Определение концентрации гидроксида натрия по раствору щавелевой кислоты

Задачи

1. Закрепить на практике теоретические знания.

2. Освоить методику титрования в методе алкалиметрии.

3. Освоить технику определения точки эквивалентности по индикатору фенолфталеину.

Продолжительность занятия: 90 минут (2 академических часа).

Вопросы самоподготовки:

- Способы выражения концентрации; молярная, молярная концентрация эквивалента;

- Титр. Техника приготовления растворов с титром установленным и титром установленным;

- Рабочие и стандартные растворы метода кислотно-основного титрования;

- Фиксация точки эквивалентности с помощью кислотно-основного индикатора;

- Определение поправочного коэффициента и способы его расчета.

Материальное обеспечение:

а) реактивы:

- раствор NaOH » 0,1 моль/л;

- индикатор фенолфталеин;

- раствор Н₂С₂О₄·2Н₂О с точной концентрацией (приготовленная студентами).

б) посуда, оборудование

- бюретки;

- пипетки;

- воронки;

- колбы для титрования

в) наглядные пособия, таблицы

- Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

- Таблица «Техника работы с мерной посудой».

Определение молярной концентрации эквивалента гидроксида натрия по раствору щавелевой кислоты

Н₂С₂О₄ + 2NaOH ® Na₂C₂O₄ + 2H₂O

Na₂C₂O₄ Û 2Na⁺ + C₂O₄^2-

C₂O4^2- + HOH Û HC₂O₄^- + OH^- pH >7

Техника выполнения: бюретку заполняют рабочим раствором гидроксида натрия, набирают пипеткой 10 мл стандартного раствора щавелевой кислоты точной концентрации, выливают в колбу для титрования, прибавляют 2 капли индикатора фенолфталеина, т.к. в точке эквивалентности среда щелочная (смотри уравнение реакции), титруют раствором гидроксида натрия до появления розовой окраски, неисчезающей в течение 20-30 секунд. Титрование повторяют 2-3 раза.

I-е титрование V₁- …

II-е титрование V₂ -…

III-е титрование V₃ -…

V₁·V₂ ·V₃

V ср. = 3

C(f Н₂С₂О₄) ·V Н₂С₂О₄ = C(fNaOH)· V NaOH

C(fН₂С₂О₄) · V Н₂С₂О₄

C(f NaOH) = V ср. NaOH = …….

C(fН₂С₂О₄) смотри работу №13.

C(f)пр. C(f пр NaOH)

К= C(f)теор. = 0,1 = …….

Задание №17.

Проверить процентное содержание гидрокарбоната натрия в растворе, проверить процентное содержание гидроксида аммония, проверить процентное содержание хлористоводородной кислоты, проверить процентное содержание уксусной кислоты.

Задачи

1. Закрепить теоретические знания и практические умения и навыки.

Продолжительность занятия: 180 минут (4 академических часа).

Вопросы самоподготовки:

1. Формулы расчета и определения концентрации: молярная, молярная концентрация эквивалента, титр, титр рабочего раствора по определяемому веществу.

2. Рабочие растворы методов кислотно-основного титрования.

3. Исходные вещества методов кислотно-основного титрования.

4. Подбор индикаторов в зависимости от рН в точке эквивалентности.

Материальное обеспечение:

а) реактивы:

раствор NaOH С(f NaOH) =0,1 моль/л

раствор HCl c С(f HCl) =0,1моль/л

раствор NaHCO₃;

раствор NH₄OH;

раствор CH₃COOH;

раствор HCl;

индикатор метилоранж;

индикатор фенолфталеин;

б) посуда, оборудование

бюретки;

пипетки;

мерные колбы на 100 мл;

воронки;

колбы для титрования

в) наглядные пособия, таблицы

Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

Проверка процентного содержания »5% раствора натрия гидрокарбоната (r=1,033 г/мл).

NaHCO₃ + HCl ® NaCl + H₂CO₃

рН=7 рН<7

f NaHCO₃=1, М.м. NaHCO₃=84 г/моль.

Если взять для титрования непосредственно 10 мл 5% раствора гидрокарбоната натрия, можно ли сразу оттитровать раствором HCl.

