Расчет результата прямого титрования при разных способах выражения концентрации раствора

Если известна молярная концентрация щелочи c (NaOH) и объем раствора V (NaOH), израсходованный на титрование кисло­ты, то количество вещества щелочи, затраченное на реакцию, будет равно:

⁽¹⁾

В точке эквивалентности количество вещества щелочи, израсходованное на реакцию, будет точно равно количеству вещества кислоты в анализируемом растворе:

n (NaOH) = n (HCl)

Отсюда, уравнение (1) можно переписать:

⁽³⁾

Количество вещества эквивалента кислоты, находящееся в анализируемом растворе, можно также представить соотношением:

⁽⁴⁾

Отсюда при подстановке уравнения (4) в (3),

c (NaOH) • V (NaOH) = c (HCl) • V (HCl) (5)

Если известен объем анализируемого раствора, по уравнению (5) можно рассчитать его концентрацию. Уравнение типа (5) часто используется также при расчете различных ситуаций, воз­никающих при разбавлении растворов. Так как количество вещества при разбавлении раствора не изменяется, то:

с₁V₁ = c₂V₂,

где с₁ и V_l – концентрация и объем раствора до разбавления; с₂ и V₂ – концентрация и объем раствора после разбавления.

Масса кислоты в анализируемом растворе m (НС1) рассчитывается по соотношению (6):

Вышеприведенное уравнение можно использовать для оценки погрешности прямого титриметрического анализа. В соответствии с формулой (7):

₍₇₎

где S – дисперсия

относительная погрешность результата, вычисленного по уравнению (6), будет равна:

При работе с 0,1 н. растворами абсолютная погрешность установления молярной концентрации эквивалента титранта (S_c) не превышает ±0,0002, погрешность измерения объема титранта (S_V) по обычной бюретке составляет не более +0,02 мл, а погрешность в величине молярной массы эквивалента (S_M) пренебрежимо мала. Подставляя числовые значения в вышеприведенное уравнение, получаем:

Если титруется не весь раствор щелочи, а аликвота, результат анализа рассчитывается по уравнению:

Погрешность в определении объема мерной колбы вместимо­стью 100 мл обычно составляет ±0,05 мл, а пипетки ±0,03 мл. Подстановка числовых значений в вышеприведенное уравнение дает:

Основной вклад в погрешность анализа вносит по­грешность в определении концентрации титранта. При серийных определениях в цеховых и заводских лабораториях широко при­меняется способ расчета, использующий молярную концентра­цию эквивалента с поправочным коэффициентом. Поправочный коэффициент равен отношению истинной концентрации (с _ист) титранта к табличной его концентрации (с _табл), для которой мож­но заранее рассчитать, какой массе определяемого вещества соот­ветствует 1 мл титранта.

Например, 22,50 мл точно 0,1000 М NaOH нейтрализуют 0,08204 г НС1, а 22,52 мл этой щелочи – 0,08211 г НС1 и т.д.

Если истинная молярная концентрация эквивалента NaOH равна 0,1048, то поправочный коэффициент:

При расчете результатов титрования табличный результат умножают на поправочный коэффициент. Если израсходовано 22,52 мл щелочи, табличный результат равен 0,08211 г и истинная масса кислоты составит:

m (НС1) = m _табл K = 0,08211 • 1,048 = 0,08605 г.

Если известен титр раствора (Т) – т. е. масса (г) растворенного вещества в 1 мл раствора, то количество вещества эквивалента щелочи, вступившее в реакцию, составит:

Способ громоздкий и менее удобный по сравнению со способом молярной концентрации эквивалента.

Широко распространен в практике способ расчета результатов анализа с помощью условного титра рабочего раствора (титра по определяемому веществу). Он показывает массу (г) определяемого вещества, которая соответствует 1 мл рабочего раствора. В данном примере 1 мл 0,1048М NaOH соответствует 0,003821 г НС1, т. е. T (NaOH/HCl) = 0,003821.

Тогда результат анализа:

т (НС1) = Т (NaOH/HCl) • V (NaOH) = 0,003821 • 22,52 = 0,08605 г НС1 (8)

Чтобы найти связь между разными способами выражения концентраций, приравняем массу определяемого вещества, рассчитанную при использовании разных способов.

Пусть, например, известна молярная концентрация эквивалента NaOH, требуется рассчитать Т (NaOH/HCl). Приравниваем правые части уравнений: (6) и (8):

Дата добавления: 2014-01-11