Задача 1

Определить титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент 0,1 моль/л раствора хлороводородной кислоты, если на титрование 10 мл раствора тетрабората натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/л и поправочным коэффициентом равным 1,0120 ушло 9,8 мл раствора хлороводородной кислоты. М.м.(НС1)= 36,46 г/моль.

Рассуждения: В задаче речь идет о двух растворах. У одного из них известен поправочный коэффициент, у другого необходимо найти показатели концентрации (титр, молярную концентрацию эквивалента и поправочный коэффициент). Следовательно, это задача по стандартизации одного раствора по другому – это задача II типа. Поводят стандартизацию рабочего раствора хлороводородной кислоты по буре, которая является исходным веществом этого метода.

Придерживаясь рекомендаций, приведенных выше, записываем «Дано» и начинаем решать задачу.

Дано:	Решение:
V~0,1моль/л буры = 10 мл Kп ~0,1моль/л буры = 1,0120 V~0,1моль/л (НС1) = 9,8 мл М.м.(НС1) = 36,46 г/моль	Анализ данных: НС1 – это рабочий раствор у которого проводят стандартизацию. В данном случае это исследуемый раствор Бура – это исходное вещество метода ацидиметрии, по которому устанавливают концентрацию кислоты. Метод количественного определения – метод ацидиметрии (так как титрование проводят кислотой, то есть, она (кислота) содержится в бюретке). Способ прямого титрования (так как вещества взаимодействуют друг с другом напрямую).
Найти: С1/Z~0,1моль/л буры = ? Т~0,1моль/л буры = ? Кп~0,1моль/л буры = ?

Записываем уравнение реакции, лежащее в основе анализа, чтобы потом правильно рассчитать молярную массу эквивалента исследуемого вещества. Во избежание ошибок на первое место в уравнении реакции записываем исследуемое вещество, то есть хлороводородную кислоту.

2 HCl + Na₂B₄O₇ + 5 H₂O = 2 NaCl + 4 H₃BO₃

2 Моль 2 экв.

Вещества реагируют друг с другом в соотношении 2 моль к 2 экв., следовательно, фактор эквивалентности будет равен единице.

2

f_{экв.(НС1)} = ---- = 1

2

М_{1/Z (НС1)} = Мм(НС1) • f_{экв.(НС1)} = 36,46 г/моль • 1 = 36,46 г/моль

(Или вспоминаем, что раствор хлороводородной кислоты по ГФ Х1 готовят с учетом реальных частиц или смотрим, что в состав кислоты входит один ион водорода, значит фактор эквивалентности такого раствора будет равен единице).

Решаем задачу исходя из закона эквивалентов:

С_{1/Z (1)} • V₍₁₎ = С_{1/Z (2)} •V₍₂₎

Обозначим: 1- раствор хлороводородной кислоты с молярной концентрацией

эквивалента  0,1 моль/л

2 – раствор тетрабората натрия с молярной концентрацией

эквивалента  0,1 моль/л

Таким образом, получаем:

С_{1/Z ~0,1моль/л (НС1)} • V_{~0,1моль/л (НС1)} = С_{1/Z~0,1моль/л буры} • V_{~0,1моль/л буры}

Так как V_{~0,1моль/л (НС1)} (9,8 мл)  V_{~0,1моль/л буры} (10 мл), то и

С_{1/Z ~0,1моль/л (НС1)}  С_{1/Z ~0,1моль/л буры}

Выразим из закона эквивалентов практическую молярную концентрацию эквивалента хлороводородной кислоты.

С_{1/Z~0,1моль/л буры} • V_{~0,1моль/л буры}

С_{1/Z~0,1моль/л (НС1)} = --------------------------------------------

V_{~0,1моль/л (НС1)}

Нам не известна практическая молярная концентрация эквивалента натрия тетрабората, но зато мы знаем поправочный коэффициент этого раствора и знаем, что в идеале молярная концентрация эквивалента должна быть 0,1 моль/л.

