О.Ф. Петрухина - Аналитическая химия (Физические и физико=химические методы анализа) (1110109), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Неправиль„о приготовленные стандартные растворы для калибровки элекодов могут привести к значительной ошибке при проведении прямых потенциометрических измерений. 3 Равновесие между поверхностью мембраны и раствором в отсутствие буферных сред или в случае разбавленных растворов устанавливается медленно. Поэтому измерения должны быть длительными во времени, в противном случае результаты будут ошибочными. 4. При работе со стеклянными электродами при рН < О следует иметь в виду, что измеренное значение рН несколько выше истинного. 5. Обычный стеклянный электрод чувствителен к ионам щелочных металлов при рН > 9. 6.
Перед измерением электроды следует промыть дистиллированной водой. Работа 1 . Определение рУ и зиелочности природной воды Потенциометрическое измерение рН воды проводят с использованием стеклянного индикаторного электрода. Определению не мешают окраска, мутность, взвеси, присутствие свободного хлора, окислителей или восстановителей или же повышенное содержание солей в пробе. Во второй части работы проводят определение шелочности природной воды. Под общей щелочностью воды понимают сумму содержащихся в ней анионов НСОз, СОз, ОН . Основным компонентом щелочности природных вод при рН < 8,3 является анион НСОз, а при рН > 8,3 компонентами общей щелочности могут быть, в зависимости от рН, анионы НСО, СО~ ~или ОН Наличие всех трех компонентов одновременно невозможно, поскольку протекает реакция кислотно-основного взаимодействия: НСОз + ОН -+ НзО+ СОз Значение рН = 8,3, найденное из уравнения рН = 1/2(рКн со + рК -) 1/2(64+ )б 3) 8 35 является минимальным граничным для содержания свободных мг .м р рим " Работы ! — 5 разработаны доцентом кафедры аналитической химии РХТУ "".
д. И. Менделеева, к. х. н, Л. Б. Кузнецовой. 243 содержания ионов НСО и СО~ ~(и тем более ионов ОН ) обу„~ словлено концентрацией Н СОз и определяется уравнением: ~/2(ран со ~й~н сО ) Например, для 1О з М растворов рН = 1/2(6,4 + 2) = 4,2 Метод определения общей щелочности воды и ее компонентов основан на потенциометрическом титровании 0,1 М стандартным раствором НС1 с индикаторным стеклянным электродом и хло ридсеребряным электродом сравнения с регистрацией всех возможных скачков рН. При этом могут происходить следующие реакции: ОН + Н+ -+ Нзо; С0з 2+ Н+ -+ НСОз НСО + Н+- Н СО В зависимости от компонентов шелочности возможны следующие варианты титрования.
1. На кривой титрования имеется один скачок: а) начальное значение рН > 8,3 — компонентами щелочности являются ионы ОН; б) начальное значение рН < 8,3 — компонентами шелочности являются ионы НСОз 2. На кривой титрования имеются два скачка: а) ~'1 = Рз (где р1 и Гз — объемы титранта, соответствующие точкам эквивалентности) — компонентами щелочности являются ионы СО~~, титруемые ступенчато. Для расчета карбонатной щелочности берут объем Р; + Р' = 2)~~ = 2 1'~ б) ~'~ > Р~ — компонентами щелочности являются ОН и СОз 2- Первый скачок соответствует реакциям: ОН + Н» -+ Нзо СОз + Н+ — НСО (1'~) второй скачок отвечает реакции: НСО, + Н'- Н,СО, (и,) ДлЯ Раечка каРбонатной щелочности иопользУют объем 2 Рз, а шелочности, обусловленной содержанием ионов ОН, — объем (и, — и).
в) 1'~ < Р~ — компонентами щелочности являются ионы НСОз и СОз 244 Первый скачок соответствует реакции: со, '+ н — *нсо, (у,) Второй скачок соответствует реакциям: *НСОз + Н+ Нзсоз (Уз) нсо + н+- н со Для расчета щелочности, обусловленной присутствием карбоиатов, используют объем 2 Уи а гилрокарбонатной щелочности— объем ( У~ — У!). Общую шелочность воды рассчитывают с учетом (У, + У). Приборы и реактивы Установка для потенциометрического титрования. Стеклянный индикаторный электрод. Насыщенный хлоридсеребряный электрод сравнения.
Мерная колба вместимостью 100 мл. Стандартный раствор НС1, 0,1 М. Выполнение работы Определение ро воды. Пробу воды помешают в ячейку для потенциометрического титрования и тщательно перемешивают магнитной мешалкой. Напомним, что перед началом измерения электроды промывают дистиллированной водой, затем погружают в анализируемую пробу.
Одновременно с электродами в пробу погружают термометр для определения температуры в ходе измерений. Результаты измерений регистрируют по шкале РН и повтоРяют до получения трех сходящихся результатов (различающихся 'не более чем на 0,1 единицы РН). По результатам определения Рассчитывают концентрацию водородных и гидроксильных ионов (в моль/л): ОН =10 рн-рк„ Нэ — 10 — Рн Определение щелочностпи воды. Пробу воды помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, доливают до метки дистиллированную воду и тщательно перемешивают. В ячейку для титрования вносят с помощью пипетки 10 мл анализируемого раствора, добавляют 40 мл дистиллированной воды, погружают в раствор электролы, включают магнитную мешалку и титруют 0,1 М стандартным Раствором НС!, добавляя титрант порциями по 0,5 мл. После введения каждой порции титранта дают установиться показаниям лрибора и записывают результаты измерения РН. После достижения первого скачка РН титрование продолжают ао получения второго скачка и далее до незначительного измене- 245 ния рН.
