования: a) NH₄OH; b) H₂SO₄; в) H₃BO₃; г) NaOH.

2. Укажите исходные вещества для первичных стандартов:a) H₂C₂O₄ x 2H₂O; б)Na₂CO₃ x 10H₂O; в) Na₂B₄O₇ .x 10H₂O; г) Na₂SO₄ x 10H₂O.

3. Укажите, какие массы веществ или объем газа образуют 1 литр 0,1н. раствора:

а) 4,0 г NaOH; б) 2,24 л HCl (н.у.); в) 4,9г H₂SO₄(f_экв = ½); г)5,6 г КОН?

4. Какие вещества можно определить с помощью кислотно-основного титрования:

a) NaCl; б)Na₂CO₃; в) K₂Cr₂O₇; г)HCl?

5. Какие факторы определяют выбор индикатора при кислотно-основном титровании: а) интервал перехода окраски индикатора; б( зона скачка рН на кривой титрования; в) рН в точке эквивалентности; г). объем титруемого раствора?

6. С какими индикаторами можно титровать раствор аммиака рабочим раствором НNO₃: а) бромфеноловый синий (Δ_РН = 3,0 – 4,6);б) нейтральный красный (Δ_РН =6,8 – 8,0)в) метиловый оранжевый (Δ_рН = 3,1 – 4,4);г) фенолфталеин (Δ_рН = 8,2 – 10,0)?

7. В водных растворах каких солей лакмус (рТ = 7) окрасится в синий цвет: a) CaCl₂; б) Al₂(SO₄)₃; в) NaNO₃; г)NaCO₃?

8. На титрование 10,0 мл раствора NaOH пошло 12,0 мл 0,1000М раствора НСl. Какие цифры соответствуют составу исследуемого раствора щелочи: а)0,004800 г/мл; б) 7,2 х 10²² молекул NaOH/k; в) 0,12 моль/л;г) 12 г/л?

9. На титрование 10,0 мл раствора Н₃РО₄ в присутствии метилоранжа пошло 5,0 мл 0,2М раствора NaOH. Какова масса и количество Н₃РО₄ в 1 л анализируемого раствора: а) 4,9 г; б) 9,8 г; в) 0,05 моль; г) 0,1 моль?

10. В 1 л воды растворили 22,4 мл газообразного НСl (н.у.). Чему равны рН и рОН полученного раствора: а) рН = 3; б) рН = 1; в) рОН = 11;г) рОН = 13?

К перечню пронумерованных вопросов (фраз) предлагается список ответов, обозначенных буквами. Каждому пронумерованному вопросу соответствует только один ответ. Буквенный ответ может быть использован только один раз, несколько раз или вообще не использован. Необходимо подобрать соответствующие пары «вопрос-ответ».

Чему равен фактор эквивалентности окислителя в превращениях:

1. Cr₂O₇^2- → 2 Cr³⁺;

2. NO₃^- → NO₂^-;

3. MnO₄^- → MnO₂;

4. BrO₃^- → Br^-?

Ответы: а) 1|2 ; б) 1/5; в) 1/3; г) 1/6; д)1/4;

Какие исходные вещества используются для стандартизации титрантов:

5. KМnO₄;

6. NaOH;

7. Na₂S₂O₃;

8. H₂SO₄?

Ответы: a) MgSO₄; б) H₂C₂O₄ x 2H₂O; в) Na₂CO₃; г)NaCl; д) K₂Сr₂O₇.

Какие титранты необходимы для определения следующих веществ методом прямого титрования:

9. Na₂C₂O₄;

10. NaCl;

11. Na₂CO₃ x 10H₂O;

12. Na₂S₂O₃ x 5H₂O?

Ответы: a) KМnO_4; б) СН₃СООН; в) J₂; г) HCl; д)AqNO₃.

Какие пары титрантов можно использовать для определения следующих веществ методом обратного титрования:

13. CaCO₃;

14. K₂Cr₂O₇;

15. Na₂SO₃;

16. NH₄Cl?

Ответы: a) HCl иNaOH; б)Kl и Na₂S₂O₃; в) CH₃COOH и NH₄OH; г) l₂ b FeSO₄; д) KМnO₄ и FeSO_4.

Какой индикатор надо использовать для определения точки эквивалентности при титровании:

17. Н₂О₂ раствором KМnO₄ в среде H₂SO₄;

18. СР₃СООН раствором КОН;

19. Йода раствором Na₂S₂O₃;

20. Раствора аммиака раствором Н₂SO₄?

Ответы: a) K₂Cr₂O₇; б) метилоранж (рТ = 4); в) фенолфталеин (рТ = 9); г) крахмал; д) индикатор не нужен.