Пример 16 поможет Вам при решении задач №149, 150, 153–160, 164–166, 169–171.
Пример 16. Для стандартизации раствора HNO3 навеску 1,7594 г Na2B4O7 · 10H2O растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. На титрование аликвотной части (V = 15,0 мл) этого раствора затрачено 12,7 мл раствора HNO3. Вычислить молярную концентрацию, молярную концентрацию эквивалента и титр раствора кислоты.
Решение. При титровании протекает следующая реакция:
2HNO3 + Na2B4O7 +5H2O → 2NaNO3 + 4H3BO3
Значит, фактор эквивалентности Na2B4O7 · 10H2O равен 1/2. Рассчитаем концентрацию приготовленного раствора тетрабората натрия по формуле
С = m/(M · V),
где С – молярная концентрация эквивалента, моль/л; m – масса, г; М – молярная масса эквивалента, г/моль; V – объем раствора, л.
М(1/2 Na2B4O7 · 10H2O) = 190,69 г/моль,
С(1/2 Na2B4O7 · 10H2O) =1,7594/(190,69 · 0,1) = 0,09226 моль/л.
По закону эквивалентов рассчитаем молярную концентрацию эквивалента раствора HNO3:
С(1HNO3) = 15,0 ∙ 0,09226/12,7 = 0,1090 моль/л.
Фактор эквивалентности (fэкв.) HNO3 равен единице, поэтому значение молярной концентрации HNO3 совпадает со значением молярной концентрации эквивалента. Титр раствора кислоты рассчитываем по формуле
М(HNO3) = 63,013 г/моль [3];
Пример 17 поможет Вам при решении задач №151, 152, 163.
Пример 17. В мерную колбу вместимостью 250 мл поместили 10,0 мл смеси серной и фосфорной кислот, содержимое довели до метки. В две колбы для титрования поместили по 15,0 мл полученного раствора. На титрование первой пробы с метиловым оранжевым израсходовали 27,4 мл раствора NaOH с концентрацией 0,09678 моль/л. На нейтрализацию второй пробы в присутствии фенолфталеина затратили 33,2 мл раствора NaOH той же концентрации. Рассчитать массу серной и фосфорной кислот в исходной смеси.
Решение. Кривые титрования серной и фосфорной кислот показывают, что изменение окраски метилового оранжевого произойдет, когда H2SO4 будет оттитрована по двум ступеням и H3PO4 – по первой ступени. При этом протекают реакции:
| H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O; | } | VT = 27,4 мл. |
Окрашивание фенолфталеина произойдет, когда полностью оттитруется H2SO4, а H3PO4 будет оттитрована по двум ступеням:
| H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O H3PO4 + 2NaOH = Na2HPO4 + 2H2O | } | VT = 33,2 мл. |
Следовательно, разность объемов соответствует количеству титранта, пошедшему на титрование H3PO4 по одной ступени.
Рассчитаем объем раствора NaOH, пошедшего на титрование фосфорной кислоты по одной ступени:
DV = 33,2–27,4 = 5,8 мл.
По закону эквивалентов определим концентрацию фосфорной кислоты в растворе:
С = 0,09678 ∙ 5,8/15,0 = 0,03742 моль/л; М(H3PO4) = 97,9952.
Расчет проведен на основании результатов титрования по одной ступени, следовательно, фактор эквивалентности H3PO4 равен 1. В 250,0 мл раствора и в 10,0 мл анализируемой смеси содержится одинаковое количество H3PO4:
m(H3PO4) =0,03742 ∙ 250,0 ∙ 10–3 ∙ 97,9952 = 0,9168 г.
Объем, пошедший на титрование H2SO4 можно рассчитать, отняв от объема, пошедшего на титрование смеси в присутствии метилового оранжевого, объем, затраченный на титрование H3PO4 по одной ступени. Так, Vр–ра (NaOH), пошедший на титрование серной кислоты,
Vр–ра (NaOH) = 27,4 – 5,8 = 21,6 мл.
Фактор эквивалентности H2SO4 равен ½, так как титрование проходило по двум ступеням. Вычислим концентрацию и массу H2SO4:
С(1/2 H2SO4) = 0,09678 ∙ 21,6/15,0 = 0,1394 моль/л;
m(H2SO4) = 0,1394 ∙ 250,0 ∙ 10–3 ∙ (1/2 98,078) = 1,7086 г.
В задачах 161, 162, 167, 168, 172 используется метод обратного титрования (см. раздел 6.3). При решении этих задач Вам поможет пример 14 на с. 18 [2].
