Алкалиметрическое титрование. 
Лабораторные работы

Алкалиметрическое титрование — титрование, в котором титрантами являются растворы щелочей (КОН, NaOH). Эти вещества не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к первичным стандартным веществам (см. гл. 16), поэтому из них готовят вторичные стандартные растворы. Для стандартизации растворов щелочей чаще всего используют дигидрат щавелевой кислоты Н₂С₂0₄-2Н₂0 или стандартизированный раствор хлороводородной кислоты.

Работа 17.7.1. Приготовление и стандартизация раствора гидроксида натрия

Готовят первичный стандартный раствор щавелевой кислоты, затем приблизительно 0,1 н. раствор щелочи и стандартизируют раствор щелочи по щавелевой кислоте.

Приготовление 100 мл первичного стандартного раствора щавелевой кислоты. Взаимодействие щавелевой кислоты с гидроксидом натрия происходит по уравнению.

поэтому молярная масса эквивалентов Н₂С₂0₄-2Н₂0 равна 126,07: 2 = 63,04 г/моль. Для установки титра раствора гидроксида натрия вполне достаточно 100 мл раствора щавелевой кислоты концентрацией около 0,1 н. Следовательно, навеска Н₂С₂0₄-2Н₂0 должна составлять приблизительно 63,04 • 0,1 • 0,1 = 0,6304 г.

Получите у преподавателя маленькую пробирку со свежеперекристаллизованной щавелевой кислотой и взвесьте ее на аналитических весах. Пользуясь воронкой, перенесите содержимое пробирки в мерную колбу вместимостью 100 мл. Снова взвесьте пробирку и по разности найдите величину навески. Растворите навеску в дистиллированной воде, уберите воронку и осторожно доведите объем раствора в колбе до метки. Вычислите титр и нормальную концентрацию стандартного раствора щавелевой кислоты (см. пример в работе 17.6.1).

Титровать слабую щавелевую кислоту щелочью нужно с фенолфталеином (см. параграф 17.3). Однако титрование будет достаточно точным только при отсутствии в растворе оксида углерода (IV), иначе малиновая окраска индикатора появится лишь после связывания угольной кислоты по уравнению.

Поэтому для приготовления раствора возьмите воду, лишенную оксида углерода (IV), т. е. свежедистиллированную воду.

Положим, что навеска Н₂С₂0₄-2Н₂0 составила 0,6454 г. Тогда титр раствора Т = m/V = 0,6454: 100 = 0,6 454 г/мл, а молярная концентрация эквивалентов щавелевой кислоты:

Приготовление 250 мл приблизительно 0,1 н. раствора гидроксида натрия из более концентрированного. Приготовление раствора из твердого NaOH связано с некоторыми затруднениями, так как его поверхность всегда покрыта слоем карбоната натрия, присутствие которого в растворе искажает результаты титрования. Кроме того, поглощая влагу и оксид углерода (ГУ), NaOH изменяет свою массу на воздухе. Наконец, из уже приготовленного раствора приходится осаждать примеси ионов СО§^- действием хлорида бария. Поэтому целесообразнее готовить приблизительно 0,1 н раствор NaOH из более концентрированного, заранее подготовленного к этой работе.

Допустим, что имеется раствор гидроксида натрия, плотность которого, измеренная ареометром, оказалась равной 1,390 г/см³. Пользуясь приложением 7, легко установить, что массовая доля гидроксида натрия 36%. Молярная масса эквивалентов NaOH равна 40,01 г/моль. Следовательно, для приготовления 250 мл приблизительно 0,1 н. раствора требуется 40,01 • 0,25 • 0,1 = 1,0003 г NaOH. Зная, что в исходном растворе доля NaOH 36%, можно написать:

36 г NaOH содержится в 100 г (36%-ного раствора NaOH), 1,0003 г NaOH содержится в х г (36%-ного раствора NaOH).

х = 1,0003 • 100/36 = 2,78 г.

Находят объем 36%-ного раствора щелочи, необходимого для приготовления 250 мл 0,1 н. раствора: V = т/р = 2,78: 1,39 = 2,0 мл.

Отмеривают нужный объем концентрированного раствора NaOH с помощью маленького мерного цилиндра (или градуированной пробирки), разбавляют дистиллированной водой до 250 мл и тщательно перемешивают. Раствор хранят в бутыли, хорошо закрытой пробкой. Иначе он будет поглощать оксид углерода (ГУ) из воздуха.

Стандартизация раствора гидроксида натрия по щавелевой кислоте. Тщательно вымытую бюретку ополаскивают раствором гидроксила натрия, заполняют им ее носик и, убрав воронку, устанавливают мениск жидкости на нулевом делении.

Пипетку вместимостью 10,0 мл промывают стандартным раствором щавелевой кислоты и переносят 10,00 мл его в коническую колбу, прибавляют каплю фенолфталеина и титруют раствором щелочи до появления бледно-малиновой окраски, не исчезающей при взбалтывании в течение 1 мин (при продолжительном стоянии окраска индикатора исчезает из-за поглощения раствором С0₂). Из 2—3 отсчетов титрования находят среднее и вычисляют молярную концентрацию эквивалентов NaOH в растворе.

Пример Если на титрование 10,00 мл 0,1024 н. раствора щавелевой кислоты пошло в среднем 10,85 мл щелочи, то c_3K(NaOH) • 10,85 = 0,1024 • 10; c_3K(NaOH) = (0,1024 • 10): 10,85 = 0,9 438 моль/л.

Установить молярную концентрацию эквивалентов NaOH можно и по стандартизированному раствору НС1. При этом, учитывая возможность присутствия С0₂ в растворе щелочи, пользуются метиловым оранжевым. Титруют так же, как описано в работе 17.6.1. Однако этот способ менее точен, так как приводит к сложению ошибок, допущенных при стандартизации раствора кислоты по тетраборату натрия и при стандартизации раствора NaOH, но НС1.