zadachnik_2016_g__-_modifitsirovannyi_774 (Л. Е. Романовская, Л. И. Федорина, Р. Д. Соловов - Учебно-методическое пособие "Титриметрический анализ"), страница 4

Для этого рассчитаем рН в каждой из двух точек эквивалентности (Т.Э.):Первая Т. Э.: τ = 1«Состав раствора»: HCO3–; Na+; ClO4–; H2OрН-определяющие частицы: HCO3– + H2OДля расчета [H3O+] и рН в растворе амфолита, используемприближенную формулу:[3 + ] = √1 ∙ 2 = √4.5 ∙ 10−7 ∙ 4.8 ∙ 10−11 = 4.65 ∙ 10−9 моль⁄лТЭ1 = −([3 + ]) = −(4.65 ∙ 10−9 ) = 8.33Вторая Т. Э.: τ = 2«Состав раствора»: H2CO3; Na+; ClO4–; H2OрН-определяющие частицы: H2CO3 + H2O[3 + ] = √1 ∙ 0(2 3 ) ∙ = √4.5 ∙ 10−7 ∙ 0.12 ∙ 0.25 == 1.16 ∙ 10−4 моль⁄л11 === 0.250моль⁄л0.12∙21+ 0∙ 1+0.08000 моль⁄лТЭ2 = −([3 + ]) = −(1.16 ∙ 10−4) = 3.93Из вышеприведенных расчетов видно, что c бромфеноловым синим,имеющим рНБФС = 3.0  4.6, возможна индикация именно второй точкиэквивалентности.Для оценки погрешности титрования, необходимо понять в какойобласти относительно второй точки эквивалентности находится система.Напомним, значение pTInd и совпадает со значением рН в конечной точкетитрования (pTInd = pНКТТ).

Поскольку pTБФС = 4.10 лежит «до» второй точкиэквивалентности (4.10 > 3.93; pTБФС > pTТЭ2), то, следовательно, растворнедотитрован. В таком растворе преобладают следующие частицы:«Состав раствора»: HCO3–; H2CO3; Na+; ClO4–; H2OрН-определяющие частицы: HCO3– + H2CO324Запишем формулу для расчета [H3O+] и рН данного раствора иподставим в нее известное нам значение pTБФС = pНКТТ:(КТТ − 1)[3 + ] = 1 ∙= 10−БФС(2 − КТТ )Тогда,2 ∙ 10−БФС + 1КТТ == 1.994410−БФС + 1Для оценки погрешности используем следующую формулу:∆ = (ТЭ − КТТ ) ∙ 100% = (2 − 1.9944) ∙ 100% = 0.56%1.2.2.

Задания для самостоятельного решенияУсловие для задач №№ 31 – 60, приведенных в табл. 1.2:В ходе титрования к раствору определяемого компонента X объемомVX и концентрацией C0(X) добавили раствор титранта T с концентрациейC0(T).Напишите уравнения титриметрических реакций и укажите частицы,преобладающиевтитруемомрастворе.Рассчитайтестепень+оттитрованности, [H3O ] и рН титруемого раствора.Все справочные данные приведены в конце данного пособия.Таблица 1.2№ХС0(Х),моль/лVX ,млTC0(T),моль/лVТ,мл31 H2SO40.05010.00 Ba(OH)20.045858.7532 HCl0.03510.00 NaOH0.036709.5433 HBr0.03520.00 KOH0.0357022.3034 HClO40.04510.00 CsOH0.0408511.0235 HI0.04510.00 NaOH0.0408513.5036 HNO30.02510.00 KOH0.030107.1537 Ba(OH)20.03025.00 HBr0.0250030.0038 NaOH0.02510.00 HCl0.031009.1039 KOH0.02010.00 HBr0.021208.5025№ХС0(Х),моль/лVX ,млTC0(T),моль/лVТ,мл40 CsOH0.02520.00 HClO40.0202027.5041 NaOH0.02210.00 HI0.025058.7842 H2SO40.02510.00 CsOH0.0234012.4043 HCl0.03320.00 KOH0.0316525.1544 NaOH0.01810.00 HBr0.020008.5045 KOH0.02020.00 HCl0.0185021.6246 CH3COOH0.02010.00 CsOH0.0185012.5047 HN30.02510.00 NaOH0.028408.5548 C2H5COOH0.01520.00 KOH0.0187520.0049 HF0.01510.00 CsOH0.016708.9850 HNO20.02010.00 NaOH0.015008.7551 СН3(СН2)2СООН0.01610.00 KOH0.015758.5252 CH2=CHCOOH0.0085 20.00 CsOH0.020107.5053 HCOOH0.01910.00 NaOH0.020009.5054 NH3·H2O0.02010.00 HCl0.0212011.4555 CH3NH2·H2O0.02025.00 HBr0.0250020.0056 (CH3)2NH·H2O0.01510.00 HClO40.020307.0057 (CH3)3N·H2O0.02025.00 HI0.0231024.5058 NH3·H2O0.01820.00 HNO30.0200018.0059 NH2OH·H2O0.02510.00 HCl0.0257515.0060 N2H4·H2O0.0375.00 HBr0.036484.1126Условие для задач №№ 61 – 75, приведенных в табл.

