Химические методы анализа - 73 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВСГУТУ | Улан-Удэ

Составители: 

Рубрика: 

145
ше титруют ее и получают среднее значение объема щелочи при па-
раллельных титрованиях V
э
(мл) точно так же, как в описанном п. а).
Расчет результатов определения
По значениям взятой навески или объема концентрированной
серной кислоты и величинам молярных масс эквивалентов щелочи и
серной кислоты, объема колбы V
к
, объема серной кислоты в пипетке
V(H
2
SO
4
) и среднего объема титранта в точке эквивалентности V
э
мож-
но рассчитать массу серной кислоты в объеме мерной колбы:
а) g(H
2
SO
4
) = С
эк
(NaOH)·М
Э
(H
2
SO
4
)·V
э
·V
к
/1000·V(H
2
SO
4
)
или процентная концентрация (массовая доля) в технической серной
кислоте
m(H
2
SO
4
) = g(H
2
SO
4
)·100%/a
б)g (H
2
SO
4
) = С
эк
(NaOH)·М
Э
(H
2
SO
4
)·V
э
·V
к
/1000·V(H
2
SO
4
)
g (H
2
SO
4
) = T(NaOH)·М
Э
(H
2
SO
4
)·V
э
·V
к
/1000·М
Э
(NaOH)·V(H
2
SO
4
), г
III.5.4.4. Определение содержания Na
2
CO
3
и NaOH
при их совместном присутствии
Определение содержания Na
2
CO
3
и NaOH в их смеси может
быть выполнено двумя методами, основанными на различных принци-
пах.
Метод 1. Сначала титруют анализируемую смесь 0.1 н. кисло-
той в присутствии фенолфталеина. При этом нейтрализуется весь
NaOH и “наполовину” Na
2
СO
3
, превращаемый в водном растворе в
результате гидролиза в смесь из одинаковых количеств NaHCO
3
и
NaOH. Этим путем можно установить, сколько миллилитров кислоты
(V') идет на титрование NaOH (содержащегося в контрольном раство-
ре) + 1/2 Na
2
СO
3
(в виде щелочи NaOH). Затем раствор дотитровывают
кислотой в присутствии метилового оранжевого. Так устанавливают,
сколько миллилитров кислоты пошло на титрование NaHCO
3
, образо-
вавшегося из Na
2
СO
3
, т.е. половины Na
2
СO
3
.
Таким образом, пользуясь двумя индикаторами, удается зафик-
сировать две точки эквивалентности: первую – когда полностью ней-
трализован NaOH и “наполовину” Na
2
СO
3
, и вторую точку - когда ней-
трализуется NaHСO
3
. В этот момент наступает полная нейтрализация
смеси Na
2
СO
3
+ NaOH.
В первой точке эквивалентности [см. ур.(3.26)]:
pH = (1/2)⋅[pK(H
2
СO
3
+ pK(HСO
3
−
)] = (1/2)(6.4+10.3) = 8.35
146
Следовательно, когда едкий натр будет полностью нейтрализован, а
карбонат натрия превратится в бикарбонат, раствор станет слабоще-
лочным. Этот момент фиксируют с помощью фенолфталеина, меняю-
щего свой цвет в интервале рН = 8.0...10.1.
Во второй точке эквивалентности [см.табл.3.1]:
pH = (1/2)⋅pK(H
2
СO
3
)-(1/2)⋅lg C(H
2
CO
3
) = (1/2)(6.4-lg0.05) = 3.85.
Этот момент фиксируют с помощью метилового оранжевого, меняю-
щего свою окраску в интервале рН = 3.1-4.4.
Уравнения реакций:
NaOH + HCl = H
2
O + NaCl
Кроме того, карбонат натрия образует в водном растворе щелочь
и гидрокарбонат натрия:
Na
2
CO
3
+ HOH = NaHCO
3
;
NaHCO
3
+ HOH = NaOH + HOH + CO
2
.
При добавлении к водному раствору со смесью (Na
2
CO
3
+ NaOH) рас-
твора сильной кислоты HCl последовательно нейтрализуются (оттит-
ровываются) свободная щелочь NaOH в виде компонента смеси в кон-
трольном растворе и щелочь NaOH, образованная из “половины” кар-
боната натрия Na
2
CO
3
(обесцвечивание малиново-розовой окраски фе-
нолфталеина), а при дальнейшем титровании раствора с индикатором
метиловый оранжевый оттитровывается вторая «половина» карбоната
натрия в виде гидрокарбоната. Представим эти соотношения в ионном
виде:
CO
3
2
−
+ H
+
= HCO
3
−
;
HCO
3
−
+ H
+
= H
2
CO
3
= CO
2
+ H
2
O.
Методика определения. Если контрольный раствор получен в
мерной
колбе, то приливают до метки дистиллированной воды и тщательно
перемешивают. К титруемому раствору, отобранному из мерной кол-
бы, объемом V
пип
, прибавляют 3-5 капель фенолфталеина и титруют
0.1н раствором HCl до обесцвечивания. По достижении первой точки
эквивалентности отсчитывают количество 0.1н раствора кислоты, из-
расходованной на нейтрализацию NaOH и “половины” Na
2
CO
3
(V
1 HCl
).
Затем к титруемому раствору в той же колбе прибавляют 1-2 капли
метилового оранжевого и титруют до появления оранжевой окраски.
По окончании титрования, т.е. во второй точке эквивалентности, от-
считывают израсходованное количество титранта – V
2HCl
.
Заметим, что щелочные растворы легко поглощают СО
2
из воз-
духа. Поэтому отмеренный объем анализируемого раствора титруют
немедленно и быстро, избегая излишнего взбалтывания. 
ше титруют ее и получают среднее значение объема щелочи при па-       Следовательно, когда едкий натр будет полностью нейтрализован, а
раллельных титрованиях Vэ (мл) точно так же, как в описанном п. а).   карбонат натрия превратится в бикарбонат, раствор станет слабоще-
                                                                      лочным. Этот момент фиксируют с помощью фенолфталеина, меняю-