Титрование повторяют до получения трех сходящихс, '. результатов. По данным титрования строят кривые титрования в координатах "ЛрН/Л )г — объем титранта". По кривым тнтровани„ находят точки эквивалентности и определяют объемы титранта Ъ израсходованные на титрование по первому скачку рН(Р~) и по второму скачку рН( )г ). Проанализировав кривые титрования, делают вывод о составе (качественном и количественном) компонентов гцелочности ана лизируемой воды. Щелочность воды А (в моль/л) рассчитывают по формуле: А = (гнс1С(/з„,но)/10 Работа 3. Анализ смеси фосфорной кислоты и дигидрофосфата натрия Анализ смеси фосфорной кислоты и дигидрофосфата натрия проводят титрован нем стандартным раствором ХаОН со стеклянным индикаторным электродом и хлоридсеребряным электродом сравнения.
Метод основан на последовательной нейтрализации фосфорной кислоты по двум ступеням диссоциации (два скачка потенциала на кривой титрования), дигидрофосфат натрия нейтрализуется совместно с продуктом нейтрализации фосфорной кислоты по первой ступени () 1аНзРО4'): НзРО4 + ХаОН -+ ИаНзРО4* + НзО (1 скачок) )х)аНзРО4* + ХаОН -+ ХазНРО4 + НзО (2 скачок) ХаНзРО4 + )х1аОН -+ ХазНРО4 + НзО (2 скачок) Приборы и реактивы Приборы, см. работу 1. Стандартный раствор )ЧаОН, 0,1 М. Анализируемый раствор: смесь -0,01 М растворов НзРО4 и Ма Нз РО4. Выполнение работы Анализируемый раствор помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, доливают до метки дистиллированную воду и тщательно перемешивают.
В ячейку для титрования вносят с помощью пипетки 10 мл полученного раствора, добавляют 40 мл дистиллированной воды, погружают в раствор электроды, включают мешалку и титруют О,! М стандартным раствором ХаОН. Первое титрование является ориентировочным. Титрант вводят равномерными порциями, обычно по 1 мл, дают установиться показаниям прибора и записывают результаты измерения эдс после каждого добавления титранта. Далее приступают к точномУ титрованию: титрант вводят порциями по 0,5 мл до суммарного объема на 1 мл меньше, чем объем титранта в точке эквивалент- 246 иос ости при провелении ориентировочного титрования, затем пролжают добавлять титрант по 0,1 мл. После достижения первого ск ачка потенциала титрование продолжают до получения второго качка и затем до незначительного изменения эдс. По данным итрования строят дифференциальную кривую титрования в коорд динатах "ЛЕ/д К вЂ” объем израсходованного титранта".
Максиумы на кривой титрования соответствуют конечным точкам титрования (два максимума). Содержание фосфорной кислоты и дигидрофосфата натрия (в г) вычисляют по обычным формулам титриметрического анализа. ()ри расчете содержания фосфорной кислоты используют объем 0 1 М раствора ХаОН, израсходованного на титрование по первому скачку кривой, при расчете содержания дигидрофосфата— разность объемов между вторым и первым скачком.
Работа 3. Анализ очищенного рассола длл производства хлора и каустической соды Для производства хлора и каустической соды методом электролиза применяют рассол, получаемый растворением поваренной соли в теплой воде. Сырой рассол содержит растворимые и нерастворимые примеси, нарушающие процесс электролиза, поэтому перед поступлением на электролиз его очищают от примесей.
В хлорной промышленности применяют содово-каустический способ очистки, по которому примесные ионы кальция осаждают содой, а ионы магния — щелочью. После осаждения примесей снижают щелочность рассола, нейтрализуя избыток щелочи соляной кислотой. Качество очищенного рассола контролируют после фильтрации перед подачей на электролиз. Очищенный рассол содержит избыток реагентов, используемых для очистки (ХазСОз и ХаОН), которые способствуют повышению расхода тока при электролизе и, следовательно, увеличению выделения кислорода, окисляющего графит анодов. Поэтому очищенный рассол необходимо анализировать на содержание ХазСОз и )4аОН.
Кроме того, определяют содержание основного компонента рассола— ХаС!. В рассоле может не содержаться ХаОН, если при нейтрализации в рассол был добавлен избыток кислоты, в этом случае в Рассоле может образоваться гидрокарбонат натрия ХаНСОз. Приборы и реактивы См, работу Хя 1 Выполнение работы Определение содержания )з'аОН и )за СОз (или ХаНСОз и пагСОз) потенииометрическим титрованием. Анализируемый раствор помещают в мерную колбу емкостью 100 мл, доводят объем Раствора до ме~ки дистиллированной водой и тгцательно переме- 247 шивают. Вносят в ячейку для потенциометрического титровщ~1 1О мл полученного раствора, добавляют 50 мл дистиллированной воды, погружают в раствор электроды, включают магнитную ме, шалку и титруют стандартным 0,1 М раствором НС! до последа. вательного получения двух скачков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
