Расчеты при обратном титровании
Расчет проводят по формулам, имеющим несколько иной вид, чем при расчетах при прямом титровании.
В этом случае расчет сводится к определению:
1) количества эквивалентов стандартного раствора вещества В (nЭ,B), затраченного с избытком на реакцию с определяемым веществом А:
2) количества эквивалентов определяемого вещества В1 ( ), пошедшего на титрование избытка вещества В:
3) количества эквивалентов вещества А (nЭ,A), равного количеству эквивалентов основного вещества В, прореагировавших с определяемым веществом А:
4) количества вещества А в граммах:
Подставив значения nВ, в формулу, выражающую значение mA, получим
Если велось определение всего объема анализируемого раствора, то процентное содержание анализируемого вещества находится по формуле
Если велось определение аликвотной части, то формула имеет вид
Пример 1. Рассчитать массовую долю в анализируемом образце, если на титрование раствора, содержащего 0,1650 г образца, израсходовано 25,00 см 3 0,1 н раствора NaOH.
Решение.1. Рассчитаем мольную массу эквивалента щавелевой кислоты . Щавелевая кислота – двухосновная кислота, следовательно, эквивалентная масса будет определяться как
где – мольная масса, г/моль.
2. Рассчитаем массу щавелевой кислоты по формуле
Эта формула была выведена из закона эквивалентов и формулы нахождения мольной массы эквивалентов.
а , подставляем эту формулу в выражение закона эквивалентов:
где множитель 1000 вводится для перевода объема из см 3 в дм 3 .
3. Рассчитаем массовую долю щавелевой кислоты в образце
где mнавески – навеска образца, г.
Ответ. Массовая доля щавелевой кислоты в образце составляет 94 %.
Пример 2. Навеску борной кислоты массой 0,6 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,00 см 3 . На титрование 20,00 см 3 полученного раствора израсходовали 18,34 см 3 0,1 н гидроксида натрия (NaOH), поправочный коэффициент K = 0,9850. Определить содержание борной кислоты.
Решение. Содержание борной кислоты (%) в образце определим по формуле
где – эквивалентная масса борной кислоты, г/моль;
Vк – объем колбы, в данном примере Vк = 100 см 3 ;
Vп – объем аликвоты, в данном примере Vп = 20 см 3 ;
mнавески – масса борной кислоты, взятая для анализа, г;
CЭ, NaOH – эквивалентная концентрация NaOH, равная 0,1 н;
KNaOH – поправочный коэффициент к стандартному раствору NaOH, равный 0,9850;
VNaOH – объем стандартного раствора NaOH, равный 18,34 см 3 .
Прежде чем подставить имеющиеся данные в соответствующую формулу, рассчитаем эквивалентную массу борной кислоты.
Борная кислота – трехосновная кислота, следовательно, эквивалентная масса будет определяться как
где – мольная масса, г/моль.
Подставим данные в формулу расчета массового содержания:
Ответ. В образце содержится 46,67 % борной кислоты.
Пример 3. К 0,1500 г известняка, содержащего кроме CaCO3 примеси, не реагирующие с кислотой, добавили 20,00 см 3 0,206 н раствора соляной кислоты (HCl), после чего избыток кислоты оттитровали 5,60 см 3 0,1 н (K = 0,9750) раствором гидроксида натрия (NaOH). Определить процентное содержание CO2 в известняке.
Решение.В этом определении использован метод обратного титрования, в котором для вычисления процентного содержания используется следующая зависимость:
Прежде чем подставить имеющиеся данные в условие задания, рассчитаем эквивалентную массу оксида углерода (CO2). При определении эквивалентной массы оксида удобно пользоваться формулой
где 12 – атомная масса элемента – углерода;
4 – валентность углерода в оксиде CO2.
Теперь, зная все необходимые значения, подставляем их в формулу расчета :
Ответ. В образце известняка содержится 26,2 % углекислого газа.
44. Навеска кальцита 1,5780 г растворена в 50,00 см 3 0,1 н соляной кислоты. По окончании реакции раствор переведен в мерную колбу на 500,0 см 3 и доведен до метки. На титрование 50,00 см 3 полученного раствора расходуется 23,45 см 3 0,1 н раствора NaOH. Вычислить массовое содержание СаСО3 в образце (%).
45. На титрование 0,1025 г карбоната натрия с метилоранжем потребовалось 19,30 см 3 0,1 н раствора соляной кислоты ( ). Вычислить процентное содержание .
46. На титрование раствора фосфорной кислоты с метилоранжем затрачено 9,15 см 3 0,1 н раствора гидроксида натрия. Какое количество граммов содержалось в растворе?
47. В мерной колбе емкостью 500,0 см 3 приготовлен раствор из навески 2,1060 г каустической соды, и объем раствора доведен до метки. На титрование 25,00 см 3 полученного раствора расходуется 24,50 см 3 0,1 н раствора соляной кислоты (K = 0,9650). Сколько процентов содержится в каустической соде?