Так как С_{1/Z }

К_п = ---------

С_{1/Z т.}

Следовательно: С_{1/Z } = С_{1/Z т.} • Кп

То есть в нашем случае С_{1/Z~0,1моль/л буры} = С_{1/Z т. буры} • К_{п~0,1моль/л буры}

Подставляем значения в расчетную формулу:

С_{1/Z~0,1моль/л буры} = 0,1 моль/л • 1,0120 = 0,1012 моль/л

Видим, что показатель сопоставим с реальным (0,1012  0,1). Не забываем обосновать показатель. Так как молярная концентрация эквивалента – это содержание моль-эквивалентов вещества в 1 л раствора, то получаем следующее.

Молярная концентрация эквивалента показывает, что в 1 л приготовленного раствора буры содержится 0,1012 моль-эквивалентов х.ч. буры.

Подставляем показатели в выведенную формулу и рассчитываем практическую молярную концентрацию эквивалента хлороводородной кислоты. Внимательно смотрим, чтобы в числителе формулы оказались данные от одного раствора, то есть от буры, а также, чтобы в формулу была подставлена практическая молярная концентрация эквивалента буры. Объем хлороводородной кислоты записываем в знаменатель.

0,1012 моль/л • 10 мл

С_{1/Z~0,1моль/л (НС1)} = ------------------------------ = 0,1032653306 моль/л – округляем

9,8 мл и получаем 0,1033 моль/л

Видим, что снова получили показатель, сопоставимый с реальным (0,1033  0,1) и, как выяснили из закона эквивалентов С_{1/Z ~0,1моль/л (НС1)}  С_{1/Z ~0,1моль/л буры} (0,1033 0,1012).

Обосновываем показатель, учитывая, что молярная концентрация эквивалента – это содержание моль-эквивалентов вещества в 1 л раствора.

Молярная концентрация эквивалента показывает, что в 1 л приготовленного раствора хлороводородной кислоты содержится 0,1033 моль-эквивалентов х.ч. хлороводорода.

Далее рассчитываем титр приготовленного раствора хлороводородной кислоты по формуле:

С_1/Z • M_1/Z

T = ----------------

1000

Так как ищем титр практически приготовленного раствора, то и показатели концентрации подставляем практические, отображая концентрацию в индексе:

С_{1/Z 1} • M_{1/Z 1}

T_1 = ----------------

1000

То есть, в нашем случае формула будет выглядеть следующим образом:

С_{1/Z~0,1 моль/л (НС1)} • M_{1/Z (НС1)}

T_{~0,1 моль/л (НС1)} = ------------------------------------

1000

Подставляем в формулу значения и рассчитываем искомый показатель:

0,1033 моль/л • 36,46 г/моль

T_{~0,1 моль/л (НС1)} = --------------------------------------- = 0,003766318 г/мл , округляем и получаем

1000. 0,003766 г/мл

Обосновываем показатель. Вспоминаем, что титр – это содержание грамм вещества в 1 мл раствора.

Титр показывает, что в 1 мл приготовленного раствора хлороводородной кислоты содержится 0,003766 г х.ч. хлороводорода.

Далее рассчитываем поправочный коэффициент хлороводородной кислоты через молярную концентрацию эквивалента

С_{1/Z }

К_п = ---------

С_{1/Z т.}

То есть в нашем случае

С_{1/Z ~0, 1моль/л (НС1)}

К_{п~0,1 моль/л (НС1)} = ------------------------

С_{1/Z 0,1 моль/л (НС1)}

Подставляем в формулу значения:

0,1033 моль/л

К_{п~0,1 моль/л (НС1)} = ------------------------= 1,0330

0,1 моль/л

Видим, что показатель сопоставим с реальным (1,0330  1,0).

Обосновываем показатель. Так как (1,0330  1,0), то обоснование даем следующее:

Поправочный коэффициент показывает, что титр и молярная концентрация эквивалента  0,1 моль/л раствора хлороводородной кислоты больше, чем титр и молярная концентрация эквивалента теоретического раствора в 1,0330 раза.

Записываем ответ.

Ответ: С_{1/Z~0,1моль/л (НС1)} = 0,1033 моль/л

T_{~0,1 моль/л (НС1)} =0,003766 г/мл

К_{п~0,1 моль/л (НС1)} =1,0330