zadachnik_2016_g__-_modifitsirovannyi_774 (Л. Е. Романовская, Л. И. Федорина, Р. Д. Соловов - Учебно-методическое пособие "Титриметрический анализ"), страница 6

Поэтомус индикатором фенолфталеин оттитровываются гидроксид натрия икарбонат натрия по первой ступени (до гидрокарбоната натрия), а синдикатором метиловый оранжевый – гидроксид натрия и карбонат натрияпо двум ступеням (до угольной кислоты):1 реакция: − + 3 + = 22 } ФФ → ФФ} МО → МО2 реакция: 32− + 3 + = 3− + 23 реакция: 3− + 3 + = 2 3 + 2 Запишем закон эквивалентов для титрования смеси гидроксида икарбоната натрия в присутствии индикатора фенолфталеина:+1 ( − ) + 2 (32− ) = ФФ (3 )Закон эквивалентов для титрования смеси гидроксида и карбонатанатрия в присутствии индикатора метиловый оранжевый:+1 ( − ) + 2 (32− ) + (3− ) = МО (3 )Отметим, что объем титранта пошедший на титрованиеобразовавшегося гидрокарбонат-иона до угольной кислоты равен разницемежду объемами титранта затраченных с метиловым оранжевым ифенолфталеином: (на 3− ) = (МО − ФФ )Поскольку при титровании карбоната натрия по первой ступениобразуется равное количество гидрокарбоната натрия, то на его титрованиепотребуется такой же объем титранта (на 32− ) = (на 3− ) = (МО − ФФ )Поскольку с фенолфталеином оттитровывается и гидроксид натрия икарбонат натрия по первой ступени, то разница между объемами титранта сфенолфталеином и пошедшего на титрование карбоната натрия будетсоответствовать титрованию гидроксида натрия: (на − ) = ФФ − (на 32− ) = ФФ − (МО − ФФ ) == (2 ∙ ФФ − МО )Запишем оба закона эквивалентов с учетом известных по условиюзадачи объемов титранта и выразим концентрации гидроксида и карбонатанатрия в аликвотной части:41 (24)0.05350 моль⁄л (3 === 0.1070 моль⁄л()экв.

2 4½2−2 (3 ) ∙ пробы = (3 + ) ∙ (МО − ФФ )+)2 (32− ) (3 + ) ∙ (МО − ФФ )=пробы1 ( − ) ∙ пробы = (3 + ) ∙ (2 ∙ ФФ − МО ) (3 + ) ∙ (2 ∙ ФФ − МО )1 ( =пробыДанные концентрации гидроксида и карбоната натрия в аликвотнойчасти – концентрации и в мерной колбе объемом 500.0 мл. Таким образом,выразим соответствующие им массы чистых веществ и вычислим массовыедоли гидроксида и карбоната натрия в исходной смеси:(2 3 ) = 2 (32− ) ∙ К ∙ (2 3 ) =−) (3 + ) ∙ (МО − ФФ ) ∙ К ∙ (2 3 )=пробы (3 + ) ∙ (МО − ФФ ) ∙ К ∙ (2 3 )∙ 102 % =пробы ∙ навески0.1070 моль⁄л ∙ (27.25 − 15.77) мл ∙ (500.0 ∙ 10−3) л ∙ 106.0 г⁄моль=∙10.00 мл ∙ 7.6600 г∙ 102 % = 84.9910% ≅ 84.99%( ) = 1 ( − ) ∙ К ∙ ( ) = (2 3 ) = (3 + ) ∙ (2 ∙ ФФ − МО ) ∙ К ∙ ( )=пробы( ) ( ) =∙ 102 % =навески (3 + ) ∙ (2 ∙ ФФ − МО ) ∙ К ∙ ( )=∙ 102 % =пробы ∙ навески0.1070 моль⁄л ∙ (2 ∙ 15.77 − 27.25) мл ∙ (500.0 ∙ 10−3) л ∙ 40.00 г⁄моль=∙10.00 мл ∙ 7.6600 г∙ 102 % = 11.9851% ≅ 11.99%Пример 1.4.1.2.Пробу раствора, содержащего фосфорную кислоту и дигидрофосфаткалия, объемом 10.00 мл перенесли в мерную колбу объемом 200.0 мл и42довели до метки дистиллированной водой.

