ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
КИСЛОТНО-ОСНОВНЕ ТИТРУВАННЯПриклади розв’язання задач. Приклад № 1. Наважку бури (Na2B4O7·10H2O) масою 0,3221 г розчинили у воді. На титрування одержаного розчину витратили 16,85 мл розчинухлоридної кислоти. Обчислити молярну концентраію HCl у розчині. Розв’язок: Бура при розчиненні взаємодіє з водою. B4O72- + 5H2O D 2H3BO3 + H2BO3- І утворений борат титрують кислотою: H2BO3- + H+D H3BO3. Таким чином на 1 моль бури при титруанні витрачають 2 моль H+ n(B4O72-) = n(H+)/2. За даними задачі доцільно кількість речовини тетраборат-іону (n(B4O72-)) виразити через масу і молярну масу бури n(B4O72-) = n(Na2B4O7·10H2O) = А кількість речовини Н+ – через концентрацію HCl та об’єм розчину, який витрачено на титрування: n(H+) = n(HCl) = C(HCl) ·V. Підставивши останні два вирази в рівняння для кількостей речовин, маємо: M(Na2B4O2 10H2O)/ M(Na2B4O2 10H2O) = C(HCl)·V/2. У результаті обчислень одержуємо: C(HCl) = 2·0,3221 г/381,37 г/моль ·0,01685 л = 0,1002 моль/л.
Приклад № 2. Наважку кристалогідрату щавелевої кислоти массою 1,2922 г розчинено в мірній колбі місткістю 250 мл. На титрування 25 мл одержанного розчину витрачено 20,5 мл розчину гидроксиду натрію. Обчислити молярну концентрацію NaOH у розчині. Розв’язок: Реакція титрування передається рівнянням: H2C2O4 + 2OH- D C2O42- + 2H2O. У точці еквівалентності виконується стехіометричне співідношення: n(H2C2O4) = n(OH-)/2. Кількість речовини щавелевої кислоти, що титрується, дорівнює: n(H2C2O4) =m(H2C2O4 2H2O) Vал /M(H2C2O4)·Vк. Кількість речовини гідроксиду натрію доцільно виразити через концентрацію й об’єм: n(OH-) = C(NaOH)·V. Одержані вирази для кількостей речовини щавелевої кислоти та гидроксиду натрію підставимо в стехіометричне співвідношення: m(H2C2O4 2H2O)·Vал /M(H2C2O4 2H2O)·Vк = C(NaOH)·V/2. Концентрація гидроксиду натрію дорівнює: C(NaOH) = 2m(H2C2O4 2H2O)·Vал /M(H2C2O4 2H2O)·Vк ·V = 2·1,2922 г ·25 мл / 126,066 г/моль ·0,250 л ·20,5 мл = 0,1000 моль/л.
Приклад № 3. Розчин має лужну реакцію. Є припущення, що в ньому можуть знаходитись одна або кілька з таких речовин: NaOH, Na2CO3, NaHCO3. На титрування 25,00 мл такого розчину в присутності індикатора фенолфталеїну (ФФ) витрачено 16,67 мл розчину з молярною концентрацією HCl 0,1012 моль/л, а на титрування такого ж об’єму розчину в присутності індикатора бромкрезолового зеленого (БКЗ) – 42,13 мл того ж розчину HCl. Які речовини знаходяться в розчині? Обчислити їх маси. Розв’язок: Якби розчин містив тільки NaOH, на його титрування при наявності будь-якого з двох указаних індикаторів витрачались би однакові об’єми розчину кислоти, тобто VФФ = VБКЗ. Якби розчин містив тільки Na2CO3, на його титрування при наявності індикатора фенолфталеїну витрачалось би у 2 рази менше розчину кислоти, ніж у присутності індикатора бромкрезолового зеленого, тобто VФФ = 1/2 VБКЗ. Якби розчин містив тільки NaHCO3, то при титруванні при наявності індикатора фенолфталеїну розчин знебарвлювався б при додаванні перших крапель розчину кислоти, тобто VФФ = 0. Якби розчин містив NaOH і Na2CO3, то при титруванні при наявності індикатора фенолфталеїну витрачався б об’єм розчину кислоти більший, ніж половина того, що витрачається на титрування в присутності індикатора БКЗ, тобто VФФ < 1/2 VБКЗ. Отже розчин містить Na2CO3 та NaHCO3. При наявності індикатора фенолфталеїну титрується тільки Na2CO3. При цьому протікає реакція: CO32- + H+ D HCO3-. У точці еквівалентності виконується рівність: N(H+) = n(CO32-), або C(HCl)·VФФ = m(Na2CO3)/M(Na2CO3), звідки m(Na2CO3) = C(HCl)·VФФM(Na2CO3). У результаті обчислень одержуємо: m(Na2CO3) =0,1012 моль/л ·15,67 10-3 л·105,989 г/моль = = 0,1681 г. При наявності індикатора БКЗ титруються як карбонат, так і гідрокарбонат. При цьому протікають реакції: CO32-+2 H+ D H2O + CO2, HCO3-+ H+ D H2O + CO2, і кількості речовини пов’язані між собою рівнянням: n2(H+) = 2n(CO32-) + n(HCO3-), або C(HCl)·VБКЗ = 2 C(HCl)·VФФ + m(NaHCO3)/M(NaHCO3), звідки m(NaHCO3) = M(NaHCO3)·C(HCl) · (VБКЗ - 2VФФ). Обчислимо масу NaHCO3: m(NaHCO3) = 84,007 г/моль ·0,1012 моль/л (42,13 -2 15,67)· 10-3 л = 0,0917 г.