                  Расчет результатов определения                      щего свой цвет в интервале рН = 8.0...10.1.
                                                                             Во второй точке эквивалентности [см.табл.3.1]:
       По значениям взятой навески или объема концентрированной           pH = (1/2)⋅pK(H2СO3)-(1/2)⋅lg C(H2CO3) = (1/2)(6.4-lg0.05) = 3.85.
серной кислоты и величинам молярных масс эквивалентов щелочи и        Этот момент фиксируют с помощью метилового оранжевого, меняю-
серной кислоты, объема колбы Vк, объема серной кислоты в пипетке      щего свою окраску в интервале рН = 3.1-4.4.
V(H2SO4) и среднего объема титранта в точке эквивалентности Vэ мож-         Уравнения реакций:
но рассчитать массу серной кислоты в объеме мерной колбы:                                   NaOH + HCl = H2O + NaCl
 а) g(H2SO4) = Сэк (NaOH)·МЭ(H2SO4)·Vэ·Vк/1000·V(H2SO4)               Кроме того, карбонат натрия образует в водном растворе щелочь
или процентная концентрация (массовая доля) в технической серной      и гидрокарбонат натрия:
кислоте                                                                                     Na2CO3 + HOH = NaHCO3;
                     m(H2SO4) = g(H2SO4)·100%/a                                       NaHCO3 + HOH = NaOH + HOH + CO2.
б)g (H2SO4) = Сэк (NaOH)·МЭ(H2SO4)·Vэ·Vк/1000·V(H2SO4)                При добавлении к водному раствору со смесью (Na2CO3 + NaOH) рас-
g (H2SO4) = T(NaOH)·МЭ(H2SO4)·Vэ·Vк/1000·МЭ(NaOH)·V(H2SO4), г         твора сильной кислоты HCl последовательно нейтрализуются (оттит-
                                                                      ровываются) свободная щелочь NaOH в виде компонента смеси в кон-
        III.5.4.4. Определение содержания Na2CO3 и NaOH               трольном растворе и щелочь NaOH, образованная из “половины” кар-
                   при их совместном присутствии                      боната натрия Na2CO3 (обесцвечивание малиново-розовой окраски фе-
                                                                      нолфталеина), а при дальнейшем титровании раствора с индикатором
       Определение содержания Na2CO3 и NaOH в их смеси может          метиловый оранжевый оттитровывается вторая «половина» карбоната
быть выполнено двумя методами, основанными на различных принци-       натрия в виде гидрокарбоната. Представим эти соотношения в ионном
пах.                                                                  виде:
       Метод 1. Сначала титруют анализируемую смесь 0.1 н. кисло-                               CO32− + H+ = HCO3−;
                                                                                              −
той в присутствии фенолфталеина. При этом нейтрализуется весь                            HCO3 + H+ = H2CO3 = CO2 + H2O.
NaOH и “наполовину” Na2СO3, превращаемый в водном растворе в          Методика определения. Если контрольный раствор получен в мерной
результате гидролиза в смесь из одинаковых количеств NaHCO3 и         колбе, то приливают до метки дистиллированной воды и тщательно
NaOH. Этим путем можно установить, сколько миллилитров кислоты        перемешивают. К титруемому раствору, отобранному из мерной кол-
(V') идет на титрование NaOH (содержащегося в контрольном раство-     бы, объемом Vпип, прибавляют 3-5 капель фенолфталеина и титруют
ре) + 1/2 Na2СO3 (в виде щелочи NaOH). Затем раствор дотитровывают    0.1н раствором HCl до обесцвечивания. По достижении первой точки
кислотой в присутствии метилового оранжевого. Так устанавливают,      эквивалентности отсчитывают количество 0.1н раствора кислоты, из-
сколько миллилитров кислоты пошло на титрование NaHCO3, образо-       расходованной на нейтрализацию NaOH и “половины” Na2CO3 (V1 HCl).
вавшегося из Na2СO3, т.е. половины Na2СO3.                            Затем к титруемому раствору в той же колбе прибавляют 1-2 капли
       Таким образом, пользуясь двумя индикаторами, удается зафик-    метилового оранжевого и титруют до появления оранжевой окраски.
сировать две точки эквивалентности: первую – когда полностью ней-     По окончании титрования, т.е. во второй точке эквивалентности, от-
трализован NaOH и “наполовину” Na2СO3, и вторую точку - когда ней-    считывают израсходованное количество титранта – V2HCl.
трализуется NaHСO3. В этот момент наступает полная нейтрализация             Заметим, что щелочные растворы легко поглощают СО2 из воз-
смеси Na2СO3 + NaOH.                                                  духа. Поэтому отмеренный объем анализируемого раствора титруют
       В первой точке эквивалентности [см. ур.(3.26)]:                немедленно и быстро, избегая излишнего взбалтывания.
       pH = (1/2)⋅[pK(H2СO3+ pK(HСO3−)] = (1/2)(6.4+10.3) = 8.35



                               145                                                                     146

Страницы