Определение содержания щелочи и соды в растворе при совместном их присутствии

Как известно, щелочи поглощают из воздуха СО₂, превращаясь в соответствующие карбонаты:

2 NaOH + CO₂ ® Na₂CO₃ + H₂O

Поэтому раствор щелочи всегда содержит примеси карбонатов. В некоторых случаях необходимо знать содержание щелочи и карбоната в растворе. В данной лабораторной работе в качестве примера рассмотрим определение содержания NaOH и Na₂CO₃ при совместном их присутствии.

Взаимодействие смеси NaOH и Na₂CO₃ с сильной кислотой можно рассматривать как три процесса:

NaOH + HCl ® NaCl + H₂O (I)

Na₂CO₃ + HCl ® NaHCO₃ + NaCl (II)

NaHCO₃ + HCl ® NaCl + CO₂ + H₂O (III)

Определение щелочи и соды при их совместном присутствии проводят с двумя индикаторами: фенолфталеином и метилоранжем. При титровании с фенолфталеином (V₁) пройдут процессы I и II, точка эквивалентности будет находится в щелочной среде (из-за процесса гидролиза бикарбоната), т.е. с фенолфталеином оттитровывается вся щелочь и половина соды. Точка эквивалентности процесса III будет находится в кислой среде, поэтому он может быть проведен при титровании с метилоранжем. Эти определения ведут последовательно, не дополняя бюретку кислотой. Точка эквивалентности по метиловому оранжевому показывает конец титрования всей смеси (V₂).

Количество кислоты, которое вступило в реакцию с ионом НСО₃^- равно (V₂ - V₁), следовательно:

V (HCl/CO₃^2-) = 2(V₂ - V₁)

Количество кислоты, эквивалентное щелочи, равно:

V (HCl/NaOH) = V₂ - 2(V₂ - V₁)

Порядок выполнения работы

1. Получите контрольную смесь NaOH и Na₂CO₃ в мерной колбе на 100 мл и добавьте дистиллированной воды до метки. Перемешайте раствор.

2. Ополосните и заполните бюретку приготовленной Вами соляной кислотой (не забудьте заполнить конец бюретки).

3. Ополосните пипетку контрольным раствором и отмерьте точный объем исследуемого раствора. Перенесите раствор в колбу для титрования. Добавьте 20-30 мл дистиллированной воды и 5-6 капель фенолфталеина.

4. Оттитруйте смесь соляной кислотой до исчезновения розовой окраски фенолфталеина. Запишите объем кислоты (V₁).

5. В колбу для титрования добавьте 2-3 капли метилоранжа. Раствор окрасится в желтый цвет. Продолжите титрование (кислоту в бюретку не доливать) до оранжевой окраски раствора. Запишите объем кислоты (V₂).

6. Титрование повторите несколько раз до получения сходящихся результатов.

7. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов, титр и массу для соды и щелочи в отдельности по приведенным ранее формулам.

8. Рассчитайте относительную ошибку определения по каждому веществу.