KONDUKTOMETRIA

Ćwiczenie K - 2

Ilościowe oznaczanie zawartości dwutlenku węgla w powietrzu

Oznaczanie oparte jest na reakcji :

Ba(OH)₂ + CO₂ → BaCO₃ + H₂O (1 mol Ba(OH)₂ reaguje z 1 molem CO₂)

Na podstawie spadku przewodnictwa właściwego roztworu wodorotlenku barowego przed i po pochłonięciu CO₂ oblicza się zawartość dwutlenku węgla.

Odczynniki i aparatura:

• wodorotlenek barowy świeżo sporządzony o stężeniu około 0,01 mol/dm³

• konduktometr

• zestaw płuczek, aspirator

Wykonanie ćwiczenia:

• napełnić cztery płuczki o pojemności 150 cm³ mianowanym roztworem Ba(OH)₂, połączyć szeregowo z aspiratorem i zatkać wylot zatyczką

• zmierzyć przewodność właściwą wyjściowego roztworu Ba(OH)₂ w jednej z płuczek

• zdjąć zatyczki z płuczki i przepuścić przez płuczki 20 dm³ powietrza z szybkością 60 dm³/h

• zmierzyć przewodnictwo właściwe roztworu Ba(OH)₂ w każdej z płuczek

Wyniki pomiarów:

Obliczam różnicę stężeń roztworu Ba(OH)₂ :

Płuczka I 0,0092 mol/dm³ - 0,0083 mol/dm³ = 0,0009 mol/dm³

Płuczka II 0,0092 mol/dm³ - 0,0080 mol/dm³ = 0,0012 mol/dm³

Płuczka III 0,0092 mol/dm³ - 0,0080 mol/dm³ = 0,0012 mol/dm³

Płuczka IV 0,0092 mol/dm³ - 0,0075 mol/dm³ = 0,0017 mol/dm³

Do płuczek wlano po 150 cm³ Ba(OH)₂, można więc obliczyć ilość moli dwutlenku węgla w każdej płuczce:

Płuczka I 0,0009 mol/dm³ ⋅ 0,15 dm³ = 0,000135 mola

Płuczka II 0,0012 mol/dm³ ⋅ 0,15 dm³ = 0,00018 mola

Płuczka III 0,0012 mol/dm³ ⋅ 0,15 dm³ = 0,00018 mola

Płuczka IV 0,0017 mol/dm³ ⋅ 0,15 dm³ = 0,000255 mola

Σ = 0,00075 mola

1 mol - 22,4 dm³ CO₂

0,00075 mol - x dm³ CO₂

x = 0,00075 * 22,4 / 1 = 0,0168 dm³ CO₂

Procentowa zawartość CO₂ w powietrzu wynosi:

20 dm³ powietrza - 100%

0,0168 dm³ CO₂ - x%

x = 0,0168 dm³ ⋅ 100 / 20 dm³ = 0,084 % CO₂

Ćwiczenie K - 3

Konduktometryczne oznaczanie zawartości kwasu solnego i octowego w mieszaninie

Konduktometryczne oznaczanie równocześnie występujących dwóch kwasów jest możliwe tylko wówczas, gdy różnią się one dość znacznie wartościami stałych dysocjacji (mają różną moc).

Odczynniki i aparatura:

• wodorotlenek sodowy o natężeniu 0,1 mol/dm³

• konduktometr

Wykonanie ćwiczenia:

• otrzymany roztwór kwasu solnego i kwasu octowego o nieznanym stężeniu rozcieńczyć wodą destylowaną w kolbie miarowej do 100 cm³. Następnie pobrano do zlewki 20 cm³ tak przygotowanego roztworu i dodano 80 cm³ wody destylowanej

• zlewkę z tak przygotowaną próbką umieścić na mieszadle magnetycznym i zmierzyć przewodnictwo

• dodawać z biurety po 1 cm³ wodorotlenku sodowego o stężeniu 0,1 mol/dm³, mieszając po dodaniu każdej porcji i odczytać wartość przewodnictwa. Przed odczytaniem należy trzykrotnie wyjąć sondę pomiarową

• miareczkowanie prowadzić do 6 - 7 punktów po przekroczeniu punktu końcowego (PK2!)

