Теоретичне обгрунтування

Лабораторна робота № 12 (2 години)

Тема Приготування стандартних розчинів хлоридної кислоти і натрій тетрабората

1 Мета Вивчити методи приготування стандартного розчину хлоридної кислоти за об’ємом концентрованої кислоти та стандартного розчину натрій тетрабората по наважці х.ч. сполуки. Навчитись користуватися ареометром, довідковою літературою, мірним посудом та обчислювальними формулами титрометричного аналізу

2 Матеріальне забезпечення

2.1 Ареометр

2.2 Бюкса скляна

2.3 Ваги аналітичні ВЛА – 200г -М

2.4 Технічні ваги ВЛТА -500

2.5 Воронка скляна

2.6 Колба мірна 250 см³

2.7 Колба мірна 100 см³

2.8 Циліндр мірний 50 см³

2.9 Кислота хлоридна, концентрована НСl

2.10 Натрій тетраборат (бура), кристалічний Na₂B₄O₇*10Н₂О

Теоретичне обгрунтування

Натрій тетраборат і хлоридна кислота – стандартні розчини кислотно – основного метода аналізу. Натрій тетраборат Na₂B₄O₇*10Н₂О, кристалічна сполука, відповідає вимогам до «вихідних» речовин, тому його стандартний розчин готуємо з точної наважки, зваженої на аналітичних вагах, яку розчиняємо в точному об’ємі, тобто в мірній колбі.

Хлоридна кислота HCl не відповідає вимогам “вихідних” речовин, так як існує у вигляді розчина з W(HCl) = 30-36%. Тому необхідно обчислити об’єм концентрованої кислоти, необхідний для приготування розчину з приблизною еквівалентною концентрацією.

Натрій тетраборат Na₂B₄O₇*10Н₂О – сіль, утворена сильною основою або слабкою кислотою, підлягає гідролізу, її розчин має лужну реакцію, в результаті утворюється натрій гідроксид. Хлоридна кислота реагує з лугом, тому концентрація лугу зменшується, і рівновага гідролізу зміщюється в сторону утворення борної кислоти і солі:

Na₂B₄O₇ + 7H₂O 2NaOH + 4H₃BO₃

2NaOH + 2HCl ® 2NaCl + 2H₂O

Na₂B₄O₇ + 5H₂O + 2HCl ® 2NaCl + 4H₃BO₃ рН< 7

В результаті реакції середовище буде кислим, так як утворюється борна кислота, тому момент еквівалентності фіксуємо метил оранжевим (рТ=4) або матил червоним (рТ= 5, 5).

М 381, 37 г/моль

М(е) (Na₂B₄O₇ * 10H₂O) = ----- = --------------------- = 190, 7 г/моль

2 2

М

М(е)(НСl) = ------- = 36, 5 г/моль

4 Хід роботи

4.1 Приготування стандартного розчину натрій тетраборату

За нижче вказаною формулою розрахуйте наважку бури, необхідну для приготування 100 см³ розчину, еквівалентна концентрація якого С(е) = 0, 1 моль/дм³:

Се (Na₂B₄O₇ * 10H₂O) = 0, 1 моль/дм³ Ме (бури) * С(е) бури * Vк(бури)

Ме (Na₂B₄O₇ * 10H₂O) = 190, 7 г/моль m (бури) = -----------------------------------------------

V (Na₂B₄O₇ * 10H₂O) = 100 см³ 1000

m (Na₂B₄O₇ * 10H₂O) -?

В попереднє зважену бюксу на аналітичних вагах візьміть наважку Na₂B₄O₇*10Н₂О біля 2 г з точністю до 0, 0002 г і перенесіть через воронку в мірну колбу ємкістю 100 см³. Наважку натрій тетраборату розчиніть у невеликому об’ємі дистильованої води, а потім доведіть до мітки за допомогою піпетки.

Розчин перемішайте, закрийте колбу пробкою і розрахуйте титр і еквівалентну концентрацію формулами 4.1.1 та 4.1.2:

m

Т бури = --------, (4.1.1)

V

Т * 1000

Се (бури) = ------------------, (4.1.2)

Ме (бури)

4.2 Приготування розчину хлоридної кислоти

Для того, щоб приготувати розчин хлоридної кислоти приблизної еквівалентної концентрації, (С(е) = 0, 1 моль/дм³) з концентрованого розчину необхідно виконати слідуючи дії:

4.2.1 Визначити за допомогою ареометру (денсиметру) густину концентрованої хлоридної кислоти - HСl (r г/см³). Налийте концентровану хлоридну кислоту в високий циліндр і занурте ареометр. Увага! Виміряти густину НСl необхідно тільки під витяжною шафою;

4.2.2 визначивши густину хлоридної кислоти, за справочною таблицею знайдіть відповідну їй масову частку (%). Наприклад, густині хлоридної кислоти 1, 179 г/см³ відповідає 36%-ний розчин HСl;

4.2.3 Всі дані зведіть в таблицю:

Ce (HCl) =

V (HCl) =

W (HCl) =

C(HCl) =

Me (HCl) =

V (конц.HCl) -?

4.2.4 Обчисліть об’єм хлоридної кислоти з даною часткою, необхідну для приготування 250 см³ розчину з еквівалентною концентрацією 0, 1 моль/дм³ за формулами 4.2.4.1; 4.2.4.2 та 4.2.4.3

w * r* 1000 10 * w* r

С(е) (HСl) = ----------------------- = --------------, (4.2.4.1)

100 * Ме (HСl) Ме(HСl)

Vконц * C(е) конц = V розв. * С(е) розв., (4.2.4.2)

V розв. * С(е) розв.

Vконц = ------------------------------, (4.2.4.3)

C(е) конц

4.2.5 В мірну колбу налийте дистильованої води біля 200 см³, туди ж влийте обчислений і відміряний мірним циліндром об’єм (2, 2 см³) концентрованої хлоридної кислоти і доведіть водою рівень розчину до мітки. Склянку закрийте пробкою та обережно перемішайте.

5 Контрольні питання

5.1 Дайте визначення титру. За якими формулами його обчислюють?

5.2 Які розчини називають стандартними? Охарактеризуйте методику їх приготування.

5.3 Обчислить наважку соди Na₂СО₃ необхідно для приготування 250 см³ розчину з еквівалентною концентрацією якого 0, 1 моль/дм³.

5.4 В мірній колбі на 500 см³ розчинили 6, 3 щавелової кислоти Н₂С₂О₄*2Н₂О. Обчислити Т і С(е) розчину кислоти.

5.5 Визначте еквівалентну концентрацію розчину сульфатної кислоти, масова частка (w) якої 20%, а густина - 1, 493 г/см³.

5.6Обчисліть молярну концентрацію еквіваленту нітратної кислоти, якщо титр її розчину складає 0, 003764г/см³.

5.7 Наведіть приклади вихідних речовин. Яким вимогам вони повинні відповідати?

5.8 Що таке момент еквівалентності і як його фіксують? Наведіть приклади.

5.9 Вкажіть показники титрування фенолфталеїну і лакмуса. Що таке рН індикатора?

5.10 Підберіть індикатор для таких випадків титрування:

- Na₂CO₃ i H₂SO₄;

- NH₄OH i HNO₃;

- Ba(OH)₂ i HCl;

- NaHCO₃ i HCl.

6 Література

6.1 Барсукова З.А. Аналитическая химия. М. “Высшая школа” 1990, 319 с.

6.2 Понадич И.А., Траунберг С.Е. и др. Аналитическая химия. М. “Химия” 1989 г 237 с.

6.3 Алексеев В.Н. Количественный а