1.3:К раствору Н3РО4 объемом VX с молярной концентрацией C0(Н3РО4)добавили раствор KOH объемом VT и массовой концентрацией T(KOH).Напишите уравнение титриметрической реакции и укажите частицы,преобладающиевтитруемомрастворе.Рассчитайтестепень+оттитрованности, [H3O ] и рН титруемого раствора.Оцените погрешность определения точки эквивалентности прититровании H3PO4 c индикатором, имеющим интервал перехода окраскиΔрНInd.Все справочные данные приведены в конце данного пособия.Таблица 1.3№С0(H3PO4),моль/лVX, млT(KOH),мг/млVТ, млΔрНInd610.05020.005.6118.803.0 ÷ 4.8620.07510.006.7339.568.8 ÷ 9.6630.1210.005.05013.332.8 ÷ 3.8640.08510.007.85511.059.0 ÷ 11.0650.1010.006.17213.458.7 ÷ 9.9660.155.007.01412.004.4 ÷ 6.2670.125.004.20817.602.1 ÷ 4.5680.02525.008.4175.129.8 ÷ 11.2690.2010.0010.1008.567.9 ÷ 9.3700.09020.004.48937.122.5 ÷ 4.0710.1210.006.4538.763.5 ÷ 4.5720.06520.009.25810.408.5 ÷ 10.1730.03520.007.5757.269.9 ÷ 11.5740.08415.007.2948.535.0 ÷ 6.2750.1410.0011.22014.004.0 ÷ 6.027Условие для задач №№ 76 – 90, приведенных в табл.

1.4:К раствору Na2CО3 объемом VX с молярной концентрациейC0(Na2CО3) добавили раствор H2SO4 объемом VT и массовой концентрациейT(H2SO4).Напишите уравнение титриметрической реакции и укажите частицы,преобладающиевтитруемомрастворе.Рассчитайтестепень+оттитрованности, [H3O ] и рН титруемого раствора.Оцените возможность использования индикатора, имеющегоинтервал перехода окраски ΔрНInd, для определения точки эквивалентностис погрешностью, не превышающей Δr.Все справочные данные приведены в конце данного пособия.Таблица 1.4№C0(Na2CО3),моль/лVX, млT(H2SO4),мг/млVТ, млΔрНIndΔr, %760.1010.004.90413.402.7 ÷ 4.51.5770.1210.007.35614.088.6 ÷ 9.42.0780.06520.005.8859.322.7 ÷ 3.70.5790.03520.005.3946.369.0 ÷ 11.02.5800.2010.009.8084.208.8 ÷ 10.03.0810.125.006.3759.233.6 ÷ 5.42.0820.09020.006.86628.282.4 ÷ 4.82.2830.08510.007.8469.568.1 ÷ 9.91.8840.1410.009.80814.007.7 ÷ 8.55.0850.02525.004.9045.132.3 ÷ 3.93.0860.05020.005.3949.093.7 ÷ 4.53.2870.1210.003.9239.758.6 ÷ 10.20.8880.07510.003.43316.0710.1 ÷ 11.31.2890.155.005.88511.314.3 ÷ 5.71.4900.08415.006.8666.754.0 ÷ 5.61.5281.3.

Предварительные оценочные расчеты при проведениититриметрического анализа1.3.1. Решение типовых задачПример 1.3.1.1.Объектом анализа является смесь Na2CO3 (1 = 20 ÷ 40%) иNa2CO3∙10H2O (2 = 60 ÷ 80%). Содержание Na2CO3 в смеси определяютацидиметрическим титрованием. В лаборатории имеется раствор сернойкислоты с приблизительной концентрацией 0.040 моль/л, раствор метиловогооранжевого (индикатор) и следующая мерная посуда: пипетка на 10 мл,бюретка на 25 мл, мерные колбы вместимостью 100 и 250 мл.Напишите уравнения титриметрических реакций.