На титрование аликвотной частиполученного раствора объемом 20.00 мл с индикатором метиловыйоранжевый затратили 11.35 мл раствора гидроксида калия с концентрацией0.1040 моль/л, а на титрование той же пробы с индикатором фенолфталеин –34.25 мл.Напишите уравнение титриметрических реакций. Рассчитайтемассовые концентрации фосфорной кислоты и дигидрофосфата калия впробе.Справочные данные: M(H3PO4) = 98.00 г/моль; M(KH2PO4) = 136.1 г/моль;КА1(H3PO4) = 7.1∙10–3; КА2(H3PO4) = 6.2∙10–8; КА3(H3PO4) = 5.0∙10–13; ΔpHФФ =8.2 ÷ 10.0; ΔpHМО = 3.1 ÷ 4.0.Дано:X1 ≡ H3PO4; X2 ≡ KH2PO4Vпробы = 10.00 мл; VK = 200.0 мл; Vал.ч.

= 20.00 млT  KOH; C(KOH) = 0.1040 моль/лInd ≡ ФФ; ΔpHФФ = 8.2 ÷ 10.0Ind ≡ МО; ΔpHМО = 3.1 ÷ 4.0VTМО = 11.35 мл; VTФФ = 34.25 млM(H3PO4) = 98.00 г/моль; M(KH2PO4) = 136.1 г/мольКА1(H3PO4) = 7.1∙10–3; КА2(H3PO4) = 6.2∙10–8КА3(H3PO4) = 5.0∙10–13T(H3PO4), [г/л] = ?T(KH2PO4), [г/л] = ?Решение:Титриметрические реакции для смеси фосфорной кислоты идигидрофосфата калия выглядят следующим образом:34 + = 2 4 + 2 2 4 + = 2 4 + 2 или в ионной форме:34 + − = 24− + 224− + − = 42− + 2Подтверждение раздельного титрования фосфорной кислотыприведено ранее (см.

Пример 1.2.1.3). Определим, окончание каких реакцийможно наблюдать с индикаторами метиловый оранжевый и фенолфталеин.43Для этого запишем «состав раствора» и рассчитаем [H3O+] и pH последостижения каждой из точек эквивалентности.Первая Т. Э. – оттитрована фосфорная кислота до дигидрофосфат-иона:«Состав раствора»: H2PO4–; K+; H2OрН-определяющая частица: H2PO4–[3 + ] = √1 ∙ 2 = √7.1 ∙ 10−3 ∙ 6.2 ∙ 10−8 = 2.10 ∙ 10−5 моль⁄лТЭ1 = −([3 + ]) = −(2.10 ∙ 10−5) = 4.68Вторая Т.

Э. – оттитрованы фосфорная кислота и дигидрофосфат-ион догидрофосфата-иона:«Состав раствора»: HPO42–; K+; H2OрН-определяющая частица: HPO42–[3 + ] = √2 ∙ 3 = √6.2 ∙ 10−8 ∙ 5.0 ∙ 10−13 = 1.76 ∙ 10−10 моль⁄лТЭ2 = −([3 + ]) = − (1.76 ∙ 10−10) = 9.75В интервал перехода окраски индикатора метилового оранжевого(ΔpHМО = 3.1 ÷ 4.0) входит значение рН первой точки эквивалентности(pHТЭ2 = 4.68), а значение pHТЭ2 = 9.75 входит в интервал перехода окраскииндикатора фенолфталеина (ΔpHФФ = 8.2 ÷ 10.0). Поэтому с индикаторомметиловый оранжевый оттитровывается фосфорная кислота по первойступени (до дигидрофосфат-иона), а с индикатором фенолфталеин –фосфорная кислота по двум ступеням (до гидрофосфат-иона) идигидрофосфат калия:1 реакция: 3 4 + − = 2 4− + 2 }МО → МО} ФФ → ФФ2 реакция: 2 4− + − = 42− + 2Закон эквивалентов для титрования смеси фосфорной кислоты идигидрофосфата калия в присутствии индикатора метиловый оранжевый:−1 (34 ) = МО ( )Запишем закон эквивалентов для титрования смеси фосфорнойкислоты и дигидрофосфата калия в присутствии индикаторафенолфталеина:−1 (34 ) + (24− ) = ФФ ( )Поскольку при титровании фосфорной кислоты по первой ступениобразуется равное количество дигидрофосфат-иона, то на его титрованиепотребуется такой же объем титранта: (на 24− )из 3 4 = (на 34 ) = МО44Тогда на титрование дигидрофосфата калия, присутствовавшего висходной смеси, расходуется разница между объемом титранта сфенолфталеином и объемами титранта, затраченными на титрованияфосфорной кислоты и образовавшегося дигидрофосфат-иона: (на 2 4− )из смеси = ФФ − (на 34 ) − (на 24− )из 3 4 == (ФФ − 2 ∙ МО )Запишем оба закона эквивалентов с учетом известных по условиюзадачи объемов титранта и выразим концентрации фосфорной кислоты идигидрофосфата калия в аликвотной части:1 (34) ∙ ал.ч.

