533

Кк 1, тем ближе практическая концентрация к теоретической. Считают К

сточностью до четвертого знака после запятой.

Входе анализа определяют поправку к концентрации титранта: готовят титрант и стандартный раствор одинаковой концентрации. Если у стандартного раствора она точная, а у титранта – приблизительная, за теоретическую концентрацию титранта следует принять концентрацию стандартного раствора. Поскольку объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их нормальным концентрациям, поправку можно вычислить по результатам титрования, т.е. по объемам растворов.

61

ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАБОЧЕГО РАСТВОРА (ТИТРАНТА)

Пример 1. Приготовьте 0,1 н раствора KOH. Расчет навески. 0,1 н р-ра – это значит, что

1000 мл р-ра cодержат (Н•Э)=(0,1•56) г КОН, 250 мл……………………………..х г КОН

Проанализировав этот расчет, можно вывести общую формулу для расчета навески:

m=H•Э•V (л).

Навеска равна произведению нормальной концентрации раствора на эквивалентную массу растворяемого вещества и на объем раствора в литрах.

Навеску взвешивают на технических весах, растворяют в мерной колбе на 250 мл, доводят до метки, тщательно перемешивают.

Пример 2. Приготовьте 200 мл 0,1 н раствора серной кислоты из 50%-ного раствора ( =1,4 г/мл).

Э (H2SO4)= M/2=98/2=49 г/моль.

Вычисляем массу безводной серной кислоты, необходимой для приготовления заданного раствора, т.е. навеску:

m (H2SO4)=Н•Э•V=0,1•49•0,2=0,98 г.

Вычисляем массу 50%-ного раствора, содержащего 0,98 г серной кислоты: процентная концентрация раствора показывает, что

50 г H2SO4 содержится в 100 г р-ра, 0,98 г ………………….……..х г р-ра,

Ответ: для приготовления 200 мл 0,1 н раствора H2SO4 следует взять 1,33 мл 50%-ного раствора.

Отмеряют 1,33мл 50%-ного раствора серной кислоты цилиндром или мерной пробиркой, соблюдая технику безопасности, растворяют в мерной колбе на 200 мл, доводят до метки, тщательно перемешивают.

62

ВЫЧИСЛЕНИЕ ТОЧНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ТИТРАНТА

Третьей стадией титриметрического анализа является стандартизация или установка точной концентрации титранта. Для этого производится титрование раствора стандартного вещества титрантом. Существуют два способа титрования: способ отдельных навесок и способ пипетирования.

Расчет точной концентрации титранта в способе пипетирования

При установке концентрации титранта способом пипетирования готовят стандартный раствор из стандартного вещества. Для этого рассчитывают навеску, также как для приготовления титранта, взвешивают на аналитических весах, растворяют в мерной колбе, доводят водой до метки. Полученный раствор имеет точную концентрацию, так как приготовлен из стандартного вещества – вещества химически чистого и устойчивого при хранении.

Стандартный раствор можно приготовить также из стандарт-титра. Далее пипеткой отбирают определенную часть (аликвоту) стандартно-

го раствора и тируют титрантом. Титрование повторяют 2-3 раза. По результатам титрования можно рассчитать точную концентрацию титранта двумя методами: 1 – через нормальность стандартного раствора согласно правилу пропорциональности V1H1=V2H2, 2 – через поправочный коэффициент.

Пример 3. Расчет через нормальность стандартного раствора по пра-

вилу пропорциональности.

Вычислите нормальную концентрацию рабочего раствора КОН, если 10,2 мл его расходуется на титрование 10,00 мл точно 0,1н раствора щаве-

левой кислоты (H2C2O4).

V (KOH)•H(KOH)=V(H2C2O4)•H(H2C2O4);

Пример 4. Расчет через поправочный коэффициент.

Вычислите нормальную концентрацию рабочего раствора КОН, если на титрование 10,00 мл 0,1н раствора щавелевой кислоты (К(H2C2O4)=1,0315) его израсходовано 9,50 мл (теоретически все растворы

0,1н).

