Правила выбора индикаторов кислотно - основного титрования

    Индикаторы в методе нейтрализации представляют собой слабые органические кислоты и основания, изменяющие свою окраску в зависимости от pH раствора. Они характеризуются двумя величинами: ΔpH – интервалом перехода окраски индикатора и pT- показателем титрования индикатора (смотри таблицу 7 в разделе «Приложения»). ΔpH индикатора можно рассчитать по формуле:

ΔpH = pK _инд  1     (3.15);

где: pK _инд = - lg K _инд; K _инд – константа диссоциации индикатора.

Показателем титрования индикатора (pT) – называется значение pH, при котором наблюдается наиболее резкое изменение окраски индикатора и заканчивается титрование.

pT ≈ pK _инд      (3.16).

Например, для метилового оранжевого: ΔpH = 3.1- 4.4; pT =4.0;

для фенолфталеина: ΔpH = 8.0 - 10.0; pT =9.0.

При выборе индикатора для кислотно-основного титрования необходимо придерживаться следующих правил:

ΔpH – должен частично или полностью совпадать со скачком титрования;

pT – должен быть внутри скачка титрования.

Например, при титровании 0.1000 н раствора CH₃COOH 0.1000 н раствором NaOH в качестве индикатора пригоден фенолфталеин, т.к. его рТ, равный 9, находится внутри скачка на кривой титрования.

 

Примеры решения задач по теме «Метод нейтрализации»

Пример 1. Приготовлен рабочий раствор буры Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O растворением навески массой 2.1000 г в мерной колбе объемом 100.0 мл. На титрование 10.00 мл этого раствора пошло в среднем 9.51 мл соляной кислоты. Вычислить молярную концентрацию эквивалента и титр соляной кислоты.

Решение: Титрование буры раствором HCl протекает по уравнению:

 Nа₂В₄О₇ + 5 Н₂О + 2 HCl = 4 H₃BO₃ + 2 NaCl

Фактор эквивалентности буры  Nа₂В₄О₇  =1/2 т.к. 1 молекула буры взаимодействует с 2 Н⁺  от двух молекул HCl, М(Na₂B₄O₇∙10 H₂O)=381.4 г/моль.

I способ (по основному уравнению титриметрического анализа):

1) Рассчитываем титр и молярную концентрацию эквивалента раствора буры:

Т = m/V = 2.1000 /100.0 = 0.02100 г/мл

С(1/2 Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O) = (Т∙1000) / М(1/2 Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O) = 

= (0.02100∙1000) /190.70 = 0.1101 моль/л

2) Рассчитываем молярную концентрацию эквивалента раствора HCl и ее титр:

С(1/2 Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O)∙V(Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O) = С(1/1HCl)∙V(HCl)

С(1/1HCl) = [С(1/2 Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O)∙V(Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O)]/ V(HCl) =

= (0.1101∙10.00)/9.51 = 0.1158 моль/л

Т(HCl) = С(1/1HCl)∙M(1/1 HCl)/1000 = (0.1158∙36.461)/1000 = 0.004221 г/мл

II способ (через титр рабочего раствора по определяемому веществу):

1) Рассчитываем титр раствора буры по соляной кислоте:

Т(Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O/HCl) = [С(1/2 Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O)∙ M(1/1 HCl)] /1000 =

= (0.1101∙36.461) /1000 = 0.004015 г/мл

2) Рассчитываем титр HCl  и молярную концентрацию эквивалента:

Т(HCl) = [Т(Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O/HCl)∙ V(Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O)]/ V(HCl) =

= (0.004015∙10.00)/9.51 = 0.004221 г/мл

С(1/1HCl) = Т(HCl)∙1000/ M(1/1 HCl) = (0.004221∙1000)/ 36.461 = 0.1158 моль/л

Ответ: С(1/1HCl) = 0.1158 моль/л; Т(HCl) = 0.004221 г/мл

Пример 2. Рассчитать массу NaCl в пробе, если на ее титрование израсходовано 19.56 мл рабочего раствора AgNO₃ с T(AgNO₃/ NaCl) = 0.005680 г/мл. Чему равна нормальная концентрация раствора AgNO₃?

Решение: Титрование NaCl раствором AgNO₃ протекает по уравнению:

NaCl + AgNO₃ = AgCl + Na NO₃

Факторы эквивалентности всех участвующих в реакции солей  равны 1/1.

m(NaCl) = T(AgNO₃/NaCl)∙V(AgNO₃) = 0.005680∙19.56 = 0.1111 г

T(AgNO₃/NaCl) = С(1/1AgNO₃)∙М(1/1NaCl)/1000, отсюда

С(1/1AgNO₃) = T(AgNO₃/NaCl) ∙1000/ М(1/1NaCl) = (0.005680∙1000)/58.443 = 0.09719 моль/л

Ответ: С(1/1AgNO₃) = 0.09719 моль/л; m(NaCl) = 0.1111г.

Пример 3. Массовая доля основного компонента (Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O) в загрязненной буре определена титрованием навески массой 0.4200 г, при этом на титрование пошло 18.10 мл раствора HCl с нормальной концентрацией 0.1050 моль/л. Определить массовую долю (%) Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O в образце.

Решение: Титрование буры раствором HCl протекает по уравнению:

 Nа₂В₄О₇ + 5 Н₂О + 2 HCl = 4 H₃BO₃ + 2 NaCl

    Согласно одной из записей закона эквивалентов (3.6): 

m(Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O) / M(1/2 Na₂B₄O₇ ∙10 H₂O) = C(1/1HCl)∙V(HCl) /1000,

отсюда

m(Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O) = [C(1/1HCl)∙V(HCl) ∙ M(1/2 Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O)]/1000 =

= (0.1050∙18.10∙190.70)/1000 = 0.3624 г

Массовую долю Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O в образце буры рассчитывают по формуле:

w (Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O) = m(Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O)/m(образца),

w (Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O) = 0.3624/0.4200 = 0.8629 (86.29%).

Ответ: Массовая доля Na₂B₄O₇ ∙ 10 H₂O в образце буры 86.29%.

Внимание! Во всех приведенных примерах деление на 1000 показывает  перевод объема реагента  из мл в литры.

Лабораторная работа