Расчеты в титриметрическом методе анализа

Свойства растворов, зависят от их состава, который принято выражать через пять основных видов концентрации

Таблица 1

№	Название	формула	Единицы измерения
1	Массовая (процентная) концентрация		%
2	Молярная концентрация		моль/л
3	Молярная концентрация эквивалента (нормальность)	Cx =	моль/л
4	Моляльная концентрация		моль/100г Н₂О
5	Титр		г/мл

m_x- масса вещества, г

Mx- молярная масса, г/моль

М₍_f_экв_x₎ – молярная масса эквивалента вещества, г/моль

Fэкв. x - фактор эквивалентности

m_р-ля- масса растворителя

m_р-ра- масса раствора, г

V- объем раствора, мл

Условные обозначения:

1м- одномолярный 1н- однонормальный

· Расчёты по приготовлению рабочих растворов.

Приготовление растворов связанно с расчетом количества исходного вещества, необходимого для приготовления раствора заданной концентрации. Для этого рассчитываем массу навески сухого вещества или объем более концентрированного раствора, из которого готовят требуемый раствор разбавлением.

Пример 1.

Рассчитать массу навески сульфата меди(II) CuSO₄*5Н₂0, необходимую для приготовления 250мл с молярной концентрацией эквивалента 2 моль/л

Дано:

V = 250мл= 0,25л;

C(1/2CuSO₄*5Н20) = 2 моль/л;

m_н (CuSO₄*5Н₂0) -?

Решение:

M CuSO₄*5Н₂0=249.68г/моль

M (1/2CuSO₄*5Н₂0) =124.84г

Из формулы молярной концентрации эквивалента

C(1/2CuSO₄*5Н₂0) =

выражаем массу вещества

m CuSO₄*5Н₂0= C(1/2CuSO₄*5Н₂0)* = 2*0.25*124.84=62.42г

Ответ: масса навески m (CuSO₄*5Н₂0) =62.42г

Пример 2.

Рассчитать объём концентрированной серной кислоты (плотность раствора ρ H₂S0₄= 1,84г/см³), необходимый для приготовления 0,5л раствора с молярной концентрацией 0.4 моль/л

Дано:

ρ H₂S0₄= 1,84г/см³)

W(H₂SO₄)=98%(по справочным данным)

V =0,5л

С(H₂S0₄)= 0.4 моль/л

V(H₂S0₄)=?

Решение:

Находим массу вещества, необходимую по заданию

M _Н_2SO4 = 98.08 г/моль

m (H₂SO₄)= C(H₂SO₄)* = 0.4*98.08 *0.5= 19.62г

Находим массу 98% раствора, содержащую рассчитанную массу вещества

100 г раствора--------------------98г H₂SO₄

m_р-ра ------------------------------------19.62г

m_р-ра = = 20.01г

Массу раствора пересчитываем на объем

V(H₂S0₄)= = =10.9мл

Ответ: объём серной кислоты V(H₂S0₄)= 10.9мл

Различают растворы с приготовленным и установленны м титром

По рассчитанным данным приготовить раствор с точной концентрацией можно только из, так называемых, исходных (установочных) веществ.

Эти вещества должны отвечать следующим требованиям:

-состав вещества должен отвечать строгой химической формуле;

-вещество должно быть химически чистым, т.е. содержание примесей не должно превышать 0,05 - 0,1%;

-вещество должно быть устойчивым как в твердом виде, так и в виде раствора.

-приготовленные растворы не должны изменять состав при хранении и использовании в анализе

Исходные (установочные) вещества:

Na₂B₄O₇*10H₂O-тетраборат натрия (бура)

Na₂CO₃-карбонат натрия (сода)

H₂C₂O4*2H₂O -щавелевая кислота

(NH₄)₂ C₂O₄* H₂O- оксалат аммония

Na₂ C₂O₄- оксалат натрия

K₂Cr₂O₇- дихромат калия

MgSO₄ – сульфат магния

NaCl и другие

Растворы с приготовленным титром концентрации получают растворением точной навески (m_н) исходного вещества в определенном объеме растворителя (V).

Титр такого раствора

Для веществ, не отвечающих требованиям исходных, после их приготовления точную концентрацию необходимо устанавливать

К таким веществам относятся кислоты HCl,H₂SO₄,HNO₃,щелочи NaOH, KOH, перманганат калия KMnO4, тиосульфат натрия Na₂S₂O₃*5H₂O) и другие

В таких случаях готовят раствор титранта, концентрация которого известна лишь приблизительно, а затем его точную концентрацию устанавливают по соответствующим исходным веществам и получаем раствор с установленным титром

· Расчеты по установке титра (стандартизации) растворов

Расчеты основаны на законе эквивалентов

Концентрацию титруемого (в частном случае рабочего) раствора рассчитывают по данным титрования, исходя из основного положения титриметрического анализа:

объёмы растворов веществ, нацело реагирующих между собой обратно пропорциональны молярным концентрациям эквивалентов этих веществ в растворах.

= *

где:

V1, C (fэкв.х1)-объём и молярная концентрация эквивалента первого (устанавливаемого) раствора

V2, C (fэкв.х2)-объём и молярная концентрация эквивалента второго раствора (раствора исходного вещества)

Поправочный коэффициент F – величина, показывающая во сколько раз практическая концентрация отличается от заданной

К=

Например:

требуется приготовить раствор с заданной (теоретической) концентрацией 0,1000 моль/л. Практически приготовлен раствор с близкой (но не точно равной 0,1000 моль/л) концентрацией 0,1056 моль/л. Тогда поправочный коэффициент равен

К = 0,1056/0,1000= 1,056.

В дальнейшем при применении приготовленного раствора можно во всех расчетах использовать теоретическую концентрацию, вводя поправочный (для данного раствора) коэффициент, что упрощает проведение расчетов.

Рекомендует готовить стандартные растворы с поправочным коэффициентом в пределах 0,98— 1,02.

Пример 1.

Для установки точной концентрации приготовленного раствора соляной кислоты 10 мл 0.1н раствора тетрабората натрия оттитровано кислотой в присутствии индикатора. На титрование пошло 20 мл раствора кислоты. Рассчитать молярную концентрацию эквивалента соляной кислоты

Дано:

С(1/2 Na₂B₄O₇*10H₂O) = 0.1 моль/л

V (Na₂B₄O₇*10H₂O)=10 мл

V HCl =20мл

С(1/1HCl)=?

Решение:

С(1/1HCl) = = моль/л