10.11: Титрування

Last updated
Save as PDF

Page ID: 21809

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Опишіть експеримент з титрування.
Поясніть, що робить індикатор.
Виконайте розрахунок титрування правильно.

Реакція кислоти з основою для створення солі та води є звичайною реакцією в лабораторії, частково тому, що багато сполук можуть діяти як кислоти або основи. Ще одна причина того, що кислотно-лужні реакції настільки поширені, полягає в тому, що вони часто використовуються для визначення кількісних кількостей того чи іншого. Виконання хімічних реакцій кількісно для визначення точної кількості реагенту називається титруванням. Титрування може бути виконано практично з будь-якою хімічною реакцією, для якої відомо збалансоване хімічне рівняння. Тут ми розглянемо титрування, які передбачають кислотно-лужні реакції.

При титруванні один реагент має відому концентрацію або кількість, тоді як інший реагент має невідому концентрацію або кількість. Зазвичай відомий реагент (титрант) додають до невідомої кількості і розчиняють в розчині. Невідома кількість речовини (аналіту) може або не розчиняється в розчині (але зазвичай є). Титрант додається до аналіту за допомогою точно каліброваної об'ємної трубки подачі, званої бюреткою (також пишеться бюрет; див. Рис.\(\PageIndex{1}\)). Бюретка має маркування, щоб визначити, скільки обсягу розчину було додано до аналіту. Коли реакція завершена, вона, як кажуть, знаходиться в точці еквівалентності; кількість молів титранту можна обчислити за концентрацією та об'ємом, а збалансоване хімічне рівняння може бути використано для визначення кількості молів (а потім концентрації або маси) невідомий реагент.

Показана горизонтальна схема бюрета. — Малюнок\(\PageIndex{1}\) Обладнання для титрування. Бюретка - це тип системи дозування рідини, яка може точно вказувати обсяг рідини, що видається.

Наприклад, припустимо, 25,66 мл (або 0,02566 л) 0,1078 М HCl було використано для титрування невідомого зразка NaOH. Яка маса NaOH була в зразку? Ми можемо обчислити кількість родимок HCl, що відреагували:

# моль НСл = (0.02566 Л) (0.1078 М) = 0,002766 моль НСл

Ми також маємо збалансовану хімічну реакцію між HCl та NaOH:

НСл + АнОН → NaCl + Н ₂ О

Таким чином, ми можемо побудувати коефіцієнт перетворення для перетворення на кількість молів NaOH відреагували:

\[0.002766\cancel{mol\, HCl}\times \frac{1\, mol\, NaOH}{1\cancel{mol\, HCl}}=0.002766\, mol\, NaOH\nonumber \]

Потім перетворюємо цю кількість в масу, використовуючи молярну масу NaOH (40,00 г/моль):

\[0.002766\cancel{mol\, HCl}\times \frac{40.00\, g\, NaOH}{1\cancel{mol\, HCl}}=0.1106\, g\, NaOH\nonumber \]

Даний вид розрахунку виконується в рамках титрування.

Приклад\(\PageIndex{1}\)

Яка маса Ca (OH) ₂ присутня в зразку, якщо його титрувати до точки його еквівалентності з 44,02 мл 0,0885 M HNO ₃? Збалансоване хімічне рівняння виглядає наступним чином:

2ХНО ₃ + Са (ОН) ₂ → Са (НІ ₃) ₂ + 2Н ₂ О

Рішення

У літрах обсяг становить 0,04402 л. Розраховуємо кількість молів титранта:

# молі HNO ₃ = (0.04402 л) (0.0885 М) = 0.00390 моль HNO ₃

Використовуючи збалансоване хімічне рівняння, ми можемо визначити кількість молей Ca (OH) ₂, присутніх в аналіті:

\[0.00390\cancel{mol\, HNO_{3}}\times \frac{1\, mol\, Ca(OH)_{2}}{2\cancel{mol\, HNO_{3}}}=0.00195\, mol\, Ca(OH)_{2}\nonumber \]

Потім ми перетворюємо це в масу, використовуючи молярну масу Ca (OH) ₂:

\[0.00195\cancel{mol\, Ca(OH)_{2}}\times \frac{74.1\, g\, Ca(OH)_{2}}{\cancel{mol\, Ca(OH)_{2}}}=0.144\, g\, Ca(OH)_{2}\nonumber \]

Вправа\(\PageIndex{1}\)

Яка маса H _{2 C ₂} O ₄ присутня в зразку, якщо її титрувати до точки його еквівалентності 18,09 мл 0,2235 М NaOH? Збалансована хімічна реакція виглядає наступним чином:

\[\ce{H2C2O4 + 2NaOH → Na2C2O4 + 2H2O} \nonumber \]

Відповідь: 0,182 г

Як дізнатися, чи реакція знаходиться в точці еквівалентності? Зазвичай людина, яка виконує титрування, додає невелику кількість індикатора, речовини, яке змінює колір в залежності від кислотності або основності розчину. Оскільки різні показники змінюють кольори при різному рівні кислотності, вибір правильного має важливе значення при виконанні точного титрування.