63

Расчет точной концентрации титранта в способе отдельных навесок

При установке точной концентрации титранта способом отдельных навесок взвешивают на аналитических весах 2-3 навески стандартного вещества, растворяют в произвольном количестве воды, и затем каждую навеску оттитровывают титрантом.

Какой должна быть величина навески стандартного вещества в способе отдельных навесок? Удобно работать с небольшими навесками, чтобы они оттитровывались небольшими объемами титранта. Обычно навеску берут такой, чтобы на ее титрование пошло 10 мл титранта. Отсюда следу-

ет, что навеска стандартного вещества для титрования способом от-

дельных навесок есть масса его в 10 мл раствора с концентрацией, равной концентрации титранта.

В отличие от способа пипетирования, объем стандартного раствора в способе отдельных навесок неизвестен, поэтому использование правила пропорциональности V1H1=V2H2 или поправки для вычисления концентрации раствора невозможно. Расчет производится по величине навески, исходя из закона эквивалентов.

Пример 5. Рассчитайте навеску щавелевой кислоты H2C2O4•2H2O для определения точной концентрации 0,1н раствора KOH способом отдельных навесок.

Вычислить навеску стандартного вещества щавелевой кислоты для титрования способом отдельных навесок – это значит надо рассчитать, сколько граммов кислоты содержится в 10 мл 0,1н раствора:

Э (H2C2O4•2H2O) =126/2=63 г/моль,

в1000 мл 0,1 н р-ра содержится Н•Э=0,1•63=63 г кислоты

в10 мл……………………………………………х г кислоты

Навеску можно рассчитать также по ранее выведенной формуле: m=H•Э•V(л)=0,1•63•0,01=0,063 г.

64

Пример 6. На титрование двух навесок щавелевой кислоты H2C2O4•2H2O m1=0,0635 г и m2=0,0647 г пошло соответственно 9,3 и 9,7мл 0,1н раствора КОН. Вычислить точную концентрацию титранта КОН.

1. Находим число моль эквивалентов щавелевой кислоты, содержащейся в первой навеске:

Э(Н2С2О4•2Н2О)=126/2=63 г/моль,

1 моль эквивалентов кислоты имеет массу 63 г,

х………………………….………………0,0635 г,

00635

x 0 00101 моль эквивалента кислоты содержится

63

впервой навеске, т.е. 0,00101 моль-эквивалента кислоты вступило в реакцию с КОН.

Согласно закону эквивалентов столько же моль эквивалентов КОН вступило в реакцию с кислотой, т.е. 0,00101 моль-эквивалента КОН содержится в 9,3 мл р-ра КОН.

2.Находим нормальную концентрацию КОН:

в9,3 мл р-ра КОН содержится 0,00101 моль-эквивалента КОН,

в1000 мл ……………………………..х моль-эквивалентов,

содержится в 1 литре р-ра. Это и есть нормальная концентрация КОН.

3. Рассуждая аналогично, находим число моль-эквивалентов щавелевой кислоты во второй навеске и нормальную концентрацию КОН:

00647

x 0 00103 моль эквивалента кислоты КОН

63

содержится во второй навеске.

4. В 9,7 мл р-ра КОН содержится 0,00103 моль-эквивалента, 1000 мл……………..……………х моль-эквивалента,

0 00103 1000

x 0 1059 моль - эквивалента КОН

0 3

содержится в 1 литре раствора, т.е. нормальность КОН равна 0,1059.

5. Находим среднюю нормальную концентрацию:

65

ВЫЧИСЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОПРЕДЕЛЯЕМОГО КОМПОНЕНТА ПРИ ПРЯМОМ ТИТРОВАНИИ

Для приготовления А.Р. рассчитывают навеску анализируемого вещества также как для приготовления стандартного раствора, взвешивают на аналитических весах, готовят А.Р. и проводят его титрование. Если титруют способом пептирования, то расчет можно провести тремя методами: 1 – через нормальную концентрацию А.Р., используя правило пропорциональности V1Н1= V2Н2; 2 – через титр титранта по определяемому компоненту; 3 – через поправочный коэффициент.

