Analiza miareczkowa
mocnych i słabych elektrolitów
Alkacymetria jest metodą opartą na reakcji zobojętniania jonów hydroniowych jonami wodorotlenowymi lub odwrotnie.
_
H O+ + OH
2 H O
3
2
Metody alkacymetryczne służą do oznaczania zawartości kwasów miareczkowanych zasadami – a l k a l i m e t r i a i do oznaczania zawartości zasad przez miareczkowanie kwasami − a c y d y m e t r i a.
Oprócz oznaczania kwasów i zasad, metodami alkacymetrycznymi można oznaczać również sole słabych kwasów i mocnych zasad oraz sole słabych zasad i mocnych kwasów. Sole te w roztworze wodnym ulegają hydrolizie i powstają odpowiednio jony OH¯ lub H3O+. Dla określenia punktu równoważnikowego reakcji w alkacymetrii stosuje się wskaźniki (indykatory pH).
W praktyce używane są najczęściej: oranż metylowy, czerwień metylowa, błękit bromotymolowy, fenoloftaleina.
Część praktyczna
1. Barwa wskaźników w środowisku kwaśnym i zasadowym Do sześciu probówek dodaj odczynniki wg tabeli. Zanotuj barwy roztworów i wyciągnij wnioski.
Numer probówki
1
2
3
4
5
6
1 M HCl
1 ml
1 ml
1 ml
1 M NaOH
1
ml
1
ml
1
ml
liczba kropli
oranż
metylowy 2 2
czerwień metylowa
2
2
fenoloftaleina
2 2
barwa
roztworu
1
2. Nastawianie miana roztworu wodorotlenku sodu na mianowany roztwór kwasu solnego
Do kolby stożkowej odmierzyć dokładnie pipetą miarową 10 ml mianowanego roztworu HCl, dodać 3 krople oranżu metylowego i miareczkować ~ 0,1M roztworem NaOH do barwy przejściowej (cebulkowej). Miareczkowanie powtórzyć trzy razy, obliczyć średnią wyników i zastosować do obliczenia stężenia molowego NaOH wg wzoru: M
X
V
M
Cl
H
Cl
H
NaOH
VNaOH
3. Oznaczanie ilości HCl w roztworze Badaną próbę przenieść ilościowo do kolby miarowej na 100 ml i uzupełnić wodą destylowaną do kreski. Starannie wymieszać. Przenieść dokładnie 10 ml tego roztworu do kolby stożkowej, dodać 2 – 3 krople oranżu metylowego i miareczkować mianowanym roztworem NaOH
do zmiany barwy oranżu metylowego na kolor cebulkowy. Miareczkowanie powtórzyć 2 – 3 razy.
Uzyskane wyniki nie powinny różnić się więcej niż o 0,2 ml. Z wyników, które spełniają podany warunek obliczyć średnią arytmetyczna. Obliczyć ile g HCl znajduje się w badanej próbie.
Przykład obliczeń:
Na zmiareczkowanie 10 ml roztworu HCl zużyto 7,2 ml 0,102 M NaOH (średnia z trzech miareczkowań). Obliczyć ile g HCl znajduje się w 100 ml roztworu.
a) Należy obliczyć stężenie molowe roztworu HCl M
X
V
0,102 M 7,2ml
M
NaOH
NaOH
X
Cl
H
0,073 M
V Cl
H
10ml
b) Znając stężenie molowe roztworu obliczamy ile g chlorowodoru HCl znajduje się w 100 ml badanego roztworu
1000ml 1M
36,5g HCl
100ml 0,073M
X
100ml 0,
x
073M 36,5g
x
X
0,266g
1000ml 1M
x
2
4. Oznaczanie ilości kwasu octowego w roztworze Alkalimetryczne oznaczanie CH3COOH za pomocą mianowanego roztworu NaOH jest przykładem miareczkowania słabego kwasu mocną zasadą CH COOH + NaOH
CH COONa + H O
3
3
2
CH3COONa, jako produkt reakcji ulega hydrolizie nadając roztworowi odczyn zasadowy w punkcie równoważnikowym. Jako wskaźnika używamy zatem fenoloftaleiny, która przechodzi w postać barwną w środowisku alkalicznym (pH powyżej 8,2).
