Основы-аналитической-химии-Скуг-Уэст-т1 (1108740), страница 53
Текст из файла (страница 53)
Рассчитайте рН раствора, содержащего а) 0,0500 М Н,АзОз и 0,0200 М ХаНзйз04, б) 0,0300 М ХаНзАзО, и 0,0500 М ХазНАв04, в) 0,0600 М ХазСОз и 0,0300 М ХаНСОь г) 0,0400 М НзРОз н 0,0200 М ХазНРОз, д) 0,0500 М ХаН504 и 0,0400 М Хаз50з. 1О. Рассчитайте рН раствора, содержащего а) 0,240 М НзРОз и 0,480 М ХаНзРОз, б) 0,0670 М Хаз50з и 0,0315 М ХаН50з, в) 0,640 М НОСзНзХНз и 0,750 М НОСзНзХНзС! г) 0,240 М НзСзОз (щавелевая кислота) и 0,360 М ХазСзОь д) 0,0100 М ХазСзОа и 0,0400 М ХаНСзОз. *11. Чему равен рН буферного раствора, если 60,0 мл 0,200 М ХаНзРОз смешать с а) 50,0 мл 0,120 М НС1? б) 50,0 мл 0,120 М ХаОН? 12. Чему равен рН буферного раствора, образовавшегося прн добавлении 100 мл 0,150 М бифталата калия к а) 100 мл 0,0800 М ХаОН? б) !00 мл 0,0800 М НС!? ' 13. Опишите приготовление 1,00 л буферного раствора с рН 9,60 из 0,300 М ХазСОз и 0,200 М НС!.
14. Опишите, как приготовить 1,00 л буферного раствора с рН 7,00 из 0,200 М НзРОз и О,!60 М ХаОН. 15. Опишите приготовление 1,00 л буферного раствора с рН 6,00 иа 0,500 М ХазАзОз и 0,400 М НС!. *16. Сколько граммов ХазНРОз 2НзО нужно добавить к 400 мл 0,200 М НзРОз, чтобы получить буферный раствор с рН 7,30? 17.
Сколько граммов двузамещевного фталата калия нужно добавить к 750 мл 0,0500 М фталевой кислоты, чтобы получить буферный раствор с рЕ! 5,75? 18. Постройте кривую тнтровання 50,00 мл О,!000 М раствора соедине- ния А 0,2000 М раствором соединения В. В каждом случае рассчитайте рН после Кривые тнтроввния сложных кислотно-основных систем добавления 0,00; 12,50; 20,00; 24,00; 51,00; 60,00 мл раствора соединения В.
А в а) ХааСОз б) втилендиамян в) НтБОт г) НтСтОт 19. При рН 2,00; 4,00; 6,00; 8,00; содержашихся в водном растворе * а) фталевой кислоты, б) фосфорной кислоты, * в) лимонной кислоты, г) мышьяковой кислоты. 25,00; 26,00; 37,50; 45,00; 49,00; 50,00; НС! НС! ИаОН ЫаОН 10,00; 12,00 рассчитайте а всех частиц, ГЛАВА ° 1 Практическое применение метода кислотно-основного титрования Титриметрические методы, основанные на кислотно-основных реакциях, включают прямое или косвенное титрование ионов водорода нли гидроксила. Кислотно-основные методы широко используют в химическом анализе. В большинстве случаев растворителем служит вода; следует принимать во внимание, что кислотный или основной характер растворенного вещества отчасти определяется природой растворителя, и поэтому замена воды иным растворителем позволяет проводить титрование в тех случаях, когда в водных растворах это невозможно.
Титрование в неводных средах обсуждается в гл. 12. Реагенты для кислотно-основных реакций В гл. 9 было упомянуто, что наиболее заметное изменение рН в области точки эквивалентности наблюдается в том случае, если в реакции участвует сильная кислота и сильное основание. Поэтому стандартные растворы для кислотно-основного титровання готовят из сильных кислот и оснований. Приготовление стандартных растворов кислот Обычно в титрнметрическом анализе стандартной кислотой служит соляная кислота. Разбавленные растворы соляной кислоты устойчивы неограниченно долго, и нх можно использовать для титрования в присутствии большинства катионов, не опасаясь конкурирующих реакций осаждения. Есть указания, что 0,1 н.
раствор кислоты можно кипятить без потерь в течение 1 ч, периодически добавляя выпаренную воду; 0,5 н. растворы без заметных потерь можно кипятить по крайней мере 10 мин. 265 Применение метода кислотно основного титрттввния Растворы хлорной и серной кислот также устойчивы и могут служить в качестве стандартных растворов при титровании, когда присутствие хлорид-иона вызвало бы затруднения из-за образования осадка. Стандартные растворы азотной кислоты применяются редко, поскольку азотная кислота обладает окислительными свойствами. Стандартный раствор кислоты обычно готовят разбавлением соответствующего объема концентрированной кислоты и полученный раствор стандартизируют по первичному стандартному основанию. Гораздо реже поступают следующим образом: устанавливают состав концентрированного раствора кислоты путем тщательного измерения его плотности и затем взвешенное количество кислоты разбавляют до точного объема (таблицы плотности реагентов в зависимости от их концентрации имеются в большинстве химических или химико-технологических справочников).