48. На нейтрализацию раствора, полученного из 0,1822 г купоросного масла, расходуется 30,30 см 3 0,1 н (K = 0,9850) раствора гидроксида натрия. Сколько процентов содержал образец купоросного масла?
49. На титрование раствора, содержащего 3,1580 г гидроксида калия, требуется 27,45 см 3 раствора соляной кислоты (K = 0,9545). Сколько процентов содержал образец, использованный для приготовления раствора?
50. В мерную колбу емкостью 500,0 см 3 помещено 25,00 см 3 раствора соляной кислоты ( г/см 3 ), и объем раствора доведен водой до метки. На титрование 20 см 3 полученного раствора израсходовано 23,13 см 3 0,1 н раствора гидроксида натрия. Вычислить процентное содержание в исходном растворе кислоты.
51. На титрование 20,00 см 3 раствора пошло 40,00 см 3 0,1 н раствора гидроксида натрия, при этом индикатор фенолфталеин из бесцветной формы перешел в малиновую. Сколько граммов содержится в 1 дм 3 этого раствора?
52. К раствору 0,7500 г щавелевой кислоты добавлено 10,00 см 3 раствора 0,1 н гидроксида калия с поправочным коэффициентом 0,9690, а затем избыток последнего оттитрован 4,02 см 3 0,125 н раствором соляной кислоты. Определить процентное содержание .
53. Навеску 0,1032 г карбоната натрия обработали 50,00 см 3 0,09496 н раствора соляной кислоты. Избыток кислоты оттитровали 28,80 см 3 0,1 н раствора гидроксида калия (K = 1,0250). Вычислить процентное содержание примесей в образце.
54. Навеску фосфорной кислоты массой 0,1182 г растворили в воде и на ее титрование израсходовали 22,18 см 3 0,1 н NaOH (K = 0,9519). Определить массовую долю (%) фосфорной кислоты.
55. Вычислить массовую долю (%) свободного SO3 в олеуме, если на титрование 1,2000 г олеума в присутствии метилового оранжевого израсходовано 49,25 см 3 0,5202 н NaOH.
56. Навеска мрамора 0,5668 г растворена в 30,00 см 3 1,0 н HCl. На титрование избытка HCl израсходовано 14,10 см 3 0,8818 н NaOH. Определить массовое содержание примесей в образце (%).
57. Навеска каустической соды 2,1060 г растворена в мерной колбе на 500,0 см 3 . Полученным раствором титруют 25,00 см 3 раствора HCl (K = 0,9850 к 0,1 н), на это расходуется 24,50 см 3 раствора анализируемой щелочи. Вычислить массовое содержание Na2O в образце (%).
58. На титрование раствора, полученного разбавлением 1,00 см 3 H2SO4 плотностью 1,716 г/см 3 , расходуется 49,00 см 3 раствора NaOH (K = 1,1280 к 0,5 н). Вычислить массовое содержание SO3 в образце (%).
59. Навеска калийной щелочи массой 7,6240 г растворена в мерной колбе на 500,0 см 3 . На титрование 25,00 см 3 полученного раствора расходуется 32,20 см 3 0,1 н HCl. Вычислить массовое содержание KОН в образце (%).
60. Навеска серебряного сплава 1,7450 г растворена в азотной кислоте. Раствор разбавлен водой в колбе на 200,0 см 3 . На титрование 10,00 см 3 полученного раствора расходуется 11,75 см 3 раствора роданида аммония (K = 0,9344 к 0,05 н). Вычислить массовое содержание серебра в сплаве (%).
61. На титрование раствора, приготовленного растворением 0,0973 г хлорида в произвольном объеме воды, расходуется 28,60 см 3 раствора AgNO3 (K = 0,9120 к 0,05 н). Вычислить массовое содержание (%) хлора в образце.
62*. Активным ингредиентом антабуса (применяется для лечения алкоголизма) является дисульфид тетраэтилаурама (М = 296 г/моль).
Серу, содержащуюся в 0,432 г препарата, окислили до SO2, который поглотили раствором пероксида водорода (напишите уравнение реакции). На титрование образовавшейся серной кислоты затратили 22,1 см 3 0,0373 н раствора основания. Рассчитать массовую долю активного ингредиента.
63*. Навеску образца серосодержащего органического соединения массой 0,121 г сожгли в токе кислорода, а выделившийся газообразный продукт поглотили раствором H2O2, образовавшееся вещество оттитровали 20,5 см 3 0,107 н раствора KOH. Напишите уравнения протекающих реакций и рассчитайте массовую долю серы в исходном органическом соединении.
64*. В коническую колбу перенесли навеску чистого гексацианоферрата (III) калия массой 1,015 г, добавили иодид калия и хлороводородную кислоту. Для полноты протекания реакции прилили раствор сульфата цинка (в результате образовался осадок гексацианоферрата (III) цинка) и на титрование выделившегося йода затратили 20,14 см 3 раствора тиосульфата натрия. Определите молярную концентрацию тиосульфата натрия и его титр.