U Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT. Laboratorní úloha B/3. Stanovení koncentrace složky v roztoku pomocí indikátoru

Transkript

1 Laboratorní úloha B/3 Stanovení koncentrace složky v roztoku pomocí indikátoru Úkol: A. Stanovte koncentraci H 2 SO 4 v dodaném vzorku roztoku pomocí indikátoru. ze e Pomocí indikátoru a barevného přechodu stanovte bod ekvivalence (hodnota pro výpočet koncentrace roztoku). Vypočtěte koncentraci měřeného roztoku (vztah pro výpočet koncentrace je uveden v části Zpracování experimentálních dat této úlohy. Proveďte rozbor možných vlivů ovlivňujících přesnost Vašeho měření a výsledků. lo ú B. Vypočtěte hmotnost Ca(OH) 2 potřebného k likvidaci 2,5 m 3 roztoku H 2 SO 4, jehož vzorek byl dodán. H 2 SO 4 se zneškodní neutralizací dle reakce: Ca(OH) 2 + H 2 SO 4 CaSO 4 + 2H 2 O. torní A. Stanovení koncentrace složky v roztoku pomocí indikátoru ra Zadání: Stanovení koncentrace H 2 SO 4 v dodaném vzorku roztoku pomocí indikátoru. o á v o d k la b Princip měření: Základem zjišťování koncentrace je stanovení tzv. bodu ekvivalence pomocí indikátoru a okamžiku barevného přechodu. Tento velmi jednoduchý a přístrojově nenáročný způsob zjišťování koncentrace lze použít v případech, kdy při přidávání vhodného titračního činidla se mění zbarvení roztoku v důsledku chemické reakce probíhající mezi zjišťovanou složkou a titračním činidlem. Průběh měření při titraci H 2 SO 4 roztokem NaOH Při smíchání kyseliny sírové a hydroxidu sodného probíhá reakce (reakce se nazývá neutralizace) podle rovnice: H 2 SO NaOH = 2 H 2 O + Na 2 SO 4, iontově : 4 H (OH) - = 2 H 2 O resp. 2 H + + OH - = H 2 O. Při přidávání hydroxidu reagují vodíkové H + ionty kyseliny přítomné v roztoku s přidávanými OH - ionty hydroxidu na molekuly vody H 2 O, které jsou jen nepatrně disociovány, koncentrace H + iontů klesá. Jakmile je všechna kyselina zneutralizována (reakce skončila roztok, obsahuje pouze sůl a vodu), dojde při další přidání hydroxidu ke vzniku nadbytku OH - iontů v roztoku. Tento okamžik lze určit použitím vhodného indikátoru, v daném případě fenolftaleinu, který mění zbarvení na základě množství H + resp. OH - iontů v roztoku. N Pozn. Vzhledem k tomu, že různé indikátory mají různý rozsah, v kterém mění svoje zabarveni (tento rozsah se nazývá oblast barevné přeměny nebo také funkční oblast indikátoru), a různou citlivost indikátoru (vyjadřuje, v jakém rozsahu dojde ke změně barvy), je třeba pro přesná měření použít jiné metody (např. potenciometrická nebo vodivostní titrace). 1/5

2 Pracovní postup: Do titrační baňky se odpipetuje 10 cm 3 zkoumaného roztoku H 2 SO 4. Přidá se několik kapek fenolftaleinu (indikátor) a titruje se roztokem 0,1 M NaOH (0,1 M NaOH = c nv NaOH = 0,1 mol.dm -3 ). Titrace je skončena v okamžiku, když se poslední kapkou přidávaného titračního činidla z byrety, původně bezbarvý roztok zbarví dočervena (přechod do zásadité oblasti vlivem nadbytku OH - iontů). Barevné změně indikátoru odpovídá bod ekvivalence ; V ekv = spotřeba titračního činidla do bodu ekvivalence. Výpočet: 1. Spotřeba titračního roztoku 0,1 M NaOH : Např.: Orientační titrace : 18,7 cm 3 Přesná titrace 1) 18,45 cm 3 2) 18,55 cm 3 průměrná spotřeba = 18,50 cm 3 c mv H 2 SO4 e = e úl o z 2. Koncentrace složky v roztoku Výpočet hmotnostně objemové koncentrace H 2 SO 4 c mv H2SO4 : orní H 2SO4 V f V vzorek c mv H2SO4 [g/cm 3 ] - hmotnostně objemová koncentrace H 2 SO 4 V ekv [cm 3 ] - spotřeba odměrného činidla v bodě ekvivalence (ekvivalentní objem) f [1] - faktor odměrného činidla (opravný koeficient na přesnou koncentraci) V vzorek [cm 3 ] - objem vzorku - roztoku o neznámé koncentraci H 2 SO 4 e H2SO4 [g/cm 3 ] - ekvivalent odměrného roztoku pro reakci H 2 SO NaOH = Na 2 SO H 2 O: 1 cm 3 titračního činidla 0,1 M NaOH ( c nv NaOH = 0,1 mol. dm -3 ) odpovídá 4,904 mg H 2 SO 4 ekvivalent e H2SO4 = 0, g/cm 3. laborat ekv Náv N o d k Zdroje chyb: 1. Nepřesné odměření roztoku o neznámé koncentraci. 2. Subjektivní stanovení barevného přechodu. 3. Nepřesné stanovení nebo už neodpovídající faktor titračního činidla. Závěr Koncentrace složky H 2 SO 4 ve vzorku č... : je...g/cm 3. 2/5