Запасной раствор точно известной концентрации соляной кислоты можно также приготовить перегонкой концентрированного раствора кислоты; при контролируемых условиях последняя четверть дистиллата имеет постоянный и известный состав, причем содержание кислоты в ней зависит только от атмосферного давления. Для интервала давлений Р от 670 до 780 мм рт. ст. 1(8,93 — 10,4) 104 Па)1 масса дистиллата, содержащая точно один эквивалент кислоты, определяется уравнением 4 = !64,673 + 0,02030Р, (11-1) где г7 — масса НС1, кипящей при постоянной температуре.
Стандартные растворы можно приготовить разбавлением рассчитанного количества кислоты до точно известного объема. Стандартизация растворов кислот Разбавленные стандартные растворы соляной или серной кислоты можно стандартизировать гравиметрически, взвешивая осадок хлорида серебра или сульфата бария, выделенный из известного объема стандартнзируемой кислоты. Применение этих методов, естественно, предполагает наличие стехиометрии между анионом и ионом водорода.
Чаще стандартизацию кислот проводят по первичному стандартному основанию. Карбонат натрия. Для стандартизации растворов кислот часто используют карбонат натрия. Карбонат натрия, пригодный в качестве первичного стандарта, выпускается промышленностью; его можно также получить прокаливанием очищенного бикарбоната натрия при 270 †3 'С в течение 1 ч: 2МаНСОт 7|авСОв+ Н О+ СО,(гав).
Как видно из рис. 10-4, на кривой титрования карбоната натрия наблюдаются два скачка. Первый, соответствующий превращении( Глава 11 карбоната в бикарбонат, появляется при рН около 8,4. Второй скачок, соответствующий образованию угольной кислоты, происходит кри рН около 4,0. Для стандартизации обычно используют второй скачок, поскольку он сопровождается более резкнм изменением рН. Непродолжительное кипячение раствора для разрушения продукта реакции, угольной кислоты, способствует более резкому изменению рН в конечной точке, Раствор титруют до первого появления окраски кислотной формы индикатора (например, бромкрезолового зеленого или метнлового оранжевого). В этот момент в растворе содержится большое количество угольной кислоты и немного непрореагировавшего бикарбонат-иона.
При кипячении буферный раствор разрушается вследствие удаления угольной кислоты: Н Отз — и СО2(газ)+НвО. В результате раствор вновь приобретает щелочную реакцию благодаря оставшемуся в нем бикарбонат-иону. По охлаждении раствор дотитровывают. Однако при добавлении последних порций кислоты наблюдается значительно большее изменение рН, и поэтому окраска индикатора изменяется более резко. Можно поступить иначе: к раствору карбоната добавить небольшой избыток кислоты, требующийся для превращения карбоната натрия в угольную кислоту.
Как и прежде, раствор кипятят для удаления углекислого газа, после охлаждения избыток кислоты оттитровывают разбавленным раствором основания. Можно использовать любой индикатор, пригодный для титрования сильной ккслоты сильным основанием. Отношение объемов кислоты и основания устанавливают независимым титрованием. Другие первичные стандарты для кислот. трис-(Оксиметил)- аминометан (ТОАМ) (НОСНг),СЫН, выпускается промышленностью в достаточно чистом виде. Его преимушество перед карбонатом натрия заключается в том, что он обладает значительно большей эквивалентной массой.
В качестве других стандартов могут служить тетраборат натрия, оксид ртути(11) и оксалат кальция; детали, относящиеся к их применению, можно найти в учебниках и справочниках, например 11, 21'. Приготовление стандартных растворов оснований В большинстве случаев в качестве основания служит гидроксид натрия, хотя применяют также гидроксиды калия и бария. Ни одыо из этих веществ не может быть первичным стандартом; после Прнмененне метода ннснотню-основного тнтрооання 267 приготовления растворов приблизительно требуемол концентрации их надо стандартизировать.
Стандартные растворы оснований довольно устойчивы, но их нельзя долго хранить в стеклянном сосуде, и онн не должны контактировать с атмосферой. Гидроксид натрия медленно реагирует со стеклом с образованием силикатов. Поэтому стандартный раствор, если он необходим для работы на протяжении более двух недель, следует хранить в полиэтиленовом сосуде или в стеклянном сосуде, покрытом парафином. Влияние углекислого газа на стандартные растворы оснований. И в растворе, и в твердом состоянии гидроксиды натрия, калия и бария жадно реагируют с углекислым газом, содержащимся в атмосфере, образуя соответствующие карбонаты: Сот+ 2ОН" — т- Сот-+ Нто, Поглощение газа стандартизированным раствором основания не всегда изменяет его титр по кислоте.
Например, если при титровании растворами гидроксидов калия или натрия можно использовать индикатор с переходом окраски в кислой области (например, бромкрезоловый зеленый), каждый карбонат-ион в реагенте взаимодействует с двумя ионами водорода анализируемой кислоты (см, рис. 10-4): Сот + 2Нто+ — н Нтсот+ 2Нто. Поскольку количество кислоты, израсходованное на эту реакцию, эквивалентно количеству основания, превращенного в карбонат, то ошибки возникать не будут. К сожалению, в большинстве случаев при титровании стандартными растворами оснований необходимы индикаторы с переходом окраски в щелочной области (например, фенолфталеин).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