Проведем расчет ориентировочного объема титранта:

1. Сколько грамм NaHCO₃ содержится в 10 мл раствора? В 100 граммах раствора содержится 5 грамм NaHCO₃

10 мл ×r (m=V×r) – x

10×1,033 ×5

x= 100 = 0,5165 г.

C(f HCl)× М. NaHCO₃× f NaHCO₃ 0,1×84× 1

2. Расчет T HCl/NaHCO₃ = 1000 = 1000 = 0,0084 г/мл.

T HCl/NaHCO₃ показывает, что 1 мл раствора HCl С(f HCl) =0,1моль/л реагирует с 0,0084 г NaHCO₃

х 0,5165 г

1× 0,5165

х= 0,0084 = 61,48 » 61,5 мл

Расчет показывает, что необходимо приготовить разведение, т.к. объема бюретки (25 мл) не хватит на титрование. Будем готовить разведение объемом 100 мл раствора NaHCO₃ с С(f NaHCO₃) 0,1моль/л.

1. Сколько граммов NaHCO₃ необходимо для приготовления 100 мл раствора с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л?

Q Þ Q=T×V

Т= V

C(f NaHCO₃) ×f NaHCO₃ ×M NaHCO₃ ×Vколбы 0,1×1 ×84×100

Q= 1000 = 1000 = 0,84 г.

2. В какой массе 5 % раствора содержится 0,84 грамм NaHCO₃ В 100 граммах 5% раствора содержится 5 грамм NaHCO₃

х 0,84 г

100× 0,84

х= 5 = 16,8 5% раствора NaHCO₃

3. В каком объеме 5 % раствора содержится 0,84 грамма NaHCO₃.

m 16,8 г

V= r = 1,033 г/мл =16,3 мл 5 % раствора NaHCO_3.

Специальную бюретку заполняют 5% раствором NaHCO₃ по всем правилам и отмеряют 16,3 мл в мерную колбу на 100 мл, доводят водой до метки по нижнему мениску, перемешивают.

Техника выполнения: рабочую бюретку заполняют раствором HCl с С(f HCl) 0,1моль/л, пипеткой из мерной колбы отмеряют 10 мл приготовленного раствора NaHCO₃, переносят в колбу для титрования, прибавляют 2 капли индикатора метилоранжа (см уравнение реакции и рН в точке эквивалентности) и титруют раствором HCl с С(f HCl) 0,1моль/л до перехода желтой окраски в оранжевую. Титрование повторяют 2-3 раза.

Результаты титрования:

I-е титрование V₁- …

II-е титрование V₂ -…

III-е титрование V₃ -…

V₁·V₂ ·V₃

V ср. = 3

C(f HCl)× М. NaHCO₃× f NaHCO₃ 0,1×84× 1

T HCl/NaHCO₃ = 1000 = 1000 = 0,0084 г/мл.

Vср. HCl × K HCl× T HCl/NaHCO₃ ×Vколбы×100

% раствора NaHCO₃= Q×Vпип. = …

C(f HCl) см. задание №14

K HCl см. задание №14

Q=16,8 грамм

Vпип.= 10мл

Вывод: это значит, что в 100 граммах раствора содержится … гр. NaHCO_3.

Проверка процентного содержания газообразного аммиака в 10 % растворе (r=0,9575 г/мл)

Рассчитайте ориентировочный объем титранта необходимый для титрования 10 мл 10 % раствора аммиака, и убедитесь в необходимости приготовления разведения (смотрите предыдущую работу).

1. Приготовление 100 мл раствора аммиака с молярной концентрацией 0,1 моль/л. NH₃ + HCl® NH₄Cl f NH₃=1; М. м.NH₃=17 г/моль. а) Сколько граммов газообразного аммиака содержится в 100 мл раствора с молярной концентрацией 0,1 моль/л.

C(f NH₃) ×f NH₃ ×M NH₃ ×Vколбы 0,1×1 ×17,03×100

Q=T×V = 1000 = 1000 = 0,1703 г.

б) В какой массе 10% раствора аммиака содержится 0,1703 грамма NH₃.

