Хлороводородной кислоты

Эта лабораторная работа складывается из нескольких операций:

1) приготовления вторичного стандартного раствора хлороводородной кислоты;

2) приготовления первичного стандартного раствора тетрабората (или карбоната) натрия;

3) стандартизации раствора хлороводородной кислоты по тетраборату (или карбонату) натрия.

1. Приготовление 250 мл приблизительно 0,1 н раствора хлороводородной кислоты. Молярная масса эквивалентов HCl равна 36,46 г/моль. Поэтому в 250 мл 0,1 н раствора ее должно содержаться:

m (HCl)= М _эк× с _эк× V _р = 36,46×0,1×0,25 = 0,912 г.

Для дальнейших вычислений необходимо определить плотность имеющейся в лаборатории концентрированной кислоты, опустив ареометр в цилиндр с кислотой.

Допустим, плотность оказалась равна 1,179 г/см³. Из приложения видно, что хлороводородная кислота такой плотности имеет массовую долю 36%. Зная это, вычисляют, в какой массе концентрированной кислоты содержится нужная масса HCl:

36 г HСl содержится в 100 г (36%-ного раствора кислоты),

Þ 0,912 г HСl содержится в х г (36%-ного раствора кислоты),

х = (0,912×100): 36» 2,53 г (36%-ного раствора HCl).

Но взвешивать кислоту неудобно, поэтому ее массу пересчитывают на объем:

V (HCl) = m /r = 2,53: 1,179» 2,1 мл.

Растворы приблизительной концентрации кислот можно готовить следующим образом.

1. Находят объем дистиллированной воды V (Н₂О), необходимый для приготовления раствора:

мл.

Мерным цилиндром отмеряют нужный объем дистиллированной воды и переносят его в склянку для приготовления раствора.

2. Мерным цилиндром (или мерной пробиркой) отмеряют нужный объем концентрированной кислоты и переносят кислоту в склянку с водой (!). Затем закрывают склянку пробкой и содержимое тщательно перемешивают.

На склянке должна быть сделана надпись: HCl; 0,1 н; дата, фамилия того, кто приготовил раствор.

2. Приготовление 100 мл стандартного раствора тетрабората натрия. Исходным веществом, наиболее удобным для установки титра хлороводородной кислоты, считают тетраборат натрия Na₂B₄O₇×10H₂O. Водный раствор его вследствие протолиза имеет щелочную реакцию:

Na₂B₄O₇+ 7H₂O 2NaOH + 4Н₃ВО₃.

Поэтому его можно титровать кислотами:

2NaOH + 2HCl = 2NaCl + 2H₂O.

В ходе титрования равновесие протолиза тетрабората натрия смещается вправо, все новые количества щелочи поступают в раствор до тех пор, пока соль полностью не прореагирует.

Из суммарного уравнения:

Na₂B₄O₇+ 2HCl + 5H₂O = 2NaCl + 4H₃BO₃

видно, что в результате реакции накапливается слабая ортоборная кислота. Следовательно, рН раствора в точке эквивалентности будет несколько меньше 7 и для титрования следует взять метиловый оранжевый (или метиловый красный).

Поскольку один моль тетрабората натрия Na₂B₄O₇×10H₂O в этой реакции взаимодействует с 2 моль ионов водорода, молярная масса эквивалентов равна:

М _эк(Na₂B₄O₇×10H₂O) = 381,4: 2 = 190,7 г/моль.

Для приготовления 100 мл 0,1 н раствора требуется тетрабората натрия

m = М _эк× с _эк× V = 190,7×0,1×0,1 = 1,907 г.

Но отвесить точно вычисленную массу трудно. Поэтому в маленькой пробирке или на часовом стекле необходимо взять навеску свежеперекристаллизованного тетрабората около 2 г (с точностью до 0,0002 г), перенести при помощи воронки в мерную колбу вместимостью 100 мл и, обмывая воронку, прилить немного горячей воды, так как в холодной он растворяется плохо. Добившись полного растворения, следует охладить колбу водой под краном и довести объем раствора дистиллированной водой до метки. Не забудьте при этом убрать воронку и прибавление воды заканчивайте с помощью пипетки осторожно, по каплям, (глаз на уровне метки). Если все-таки воды будет прилито больше, чем следует, то отливать ее нельзя, нужно повторить весь процесс приготовления раствора. Приготовленный раствор тщательно перемешайте, закрыв колбу пробкой.

Титр раствора вычисляется как обычно: делением навески на объем раствора. Зная титр, молярную концентрацию эквивалентов тетрабората натрия в растворе рассчитывают по формуле:

;