Расчеты при обратном титровании

Расчет проводят по формулам, имеющим несколько иной вид, чем при расчетах при прямом титровании.

В этом случае расчет сводится к определению:

1) количества эквивалентов стандартного раствора вещества В (n _Э,B), затраченного с избытком на реакцию с определяемым веществом А:

2) количества эквивалентов определяемого вещества В₁ (), пошедшего на титрование избытка вещества В:

3) количества эквивалентов вещества А (n _Э,A), равного количеству эквивалентов основного вещества В, прореагировавших с определяемым веществом А:

4) количества вещества А в граммах:

Подставив значения n _В, в формулу, выражающую значение m _A, получим

Если велось определение всего объема анализируемого раствора, то процентное содержание анализируемого вещества находится по формуле

Если велось определение аликвотной части, то формула имеет вид

Пример 1. Рассчитать массовую долю в анализируемом образце, если на титрование раствора, содержащего 0,1650 г образца, израсходовано 25,00 см³ 0,1 н раствора NaOH.

Решение. 1. Рассчитаем мольную массу эквивалента щавелевой кислоты . Щавелевая кислота – двухосновная кислота, следовательно, эквивалентная масса будет определяться как

,

где – мольная масса, г/моль.

г/моль.

2. Рассчитаем массу щавелевой кислоты по формуле

.

Эта формула была выведена из закона эквивалентов и формулы нахождения мольной массы эквивалентов.

;

,

а , подставляем эту формулу в выражение закона эквивалентов:

;

,

где множитель 1000 вводится для перевода объема из см³ в дм³.

г.

3. Рассчитаем массовую долю щавелевой кислоты в образце

,

где m _{навески} – навеска образца, г.

Отсюда

.

Ответ. Массовая доля щавелевой кислоты в образце составляет 94 %.

Пример 2. Навеску борной кислоты массой 0,6 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,00 см³. На титрование 20,00 см³ полученного раствора израсходовали 18,34 см³ 0,1 н гидроксида натрия (NaOH), поправочный коэффициент K = 0,9850. Определить содержание борной кислоты.

Решение. Содержание борной кислоты (%) в образце определим
по формуле

,

где – эквивалентная масса борной кислоты, г/моль;

V_к – объем колбы, в данном примере V_к = 100 см³;

V_п – объем аликвоты, в данном примере V_п = 20 см³;

m _{навески} – масса борной кислоты, взятая для анализа, г;

C _{Э, NaOH} – эквивалентная концентрация NaOH, равная 0,1 н;

K _NaOH – поправочный коэффициент к стандартному раствору NaOH, равный 0,9850;

V _NaOH – объем стандартного раствора NaOH, равный 18,34 см³.

Прежде чем подставить имеющиеся данные в соответствующую формулу, рассчитаем эквивалентную массу борной кислоты.

Борная кислота – трехосновная кислота, следовательно, эквивалентная масса будет определяться как

,

где – мольная масса, г/моль.

г/моль.

Подставим данные в формулу расчета массового содержания:

.

Ответ. В образце содержится 46,67 % борной кислоты.

Пример 3. К 0,1500 г известняка, содержащего кроме CaCO₃ примеси, не реагирующие с кислотой, добавили 20,00 см³ 0,206 н раствора соляной кислоты (HCl), после чего избыток кислоты оттитровали 5,60 см³ 0,1 н (K = 0,9750) раствором гидроксида натрия (NaOH). Определить процентное содержание CO₂ в известняке.

Решение. В этом определении использован метод обратного титрования, в котором для вычисления процентного содержания используется следующая зависимость:

Прежде чем подставить имеющиеся данные в условие задания, рассчитаем эквивалентную массу оксида углерода (CO₂). При определении эквивалентной массы оксида удобно пользоваться формулой

М _{э,оксида} = М _э,эл. + 8,

где 12 – атомная масса элемента – углерода;

4 – валентность углерода в оксиде CO₂.

Теперь, зная все необходимые значения, подставляем их в формулу расчета :

Ответ. В образце известняка содержится 26,2 % углекислого газа.

***

44. Навеска кальцита 1,5780 г растворена в 50,00 см³ 0,1 н соляной кислоты. По окончании реакции раствор переведен в мерную колбу на 500,0 см³ и доведен до метки. На титрование 50,00 см³ полученного раствора расходуется 23,45 см³ 0,1 н раствора NaOH. Вычислить массовое содержание
СаСО₃ в образце (%).

45. На титрование 0,1025 г карбоната натрия с метилоранжем потребовалось 19,30 см³ 0,1 н раствора соляной кислоты (). Вычислить процентное содержание .

46. На титрование раствора фосфорной кислоты с метилоранжем затрачено 9,15 см³ 0,1 н раствора гидроксида натрия. Какое количество граммов содержалось в растворе?

47. В мерной колбе емкостью 500,0 см³ приготовлен раствор из навески 2,1060 г каустической соды, и объем раствора доведен до метки. На титрование 25,00 см³ полученного раствора расходуется 24,50 см³ 0,1 н раствора соляной кислоты (K = 0,9650). Сколько процентов содержится в каустической соде?

