Кислотно-основное титрование
Сущность титриметрического анализа. Титранты, применяемые в кислотно-основном титровании. Применение кислотно-основного титрования. Практическое приготовление раствора заданной концентрации. Кислотно-основное титрование приготовленного раствора.
Рубрика | Химия |
Вид | контрольная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 25.09.2011 |
Размер файла | 20,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
9
Размещено на http://www.allbest.ru/
Кислотно-основное титрование
Сущность титриметрического анализа
Титриметрический анализ заключается в измерении объема титранта (раствора точно известной концентрации), затраченного на реакцию с определяемым вещестьвом. Процесс поспенного добавления титранта к анализируемой пробе называется титрованием, а момент завершения реакции - тчкой эквивалентности. Расчет в титриметрическом анализе основан на законе эквивалентности. Условимся в дальнейшем любое анализируемое вещество обозначать «Х», а любой титрант «Т». тогда закон эквивалентности можно записать следующей формулой:
,
где
с(1/z Х) - молярная концентрация эквивалента вещества,
V - объем раствора.
Выделим три основных задачи, которые необходимо решить для успешного проведения титриметрического анализа.
1. Необходимо знать точную концентрацию титранта (понятие «точная концентрация» здесь условно; ясно, что опрерируя экспериментальными данными, имеющими приблизительный характер, мы лишь оговариваем степень точности. Точной будем называть такую концентрацию, которая в числовом выражении имеет три значащих цифры, например: 1,38; 0, 0138; 0,400).
2. Необходимо знать точные объемы растворов реагирующих вещестьв, т. е. титранта и анализируемого вещества.
3. Необходимо правильно выбирать реакцию для определения и надежно фиксировать точку эквивалентрости.
ЗАДАЧИ
Задача №1
Задача №2
В титриметрическом анализе могут использоваться не все химические реакции, а только те, которые отвечают определенным требованиям. Перечислим основные:
1. реакция должна быть практически необратимой;
2. реакция должна протекать в строгом соответствии с уравнением химической реакции, без побочных продуктов (это требование часто формулируется как «стехеометричность процесса»);
3. реакция должна протекать достаточно быстро;
4. должен существовать способ фиксирования точки эквивалентности.
Многие кислотно-основные реакции удовлетворяют этим требованиям, которые были перечислены выше.
Использование в качестве титрантов только сильных кислот и сильных оснований обеспечивает практическую необратимость многих реакций.
Реакции между кислотами и основаниями не сопровождаются, как правило, какими-либо внешними эффектами, поэтому для фиксирования точки эквивалентности приходится использовать специальные вещества-индикаторы.
Кислотно-основные индикаторы - слабые кислоты или основания, степень ионизации которых определяется концентрацией Н+-ионов в растворе.
Для индикатора-кислоты НInd существует равновесие:
Чем больше будет концентрация Н+-ионов, тем меньше будет степень ионизации индикатора. Молекулярная HInd и ионная Ind- -формы индикатора имеют разные окраски. Таким образом, концентрация ионов Н+ влияет на соотоношение концентраций HInd и ионная Ind-, что, в свою очередь, определяет характер или яркость окраски. Для характеристики растворов в химии широко пользуются водородным показателем, рН.
В первом приближении:
рН=-lg с(Н+).
(в дальнейшем определение будет уточнено).
В кислых растворах рН<7, в щелочных рН>7, в нейтральных рН=7.
Все индикаторы изменяют свою окраску не скачкообразно, а плавно, т. е. в определенном интервале значений рН, называемом интервалом перехода. Поскольку индикаторы как кислоты или основания отличаются друг от друга по силе, они имеют разные интервалы перехода (см.справочник).
Значение рН раствора в процессе титрования постоянно меняется, вблизи точки эквивалентности наблюдается так называемый скачок титрования - резкое изменение рН раствора при незначительном добавлении титранта.
Для надежного фиксирования точки эквивалентности надо подобрать такой индикатор, интервал перехода окраски которого попадал бы в скачок титрования.
В аналитической практике из индикаторов чаще других применяют метилоранж (МО, интервал перехода 3,1 - 4,4) и фенолфталеин (ФФ, интервал перехода 8,0 - 9,6). При титровании сильной кислоты сильным основанием (см. рис.6) скачок титрования находится в диапазоне рН от 4 до 10 (при концентрации реагирующих веществ, равной 0,1 моль·дм-3).
В данном случае могут использоваться метилоранж и фенолфталеин.
При титровании слабой кислоты сильным основанием точка эквивалентности смещается с линии нейтральности в щелочную область вследствие гидролиза образующейся в точке эквивалентности соли (рН>7). Скачок титрования сужается и будет тем уже, чем слабее титруемая кислота. В этом случае в качестве индикатора может быть использован из двух упомянутых индикаторов только фенолфталеин.
При титровании слабого основания сильной кислотой по завершении реакции образуется соль, гидролизирующаяся по катиону; точка эквивалентности смещается в кислую область. Для фиксирования точки эквивалентности можно использовать метилоранж, нельзя - фенолфталеин.
