Приготовление 0,1 н. раствора тиосульфата натрия.
Тиосульфат взаимодействует с йодом по уравнению
2S2O32- + I2 = S4O62- + 2I-
Из этого уравнения видно, что тиосульфат реагирует с йодом в отношении два S2O32- - иона на два атома йода, т. е две молекулы тиосульфата, окисляясь йодом отдают молекуле I2 два электрона.
Из этого делаем вывод, что величина грамм-эквивалента тиосульфата натрия равна 2:2 т.е. его молекулярной массе: 248,19 г/моль.
Для приготовления 1 л 0,1 н. раствора тиосульфата натрия взвешивают примерно 24,82 г реактива на часовом стекле или в стакане на технических весах и высыпают навеску через воронку в чистую мерную колбу или склянку вместимостью 1 л. Добавляют воду, растворяют навеску, разбавляют водой до 1 л и перемешивают. Дистиллированную воду для приготовления раствора применяют свежеперегнанной (или свежепрокипяченной и охлажденной). Склянка для раствора должна быть тщательно вымыта; если склянку мыли хромовой смесью или какой-либо кислотой, после этого ее следует промыть водой, а затем раствором карбоната или бикарбоната натрия до полного удаления остатков кислоты. В противном случае следы кислоты будут способствовать частичному разложению тиосульфата с образованием серы.
При хранении нормальность раствора тиосульфата натрия в первые 10 дней после приготовления несколько увеличивается, поскольку тиосульфат реагирует с угольной кислотой, растворенной в воде, с образованием бисульфита натрия:
который реагирует с йодом по уравнению
Устанавливать нормальность раствора тиосульфата следует не раньше чем через 10 дней после его приготовления. Если раствор приготовлен на свежекипяченой дистиллированной воде, нормальность его можно устанавливать через 1-2 дня после приготовления. Для повышения устойчивости раствора к нему прибавляют 0,1 г карбоната натрия на 1 л раствора. Растворы тиосульфата хранят в бутылях, закрытых пробкой с хлоркальциевой трубкой, заполненной натронной известью или аскаритом, для защиты от CO2 из воздуха.
5. Приготовление 10%-ного раствора соляной кислоты из концентрированной.
Постановка задачи: какой объем концентрированной соляной кислоты плотностью (при 20 0С) 1,19 г/мл и с массовой долей НСl 38% необходимо отобрать для приготовления 250 мл 10%-ного раствора НСl?
Решение
Возьмем 1 л 38%-ного раствора НСl, плотностью 1,19 г/мл.
Тогда, масса этого раствора будет равна:
ρ = mр-ра/Vр-ра;
mр-ра = ρ * Vр-ра = 1,19 г/мл * 1000 мл = 1190 г.
w = mв-ва/mр-ра;
mв-ва = w * mр-ра = 0,38 * 1190 = 452,2 г.
Это весовое количество в молях:
n = m/M = 452,2 г/36,5 г/моль = 12,4 моль
См = n/V(л) = 12,4/1 = 12,4 моль/л
Для 10%-ного раствора имеем:
ρ = mр-ра/Vр-ра;
mр-ра = ρ * Vр-ра = 1,05 г/мл * 250 мл = 262,5 г.
w = mв-ва/mр-ра;
mв-ва = w * mр-ра = 0,1 * 262,5 = 26,25 г.
Это весовое количество в молях:
n = m/M = 26,25 г/36,5 г/моль = 0,7192 моль
Составляем пропорцию:
В 1000 мл 38%-ного раствора НСl, плотностью 1,19 г/мл содержится 12,4 моль НСl
В х мл 38%-ного раствора НСl, плотностью 1,19 г/мл содержится 0,7192 моль НСl
x = 58 мл. Ответ: необходимо отобрать 58 мл концентрированной соляной кислоты и перенести это количество в мерную колбу на 250 мл, в которой уже имеется небольшое количество дистиллированной воды и довести до метки дистиллированной водой
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В две конические колбы отвешивают точные навески (0,1 – 0,2 г) полимера и добавляют 10 мл четыреххлористого углерода или хлороформа. Параллельно ставят контрольный опыт без навески. После растворения навесок в колбы добавляют из бюретки или пипеткой точно 25 мл бромид-броматного раствора и 10 мл 10%-ного раствора соляной кислоты, осторожно взбалтывают и оставляют на 4 часа в темноте. Затем приливают 15 мл 10%-ного раствора йодистого калия, 150 мл дистиллированной воды и оттитровывают выделившийся йод 0,1 N раствором тиосульфата в присутствии раствора крахмала.
