Всероссийская олимпиада школьников по химии 2002-2003 г
Областной этап. Экспериментальный тур.
Десятый класс.

Определение концентрации кислот в смеси

Задание 1. Известно, что разные индикаторы меняют свою окраску при различных значениях рН. Так метилоранж изменяет окраску с розовой на желтую в интервале рН от 3 до 4,5, а фенолфталеин становится малиновым в интервале рН от 8 до 9,5. Используя это, предложите план определения уксусной и соляной кислот при их совместном присутствии в растворе (общая концентрация около 1 моль/л).

В вашем распоряжении необходимое оборудование, индикаторы, раствор NaOH c концентрацией примерно 0,1 моль/л, соляная кислота с точной концентрацией 0,1 моль/л.

На выполнение этого задания Вам отводится 10-20 минут. Если вы справились с ним раньше – сдайте отчет и получите у преподавателя задание 2.

" - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Задание 2.

(Выдается отдельно, после выполнения задания 1)

Определение основано на последовательном титровании пробы щелочью сначала до изменения окраски метилоранжа (при этом оттитровывается соляная кислота), затем до изменения окраски фенолфталеина (полная нейтрализация кислот). Предварительно нужно определить точную концентрацию раствора щелочи по соляной кислоте и разбавить раствор смеси кислот, поскольку его концентрация примерно в 10 раз больше концентрации раствора NaOH.

Разбавление раствора. Пипеткой отбирают 10 мл исходного раствора и переносят в мерную колбу на 100 мл. Добавляют дистиллированную воду до метки (последние капли осторожно, из капельницы!), закрывают колбу и тщательно перемешивают.

Определение концентрации раствора щелочи. Подготовьте бюретку. В колбу для титрования поместите отмеренную пипеткой пробу соляной кислоты с известной концентрацией и добавьте 1-2 капли фенолфталеина. Титруйте раствором щелочи, до появления розовой окраски, устойчивой в течении минуты. Запишите израсходованный объем раствора щелочи. Повторите титрование еще 2-3 раза до получения сходящихся результатов. Для расчета концентрации раствора щелочи используйте среднее значение.

Растворы сравнения. 1) Налейте в колбу 20-30 мл воды, добавьте несколько капель уксусной кислоты и 1-2 капли метилоранжа. 2) В другую колбу налейте 20-30 мл воды, добавьте 1-2 капли метилоранжа и 2-3 капли фенолфталеина. Добавьте 1 каплю раствора щелочи, перемешайте, обратите внимание на окраску, ее устойчивость.

Проведение анализа. Подготовьте бюретку. В колбу для титрования отберите пипеткой 10 мл смеси, добавьте 1-2 капли метилоранжа. Титруйте раствором щелочи, до изменения окраски индикатора (раствор сравнения №1). Запишите объем раствора щелочи V₁. Затем добавьте в ту же колбу 2-3 капли фенолфталеина и продолжайте титровать до перехода окраски в малиновую (раствор сравнения №2). Запишите весь затраченный объем раствора щелочи V₂. Повторите титрование еще 2-3 раза до получения сходящихся результатов. Для расчетов используйте средние значения V₁ и V₂.

Оформление отчета. Напишите уравнения реакций, и все данные титрования: объем пробы – объем раствора щелочи. Рассчитайте концентрацию раствора NaOH (с_щ). Выведите формулы для расчета молярных концентраций кислот (учтя разбавление, объем пробы V_пр, объемы V₁ и V₂, концентрацию раствора щелочи с_щ). Рассчитайте молярные концентрации кислот в исследуемом растворе.

" - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Задание 1. План, методика, схемы реакций ясны из задания 2, допустимы другие реальные варианты.

Задание 2. Уравнения реакций: NaOH + HCl = NaCl + Н₂O и NaOH + CН₃СОOН = CН₃СОONa + Н₂O

Пример вычислений:

Определение концентрации раствора щелочи. Пусть на титрование 15 мл раствора кислоты с концентрацией 0,1моль/л израсходовано Vср 12,5 мл раствора щелочи.
Так как n(к) = n(щ), то с(к)V(к) = c(щ)V(щ), c(щ) = с(к)V(к)/V(щ) = 0,1*15/12,5 = 0,12 моль/л

Определение концентраций кислот. Пусть средние значения V₁ = 7,0 мл, V₂ = 13,2 мл

Формулы: c(HCl)= 10*c(щ)V₁/V_пр = 10*0,12*7,0/15 = 0,56 моль/л;

c(CН₃СОOН)= 10*c(щ)(V₂-V₁)/V_пр = 10*0,12*(13,2-7,0)/15 = 0,496 моль/л;

Оценивание:

Задание 1. План анализа, схемы реакций 5 баллов

Задание 2. Отчет 5 баллов, техника работы 7 баллов,

Дополнительные баллы участникам, первым закончившим эксперимент, за быстроту и аккуратность в работе, при условии правильного выполнения и достаточно полного писания хода работы до 3 баллов

Суммарная оценка: 20 баллов

При использовании материалов ссылка на сайт обязательна.
© Можаев Г.М.
kontren.narod.ru