Оцените массунавески смеси солей, которую необходимо взять для приготовленияанализируемого раствора в мерной колбе на 100 мл, и массу навескидекагидрата тетрабората натрия, необходимую для приготовлениястандартного раствора в мерной колбе на 250 мл.Справочные данные: M(Na2CO3∙10H2O) = 286.0 г/моль; M(Na2CO3) =106.0 г/моль; M(Na2B4O7∙10H2O) = 381.4 г/моль; ΔpHМО = 3.1 ÷ 4.0; КА1(H2CO3)= 4.5∙10–7; КА2(Н2СО3) = 4.8∙10–11; КА1(H[B(OH)4]) = 7.1∙10–10.Дано:X ≡ Na2CO3:Na2CO3 (1 = 20 ÷ 40%) ++ Na2CO3∙10H2O (2 = 60 ÷ 80%)T  H2SO4; C(H2SO4) = 0.040 моль/лVП = 10 мл; VБ = 25 мл; VK1 = 100 мл; VK2 = 250 млInd  МО; ΔpHМО = 3.1 ÷ 4.0st ≡ Na2B4O7∙10H2OM(Na2CO3∙10H2O) = 286.0 г/мольM(Na2CO3) = 106.0 г/мольM(Na2B4O7∙10H2O) = 381.4 г/мольmсмеси, г] = ?mst(Na2B4O7∙10H2O), [г] = ?29Решение:При использовании в качестве индикатора метилового оранжевогофиксируются окончания следующих титриметрических реакций:при титровании определяемого компонента:2 3 + 2 4 = 2 4 + 2 332− + 23 + = 2 3 + 22 при титровании раствора стандартного вещества:2 4 7 + 24 + 92 = 2 4 + 4 [ ( )4 ]472− + 23 + + 72 = 4 [ ( )4 ]Подтвердим это.

В оттитрованном растворе тетрабората натрияпреобладают только продукты реакции:«Состав раствора»: H[B(OH)4]; Na+; SO42–; H2OрН-определяющая частица: H[B(OH)4]Рассчитаем значения [H3O+] и рН в данном растворе, принимаяконцентрацию C(H[B(OH)4]) ≈ 0.10 моль/л, а значением разбавления –пренебрегая:[3 + ] = √1 ∙ ( [ ( )4 ]) = √7.1 ∙ 10−10 ∙ 0.10 = 8.43 ∙ 10−6 моль⁄лТЭ = −([3 + ]) = − (8.43 ∙ 10−6) = 5.07Данное значение рН хотя и не входит в диапазон ΔpHМО = 3.1 ÷ 4.0,однако располагается очень близко.Аналогичные расчеты следует провести и для карбоната натрия.Однако, здесь следует обратить внимание на возможность индикации ужедвух ступеней реакции.

Запишем преобладающие в растворе частицы приоттитровывании карбонат-иона до гидрокарбонат-иона и рассчитаемзначения [H3O+] и рН:«Состав раствора»: HCO3–; Na+; SO42–; H2OрН-определяющие частицы: HCO3–[3 + ] = √1 ∙ 2 = √4.5 ∙ 10−7 ∙ 4.8 ∙ 10−11 = 4.65 ∙ 10−9 моль⁄лТЭ1 = −([3 + ]) = −(4.65 ∙ 10−9 ) = 8.33Далее запишем преобладающие в растворе частицы приоттитровывании карбонат-иона до угольной кислоты и рассчитаем значения[H3O+] и рН, принимая концентрацию C(H2CO3) ≈ 0.10 моль/л, а значениемразбавления – пренебрегая:«Состав раствора»: H2CO3; Na+; SO42–; H2OрН-определяющие частицы: H2CO3 + H2O30[3 + ] = √1 ∙ (2 3 ) = √4.5 ∙ 10−7 ∙ 0.10 = 2.12 ∙ 10−4 моль⁄лТЭ2 = −([3 + ]) = −(2.12 ∙ 10−4) = 3.67В интервал перехода окраски индикатора метилового оранжевого(ΔpHМО = 3.1 ÷ 4.0) входит значение рН именно второй точкиэквивалентности (pHТЭ2 = 3.67).

Следует отметить, что значение pHТЭ1 = 8.33входит в интервал перехода окраски индикатора фенолфталеина (ΔpHФФ =8.2 ÷ 10.0). Поэтому с индикатором метиловый оранжевый карбонат натриятитруется по двум ступеням (до угольной кислоты), а с индикаторомфенолфталеин – только по первой ступени (до гидрокарбонат-иона).В соответствии с вышеприведенными уравнениями:экв.