В 100 граммах 10% раствора содержится 10 грамм NH₃

х 0,1703 г NH₃

100× 0,1703

х= 10 = 1,703 гр.- 10% раствора NH₃

в) В каком объеме 10% раствора аммиака содержится 1,703 грамма NH₃

m 1,703 г

V= r = 0,9575 г/мл =1,775 мл » 1,8 мл 10 % раствора NH_3.

Специальную бюретку заполняют по всем правилам 10 % раствором аммиака и отмеривают 1,8 мл раствора (каждое измерение начинают с нуля!), помещают в мерную колбу на 100 мл, доводят водой до метки и тщательно перемешивают.

2. Проверка процентного содержания

Рабочую бюретку заполняют рабочим раствором (раствором HCl с С(f HCl) 0,1моль/л). Пипеткой из мерной колбы отмеривают 10 мл приготовленного раствора аммиака и помещают в колбу для титрования, прибавляют 2 капли индикатора метилового оранжевого (используя уравнение реакции, значение рН в точке эквивалентности, объясните, можно ли использовать индикатор фенолфталеин?) и титруют раствором хлороводородной кислоты на белом фоне до перехода желтой окраски раствора в оранжевую. Титрование повторяют 2-3 раза:

I-е титрование V₁- …

II-е титрование V₂ -…

III-е титрование V₃ -…

V₁·V₂ ·V₃

V ср. = 3

NH₃ + HCl® NH₄Cl

NH₄⁺ + H₂O Û NH₄OH + H⁺

pH<7

C(f HCl)× М. NH₃× f NH₃ 0,1×17,03× 1

T HCl/NH₃ = 1000 = 1000 = 0,001703 г/мл.

Vср. HCl × K HCl× T HCl/NH₃ ×Vколбы×100

% раствора NH₃= Q×Vпип. = …

C(f HCl) см. задание №14

K HCl см. задание №14

Q=1,8 грамм

Vпип.= 10мл

Вывод: в 100 граммах раствора содержится … гр. газообразного NH_3.

Проверка процентного содержания хлороводорода в 8 % растворе (r=1,0376 г/мл).

HCl + NaOH ®NaCl + H₂O

рН=7

f HCl=1 M. м. HCl=36,46 г/моль

Определим, можно ли непосредственно оттитровать анализируемый раствор, рассчитаем ориентировочный объем раствораNaOH с молярной концентрацией 0,1 моль/л, который будет израсходован на титрование 10 мл 8 % раствора хлороводородной кислоты.

1. Сколько грамм хлородоворода содержится в 10 мл 8 % растворе.

В 100 граммах 8 % раствора содержится 8 грамм HCl

10 мл×1,0376 (m=V×r) х

10× 1,0376×8

х= 100 = 0,83008 » 0,83 HCl

2. C(f NaOH)× М.HCl × f HCl 0,1×36,46× 1

T NaOH/HCl = 1000 = 1000 = 0,003646 г/мл.

T NaOH/HCl Þ 1 мл раствора NaOH 0,003646 г. HCl

х 0,83 г. HCl

1× 0,83

х= 0,003646 = 227,65 мл Þ необходимо готовить разведение.

I. Приготовление 100 мл раствора кислоты хлороводородной с молярной концентрацией 0, 1 моль/л. а) Сколько граммов газообразного хлороводорода необходимо для приготовления 100 мл раствора с C(f HCl)=0,1 моль/л.

C(f HCl) ×f HCl ×M HCl ×Vколбы 0,1×1 ×36,46×100

Q=T×V = 1000 = 1000 = 0,3646 г. газообразного HCl. б) В какой массе 8 % раствора содержится 0,3646 грамм хлороводорода.

В 100 граммах 8 % раствора содержится 8 грамм HCl

х 0,3646 г HCl

100× 0,3646

х= 8 = 4,56 8 % раствора HCl

в) В каком объеме 8% раствора содержится 4,56 грамм хлороводорода

m 4,56 г

V= r = 1,0376 г/мл =4,4 мл 8 % раствора HCl.

