Sprawozdanie nr 10

Data: 26.05.2014r.

Doświadczenie 13.3.1 Przygotowanie i mianowanie roztworu kwasu solnego o stężeniu 0,1 mol/dm³

Przygotowuję 500cm³ roztworu HCl o stężeniu około 0,1 mol/dm³ przez rozcieńczenie stężonego kwasu solnego o gęstości d=1,090 g/cm³ . Z tabeli odczytuje stężenie procentowe tego kwasu , które wynosi Cp=18,43 % (m/m).

Dane:

d=1,075 g/cm³ V = 500 cm³ = 0,5 dm³

Cp=15,485 % C_HCl = 0,1 mol/dm³

C_m = 4,565 mol/dm³ M_HCl = 36,5 g/mol

V = ?

Wzory:

C_p = $\frac{m_{s}}{m_{r}}$ ⋅ 100% n = $\frac{m_{s}}{M}$ C_m = $\frac{n}{V_{r}}$

C_p = $\frac{\text{n\ }\text{\ M}}{\text{d\ }\ V_{r}}$ ⋅ 100% m_s = n ⋅ M n = V_r ⋅ C_m

Cp = C_m ⋅ $\frac{\text{M\ }\ 100\%}{d}$ d = $\frac{m_{r}}{V_{r}}$ n = 0,1 ⋅ 0,5 = 0,05

Cp = $\frac{\text{n\ }\text{\ M\ }\ 100\%}{\text{d\ }\ V_{r}}$

C_p ⋅ d ⋅ V_r = n ⋅ M ⋅ 100%

\

V_r = $\frac{\text{n\ }\text{\ M\ }\ 100\%}{C_{p}\text{\ d}}$

V_r = $\frac{0,05\ \ 36,5\ \ 100\%}{15,485\%\ \ 1,075}$ ≈ 11

Do kolby miarowej o pojemności 500 cm³ wlewam około 300 cm³ wody destylowanej i odmierzam pipetą 9,1cm³ stężonego HCl, zawartość kolby uzupełniamy wodą destylowaną do kreski a następnie mieszam poprzez obracanie kolby dnem do góry.

Doświadczenie 13.3.2 Mianowanie roztworu HCl

Do mianowania roztworu HCl używa się najczęściej bezwodnego węglanu sodu. Odważa się około 0,1 g Na₂CO₃, przenosi się naważkę do kolby stożkowej i rozpuszcza w około 20 cm³ wody destylowanej. Dodaje 1-2 krople roztworu oranżu metylowego i miareczkuje przygotowanym roztworem HCl do zmiany barwy z żółtej na pomarańczową. Miareczkowanie wykonuje 2 razy.

Podczas miareczkowania przebiega reakcja:

Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + CO₂ + H₂O

Z równania reakcji wynika, że 1 mol Na₂CO₃ reaguje z 2 molami HCl, czyli 1 mol HCl odpowiada $\frac{1}{2}$ mola Na₂CO₃.

Próba I: Próba II:

a_1­ = 7 b₁ = 9

a₂ = 30 b₂ = 32,1

30-7 = 23 32,1-9 = 23,1

V_HCl = $\frac{23 + 23,1}{2}$ = 23,05

Obliczenie stężenia molowego HCl:

$\frac{1}{2}$ mola Na₂CO₃ – 1 mol HCl

53 g Na₂CO₃ – 1 mol/dm³ ⋅ 1000cm³
m_Na2CO3 − c_HCl ⋅ v_HCl

c_HCl = $\frac{m_{\text{Na}_{2}\text{CO}_{3}}\ 11000}{53\text{\ v}_{\text{HCl}}\ }$ $\left\lbrack \frac{g\ mol/\text{dm}^{3}\text{\ cm}^{3}}{g\text{cm}^{3}} \right\rbrack$

c_HCl = $\frac{0,1\ 11000}{53\ 23,05\ }$ = 0,0819

Doświadczenie 13.3 Oznaczanie mieszaniny NaOH i Na₂CO₃ metodą Wardera

Opis doświadczenia:

Metoda Wardera polega na miareczkowaniu mieszaniny Na₂CO₃ i NaOH wobec fenoloftaleiny i oranżu metylowego. Zmiany barwy stosowanych wskaźników występują przy różnych wartościach pH. Początkowo odmiareczkowuje się mieszaninę Na2CO3 i NaOH mianowanym roztworem kwasu solnego wobec fenoloftaleiny do całkowitego odbarwienia roztworu. Odmiareczkowuje się przy tym całkowitą ilość NaOH i połowę Na2CO3. Węglan sodu w czasie reakcji przechodzi w wodorowęglan (pH-8).

Podczas pierwszego etapu miareczkowania zachodzą następujące reakcje chemiczne:

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

odbarwienie fenoloftaleiny

Na₂CO₃ + HCl = NaHCO₃ + NaCl

W punkcie równoważników pierwszego etapu reakcji pH roztworu osiąga wartość 8,3. Przy tej wartości pH następuje całkowite odbarwienie się fenoloftaleiny. Do odbarwionego roztworu dodaje się drugi wskaźnik – oranż metylowy i miareczkuje kwasem do pierwszej zmiany barwy wskaźnika.

Podczas drugiego etapu miareczkowania przebiega następująca reakcja chemiczna:

NaHCO₃ + HCl = NaCl + CO₂ + H₂O – zmiana zabarwienia oranżu metylowego

W drugim punkcie równoważnikowym pH roztworu wynosi około 4,0.

Wykonanie oznaczenia:

Odmierzam 20 cm³ przygotowanego do analizy roztworu, dodaje 2-3 krople fenoloftaleiny i powoli miareczkuje roztworem HCl o stężeniu 0,1 mol/dm³ do odbarwienia roztworu. Odczytuje z biurety objętość kwasu solnego, która została zużyta na miareczkowanie wobec fenoloftaleiny (a cm³). Następnie dodaje 2-3 krople oranżu metylowego i w dalszym ciągu miareczkuje próbę kwasem solnym do pierwszej zmiany barwy (b cm³).

a₁ = 28,00 b₁ = 40,7

a₂ = 28,2 b₂ = 40,9

a_śr = $\frac{28,0 + 28,2}{2}$ = 28,1 b_śr = $\frac{40,7 + 40,9}{2}$ = 40,8

Zawartość NaOH w próbce:

m_NaOH = $\frac{\left( a - b \right)c_{\text{HCl}}M_{\text{NaOH}}}{1}$ = $\frac{\left( 28,1 - 40,8 \right)\ 0,0819\ \ 40}{1}$ = 41,6052 g

Zawartość Na₂CO₃ w próbce:

m_Na2CO3 = $\frac{2\ \text{\ b\ }\ c_{\text{HCl}}\ \ M_{\text{Na}_{2}\text{CO}_{3}}\ }{2}$ = $\frac{2\ \ 40,8\ \ 0,0819\ \ 106}{2}$ = 354,2011 g