Если А.Р. титруют способом отдельных навесок, то расчет определяемого компонента производят через титр по определяемому компоненту. Рассмотрим все указанные методы расчета на примерах.

Прямое титрование. Способ пипетирования

Пример 7. Навеску технического КСl величиной 0,5 г растворили в мерной колбе на 250 мл (0,25л), довели водой до метки, перемешали. 10 мл полученного А.Р. оттитровали 8 мл 0,02н AgNO3. Рассчитайте процентное содержание хлорида калия в анализируемом образце.

1. Расчет через нормальную концентрацию А.Р.

В этом методе расчета определяют прежде всего нормальную концентрацию А.Р., используя правило пропорциональности:

б. Определяем грамовое содержание КСl в объеме А.Р.: Э(КСl)=74,5 г/моль

1000 мл А.Р. содержится Н•Э=0,016•74,5=1,192 г КСl 250 мл……………………………………………х г КСl

66

2. Расчет через титр титранта по определяемому компоненту.

В этом методе расчета определяется прежде всего титр титранта по определяемому компоненту, который показывает, сколько граммов определяемого компонента взаимодействует с 1 мл титранта.

Hтитранта Эопред.комп.

Т(титранта/опред.комп.) =

1000

а. Находим титр AgNO3 по КСl:

реагирует с 1 мл AgNO3;

б. Находим объем титранта, который пошел бы на титрование всего А.Р. (т.е. объем титранта на весь А.Р.):

на 10 мл А.Р. расходуется 8 мл AgNO3,

на 250 мл………………….х мл,

в. Находим грамовое содержание КСl в А.Р. m(KCl)=T(AgNO3/KCl)•V(AgNO3 на весь А.Р.)=0,00149•200=0,298 г;

г. Находим процентное содержание KCl в анализируемом образце: 0,5 г – 100%,

0,298 г – ω%.

Ответ: ω(КСl)=59,8%.

Пример 8. На титрование 10 мл раствора гидроксида калия израсходовано 5 мл 0,1н соляной кислоты (КНСl=1,1020). Вычислите массу КОН, содержащуюся в 250 мл анализируемого раствора.

1. Расчет через нормальность А.Р.:

а. Находим практическую, т.е. точную концентрацию титранта НСl, зная поправочный коэффициент к теоретической нормальности его:

Нпракт.(НСl)=К(НСl)•Нтеор.(НСl)=1,1020•0,1=0,1102;

б. Вычисляем нормальность А.Р. КОН по правилу пропорционально-

сти:

V(КОН)•Н(КОН)=V(НСl)•Н(НСl),

67

5 0 1102 H(KOH) 0 055

10

в. Вычисляем массу КОН в 250 мл анализируемого раствора: 1000 мл А.Р. КОН содержат (Н•Э)КОН=0,0551•56=3,0856 г КОН,

250 мл …………………………………………………..….х г КОН,

3 0856 250

x 0 7714 1000

Ответ: m(КОН)=0,7714 г.

2. Расчет через титр титранта по определяемому компоненту:

а. Находим практическую, т.е. точную концентрацию титранта НСl, зная поправочный коэффицент к теоретической его нормальности:

Нпракт.(НСl)=К(НСl)•Нтеор.(НСl)=1,1020•0,1=0,1102;

б. Вычисляем титр соляной кислоты по гидроксиду калия:

следовательно, 0,006171 г КОН реагирует с 1 мл 0,1102н р-ра НСl;

в. Вычисляем объем НСl, требующийся на реакцию с 250 мл А.Р. КОН, т.е. объема титранта на весь объем А.Р.:

10 мл А.Р. КОН реагирует с 5 мл титранта НСl,

250 мл ………………………..х мл ……………...,

г. Находим массу КОН в 250 мл А.Р.:

m(КОН)=Т(НСl/КОН)•V(НСl на весь объемА.Р.)=0,006171•125=0,7714 г. Ответ: m(КОН)=0,7714 г.

3. Расчет через поправочный коэффициент анализируемого раствора.

