Титрування багатоосновної кислоти сильною основою за допомогою відповідного індикатора

Кислотно-основне титрування з використанням індикаторів слугує в аналітичній хімії для попереднього дослідження відповідних розчинів. З його допомогою можна зробити перші висновки про концентрацію досліджуваної речовини. Точніше дослідження виконують потім, як правило, за допомогою pH-електродів.

Попередні знання

Учні мають уже мати перший експериментальний досвід поводження з кислотами й основами. Учням має бути відомий принцип роботи об'ємних вимірювальних приладів (мірна піпетка, бюретка, наповнювач для піпеток).

Принцип

Це титрування є об'ємним аналітичним методом визначення концентрацій кислот і основ.

Для цього беруть відомий об'єм багатоосновної кислоти невідомої концентрації і додають відповідний індикатор (тут: фенолфталеїн). Розчин основи з відомою концентрацією (стандартний розчин) наливають у бюретку і по краплях додають до досліджуваного розчину, доки індикатор не змінить забарвлення. З об'єму, зчитаного на бюретці, і відомої концентрації основи врешті обчислюють концентрацію кислоти.

Навчальна мета

Учням треба на прикладі показати й пояснити застосування індикаторів в аналітичній хімії, а також основи об'ємного аналізу.

Завдання

Учні мають за допомогою відповідного індикатора (тут: фенолфталеїн) визначити спершу невідому концентрацію розчину сірчаної кислоти (досліджуваного розчину). Для цього відомий об'єм цієї кислоти титрують об'ємом розчину гідроксиду натрію відомої концентрації (стандартного розчину) до зміни забарвлення індикатора. Із витраченого об'єму стандартного розчину і його концентрації потім обчислюють концентрацію досліджуваного розчину.

Підготовка

Треба приготувати 0,1 М розчин гідроксиду натрію (розчинити 0,8 г гідроксиду натрію у 200 мл дист. води).
Треба приготувати 0,05 М розчин сірчаної кислоти (налийте в придатну посудину 500 мл води, потім відберіть піпеткою 26,7 мл 10-відсоткової сірчаної кислоти і долийте дист. води до 1000 мл.

Утилізація

Використані розчини можна злити у збірник для відходів кислот і основ.

• Кислоти й основи спричиняють сильні хімічні опіки.
• Користуйся захисними окулярами / захисними рукавичками!
• Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
• Щодо H- і P-фраз звіряйся з паспортом безпеки відповідного реактиву.

Оцет

Як можна визначити концентрацію кислоти?

У побуті й у хімічній лабораторії нам трапляється багато кислот. Чи то оцет у салаті, чи то акумуляторна кислота в автомобілі. Вони зустрічаються всюди.
Щоб поводитися з ними безпечно, важливо знати їхні концентрації.
За допомогою відповідного індикатора й основи можна визначити концентрацію кислоти. Цей метод називають титруванням.

Визнач за допомогою титрування концентрацію сірчаної кислоти. Використай для цього як індикатор фенолфталеїн, а як основу - 0,1-молярний розчин гідроксиду натрію.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

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

Рис. 4

Наповни бюретку 0,1-молярним розчином гідроксиду натрію за допомогою лійки. Використай для цього обидві мензурки і підпиши їх, щоб унеможливити переплутування.
Обережно наповни 10-мілілітрову бюретку трохи вище за верхню калібрувальну риску. Стеж, щоб у бюретці не було бульбашок повітря і щоб нічого не перелилося через край (Рис. 6).

Постав одну з мензурок під кран бюретки й обережно відкрий його. Злий стільки розчину гідроксиду натрію, щоб стовпчик рідини дійшов до верхньої калібрувальної риски (Рис. 7).

Рис. 6

Рис. 7

На поверхні стовпчика рідини в бюретці утворюється вигнуте донизу заглиблення, так званий меніск (грец. meniskos = півмісяць). Щоб точно визначити, коли стовпчик рідини торкається верхньої калібрувальної риски, орієнтуються на найнижчу точку цього заглиблення. Твої очі мають при цьому бути точно на висоті 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 і введи її кінчик у підготовлену сірчану кислоту. Обережно стискаючи клапан "S", повільно наповнюй піпетку кислотою. Стеж, щоб піпетка не наповнювалася надто швидко. У рідині не має бути бульбашок повітря. Обережно: кислота не повинна 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 наповнення зчитують так, як описано вище.

Рис. 11

Обережно вийми мірну піпетку із сірчаної кислоти і введи її в колбу Ерленмейера. Стисканням клапана "E" її повністю спорожнюють у посудину (Рис. 12).
Під час витікання маленька крапля лишається в кінчику мірної піпетки. Це вже враховано під час калібрування піпетки, тож видаляти її з піпетки не потрібно.

Постав колбу Ерленмейера під кран бюретки й долий трохи води за допомогою промивалки (Рис. 13). У колбі має бути не більш ніж приблизно два сантиметри рідини.

Додай за допомогою піпетки з гумовим ковпачком від 3 до 5 крапель фенолфталеїну до розчину кислоти (Рис. 14).

Рис. 14

Обережним поворотом крана бюретки встановлюють середню швидкість крапання.
При цьому мають бути помітні окремі краплі.
Колбу Ерленмейера з кислотою обережно похитують туди-сюди (Рис. 15). Бризок бути не повинно (Обережно: кислота!).

Щойно в розчині кислоти проявиться зміна забарвлення, швидкість крапання зменшують обережним поворотом крана бюретки.
Після першої краплі, за якої зміна забарвлення лишається стійкою, кран бюретки закривають. Об'єм витраченого розчину гідроксиду натрію зчитують на бюретці й записують.
Спостережувану зміну забарвлення записують.

Рис. 15

Утилізація

Розчини, використані в цьому досліді, можна злити у збірник для відходів кислот і основ.

Хімічна лабораторія

різні речовини

Пробірки