Титрування сильної кислоти сильною основою з використанням різних індикаторів

Кислотно-основне титрування за допомогою індикаторів слугує в аналітичній хімії для попереднього дослідження відповідних розчинів. За його допомогою можна зробити перші висновки про концентрацію досліджуваної речовини. Точне дослідження виконують потім, як правило, повністю автоматично за допомогою придатних pH-електродів.

У цьому досліді розчин гідроксиду натрію титрують проти соляної кислоти, і учні за допомогою різних індикаторів визначають концентрацію соляної кислоти.

Попередні знання

У цьому досліді учням наближають практичні основи кислотно-основного титрування. Велику увагу приділено при цьому роботі з волюметричним вимірювальним посудом (бюретка, мірна піпетка, наповнювач для піпеток).
Учні вже мають мати перший експериментальний досвід поводження з кислотами й основами. Принцип дії індикаторів має бути відомий.

Принцип

Кислотно-основне титрування - це титриметричний метод визначення концентрації відповідних речовин.
У цьому досліді беруть сильну кислоту (соляну кислоту) невідомої концентрації у відомому об'ємі. До неї додають один із трьох індикаторів. Розчин сильної основи відомої концентрації (розчин гідроксиду натрію) наливають у бюретку й потім по краплях додають до аналізованого розчину до зміни кольору індикатора. З об'єму, зчитаного з бюретки, і концентрації основи потім обчислюють концентрацію кислоти.

Навчальна мета

Учням треба на прикладі показати застосування індикаторів в аналітичній хімії. Особливу увагу слід приділити різним діапазонам переходу окремих індикаторів. Під час досліду особливо важливо, щоб вони дістали перше уявлення про основи титриметричного аналізу. Учні мають потренуватися в практичній роботі з кислотами й лугами, а також із поширеним волюметричним вимірювальним посудом.

Завдання

Учні мають за допомогою різних індикаторів визначити концентрацію розчину соляної кислоти. Для цього відомий об'єм цієї кислоти титрують об'ємом розчину гідроксиду натрію відомої концентрації. З витраченого об'єму титрованого розчину та його концентрації потім обчислюють концентрацію соляної кислоти.

Підготовка

Використані в досліді розчини (0,1-молярна соляна кислота, 0,1-молярний розчин гідроксиду натрію, бромтимоловий синій, фенолфталеїн, метиловий оранжевий) треба приготувати у відповідних лабораторних стаканах і підписати.
Треба приготувати 0,1 М розчин соляної кислоти (спершу налийте 250 мл дист. води у придатну посудину, відберіть піпеткою 4,16 мл 37-відсоткової соляної кислоти й долийте дист. водою до 500 мл).
Треба приготувати 0,1 М розчин гідроксиду натрію (розчиніть 0,8 г гідроксиду натрію у 200 мл дист. води).
Кожна робоча група має використати під час титрування один із трьох індикаторів.

Утилізація

Використані розчини можна утилізувати в контейнері для збору кислот і лугів.

• Кислоти й основи спричиняють сильні хімічні опіки.
• Надінь захисні окуляри й захисні рукавички!
• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
• Щодо H- і P-фраз звертайся до паспорта безпеки відповідної хімічної речовини.

Оцет

Як можна визначити концентрацію сильної кислоти?

Кислоти відіграють важливу роль у нашому повсякденні. Чи то в харчових продуктах, наприклад як оцет, чи то в автомобілі як акумуляторна кислота. Їх можна зустріти всюди.
Щоб безпечно поводитися з кислотою, важливо знати, наскільки вона концентрована.
Один зі способів визначити концентрацію кислоти - це титрування.

Визнач концентрацію розчину соляної кислоти за допомогою титрування. Для показу точки нейтралізації реакції між соляною кислотою й розчином гідроксиду натрію використай один із трьох індикаторів. Порівняй свої результати з результатами інших.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

Стисни великим і вказівним пальцями обидва важелі затискача для бюретки (рис. 4) і встав бюретку між чотирма прогумованими роликами затискача (рис. 5). Зафіксуй бюретку, повільно відпускаючи обидва важелі.

Рис. 4

За допомогою лійки наповни бюретку 0,1-молярним розчином гідроксиду натрію. Скористайся для цього обома лабораторними стаканами. Підпиши лабораторні стакани, щоб унеможливити переплутування.
Обережно наповни бюретку трохи вище за верхню калібрувальну риску. Пильнуй, щоб у бюретці не було бульбашок повітря і щоб нічого не перелилося (рис. 6).

Постав один із лабораторних стаканів під кран бюретки й обережно відкрий його. Спусти стільки розчину гідроксиду натрію, щоб стовп рідини досяг верхньої калібрувальної риски (рис. 7).

Рис. 6

Рис. 7

На поверхні стовпа рідини в бюретці утворюється вигнута донизу поверхня - так званий меніск (від грец. meniskos - півмісяць). Щоб точно визначити, коли стовп рідини торкається верхньої калібрувальної риски, орієнтуються на найнижчу точку цього вигину. Твої очі при цьому мають бути точно на рівні калібрувальної риски (рис. 8).

Насади наповнювач для піпеток на мірну піпетку (рис. 9). Стисни великим і вказівним пальцями клапан "A". Іншими пальцями видави повітря з наповнювача для піпеток (рис. 10).

Рис. 9

Рис. 8

Рис. 10

Тримай мірну піпетку вертикально й опусти її кінчик у приготовану соляну кислоту. Обережно стискаючи клапан "S", повільно наповнюй піпетку кислотою. Пильнуй, щоб піпетка наповнювалася повільно. У рідині не має бути бульбашок повітря. Кислота не має потрапити в наповнювач для піпеток!
Наповни мірну піпетку приблизно до шести мілілітрів (рис. 11).

Стискаючи клапан "E", випусти з мірної піпетки стільки кислоти, щоб у ній лишилося рівно 5 мл рідини (рис. 12).
Висоту стовпа рідини зчитують тут так само, як описано вище.

Рис. 11

Рис. 12

Обережно вийми мірну піпетку із соляної кислоти й введи її в колбу Ерленмейера. Стискаючи клапан "E", повністю спорожни її в посудину.
Під час витікання в кінчику мірної піпетки лишається невелика крапля. Це вже враховано під час калібрування піпетки, тож видаляти її з піпетки не треба.

Постав колбу Ерленмейера під кран бюретки й долий за допомогою промивалки трохи води (рис. 13). Рідини має бути не більше ніж два сантиметри.

За допомогою піпетки з гумовим ковпачком додай від 3 до 5 крапель свого індикатора до розчину кислоти (рис. 14).

Рис. 13

Рис. 14

Обережним повертанням крана бюретки встановлюють середню швидкість крапання.
При цьому мають бути помітні окремі краплі.
Колбу Ерленмейера з кислотою обережно похитують туди-сюди (рис. 15). Бризок утворюватися не має (Обережно: кислота!).
Щойно в розчині кислоти з'явиться зміна кольору, швидкість додавання крапель зменшують обережним повертанням крана бюретки.
Після першої краплі, за якої зміна кольору лишається стійкою, кран закривають. Об'єм витраченого розчину гідроксиду натрію зчитують із бюретки й записують.
Спостережувану зміну кольору записують.

Рис. 15

Утилізація

Використані в цьому досліді розчини можна утилізувати в контейнері для збору кислот і основ.

Визначення значення pH

Молярна маса - важлива величина в хімії.