Стандартизация раствора соляной кислоты

Теоретические основы. Если химическая реакция происходит между веществами, находящимися в растворах, то число эквивалентов вещества можно выразить через молярную концентрацию его эквивалента, то есть n₁ = n₂

С_{N 1} V₁ = С_{N 2} V₂

(закон эквивалентов для реакций в растворах).

Точное определение концентрации неизвестного раствора (стандартизация) проводится с помощью титрования - постепенного смешивания реагирующих веществ до достижения точки эквивалентности. В точке эквивалентности выполняется закон эквивалентов - реагирующие вещества содержатся в эквивалентных количествах.

Стандартизацию раствора соляной кислоты можно провести с помощью реакции с гидроксидом натрия:

HCl + NaOH = NaCl + H₂O

Метод титрования, основанный на реакции нейтрализации (взаимодействие кислоты со щелочью) носит название кислотно-основное титрование (метод нейтрализации).

Раствор гидроксида натрия с точно известной концентрацией носит название рабочего (стандартного, титрованного) раствора.

Точку эквивалентности в процессе кислотно-основного титрования можно определить с помощью кислотно-основных индикаторов - веществ, изменяющих свой цвет при изменении реакции среды. Например, индикатор метилоранж в кислой среде имеет красную окраску, в нейтральной - оранжевую, а в щелочной среде - желтую.

Цель работы. Методом кислотно-основного титрования определить точную концентрацию приготовленного ранее раствора соляной кислоты. В качестве стандартного раствора использовать раствор гидроксида натрия, а в качестве индикатора - метилоранж. Измерив объем добавленного раствора кислоты, рассчитать его точную концентрацию.

Порядок работы.

1. Ознакомьтесь с установкой для титрования. Она состоит из бюретки, закрепленной в штативе. Капиллярный конец бюретки присоединен к ней резиновым шлангом с зажимом. Цена деления шкалы бюретки 0,1 мл. Пипетка представляет собой стеклянную трубку, утолщенную посередине. Она позволяет измерять точные фиксированные объемы (раствор заполняется до метки в верхней части пипетки).

2. Укрепите бюретку в штативе и промойте ее раствором кислоты: через воронку залейте в бюретку раствор кислоты выше нулевой отметки и затем слейте его полностью в стакан, ослабив для этого зажим бюретки.

3. Снова заполните бюретку раствором кислоты и заполните ее капиллярный конец, загнув его вверх для облегчения удаления воздуха.

4. Установите уровень раствора кислоты на нулевой метке.

5. В коническую колбу отмерьте из общей бюретки или пипеткой 10,0 мл стандартного раствора гидроксида натрия, добавьте цилиндром 25-30 мл дистиллированной воды и 2-3 капли метилоранжа, который в присутствии щелочи окрасится в желтый цвет.

6. Подставив колбу под бюретку, проводите титрование: добавляйте по каплям раствор кислоты, непрерывно перемешивая раствор. Титрование окончено, когда добавление очередной капли раствора NaOH изменит окраску раствора в колбе на оранжевую (красный цвет раствора означает, что добавлен избыток кислоты, титрование необходимо повторить).

7. Запишите объем кислоты в бюретке в таблицу (см. форму лабораторного отчета) с точностью до 0,1 мл.

8. Повторите титрование еще два раза, каждый раз доливая раствор кислоты в бюретке до нулевого уровня. Расхождение между измеренными объемами кислоты не должно превышать 0,1- 0,2 мл.

9. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалента раствора соляной кислоты с точностью до 0,0001.

Форма лабораторного отчета.

1. Название лабораторной работы.

2. Краткое описание, цель работы.

3. Уравнение реакции.

4. Экспериментальные данные занесите в таблицу:

№ опыта
Объем раствора кислоты, V, мл

Объем раствора NaOH, V_NaOH = 10,0 мл

Концентрация раствора NaOH, C_{N (NaOH)} =.......

5. Расчеты: 1) средний объем кислоты:

V_HCl = =...

2) концентрация раствора кислоты:

C_{N HCl} = =...

Типовые задачи.

1. При стандартизации раствора NaOH на титрование 10 мл его пошло 12,5 мл 0,0967 N раствора H₂SO₄. Вычислите концентрацию раствора NaOH.

2. Какой объем 15% раствора серной кислоты (плотность 1,10 г/мл) потребуется для полного растворения 24,3 г магния?

3. Для полного осаждения сульфата бария из 100 г 15% (по массе) раствора хлорида бария потребовалось 14,4 мл раствора серной кислоты. Найти молярную концентрацию эквивалента (нормальность) раствора кислоты.

4. Какой объем 0,3 Н раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 1,4 г гидроксида калия?