При уменьшении концентрации реагирующих веществ скачок титрования сужается. Что усложняет проблему выбора индикатора. При титровании многоосновных кислот или солей могут наблюдаться два скачка титрования.
Титранты, применяемые в кислотно-основном титровании
Различают ацидиметрию - титрование с помощью кислот и алкалиметрию - титрование с помощью оснований. Ацидиметрически можно определять основания и соли, вступающие в необратимое взаимодействие с сильными кислотами (например, карбонаты - вследствие выделения газообразного продукта, бораты - вследствие образования слабой борной кислоты). Алкалиметрически можно определять кислоты и гидролизующие соли.
В ацидиметрии используется в основном раствор хлорводородной кислоты (соляная кислота), с концентрациями от 0,05 до 0,2 моль·дм-3.
Раствор НСl нельзя приготовить по точной массе исходного вещества из-за его летучести, поэтому титрант готовят приблизительной концентрации разбавлением концентрированного раствора, а затем его стандартизируют. Для этого нужно иметь первичный стандарт - вещество, раствор которого можно приготовить по точной массе и которое реагирует с титрантом. Для определения точной концентрации титранта используют вспомогательное титрование, которое и называют стандартизацией титранта.
В качестве первичных стандартов для раствора HCl используют декагидрат тетрабората натрия Na2B4O7·10H2O (бура) или декагидрат карбоната натрия Na2CO3·10H2O.
В основе стандартизации лежат следующие реакции:
Na2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NaCl,
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2.
В алкалиметрии титрантом является раствор гидроксида натрия. Этот раствор также нельзя приготовить по точной массе, т.к. исходное вещество вследствие его взаимодействия с углекислым газом всегда загрязнено примесью карбоната натрия.
Титрант готовят приблизительной концентрации, разбавляя водой 50%-ный раствор (т.к. растворимость карбоната натрия в концентрированном растворе NaОН мала, он из этого раствора выпадает в осадок).
Стандартизацию приготовленноготитранта проводят по дигидрату щавелевой кислоты Н2С2О4·2Н2О:
2NaOH+ Н2С2О4=Na2C2O4+2H2O.
Применение кислотно-основного титрования
Кислотно-основное титрование позволяет решать многие задачи, возникающие при клиническом анализе биологических жидкостей как при постановке диагноза, так и при лечении больных. Определение кислотности желудочного сока, буферной емкости крови, спинномозговой жидкости - примеры использования кислотно-основного титрования в повседневной практике.
С помощью этого метода можно анализировать лекарственные вещества, устанавливать доброкачественность продуктов питания (например, молока). Большое значение имеет рассматриваемый метод и при санитарно-гигиенической оценке объектов окружающей среды. Промышленные стоки могут содержать или кислые, или щелочные продукты. Закисление или защелачивание природных водоемов и почвы приводит порой к необратимым последствиям, в связи с чем контроль кислотно-основного баланса весьма важен.
Лабораторная работа
«Приготовление раствора заданной концентрации. Кислотно-основное титрование приготовленного раствора»
кислотное основное титрование
Приборы и реактивы: бюретка на 25 мл, воронка, мерная колба 100 мл, пипетки на 10 мл и 2 мл, колбы конические для титрования, колба для слива, резиновая груша.
Раствор-титрант HCl 0,1 Н (с точно известной концентрацией).
Раствор NaOH или КОН (концентрированный) с указанной концентрацией и плотностью,
Раствор метилоранжа w=0,1 % и фенолфталеина w=0,1 % в капельницах.
Цель работы: научиться готовить раствор с заданной концентрацией, разбавлении концентрированных растворов. Овладеть методикой кислотно-основного титрования.
Задание: приготовить раствор NaOH заданной концентрации. Проверить концентрацию полученного раствора методом кислотно-основного титрования.
Сущность работы: готовят разбавленный раствор NaOH, используя концентрированный раствор NaOH. Проверяют концентрацию приготовленного раствора, для чего проводят ацидиметрическое титрование приготовленного раствора NaOH в присутствии метилоранжа и фенолфталеина, титрант - раствор НCl.
Ход работы:
1. Рассчитывают объем концентрированного раствора NaOH или КОН, необходимый для приготовления разбавленного раствора NaOH заданной концентрации, по следующему алгоритму:
1) рассчитать молярную концентрацию разбавленного раствора NaOH или КОН;
2) рассчитывают количество вещества () щелочи, необходимой для приготовления заданного раствора;
3) рассчитываю массу щелочи, соответствующую этому количеству;
4) используя массовую долю вещества в растворе(w %), находят массу концентрированного раствора щелочи;
5) рассчитывают объем концентрированного раствора.
Необходимый объем концентрированного раствора отбирают пипеткой на 2 мл с помощью резиновой груши и качественного переносят в мерную колбу на 100 мл через воронку. Воронку ополаскиваю дистиллированной водой, затем раствор доводят до метки. Колбу закрывают резиновой пробкой и перемешивают полученный раствор.
