Приготовление заданного объема раствора кислоты заданной концентрации и последующее установление его точной концентрации (стандартизация) состоит из следующих операций:
1. Расчет необходимого количества исходной кислоты.
2. Приготовление заданного объема кислоты с приблизительной
концентрацией.
3. Расчет навески первичного стандарта и приготовление этого
раствора.
4. Титрование раствора первичного стандарта приготовленным
раствором кислоты.
5. Расчет результатов титрования и оценка относительной ошибки
определения.
6. Расчет точной концентрации приготовленного раствора кислоты.
1. Расчет необходимого количества исходной кислоты Рассмотрим этот расчет на примере приготовления 500 мл
хлороводородной кислоты с концентрацией с(НС1) = 0,2 моль/л.
Требуемое для этого количество хлороводорода равно
w(HCl) = с(НС1) ∙V(HC1) ∙ М(НС1) = 0,2 ∙ 0,5 ∙ 36,46 = 3,65 г.
Предположим, что для приготовления используется
концентрированная кислота с плотностью 1,179 г/см. Массовая доля хлороводорода в ней (см. Приложения, табл. 1) равна 36%.
|
|
Рассчитаем, в какой массе концентрированной кислоты содержится требуемая нам масса хлороводорода:
36 г НС1 содержится в 100 г концентрированной кислоты
3,65 г НС1 -"- хг
х = 3,65- 100/36 = 10,14 г.
Пересчитаем эту величину на объем, используя значение величины плотности раствора:
Vконц.к-ты = 10,14/1,179 = 8,6 мл.
Следовательно, для приготовления 500 мл хлороводородной кислоты с концентрацией 0,2 моль/л необходимо отмерить маленьким мерным цилиндром 8,6 мл концентрированной кислоты с плотностью 1,179 г/см3, КОЛИЧЕСТВЕННО перенести в мерную колбу вместимостью 500 мл и разбавить дистиллированной водой до метки. Полученный раствор перемешать.
2. Приготовление заданного объема кислоты с приблизительной
концентрацией
Произведя расчет требуемого количества хлороводорода, следует
определить плотность имеющейся концентрированной кислоты. Для
этого выберите ареометр с подходящей шкалой и опустите его в
цилиндр с кислотой. Измерив плотность, по таблицам определите
массовую долю хлороводорода в концентрированной кислоте и рассчитайте требуемый объем этой кислоты. Отмерьте этот объем маленьким мерным цилиндром, количественно перенесите в мерную колбу на 500 мл, доведите до метки дистиллированной водой и тщательно перемешайте.
3. Расчет навески первичного стандарта и приготовление этого
раствора
Реакция между первичным стандартом Na2CO3 и стандартизируемым раствором НС1 протекает по уравнению:
Na2CO3 + 2 НС1 = 2 NaCl + Н2СО3
Учитывая, что в соответствии с законом эквивалентов вещества реагируют друг с другом в эквивалентных количествах, то есть
|
|
количество моль эквивалентов хлороводородной кислоты n (НС1) равно количеству моль эквивалентов установочного вещества - карбоната натрия - n (l/2Na2CO3), можно записать, что
n (l/2Na2CO3) = n (HCl).
Для расчета количества эквивалентов установочного вещества используем значение величины его массы m (Na2CO3) и молярной массы его эквивалента в данной реакции M(l/2Na2CO3):
n (l/2Na2CO3) = m (Na2CO3)/M(l/2Na2CO3).
Количество эквивалентов хлороводородной кислоты выражаем через величину молярной концентрации эквивалентов и объем раствора кислоты, требуемый для титрования взятой навески установочного вещества:
n (НС1) = [ с(НС1) / 1000 ] ∙ V(HC1). Следовательно,
m (Na2CO3) / M(l/2 Na2CO3) = [ с(НС1) /1000 ] ∙ V(HC1).
Поэтому требуемая масса установочного вещества - карбоната натрия - может быть вычислена по формуле
m(Na2CO3) = [с(НС1) V(HC1) ∙ M(l/2 Na2CO3) ] /1000.
Таким образом, для расчета навески карбоната натрия необходимо учесть примерную концентрацию приготовленного раствора с(НС1) и объем этого раствора, который должен расходоваться на титрование одной пробы (метод отдельных навесок) или аликвотной части раствора первичного стандарта (метод пипетирования).