Лабораторна робота 14

Аналіз суміші хлоридної і борної кислот

(контрольне завдання)

 

Борна кислота є досить слабка одноосновна кислота, константа іонізації якої складає К = 6,4·10^-10. У ході титрування борна кислота поводить себе у розведених розчинах як метаборна, тому її реакцію з лугом можна виразити рівнянням

HBO₂ + NaOH ↔ NaBO₂ + H₂O

У повному вигляді рівняння має вигляд

H₃BO₃ + NaOH ↔ NaH₂BO₃ + H₂O

або

HBO₂·H₂O + NaOH ↔ NaBO₂·H₂O + H₂O

Значення рН у точці еквівалентності обчислюються за формулою

рН = 7+ ½ рК + ½ lg С _солі

За умови, що С = 0,1 М; рН = 7 + 4,6 – 0,5 = 11,1.

Крива титрування характеризується слабким перегином біля точки еквівалентності внаслідок сильного гідролізу утвореної солі. Індикатори з показником титрування рТ 11 не використовуються в об'ємному аналізі, тому борну кислоту безпосереднім титруванням натрій гідроксидом визначити не можна. Але якщо в розчин додати деякі багатоатомні спирти (маніт, гліцерин, інвертний цукор), то вони утворять із борною кислотою більш сильні комплексні кислоти, які вже можна титрувати з таким індикатором, як фенолфталеїн.

Реактиви, обладнання: суміш HCl + H₃BO₃, титрований 0,1 М розчин NaOH, індикатори метилоранж та фенолфталеїн, 30%-й розчин глюкози, бюретка ємністю 25 см³, колби для титрування ємністю 250 см³.

Хід роботи

Для визначення вмісту HCl за наявності H₃BO₃ до досліджуваного розчину додамо 1–2 краплі метилоранжу та відтитруємо 0,1 М розчином NaOH до появи жовтогарячого забарвлення. Відмітимо об’єм лугу (V ₁), використаний на титрування, та розрахуємо вміст HCl. Потім додамо 4–5 крапель фенолфталеїну та 20 см³ 30%-го нейтралізованого за фенолфталеїном розчину глюкози, відтитруємо 0,5 М розчином NaOH до появи рожевого забарвлення. Додамо ще 10 см³ розчину глюкози, і якщо він не набуде рожевого забарвлення, знову відтитруємо його до появи забарвлення. Додавання глюкози та титрування розчином NaOH продовжимо до тих пір, поки від чергової порції титранту розчин перестане знебарвлюватися та залишиться рожевим; відмітимо загальний об’єм NaOH (V), витрачений на титрування суміші кислот. Об’єм NaOH (V – V ₁), використаний для титрування розчину в присутності глюкози та фенолфталеїну, відповідає вмісту борної кислоти. Титрування повторимо 3–4 рази і, узявши середню величину об’єму NaOH із найбільш близьких за значеннями, зробимо розрахунки:

,

 

,

де С (NaOH), С (HCl), С (H₃BO₃) – молярні концентрації еквівалентів NaOH, HCl та H₃BO₃, моль/дм³; V ₁– середній об’єм NaOH, витрачений на титрування HCl, см³; V – загальний об’єм NaOH, витрачений на титрування суміші, см³; V _суміші – об’єм суміші HCl + H₃BO₃.

Контрольні запитання та завдання

1. У чому сутність титриметричного методу аналізу?

2. Які титранти використовуються в кислотно-основному титруванні, що визначаються за допомогою цього методу?

3. Як вибрати індикатор? Що таке індикаторна похибка титрування?

4. Що таке показник титрування кислотно-основного індикатора?

5. Чому як титрант не можна використовувати слабкі кислоти та основи?

6. Що таке точка еквівалентності та кінцева точка титрування; як вони фіксуються?

7. Яким вимогам повинні відповідати реакції, що застосовуються в титриметрії?

8. Назвіть типи хімічних реакцій.

9. Як здійснюється титрування способом піпетування та способом окремих наважок?

10. Наведіть причини похибок, що мають місце в титриметричному методі аналізу.

11. Назвіть способи вираження концентрації титрантів.

12. Як пояснює іонно-хромофорна теорія дію рН-індикаторів?

13. Як вибирають рН-індикатори за кривими титрування та за величиною рН у точці еквівалентності? Відповіді проілюструйте прикладами із раніше виконаних робіт.

14. Титрують 0,1000 М розчин натрію метаборату 0,0500 М розчином HCl. Який індикатор слід використати: алізариновий червоний (рТ 4,5) або фенолфталеїн (рТ 9,0)? Відповідь обґрунтуйте.

15. Титрують 0,1000 М розчин мурашиної кислоти 0,1000 М розчином NaOH. Розрахуйте: а) величину стрибка титрування в разі відносної похибки вимірювання об’єму ± 0,1%; б) індикаторну похибку з фенолфталеїном (рТ 9,0).

16. За яких умов можливе роздільне титрування суміші кислот? Чи можливо відтитрувати за ступінями щавлеву, вугільну, сульфатну, етилендіамінтетраоцтову кислоти?

17. Чи можна визначити вміст HCl та СН₃СООН у суміші титруванням розчином сильної основи у водному середовищі? Що відбудеться, якщо до розчину, у якому наявні HCl та СН₃СООН, додати ацетон?