2. С помощью пипетки на 10 мл отбирают пробы (аликвотные доли) в три конические колбы для титрования (по 10 мл приготовленного раствора в каждую колбу).
В каждую колбу добавляют индикатор, несколько капель фенолфталеина.
Аликвотные доли титруют раствором HCl из бюретки. Для этого бюретку заполняют 0,1 Н раствором HCl (титрантом) до нулевой отметки перед каждым титрованием. Объемы титранта пошедшие на титрование заносят в таблицу. Титруют сначала в присутствии метилоранжа, а затем фенолфталеина.
№ |
Объем аликвотной доли анализируемого раствора V, мл |
Индикатор |
Объем титранта V, мл |
Средний объем титранта V, мл |
|
1 2 3 |
|||||
1 2 3 |
По результатам титрований находят средний объем титранта. Концентрацию приготовленного раствора щелочи находят используя закон эквивалентов:
гэкв(КОН) = гэкв(HCl) гэкв(Х) = Сэкв(Х) · V(X)
Определяем ошибку, сравнивая полученную и заданную концентрации.
Контрольные вопросы
1. Какой закон лежит в основе титриметрического анализа? Приведите его математическую запись.
2. Какие требования предъявляются к реакциям, используемым в титриметрическом анализе?
3. Какие титранты применяют в ацидиметрии и алкалиметрии?
4. Чем вызвана необходимость стандартизации раствора хлорводородной кислоты?
5. Какие первичные стандарты применяют при определении точной концентрации растворов кислот?
6. Напишите уравнение реакции, лежащей в основе стандартизации раствора НСl.
7. Что из себя представляют индикаторы, применяемые в методе кислотно-основного титрования? Приведите примеры кислотно-основных индикаторов.
8. Что называется интервалом перехода индикатора? От чего он зависит?
9. Какие индикаторы следует выбирать при определении следующих веществ ацидиметрическим титрованием: КОН, NH3, NaHCO3?
10. Какие индикаторы следует выбирать при определении следующих веществ алкалиметрическим титроваием: HNO3, CH3COOH, HCl и CH3COOH в смеси?
Размещено на Allbest
Подобные документы
Сущность и классификация методов кислотно-основного титрования, применение индикаторов. Особенности комплексонометрического титрования. Анализ методов осадительного титрования. Обнаружение конечной точки титрования. Понятие аргенометрии и тицианометрии.
контрольная работа [28,3 K], добавлен 23.02.2011Возможность применения кислотно-основного титрования. Постепенное изменение концентрации ионов водорода. Индикаторы, обладающие свойством отдавать протоны. Проведение титрования сильных кислот сильным основанием, слабых кислот сильным основанием.
реферат [54,3 K], добавлен 04.04.2014Метод потенциометрического титрования. Кислотно-основное титрование. Определение конечной точки титрования. Методика проведения потенциометрического титрования. Потенциометрическое титрование, используемые приборы и обработка результатов анализа.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.06.2008Потенциометрическое титрование в лабораторной практике. Возникновение потенциала на границе раздела двух сред. Кислотно-основное титрование (нейтрализация). Аппаратура для проведения анализа. Результаты ориентировочного титрования стандартизации NaOH.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 25.12.2011Титриметрия с использованием кислотно-основной реакции (реакции нейтрализации) – протолитометрия. Прямое, обратное и косвенное титрование. Водный и неводный варианты. Буферный раствор. Зеркально-симметричный график и линия нейтральности и эквивалентности.
реферат [19,0 K], добавлен 23.01.2009Расчет индикаторных погрешностей для выбранных индикаторов, кривой титрования 25 мл 0,05 М раствора CH3COOH 0,05 М раствором KOH. Кислотно-основные индикаторы. Этапы титрования: начальная точка, область до точки и область после точки эквивалентности.
контрольная работа [72,8 K], добавлен 18.12.2013Определение кристаллизационной воды в хлориде бария. Установка титра рабочего раствора соляной кислоты. Метод кислотно-основного и окислительно-восстановительного титрования. Определение содержания ионов в растворе методом качественного анализа.
лабораторная работа [193,3 K], добавлен 12.03.2012Общая теория кислот и оснований. Образование комплексных соединений. Кислотно-основное взаимодействие и реакции солеобразования. Процессы кислотно-основного взаимодействия и окислительно-восстановительные реакции. Комплексообразование по теории Усановича.
презентация [476,1 K], добавлен 24.11.2014Определение содержания носителей щелочности в растворе карбоната натрия методом прямого кислотно-основного титрования. Математическое выражение закона эквивалентов. Построение интегральной и дифференциальной кривых потенциометрического титрования.
лабораторная работа [148,2 K], добавлен 15.02.2012Классификация методов титраметрического анализа. Сущность метода "нейтрализации". Приготовление рабочих растворов. Расчет точек и построение кривых кислотно-основного и окислительно-восстановительного титрования. Достоинства и недостатки йодометрии.
курсовая работа [383,9 K], добавлен 17.11.2013