Бромное число (Б.Ч.) вычисляют по формуле:
Расчет контрольного опыта
Молярная масса эквивалента бромата калия (масса одного моль-эквивалента в г), участвующего в ОВР с бромидом калия с выделением брома, рассчитывается по формуле:
Mэкв (KBrO3) = M/ne = 167 г/моль / 6 = 27,833 г-экв
где М – молярная масса соли;
ne – число принятых электронов
27,833 г. КBrO3 содержаться в 1 л 1 N раствора КBrO3
5,568 г. КBrO3 будут содержаться в 1 л х N раствора
х = 0,2 N
Нормальная (эквивалентная) концентрация или нормальность – это число молей эквивалентов растворенного вещества в 1 л раствора:
N = nэкв/V(л) = 0,2 N
nэкв(KBrO3) = N*V(л) = 0,2 N * 1л = 0,2 моль-экв
Молярная концентрация или молярность – число молей растворенного вещества в 1 л раствора.
Cм = n/V;
См – молярная концентрация;
n – число молей;
V – объем раствора (в л).
n = m/M = 5,568 г/167 г/моль = 0,0333 моль
См = 0,0333 моль / 1 л = 0,0333 моль/л
Вычислим количество бромида калия, которое необходимо растворить в 1 л 0,2 N раствора КBrO3. Как видно из уравнения реакции, бромида калия необходимо добавить в 5-кратном мольном избытке по отношению к количеству бромата. Исходя из этого, вычислим необходимое мольное количество бромида:
0,0333 моль * 5 = 0,167 моль КBr.
Это мольное количество имеет массу:
n = m/M;
m(KBr) = n * M = 0,167 моль * 119 г/моль = 20 г.
Для проведения анализа отбирается 25 мл бромид-броматного раствора. Тогда:
В 1000 мл 0,2 N раствора КBrO3 содержится 5,568 г КBrO3
В 25 мл 0,2 N раствора KBrO3 содержится х г КBrO3
х = 0,1392 г КBrO3 в 25 мл 0,2 N раствора
Это количество в молях:
n = m/M = 0,1392 г / 167 г/моль = 0,0008335 моль KBrO3 в 25 мл 0,2 N раствора
Вычислим число молей-эквивалентов КBrO3 в этих 25 мл бромид-броматного раствора:
N = nэкв/V(л) = 0,2 N
nэкв(KBrO3) = N*V(л) = 0,2 N * 0,025 л = 0,005 моль-экв
или составляем простую пропорцию:
5,568 г KBrO3 – 0,2 моль-экв
0,1392 г KBrO3 – x моль-экв
Х = 0,005 моль-экв
Так как в результате реакции выделяется бром в количестве, эквивалентный количеству КBrO3, то:
nэкв(Br2) = nэкв(KBrO3) = 0,005 моль-экв
Для связывания брома добавляют йодид калия, реагирующий с бромом количественно по уравнению:
KI + HCl = KCl + HI
2HI + Br2 + 2HBr + I2
Согласно закону эквивалентов:
nэкв(KBrO3) = nэкв(Br2) = nэкв(I2) = 0,005 моль-экв
Выделившийся в таком количестве йод оттитровывают 0,1 N раствором тиосульфата натрия в присутствии индикатора крахмала согласно схеме:
I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6
И в конечном виде можно записать:
nэкв(KBrO3) = nэкв(Br2) = nэкв(I2) = nэкв(Na2S2O3) = 0,005 моль-экв.
nэкв (I2) = N1 * V1(л)
nэкв (Na2S2O3) = N2 * V2(л)
N1 * V1 = N2 * V2 = 0,2 N * 0,025 л = 0,1 N * х
х = 0,05 л или 50 мл
Расчет массы выделившегося в результате реакции брома
Молярная масса эквивалента Br2 равна:
Мэ(Br2) = M(Br2) / 2 = 160 г/моль / 2 = 80 г-экв
где 2 – число отданных электронов
nэкв = m/Мэ
Найдем массу выделившегося брома:
m(Br2) = nэкв * Мэ = 0,005 моль-экв * 80 г-экв = 0,4 г.
Исходя из этого можно сделать вывод, что 1 мл 0,1 N раствора тиосульфата натрия соответствует 0,008 г Br2.