Приклад № 4. У мірну колбу місткістю 250 мл внесли 5,00 мл суміші, яка містить технічні сірчану H2SO4 та фосфорну H3PO4 кислоти і довели дистильованою водою до мітки. На титрування 25,00 мл одержаного розчину в присутності індикатора БКЗ витрачено 26,40 мл розчину з молярною концентрацією NaOH 0,0986 моль/л. На титрування такого ж об’єму розчину в присутності індикатора ФФ витрачено 40,00 мл того ж розчину NaOH. Обчислити маси кислот в 1 л суміші. Розв’язок: При наявності індикатора БКЗ титрується сірчана кислота за двома ступенями й ортофосфорна кислота до дигідрофосфату: H+ + OH- D H2O, HSO4- + OH-D H2O + SO42-, H3PO4 + OH- D H2PO4- + H2O. У точці стехіометричності виконується рівність: n1(NaOH) = 2n(H2SO4) + n(H3PO4), (1) або C(NaOH) VБКЗ = 2n(H2SO4) + n(H3PO4). (2) При наявності індиктаора ФФ титруються і сірчана, і ортофосфорна кислоти за двома ступенями: H+ + OH- D H2O, HSO4- + OH- D H2O + SO42-, H3PO4 + 2OH- D H2PO4- + 2 H2O. У точці стехіометричності в даному випадку виконується рівність: n2(NaOH) = 2n(H2SO4) + 2n(H3PO4); (3) або c(NaOH) VФФ = 2n(H2SO4) + 2n(H3PO4). (4) Віднімемо рівняння (2) з рівняння (4): n(H3PO4) = c(NaOH) (VФФ – VБКЗ). (5) Маса H3PO4, яка міститься в 5,00 мл суміші, дорівнює: m(H3PO4) = M(H3PO4) · c(NaOH) · (VФФ – VБКЗ) · Vк/Vал = 97,955 г/моль · 0,0986 моль/л · (40,00 – 26,40) · 10-3 л · 250 мл/ 25 мл = 1,3140 г, а 1 л суміші: 1,3140 г · 1000 мл / 5,00 мл = 262,8 г. Підставивши рівняння (5) в рівняння (2), одержимо: n(H2SO4) = с(NaOH) · (VБКЗ - VФФ)/2. Звідси маса H2SO4, яка містить в 5,00 мл суміші, дорівнює: m(H2SO4) = c(NaOH) · (2VБКЗ - VФФ) · M(H2SO4) · Vк/2Vал = 0,0986 моль/л (2·26,40 – 40,00) · 10-3 л · 98,07 г/моль · 250 мл/2 · 25 мл = 0,6188 г, а в 1 л суміші: 0,6188 г · 1000 мл / 5,00 мл = 123,8 г.
Приклад № 5. Наважку суміші дигідрофосфату натрію NaH2PO4 та гідрофосфату натрію Na2HPO4 масою 4,8215 г розчинено в 200 мл розчину з молярною концентрацією HCl 0,1982 моль/л. На титрування 20,00 мл одержаного розчину при наявності індикатора фенолфталеїна витрачено 21,00 мл розчину з молярною концентрацією NaOH 0,25 моль/л. Обчислити масову частку Na2HPO4 в суміші. Розв’язок: Фенолфталеїн знебарвлюється при pH 8-10, коли частинки, що містили фосфат, перетворюються в HPO42-. Знайдемо кількість речовини іонів водню, що можуть провзаємодіяти з лугом при титруванні. Для цього досить порівняти склад реагентів, внесених до початкового розчину (Na2HPO4, NaH2PO4 і HCl), і склад розчину в кінці титрування (іони Na+, Cl-, HPO42-). З лугом провзаємодіяли ті іони водню, що містились у розчині HCl та в NaH2PO4, при чому кожна частинка дигідрофосфату вносить один іон Н+ до загальної кількості. На титрування взято 20 мл, тобто 1/10 частку початкового розчину. Тоді кількість речовини Н+, що провзаємодіяла з лугом, дорівнює: n(H+) = 1/10{n(NaH2PO4)+n(HCl)}. У точці еквівалентності n(H+) = n(ОH-), або n(ОH-) = 1/10{n(NaH2PO4)+n(HCl)}. Обчислимо кількості речовини кислоти та лугу: n(HCl) = 0,1982 моль/л · 0,2 л = 0,03964 моль, n(ОH-) = n(NaОН) = 0,25 моль/л · 21 · 10-3 л = 0,00525 моль. Тоді кількість речовини дигідрофосфату в суміші дорівнює: n(NaH2PO4) =10 n(OH-) - n(HCl) = 0,0525 – 0,03964 = 0,01286 моль Масса дигідрофосфату в суміші дорівнює: m(NaH2PO4) = n(NaH2PO4)·M(NaH2PO4) = 0,01286 моль·119,936 г/моль = 1,5424 г Маса гідрофосфату в суміші: m(Na2HPO4) = m(NaH2PO4 +Na2HPO4) - m(NaH2PO4) =4,8215 г – 1,5424 г = 3,2791 г. А масова частка Na2HPO4 в суміші: ω(Na2HPO4) = m(Na2HPO4)·100% / m(NaH2PO4 +Na2HPO4) =3,2791/4,8215 = 0,6801 = 68,01 %.
