Титрування багатоосновної кислоти проти сильної основи з Cobra SMARTsense

Схема досліду

Кислотно-основне титрування - це аналітичний метод визначення концентрацій відповідних сполук. Використання pH-вимірювальних електродів дає до того ж змогу будувати вимірювальні криві.
У цьому досліді беруть багатоосновну кислоту (фосфорна кислота) невідомої концентрації у відомому об'ємі. Розчин сильної основи відомої концентрації (розчин гідроксиду натрію) наливають у бюретку й потім краплями додають до аналізованого розчину. Зміну значення pH спостерігають і документують давачем Cobra SMARTsense pH. Зі зчитаного на бюретці об'єму й концентрації основи потім обчислюють концентрацію кислоти.

Попередні знання

Учні мають мати експериментальний досвід поводження з кислотами й основами. Крім того, учні мають знати, що таке значення pH.
Учням має бути відомий принцип дії об'ємних вимірювальних приладів (мірна піпетка, бюретка, наповнювач для піпеток).

Принцип

Це титрування - титриметричний метод визначення концентрацій кислот і основ. У цьому досліді концентрацію багатоосновної кислоти титрують проти сильної основи, значення pH зчитують за допомогою pH-електрода, точки еквівалентності визначають за індикаторами. Насамкінець обчислюють концентрацію кислоти.

Навчальна мета

Учні дізнаються, що існують також багатоосновні кислоти з кількома точками еквівалентності. У цьому досліді на прикладі мають бути також показані й наближені до учнів основи сучасного кислотно-основного титрування. Окрім практичної роботи в лабораторії, розглядається також опрацювання кривих титрування та їхні характеристики.

Завдання

У цьому досліді учні мають зняти вимірювальну криву титрування багатоосновної кислоти сильною основою. При цьому визначають характерні ознаки такої кривої титрування і точки еквівалентності.

• Кислоти й луги діють роз'їдливо!
• Обов'язково носити захисні окуляри!
• Щодо H- і P-фраз, будь ласка, зважайте на відповідні паспорти безпеки.
• Для цього досліду діють загальні вказівки щодо безпечного експериментування на уроках природничих наук.

У колі міститься фосфорна кислота

Чи то в харчових продуктах, наприклад як оцет, фрукти, кола, чи то в акумуляторній кислоті - з кислотами ми стикаємося скрізь у нашому повсякденні. Тут вони відіграють важливі ролі. При цьому кислоти не всі однакові. Наприклад, фосфорна кислота, що міститься в колі як підкислювач, належить до багатоосновних (багатопротонних) кислот.
Інший приклад - сірчана кислота, що міститься в акумуляторній кислоті наших автомобільних акумуляторів. Такі кислоти можуть у кількох послідовних ступенях дисоціації віддавати по одному протону.

Щоб можна було безпечно поводитися з кислотами й основами, важливо знати їхню концентрацію. Її можна визначити титруванням. Таке визначення концентрації ми виконуємо в цьому досліді з багатопротонною фосфорною кислотою.

За допомогою потенціометричного титрування слід визначити концентрацію фосфорної кислоти. Утворюють дві групи.

Група A: визнач точку еквівалентності за допомогою придатного індикатора (метиловий оранжевий).
Група B: визнач точку еквівалентності за допомогою придатного індикатора (фенолфталеїн).

Відповідними виміряними значеннями обмінюються між собою.
Дослідь побудовану криву титрування на характерні ознаки.

iOS

Android

Windows

Під'єднаний давач SMARTsense pH у версії measureAPP для Windows 10.

• Увімкни давач SMARTsense pH довгим натисканням кнопки ввімкнення.
• З'єднай давач із пристроєм у measureAPP у пункті «Measure».
• Тепер давач SMARTsense показується в застосунку.

Рис. 1

Рис. 2

Рис. 3

• Стисни великим і вказівним пальцями обидва важелі затискача для бюретки (рис. 4).
• Розмісти бюретку між чотирма гумованими роликами і зафіксуй бюретку, повільно відпускаючи обидва важелі (рис. 5).

Рис. 4

Рис. 5

• Наповни за допомогою лійки бюретку 1 M розчином гідроксиду натрію. Візьми для цього лабораторну мензурку і підпиши її, щоб виключити небезпеку переплутати. Обережно наповни 10-мілілітрову бюретку вище за найвищу мірну риску. Стеж, щоб у бюретці не було бульбашок повітря і щоб нічого не перелилося (рис. 6).
• Підпиши другу лабораторну мензурку, постав її під кран бюретки й обережно відкрий його. Спусти стільки розчину гідроксиду натрію, доки стовпчик рідини не досягне найвищої мірної риски (рис. 7).

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 10

• На поверхні стовпчика рідини в бюретці утворюється вигнута донизу опуклість - так званий меніск. Щоб точно визначити, коли стовпчик рідини торкається найвищої мірної риски, орієнтуються на найнижчу точку цієї опуклості. Твої очі при цьому мають бути точно на рівні мірної риски (рис. 10).
• Наповни колбу Ерленмеєра 50 мл наданої фосфорної кислоти. Постав колбу Ерленмеєра під кран бюретки, кран має торкатися внутрішнього краю колби Ерленмеєра. Введи pH-вимірювальний електрод так, щоб він був повністю змочений розчином.

Готова схема досліду

• Надінь гумовий ковпачок на піпетку Пастера
• Тримай піпетку Пастера вертикально й введи її вістря в наданий розчин індикатора:
  • Група A: додай за допомогою піпетки 3-5 крапель метилового оранжевого до розчину кислоти, обережно стискаючи наповнювач для піпеток.
  • Група B: додай за допомогою піпетки 3-5 крапель фенолфталеїну до розчину кислоти, обережно стискаючи наповнювач для піпеток.