2.8. РЕШЕНИЕ ТИПОВЫХ ЗАДАЧ ПО ТЕМЕ «ТИТРИМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ. КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ ТИТРОВАНИЕ»

 Задача 1. Чему равна молярная масса эквивалента серной кислоты при титровании раствором KOH?

Решение.

При титровании H₂SO₄ раствором KOH протекает реакция

H₂SO₄ + 2КOH → К₂SO₄ + 2H₂O

Разделим левую и правую части уравнения на 2

                          ½H₂SO₄ + КOH → ½К₂SO₄ + H₂O

Становится очевидным, что f_э(H₂SO₄)=¹/₂. Тогда молярная масса эквивалента серной кислоты равна

M(¹/₂H₂SO₄)=¹/₂M(H₂SO₄)=¹/₂×98,07=49,035 г/моль

Ответ: 49,035 г/моль.

Задача 2. Навеску H₂C₂O₄×2H₂O массой 0,6000 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. На титрование аликвоты 20,00 мл полученного раствора израсходовано 18,34 мл NaOH. Определить молярную концентрацию раствора NaOH, его титр и условный титр этого раствора по H₂C₂O₄.

Решение.

В соответствии с принципом эквивалентности число молей эквивалента титранта равно числу молей эквивалента определяемого вещества

n(NaOH)=n(¹/₂H₂C₂O₄×2H₂O),

где n(NaOH) – число молей эквивалента щелочи, затраченное на титрование аликвоты раствора щавелевой кислоты.

Запишем уравнение реакции, протекающей при титровании

H₂C₂O₄ + 2NaOH → Na₂C₂O₄ + 2H₂O

Каждая молекула щавелевой кислоты содержит 2 иона водорода, поэтому f_э(H₂C₂O₄×2H₂O)=¹/₂. Из условия задачи следует, что

 ,

где V_к – объем мерной колбы, в которой растворена навеска щавелевой кислоты; V_а – объем аликвоты полученного раствора, отобранного пипеткой на титрование.

Если обозначить молярную концентрацию раствора гидроксида натрия C(NaOH), то количество вещества эквивалента NaOH можно выразить как

Объединяя полученные выражения, получаем

Титр T(NaOH) и титр по щавелевой кислоте T(NaOH/H₂C₂O₄) в г/мл можно рассчитать по формулам

 ;

 ,

где M(NaOH) и M(¹/₂H₂C₂O₄×2H₂O) – молярные массы эквивалента NaOH и щавелевой кислоты соответственно.

;

.

Ответ: 0,1038 моль/л; 0,004152 г/мл; 0,004673 г/мл.

Задача 3. На реакцию смеси, состоящей из карбонатов натрия и калия, массой 0,4000 г израсходовали 22,00 мл 0,3000 М раствора HCl. Вычислить массовую долю (%) карбоната натрия и карбоната калия в смеси.

Решение.

Согласно уравнению

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂↑

одному молю ионов водорода соответствует условная частица ½Na₂CO₃, следовательно f_э(Na₂CO₃)=¹/₂.

В точке эквивалентности

n(¹/₂Na₂CO₃) + n(¹/₂K₂CO₃) = n(HCl) ,

где  – число молей HCl в растворе, пошедшем на титрование.

Если через ω обозначить массовую долю (%) Na₂CO₃ в смеси, то число молей эквивалентов K₂CO₃ и Na₂CO₃, содержащееся в навеске, равно:

Сочетание этих соотношений дает

Подставляя числовые значения, получим

 ,

откуда ω=46,12% Na₂CO₃;  100-46,12=53,88% K₂CO₃.

Ответ:  46,12%;  53,88%.

Задача 4. На титрование с фенолфталеином навески массой 0,4478 г, состоящей из Na₂CO₃, NaHCO₃ и NaCl, потребовалось 18,80 мл 0,1998 М раствора HCl. При титровании с метиловым оранжевым на ту же массу израсходовали 40,00 мл раствора кислоты. Вычислить массовую долю (%) Na₂CO₃ и NaHCO₃ в смеси.

Решение.

При титровании смеси с фенолфталеином протекает реакция

Na₂CO₃ + HCl → NaCl + NaHCO₃  ,

а в присутствии метилового оранжевого

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O +CO₂

NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O +CO₂

Следовательно, при титровании смеси в присутствии фенолфталеина с раствором соляной кислоты взаимодействует только Na₂CO₃, и его массовую долю в анализируемой смеси легко определить по формуле

При подстановке численных значений получим

Из приведенных реакций следует, что объем раствора HCl, затраченный на титрование гидрокарбоната натрия, составляет V(HCl)^м.о. – 2V(HCl)^ф-ф.

Следовательно,

Подставляя численные значения, получим

Ответ:  88,91%;  9,00%.

Задача 5. Для определения содержания формальдегида в пестициде навеску препарата массой 3,017 г обработали 50,00 мл 1,0 М раствора NaOH (К=0,9022) в присутствии пероксида водорода. При нагревании произошла реакция

HCHO + OH^- +H₂O₂ → HCOO^- +2H₂O

После охлаждения избыток щелочи оттитровали 20,12 мл раствора HCl с T(HCl)=0,03798. Вычислить массовую долю (%) формальдегида в препарате пестицида.

Решение.

В соответствии с принципом, лежащим в основе обратного титрования, количество молей эквивалента определяемого вещества равно разности между количеством молей эквивалента вещества в основном и вспомогательном рабочих растворах

n(HCHO) = n(NaOH) – n(HCl)

Согласно условию задачи, выражаем число молей реагирующих веществ

;

;

 .

Составим расчетное уравнение

Подставляя числовые значения, получаем

 ,

откуда  ω_x = 20,86%.

Ответ:  20,86%.

К следующему разделу

К оглавлению