Задачі для самостійної роботи.
1. Для титрування взято 20,00 мл розчину, що містить речовину А. На титрування цього розчину витрачено V мл розчину з молярною концентрацією титранту С моль/л. Формули речовини А і титранту, значення концентрації та об’єму титранту наведені в таблиці. Обчислити молярну концентрацію речовини А в розчині (див. табл.).
2. Обчислити масу наважки бури Na2B4O7 10H2O, на титрування якої буде витрачено 20,00 мл розчину з молярною концентрацією HCl 0,1060 моль/л. (0,4049 г) 3. На титрування наважки бензойної кислоти C6H5COOH масою 0,1220 г витрачено 12,52 мл розчину гідроксиду натрію. Визначити молярну концентрацію NaOH у розчині. (0,0799 моль/л) 4. Мінерал кальцит містить близько 15 % CaCO3. Обчислити масу наважки кальциту, на титрування якої буде витрачено 12,50 мл розчину з молярною концентрацією HCl 0,1046 моль/л. (0,1167 г) 5. Обчислити масу наважки кристалогідрату щавелевої кислоти H2C2O4 2H2O, на титрування якої буде витрачено близько 20 мл розчину з молярною концентрацією NaOH близько 0,10 моль/л. (0,1261 г) 6. Обчислити молярну концентрацію HCl у розчині, якщо на титрування наважки бури Na2B4O7 10H2O масою 0,3820 г витрачено 17,51 мл цієї кислоти. (0,1143 моль/л) 7. Речовина містить 50 % CaO, 40 % CaCO3 та 10 % індиферентних домішок. Яку наважку речовини треба взяти, щоб на її титрування витрачалось 20 мл розчину з молярною концентрацією HCl 0,1 моль/л. (0,0824 г) 8. Наважки технічного гідроксиду калію масою 0,3158 г розчинено у воді. На титрування одержаного розчину витрачено 27,43 мл розчину з молярною концентрацією HCl 0,1966 моль/л. Обчислити масову частку КОН у технічному продукті. (95,88 %) 9. Вино містить винну кислоту Н2С4Н4О6. Кислотність вина визначається вмістом винної кислоти в грамах у 100 мл вина. Обчислити кислотність білого столового вина, якщо на 50 мл його титрування при наявності індикатора фенолфталеїна витрачено 10,75 мл розчину NaOH з молярною концентрацією 0,0754 моль/л.
10. Наважку технічної ортофосфорної кислоти масою 0,300 г розчинили у воді. На титрування одержаного розчину при наявності індикатора фенолфталеїну витрачено 20,85 мл розчину NaOH з молярною концентрацією 0,1921 моль/л. Обчислити масову частку H3PO4 у технічній кислоті. 11. До якого об’єму треба довести розчин, в якому містится 0,7650 г NaOH, щоб на титрування 20,00 мл такого розчину витрачено 14,70 мл розчину HCl з молярною концентрацією 0,1041 моль/л. 12. Наважку технічної бури масою 2,1115 г розчинено у воді, кількісно переведено в мірну колбу, місткістю 200 мл, доведено до мітки водою і перемішано. На титрування 20,00 мл одержаного розчину витрачено 10,90 мл розчину HCl з молярною концентрацією 0,0994 моль/л. Чому дорівнює масова частка Na2B4O7·10H2O у технічній бурі?
13. Наважку карбонату лужного металу масою 2,3585 г розчинено у воді, кількісно переведено в мірну колбу, місткістю 100 мл, доведено до мітки водою і перемішано. На титрування 10,00 мл одержаного розчину витрачено 20,00 мл розчину HCl з молярною концентрацією 0,2225 моль/л. Визначити, карбонат якого металу був взятий? (Na2CO3) 14. Розчин хлороводневої кислоти об’ємом 50,00 мл внесено в мірну колбу і розведено водою до обєму 1000 мл. 18,20 мл одержаного розчину кислоти витрачено на титрування 20,00 мл розчину NaOH з молярною концентрацією 0,0854 моль/л. Визначити молярну концентрацію HCl у вихідному розчині. (1,8769 моль/л)
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|