Специальную бюретку заполняют 8% раствором хлороводородной кислоты и отмеривают 4,4 мл (каждое измерение начинают с нуля), помещают в мерную колбу на 100 мл, доводят водой до метки, тщательно перемешивают.

II. Проверка процентного содержания.

Рабочую бюретку заполняют рабочим раствором щелочи. Пипеткой отмеривают 10 мл приготовленного раствора хлороводородной кислоты и помещают в колбу для титрования, прибавляют 2 капли индикатора фенолфталеина (объясните, можно ли использовать индикатор метиловый оранжевый) и титруют раствором NaOH на белом фоне до появления розовой окраски, устойчивой в течение 30 секунд. Титрование повторяют 2-3 раза.

I-е титрование V₁- …

II-е титрование V₂ -…

III-е титрование V₃ -…

V₁·V₂ ·V₃

V ср. = 3

C(f NaOH)× М. HCl× f HCl 0,1×36,46× 1

T NaOH/HCl = 1000 = 1000 = 0,003646 г/мл.

Vср. NaOH × K NaOH × T NaOH /HCl ×Vколбы×100

% раствора HCl = Q×Vпип. = …

C(f NaOH) см. задание №16

K NaOH см. задание №16

Вывод: в 100 граммах раствора содержится … гр. хлороводорода_.

Проверка процентного содержания уксусной кислоты в 8 % растворе (r=1,0097 г/мл)

СН₃СООН + NaOH® CH₃COONa + H₂O

(CH₃COO^- + HOH Û CH₃COOH + OH^-(pH>7))

Рассчитайте ориентировочный объем титранта, который может быть израсходован на титрование 10 мл 8 % раствора уксусной кислоты. Убедитесь в необходимости приготовления разведения (смотри предыдущую работу).

1. Приготовление 100 мл раствора уксусной кислоты с молярной концентрацией 0,1 моль/л. а) Сколько граммов химически чистой уксусной кислоты необходимо для приготовления 100 мл раствора с молярной концентрацией 0,1 моль/л

C(f СН₃СООН) ×f СН₃СООН ×M СН₃СООН ×Vколбы 0,1×1 ×60,05×100

Q=T×V = 1000 = 1000 = 0,6005 г. химически чистой СН₃СООН.

f CH₃COOH=1 M.м. CH₃COOH=60,05 г/моль.

б) В какой массе 8 % раствора содержится 0,6005 грамм химически чистой CH₃COOH.

В 100 граммах 8 % раствора содержится 8 грамм CH₃COOH х 0,6005 г CH₃COOH

100× 0,6005

х= 8 = 7,5 гр - 8 % раствора CH₃COOH.

в) В каком объеме 8 % раствора содержится 0,6005 г химически чистой CH₃COOH

m 7,5 г

V= r = 1,0097 г/мл =7,4 мл 8 % раствора CH₃COOH.

Специальную бюретку заполняют 8 % раствором уксусной кислоты и отмеривают 7,4 мл, помещают в мерную колбу на 100 мл, доводят объем водой до метки, тщательно перемешивают.

2. Проверка процентного содержания.

Рабочую бюретку заполняют рабочим раствором (раствор NaOH с С(f NaOH) 0,1моль/л). Пипеткой из мерной колбы отмеривают 10 мл приготовленного раствора уксусной кислоты, переносят в колбу для титрования, прибавляют 2 капли индикатора фенолфталеина (решите, можно ли использовать индикатор метиловый оранжевый?) и тируют раствором щелочи (На белом фоне!) до розовой окраски, устойчивой в течение 30 секунд. Титрование повторяют 2-3 раза.

I-е титрование V₁- …

II-е титрование V₂ -…

III-е титрование V₃ -…

V₁·V₂ ·V₃

V ср. = 3

C(f NaOH)× М. CH₃COOH × f CH₃COOH 0,1×60,05× 1

T NaOH/CH₃COOH = 1000 = 1000 = 0,006005 г/мл.

Vср. NaOH × K NaOH × T NaOH /CH₃COOH ×Vколбы×100

% раствора СН₃СООН = Q×Vпип. = …

K NaOH см. задание № 16

Вывод: в 100 граммах раствора содержится … гр. химически чистой уксусной кислоты.

Занятие № 18