48. На нейтрализацию раствора, полученного из 0,1822 г купоросного масла, расходуется 30,30 см³ 0,1 н (K = 0,9850) раствора гидроксида натрия. Сколько процентов содержал образец купоросного масла?

49. На титрование раствора, содержащего 3,1580 г гидроксида калия, требуется 27,45 см³ раствора соляной кислоты (K = 0,9545). Сколько процентов содержал образец, использованный для приготовления раствора?

50. В мерную колбу емкостью 500,0 см³ помещено 25,00 см³ раствора соляной кислоты ( г/см³), и объем раствора доведен водой до метки. На титрование 20 см³ полученного раствора израсходовано 23,13 см³ 0,1 н раствора гидроксида натрия. Вычислить процентное содержание в исходном растворе кислоты.

51. На титрование 20,00 см³ раствора пошло 40,00 см³ 0,1 н раствора гидроксида натрия, при этом индикатор фенолфталеин из бесцветной формы перешел в малиновую. Сколько граммов содержится в 1 дм³ этого раствора?

52. К раствору 0,7500 г щавелевой кислоты добавлено 10,00 см³ раствора 0,1 н гидроксида калия с поправочным коэффициентом 0,9690, а затем избыток последнего оттитрован 4,02 см³ 0,125 н раствором соляной кислоты. Определить процентное содержание .

53. Навеску 0,1032 г карбоната натрия обработали 50,00 см³ 0,09496 н раствора соляной кислоты. Избыток кислоты оттитровали 28,80 см³ 0,1 н раствора гидроксида калия (K = 1,0250). Вычислить процентное содержание примесей в образце.

54. Навеску фосфорной кислоты массой 0,1182 г растворили в воде и на ее титрование израсходовали 22,18 см³ 0,1 н NaOH (K = 0,9519). Определить массовую долю (%) фосфорной кислоты.

55. Вычислить массовую долю (%) свободного SO₃ в олеуме, если на титрование 1,2000 г олеума в присутствии метилового оранжевого израсходовано 49,25 см³ 0,5202 н NaOH.

56. Навеска мрамора 0,5668 г растворена в 30,00 см³ 1,0 н HCl. На титрование избытка HCl израсходовано 14,10 см³ 0,8818 н NaOH. Определить массовое содержание примесей в образце (%).

57. Навеска каустической соды 2,1060 г растворена в мерной колбе на 500,0 см³. Полученным раствором титруют 25,00 см³ раствора HCl (K = 0,9850 к 0,1 н), на это расходуется 24,50 см³ раствора анализируемой щелочи. Вычислить массовое содержание Na₂O в образце (%).

58. На титрование раствора, полученного разбавлением 1,00 см³ H₂SO₄ плотностью 1,716 г/см³, расходуется 49,00 см³ раствора NaOH (K = 1,1280 к 0,5 н). Вычислить массовое содержание SO₃ в образце (%).

59. Навеска калийной щелочи массой 7,6240 г растворена в мерной колбе на 500,0 см³. На титрование 25,00 см³ полученного раствора расходуется 32,20 см³ 0,1 н HCl. Вычислить массовое содержание KОН в образце (%).

60. Навеска серебряного сплава 1,7450 г растворена в азотной кислоте. Раствор разбавлен водой в колбе на 200,0 см³. На титрование 10,00 см³ полученного раствора расходуется 11,75 см³ раствора роданида аммония (K = 0,9344 к 0,05 н). Вычислить массовое содержание серебра в сплаве (%).

61. На титрование раствора, приготовленного растворением 0,0973 г хлорида в произвольном объеме воды, расходуется 28,60 см³ раствора AgNO₃ (K = 0,9120 к 0,05 н). Вычислить массовое содержание (%) хлора в образце.

62*. Активным ингредиентом антабуса (применяется для лечения алкоголизма) является дисульфид тетраэтилаурама (М = 296 г/моль).

Серу, содержащуюся в 0,432 г препарата, окислили до SO₂, который поглотили раствором пероксида водорода (напишите уравнение реакции). На титрование образовавшейся серной кислоты затратили 22,1 см³ 0,0373 н раствора основания. Рассчитать массовую долю активного ингредиента.

63*. Навеску образца серосодержащего органического соединения массой 0,121 г сожгли в токе кислорода, а выделившийся газообразный продукт поглотили раствором H₂O₂, образовавшееся вещество оттитровали 20,5 см³ 0,107 н раствора KOH. Напишите уравнения протекающих реакций и рассчитайте массовую долю серы в исходном органическом соединении.

64*. В коническую колбу перенесли навеску чистого гексацианоферрата (III) калия массой 1,015 г, добавили иодид калия и хлороводородную кислоту. Для полноты протекания реакции прилили раствор сульфата цинка (в результате образовался осадок гексацианоферрата (III) цинка) и на титрование выделившегося йода затратили 20,14 см³ раствора тиосульфата натрия. Определите молярную концентрацию тиосульфата натрия и его титр.