Находим поправочный коэффициент А.Р.

Вычисляем теоретический и практический титр гидроксида калия, считая все растворы децинормальными (0,1н):

Тпракт.(КОН)=К(КОН)•Ттеор.(КОН)=0,551•0,005600=0,003086 г/мл.

68

Рассчитаем массу КОН в 250 мл А.Р.:

m(КОН)= Тпракт.(КОН)•V(А.Р.)=0,003086•250=0,7714 г КОН. Ответ: m(КОН)=0,7714 г.

Прямое титрование. Способ отдельных навесок

Пример 9. На титрование 0,0700 г технического карбоната калия (поташ) израсходовано 7 мл 0,1112н р-ра НСl. Вычислите массовую долю К2СО3 в поташе (процентное содержание).

б. Находим массу чистого К2СО3, содержащуюся в 0,0700 г технического образца поташа.

Титр НСl по К2СО3 показывает, сколько г К2СО3 взаимодействует с 1 мл НСl, следовательно,

m(К2СО3)= Т(НСl/ К2СО3)•V(НСl)=0,00767•7=0,05369 г.

Это значит, что в навеске содержится чистого К2СО3 0,05369 г; в. Находим процентное содержание К2СО3:

0,0700 г – 100%,

0,05369 г – ω%,

ВЫЧИСЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ОПРЕДЕЛЯЕМОГО КОМПОНЕНТА ПРИ КОСВЕННОМ ТИТРОВАНИИ МЕТОДОМ ЗАМЕЩЕНИЯ

Косвенное титрование методом замещения состоит в том, что к А.Р. добавляется раствор вспомогательного реагента, который вступает в реакции с анализируемым веществом. При этом образуется новое вещество, называемое заместителем, которое оттитровывается титрантом. Следовательно, в отличие от прямого титрования в методе замещения титрант непосредственно с А.Р. не реагирует. Титрант реагирует с заместителем анализируемого вещества. Однако расчет содержания определяемого компонента ведется так же, как и при прямом титровании, как будто А.Р. непосредственно реагирует с титрантом. Это объясняется законом эквива-

69

лентов, согласно которому заместителя образовалось столько же молей эквивалентов, сколько их было в анализируемом веществе, т.е. анализируемое вещество замещается эквивалентным количеством заместителя. Расчеты в методе замещения аналогичны расчетам в прямом титровании: в способе пипетирования расчет содержания определяемого компонента можно производить двумя методами (через нормальность и через титр по определяемому компоненту), в способе отдельных навесок – одним (через титр по определяемому компоненту).

Метод замещения. Способ пипетирования

Пример 10. Навеску KMnO4 0,1300 г растворили в мерной колбе на 250 мл. К 10 мл этого раствора добавили избыток йодида калия и серной кислоты. На титрование образовавшегося йода было затрачено 8,5 мл 0,0108н р-ра тиосульфата натрия. Вычислите процентное содержание марганца в техническом образце перманганата калия.

2KMn+7O4 + 8H2SO4 + 10KI = 6K2SO4 + 2Mn+2SO4 + 5I2 + 8H2O

А.Р. среда вспом. заместитель реагент

I2 + 2Na2S2O3 = Na2S4O6 + 2 NaI,

Титрант

Э(KMnO4) = 158/5 =31,6 г/моль; Э(Mn+7)= 55/5 =11 г/моль.

1. Через нормальную концентрацию А.Р.:

а. Находим нормальную концентрацию А.Р.

V(KMnO4)•Н(KMnO4) = V(Na2S2O3)•Н(Na2S2O3),

10•Н(KMnO4) = 8,5•0,0108,

б. находим граммовое содержание марганца в А.Р.:

1000 мл А.Р. содержат (Н•Э(Mn)) = 0,00918•11=0,10098 г Mn, 250 мл…………………………………………………...…х г Mn,

1000 0 10098

250х

х= 0,02525 г Mn;

в. Находим процентное содержание Mn:

0,1300 г – 100%,

0,02525 г – ω%,

0 02525100

(Mn) 19 42% 0 1300

70