Wykonanie:
Oznaczanie ilościowe CH3COOH przeprowadzić w analogiczny sposób jak HCl z tą różnicą, że jako wskaźnika należy użyć fenoloftaleiny. Miareczkować do pojawienia się trwałej barwy malinowej. Obliczyć ile g CH3COOH znajduje się w 100 ml badanego roztworu.
Zadania rachunkowe
1. Ile ml stężonego H2SO4 98% (w/w) o gęstości 1,8 g/cm3 należy odmierzyć, aby sporządzić 5 litrów 1 M roztworu ? Masa molowa H2SO4 = 98 g/mol 2. Z 250 g 10% roztworu odparowano 50 g wody. Obliczyć stężenie procentowe otrzymanego roztworu.
3. Ile milimoli K2SO4 znajduje się w 500 g 17,4% roztworu tej soli?
4. Stężenie glukozy we krwi wynosi 100 mg/100 ml. Wyrazić to stężenie w milimolach/litr.
5. Podaj w milimolach /litr stężenie kationu sodowego, jeżeli w 100 ml surowicy krwi znajduje się 350 mg Na+.
6. Do jakiej objętości należy rozcieńczyć 25 ml 6 M roztworu H2SO4, aby otrzymać 0,5 M
roztwór?
7. Obliczyć stężenie molowe roztworu NaOH, jeśli wiadomo, że na zmiareczkowanie 10 ml 0,105 M roztworu HCl zużyto 9,6 ml tej zasady.
8. Ile trzeba ml 0,1M NaOH na zobojętnienie 10 ml roztworu HCl zawierającego 500 milimoli chlorowodoru w 1 litrze roztworu?
9. Do 25 ml 0,2 M roztworu HCl dodano 75 ml 0,5 M roztworu HCl. Obliczyć stężenie molowe otrzymanego roztworu.
3
10. Odważkę 286,2 mg Na2CO3 rozpuszczono w wodzie. Otrzymany roztwór zmiareczkowano wobec oranżu metylowego kwasem solnym, którego zużyto 45 ml. Obliczyć stężenie molowe roztworu HCl. Masa molowa Na2CO3 = 106 g/mol.
11. Obliczyć, ile g chlorowodoru znajduje się w 100 ml roztworu wiedząc, że na zmiareczkowanie 10 ml tego kwasu zużyto 11,2 ml 0,101 M NaOH?
12. Na zobojętnienie 40 ml roztworu zawierającego w litrze 12 g zasady jednowodorotlenowej zużyto 48 ml 0,25 M roztworu HCl. Obliczyć masę cząsteczkową zasady.
13. Ile ml 0,1 M roztworu H2SO4 potrzeba na zobojętnienie 20 milimoli KOH?
14. Ile ml 0,05 M HCl należy zużyć na miareczkowanie 10 ml 0,4% roztworu (w/v) NaOH?
15. Jaka jest stężenie molowe roztworu HCl, jeśli na 20 ml tego roztworu zużyto 10 ml 0,4%
roztworu (w/v) NaOH?
16. Do ilu ml należy rozcieńczyć 100 ml 2M MgSO4, aby otrzymać 0,1M roztwór?
17. Obliczyć, ile ml wody należy dodać do 20% (w/v) roztw. NaOH aby przygotować 2 l 0,5 M
roztworu.
18. Na zmiareczkowanie 25 ml KOH zużyto 5 ml 0,05 M HCl. Jaka jest stężenie molowe roztworu KOH?
19. Ile ml gazowego HCl (mierzone w warunkach normalnych) należy zużyć na zobojętnienie 20 ml 0,1 M Mg(OH)2?
4