= ( ) ∙ МО ( ) ∙ МО1 (34 ) =ал.ч.2 (24 ) ∙ ал.ч. = ( ) ∙ (ФФ − 2 ∙ МО ) ( ) ∙ (ФФ − 2 ∙ МО )2 (2 4 ) =ал.ч.Напомним, что концентрация веществ в аликвотной части и мернойколбе объемом 200.0 мл одна и та же. Исходя из сохранения количествавещества при разведении пробы в мерной колбе, вычислим массовыеконцентрации фосфорной кислоты и дигидрофосфата калия в исходнойпробе:конц.в пробе(3 4 ) = разб.в мерной колбе(34 )конц. (34 ) ∙ ал.ч.

= 1 (3 4 ) ∙ К (34 )∙= 1 (34 ) ∙ К(3 4 ) ал.ч. ( ) ∙ МО ∙ К ∙ (34 )(3 4 ) ==ал.ч. ∙ пробы0.1040 моль⁄л ∙ 11.35 мл ∙ 200.0 мл ∙ 98.00 г⁄моль== 115.6792 г⁄л ≅20.00 мл ∙ 10.00 мл≅ 115.7 г⁄л ( ) ∙ (ФФ − 2 ∙ МО ) ∙ К ∙ (34 )() 24 ==ал.ч. ∙ пробы0.1040 моль⁄л ∙ (34.25 − 2 ∙ 11.35) мл ∙ 200.0 мл ∙ 136.1 г⁄моль==20.00 мл ∙ 10.00 мл= 163.4833 г⁄л ≅ 163.5 г⁄л451.4.2. Задания для самостоятельного решенияПри решении задач №№ 108 – 123 необходимо написать уравнениятитриметрических реакций и обосновать, окончание каких реакцийфиксируется с указанными индикаторами.Все справочные данные приведены в конце данного пособия.108. Раствор, содержащий карбонат- и гидрокарбонат-ионы, титруютраствором хлороводородной кислоты с концентрацией 0.1500 моль/л.При использовании фенолфталеина в качестве индикатора натитрование аликвотной части объемом 20.00 мл затрачено 12.50 млраствора титранта, а с метиловым оранжевым – 33.20 мл.

Рассчитайтемолярные концентрации (моль/л) карбонат- и гидрокарбонат-ионов ванализируемом растворе.109. Анализируемый раствор содержит смесь хлорной и фосфорнойкислот. Аликвотную часть раствора объемом 50.00 мл оттитровалираствором гидроксида калия (0.1120 моль/л), последовательно с двумяиндикаторами. На титрование с метиловым красным затратили 14.25мл раствора титранта, а с фенолфталеином затратили еще 4.75 мл.Рассчитайте массовые концентрации (г/л) каждой из кислот висходном растворе.110. Навеску технического гидроксида натрия массой 0.5300 г,содержащего в качестве примеси карбонат натрия, растворили вмерной колбе вместимостью 50.00 мл.

На титрование 10.00 мл этогораствора с фенолфталеином израсходовали 22.87 мл растворахлороводородной кислоты (0.1000 моль/л), а на титрование такой жеаликвотной части с метиловым оранжевым – 25.07 мл. Вычислитемассовую долю (%) гидроксида натрия в образце.111. На титрование аликвотной части раствора, содержащего смесьфосфорной кислоты и дигидрофосфата натрия, с индикаторомметиловым оранжевым пошло 6.85 мл, а с индикаторомфенолфталеином – 28.10 мл, раствора гидроксида натрия (0.1000моль/л). Определите массу (мг) каждого компонента в аликвотной частираствора.46112. В мерную колбу вместимостью 50.00 мл поместили 1.000 мл смеси,содержащей серную и фосфорную кислоты и объем раствора довелидо метки дистиллированной водой.