Примеры расчетов в титриметрии

В основе вычислений лежит описанный выше (см. параграф 16.1) принцип: вещества реагируют друг с другом всегда в эквивалентных количествах. Так, в кислотно-основном титровании до точки эквивалентности всегда расходуется одинаковое число эквивалентов кислоты и основания. Следовательно, при одинаковой молярной концентрации эквивалентов с_эк реагирующих веществ реакции идут между их равными объемами. Например, на титрование 10 мл 0,1 н. раствора любой кислоты расходуется такой же объем 0,1 н. раствора любой щелочи.

Расчет массы навески стандартного вещества для приготовления титранта. Массу навески т (В) стандартного вещества В, необходимую для получения раствора с заданной молярной концентрацией эквивалентов с_эк(В), рассчитывают по формуле.

где М_эк(В) — молярная масса эквивалентов стандартного вещества В, г/моль; V_p — объем раствора, л.

Пример Приготовьте 100 мл ОД н. раствора карбоната натрия (Na₂C0₃).

Решение. Вычисляем молярную массу эквивалентов карбоната натрия (см. п. 1.4):

z_3K— эквивалентное число, равно 2.

M_3K(Nа₂С0₃) = 105,99: 2 = 52,9950 г/моль.

Затем находим массу навески:

Вычисление результатов титриметрических определений. Результаты анализа в титриметрии вычисляют различными способами.

1. Вычисление результатов при выражении концентрации раствора через титр по определяемому веществу. Заводские и агрохимические лаборатории используют этот способ при массовых определениях одного и того же элемента в большом количестве проб.

Пример Вычислите содержание гидроксида калия в анализируемом растворе, если на титрование было израсходовано 15 мл хлороводородной кислоты с титром 0,3 647 г/мл.

Решение. Для вычислений воспользуемся уравнениями (16.14), (16.15). Титр кислоты НС1 по гидроксиду калия равен.

Находим массу гидроксида калия в анализируемом растворе:

В учебных и научных лабораториях результаты определений обычно вычисляют исходя из концентрации раствора. Ход вычислений зависит от того, выполняют титрование объемным методом (пипетирование) или методом отдельных навесок.

2. Вычисление результатов при титровании по объемному методу (пипетирование). При этом используют уравнение (16.2) с_эк(Х) • V (X) =с_эк(Т) • V (T).

В мерную колбу вместимостью 100 мл перенесли 0,6504 г технической щавелевой кислоты, растворили и довели объем раствора водой до метки. Пипеткой брали по 10,00 мл полученного раствора и титровали 0,1026 н. раствора гидроксида натрия, расход которого в среднем составил 9,85 мл. Определите массовую долю (%) Н₂С₂0₄-2Н₂0 в технической щавелевой кислоте. Решение. Вычисляем концентрацию раствора щавелевой кислоты:

Затем находим массу Н₂С₂0₄-2Н₂0 в 0,1 л раствора. При этом исходим из того, что щавелевая кислота превращается в Na₂C₂0₄, следовательно, молярная масса эквивалентов ее равна ½ молярной массы, т. е. М_ЭК(Н₂С₂0₄-2Н₂0) = 126,06: 2 = 63,03 г/моль. Поэтому.

где У_р — общий объем раствора щавелевой кислоты, л.

Следовательно, массовая доля (%) Н₂С₂0₄-2Н₂0 равна

3. Вычисление результатов при титровании методом отдельных навесок. В этом случае уравнение с_эк(Х) • У (Х) = с_эк(Т) • 7(Т) не может быть использовано, так как навеску анализируемого вещества растворяют в произвольном объеме воды. Вычисляют результат, исходя из того, что при титровании вещества взаимодействуют в эквивалентных количествах (уравнение (16.8)).

Пример Какова массовая доля (%) Н₂С₂0₄-2Н₂0 в техническом образце щавелевой кислоты, если на титрование 0,1500 г его пошло 25,60 мл 0,9 002 н. раствора NaOH?

Решение. Вычисляем, сколько молярных масс эквивалентов NaOH содержалось в 25,60 мл раствора и участвовало в реакции:

1000 мл раствора NaOH содержит 0,9 002 молярных масс эквивалентов NaOH; 25,60 мл раствора NaOH содержит х молярных масс эквивалентов NaOH: х = (25,60 • 0,9 002): 1000 = 0,2 305 молярных масс эквивалентов NaOH.

Но при титровании 1 моль эквивалентов вещества взаимодействует с 1 моль эквивалентов другого. А это означает, что в реакции участвовало также 0,2 305 молярных масс эквивалентов Н₂С₂0₄-2Н₂0. Молярная масса эквивалентов щавелевой кислоты равна 63,03 г/моль. Следовательно, анализируемый раствор содержит: 0,2 305 • 63,03 = 0,1453 г Н₂С₂0₄-2Н₂0.

В массовых долях (%) это составляет: