Laborant.su

*он~= '0-'4 + р\.ра (кон,- 100/(C[U(B)B] Vp.pa (нач))%.
Пример 5. Рассчитать индикаторную погрешность при титро¬вании 100 мл 0,1 М раствора NaOH 0,1 М раствором НС1 с инди¬катором фенолфталеином (р7"=9).
В ТЭ рН = 7, т. е. при рН = 9 раствор иедотитроваи, тогда -W (неД) = Ю"5-200- 100/(0,1-100) =0,02%.
Водородная и гидроксильная погрешности увеличиваются при титровании разбавленных растворов разбавленными растворами титрантов.
232
Кислотная погрешность вызывается наличием в раство¬ре по окончании титрования нейтральных молекул недотит-рованной слабой кислоты (^НА):
Хна=10рКа~рТ- 100%.
Пример 6. Рассчитать индикаторную погрешность при титро¬вании 0,1 М раствора СНзСООН (рКл=4,76) 0,1 М раствором NaOH с индикатором феноловым красным (р7=7,5).
В ТЭ рН = 8,87, т. е. при рН = 7,5 раствор СНзСООН иедотит¬роваи, тогда
Хнд= 10* 76~7 5 - 100= Ю"2-74-100= 1,82%.
Основная погрешность вызывается присутствием в раство¬ре после окончания титрования нейтральных молекул недо-титрованного слабого основания (Хвон):
*BOH=iop/c«+pr-|4.ioo%.
Пример 7. Рассчитать индикаторную погрешность при титро¬вании 0,1 М водного раствора аммиака (pKg=4,75) 0,1 М раство¬ром НС1 с индикатором феноловым красным (р7 = 7,5).
В ТЭ рН = 5,13, т. е. при рН = 7,5 раствор NH4OH иедотит¬роваи, тогда
ХВОН = 104-75 + 7 5-14-100= 10"1-75-100= 1,77%.
В примерах 4 и 5 индикаторные погрешности не превы¬шают 0,2%, т. е. удовлетворяют точности титриметриче¬ских методов анализа, следовательно, индикаторы для тит¬рования выбраны правильно. В примерах 6 и 7 при титрова¬нии с выбранными индикаторами погрешности превышают 0,2%, т. е. эти индикаторы нельзя- применять в данном случае.
Кислотная и основная погрешности возрастают с умень¬шением силы кислот или, соответственно, оснований.
Случайные индикаторные погрешности связаны с тем, что при визуальном определении точки пер'ехода окраски индикатора из-за физиологических особенностей зрения значение ее можно определить только с колебаниями ±0,4 единицы. Случайная погрешность тем больше, чем слабее и разбавленнее титруемая кислота или основание.
13.3. СТАНДАРТНЫЕ РАСТВОРЫ
В методе кислотно-основного титрования в качестве титран¬тов обычно применяют разбавленные растворы сильных кислот и оснований 0,01—0,1 М, которые готовят разбав¬лением концентрированных растворов. Эти рабочие раство¬ры должны быть стандартизированы с помощью первичных стандартов.
Для стандартизации растворов сильных кислот (HCI,
233

HN03) H2S04) HCIO4) применяют карбонат натрия №2СОз, тетраборат натрия Na2B407-10Н2О и 3-(гидроксиметил)ами-нометан (СН2ОН)зСЫН2. При титровании растворов этих первичных стандартов протекают следующие реакции:
Na2C03 + 2HCl        2NaCl + H20+C02, Na2B407 + 2HCl + 5H20 *=fc 4H3B03 + 2NaCl, (CH2OH)3CNH2+HCl *=fc (CH2OH)3CNH3Cl.
Для стандартизации растворов сильных оснований NaOH, КОН, Ва(ОН)2 используют о-гидрофталат калия КН(СОО)2СбН4, бензойную кислоту СбН5СООН, щавелевую кислоту Н2С204-2Н20, сульфаминовую кислоту NH2S03H, янтарную кислоту С2Н4(СООН)2.
Твердый гидроксид натрия (или калия) всегда содержит влагу и до 2% карбоната и хлорида натрия. Поэтому сна¬чала готовят раствор гидроксида натрия приблизительной концентрации, а затем стандартизируют его. Не обяза¬тельно стандартизировать и кислоту, и щелочь по первич¬ному стандарту.
13.3.1. Приготовление 0,1 М раствора кислоты
Приготовление стандартных растворов является очень от¬ветственной операцией. В качестве стандартного раствора кислоты используют преимущественно 0,1 М раствор НС1, реже — H2S04 и НСЮ4. Исходной обычно является хлоро¬водородная кислота марки чда 30—33% (масс), плот¬ностью 1,15—1,19 г/см3. Точную навеску кислоты из-за летучести НС1 взять затруднительно. Поэтому сначала гото¬вят раствор приблизительной концентрации, который затем стандартизируют по первичному стандарту.
Расчет количества хлороводородной кислоты, необхо¬димого для приготовления 1 л 0,1 М раствора НС1.
Измерить ареометром плотность кислоты (предположим, р=1,16 г/мл) и по справочной таблице найти соответствую¬щую процентную концентрацию НС1 (для нашего случая С = 32,14%). Объем исходной кислоты VHCU необходимый для приготовления 1 л 0,1 М раствора HQ, рассчитывают по уравнению
я(НС1) =С(НС1) VHC|/1000= VHQpC%//M(HCl) • 100,
откуда
VHC| = C(HC1) VHC,/M(HC1) ? 100/С%р. 1000. Для нашего случая
V„C|=0,1 • 1000-36,46-100/(32,14-1.16 -1000) =9,77 мл.
234
Рассчитанный объем кислоты отмерить мерным цилинд¬ром и вылить в склянку, содержащую 250—300 мл дистилли¬рованной воды (под тягой), затем долить дистиллированную воду до 1 л и, закрыв пробкой, перемешать.
Стандартизацию (установку характеристик) приготов¬ленного раствора HQ проводят при помощи уааиовочных веществ. Установочные вещества должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к первичным стандартам, а также реагировать с НС1 стехиометрически однозначно и практически необратимо; предпочтительно вещество с боль¬шим эквивалентом.
Расчет навески Na2B407-10Н2О, необходимой для при¬готовления в объеме мерной колбы (например, 100 мл) стандартного раствора (например, 0,1000 М), исходя из стехиометрии протекающей реакции:
M(72Na2B407- 10Н2О) =381,37/2= 190,68, n('/2Na2B4O7-10H2O)=n(HCl), gNasB.0, • i ошо/М If™ (Na2B407 -10Н2О) Na2B407 ? 10Н2О] = = C(HC1)VHC|/1000,
откуда
gNa2B.o7- 10шо=С(НС1) VHaM (72Na2B407- 10Н2О) /1000= = 0,1-100-190,68/1000=1,9068 г.
Взятие навески «по разности»: чистый сухой бюкс взве¬сить на технических весах, затем на правую чашку весов положить разновески по массе, равной массе бюкса -\-g, насыпать в бюкс шпателем приблизительно g г тетрабората натрия, поставить бюкс на левую чашку весов, включить весы и, постепенно присыпая в него тетраборат, уравно¬весить весы. Затем взвесить бюкс с навеской на аналити¬ческих весах (gi), перенести навеску тетрабората натрия в мерную колбу, для чего опрокинуть бюкс над вороикой с укороченным носиком, вставленной в горло мерной колбы. Приподнять воронку, не вынимая ее из колбы, и горячей дистиллированной водой из промывалки смыть с воронки не просыпавшийся в мерную колбу тетраборат натрия, тща¬тельно промыть внутреннюю поверхность и носик воронки. Долить в мерную колбу горячей воды приблизительно до половины. Перемешивая круговым движением колбы ее со¬держимое, добиться растворения Na2B407- 10Н2О. После остывания раствора до комнатной температуры довести его объем водой до метки, закрыть колбу пробкой и перемешать.
Взвесить на аналитических весах пустой бюкс (g2). Раз¬ность g\— g2 дает точную массу Na2B407• ЮН20, находяще¬гося в мерной колбе. Нет необходимости добиваться того, чтобы масса навески совпадала с расчетной величиной g,
235

как и не следует стремиться к тому, чтобы тетраборат натрия до последней крупинки высыпался из бюкса в мерную колбу. Необходимо не допустить потери даже самого малого коли¬чества навески и важно точно знать ее массу.
По взятой навеске тетрабората натрия и вместимости мерной колбы рассчитать С и Т раствора тетрабората натрия.
Характеристики стандартного раствора HCI рассчиты¬вают по результатам титрования аликвотных частей раствора Na2B407- 10Н2О раствором НС1.
Для титрования из мерной колбы отобрать пипеткой аликвотные части раствора в чистые конические колбы (пи¬петка предварительно должна быть ополоснута этим же раствором), добавить 1—2 капли раствора индикатора метилового красного и титровать раствором HCI до четкого изменения цвета индикатора от желтого до оранжево-желтого.
Из числа приведенных в справочной таблице индикато¬ров метиловый красный является наиболее подходящим. При титровании 0,1 М раствора тетрабората натрия в мо¬мент эквивалентности в растворе будут находиться NaCl и Н3ВО3, для которой К\ = 5,8-Ю-10, Кг и Кз — еще меньше, поэтому диссоциацией борной кислоты по 2-й и 3-й ступеням можно пренебречь, тогда в точке эквивалентности
[Н+] =V^C = V5-8- Ю-|0-0,1=7,6- Ю-6 и рН = 5,12.
Отсчет расхода титранта по бюретке должен быть сде