• miareczkowanie wykonać dla kilku prób (najlepiej 5)

Wyniki pomiarów:

Jak widać z wykresów, pierwszy punkt końcowy (PK1) oznaczający koniec miareczkowania mocnego kwasu leży na pierwszym załamaniu krzywej miareczkowania. Ilość zużytego NaOH wynosi odpowiednio:

I 7,3 cm³

II 7,5 cm³

III 7,2 cm³

Drugi punkt końcowy (PK2) oznaczający koniec miareczkowania kwasu octowego wyniósł odpowiednio:

I 15,6 cm³

II 18,8 cm³

III 18,0 cm³

Dyskusja wyników:

PK1 PK2

Średnia arytmetyczna zbiorowości próbnej:

x = 7,3 + 7,5 + 7,2 / 3 = 7,333 x = 15,6 + 18,8 + 18,0 / 3 = 17,467

Wariacja zbiorowości próbnej

; n -1= k - liczba stopni swobody

V = (7,3 - 7,333)² + (7,5 - 7,333)² + V = (15,6 - 17,467)² + (18,8 - 17,467)² +

+(7,2 - 7,333)² = 0,047 / 2 = 0,0235 +(18,0 - 17,467)² = 5,547 / 2 = 2,773

Odchylenie standardowe pojedynczego wyniku

s = (0,0235) ^˝ = 0,153 s = (2,773) ^˝ = 1,665

Odchylenie standardowe średniej arytmetycznej

s_x = [0,047 / 6]^1/2 = 0,089 s_x = [5,547 / 6]^1/2 = 0,962

Względne odchylenie standardowe, charakteryzuje wielkość rozrzutu wyników

s_r = 0,153 / 7,333 = 0,021 s_r = 1,665 / 17,467 = 0,095

Przedział ufności:

95% dla k = 2 t_studenta = 4,303

[ ]

x = 7,333 ± 4,303⋅0,089 = x = 17,467 ± 4,303⋅0,962 =

= 7,333 ± 0,383 [ ] = 17,467 ± 4,14 [ ]

PK1 = 7,333 ± 0,383 [cm³] PK2 = 17,467 ± 4,14 [cm³]

Obliczam zawartość obu kwasów w mieszaninie:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

NaOH + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O

NaOH reaguje z obydwoma kwasami w stosunku 1 : 1, więc:

n_HCl = C_NaOH ⋅ V_NaOH(PK1) / 1000

n_CH3COOH = C_NaOH ⋅ [V_NaOH (PK2) - V_NaOH (PK1)] / 1000

ale

n = m/M

więc

m_HCl = C_NaOH ⋅ V_NaOH(PK1) ⋅ M_HCl / 1000

m_CH3COOH = C_NaOH ⋅ [V_NaOH (PK2) - V_NaOH (PK1)] ⋅ M_CH3COOH / 1000

M_HCl = 36,4609 g/mol

M_CH3COOH = 60,0534 g/molo

C_NaOH = 0,1 mol/dm³

V_NaOH (PK1) = 7,333 ± 0,383 cm³

V_NaOH (PK2) = 17,467 ± 4,14 cm³

m_HCl = 0,1 ⋅ (7,333 ± 0,383) ⋅ 36,4609 / 1000 =

= 0,028 g HCl

= 0,025 g HCl

m_CH3COOH = 0,1 ⋅ (17,467 ± 4,14) ⋅ 60,0534 / 1000 =

= 0,0834 g CH₃COOH

= 0,0383 g CH₃COOH

W badanej mieszaninie znajdowało się od 25 do 28 mg czystego HCl, oraz od 38,3 do 83,4 mg czystego CH₃COOH.