3 B. Výpočet množství Ca(OH) 2 Zadání: Výpočet hmotnosti hydroxidu vápenatého Ca(OH) 2 potřebné k likvidaci 2,5 m 3 H 2 SO 4 o koncentraci zjištěné v části A. roztoku Pozn. Neutralizace roztoku Roztoky o nízkém ph (kyselé roztoky) nelze vypouštět do kanalizace. Proto před vypuštěním do kanalizace musí být kyseliny zneutralizovány. Postup: Proveďte látkovou a hmotnostní bilanci neutralizace pomocí součinitele rozsahu reakce dle postupu uvedeného ve skriptech nebo na cvičení. Jinak provedený výpočet bude vrácen!!!! Nezapomeňte uvést výpočtové předpoklady, které při výpočtu uděláte!!!!! ze í úl o Návod: Neutralizační reakce jsou reakce, u kterých platí, že látky vstupují do reakce ve stechiometrických poměrech a zreagují úplně, tj. konverze H 2 SO 4 = 100%. Závěr Hmotnost Ca(OH) 2 potřebného k neutralizaci... m 3 roztoku H 2 SO 4 :...kg. rn ra t o Literatura: Kolářová, H., Šulc, R., Šedivý V.: Základy fyzikální chemie. ČVUT Náv vo d k la b o C. Forma a obsah laboratorního protokolu Protokol bude složen ze 3 částí: Titulní list. Část A. Laboratorní protokol. Část B. Výpočtová část. Vedení protokolu a jeho grafická úprava má určitou předepsanou formu a obsah, které musí být dodrženy. V případě, že předepsaná forma nebude dodržena, bude protokol vrácen k přepracování!!!!!!. 1. Titulní list 3/5

4 Na prvním listě bude: A. Evidenční štítek Jméno Splnění podmínek: (vyznačí cvičící): Evidenční číslo ČVUT.... Kroužek... Podpis: Řádný termín kz: B. Štítek protokolu.... Opravný termín kz: í úlo z e Datum měření:... Úkol: Koncentrace složky v roztoku pomocí indikátoru Číslo úlohy : B/3 Výsledek úlohy: Vzorek č.:... Koncentrace H 2 SO 4 ve vzorku...g/cm 3 Spotřeba Ca(OH) 2 pro neutralizaci objemu...m 3 roztoku:......kg ratorní 2. Část A. Laboratorní protokol Část A. Laboratorní protokol bude obsahovat: 1. Název úlohy 2. Zadání 3. Princip měření 4. Přístroje 5. Schéma aparatury 6. Pracovní postup 7. Zpracování experimentálních dat Návod v k labo b Závěr Závěr má obsahovat zjištěné výsledky, vlastní zhodnocení práce, potíže při práci a chyby, kterými může být práce zatížena. 3. Část B. Výpočtová část Část B. Výpočtová část bude obsahovat: 1.Zadání 2. Výpočtové předpoklady 3. Vlastní výpočet 4. Závěr Závěr bude obsahovat požadovaný vypočtený výsledek. Další podrobnosti o formě a obsahu protokolu uvedeny detailněji v materiálu Forma a obsah laboratorního protokolu. D. Klasifikace použitých látek a bezpečnostní pokyny 4/5

5 Hydroxid sodný (roztok) NaOH H314 H290 Seznam H- vět (nebezpečnost ; dříve R věty) P-vět (pokyny pro bezpečné zacházení ; dříve S věty) tseznam P201 - před použitím si obstarejte speciální instrukce P280 - používejte ochranné rukavice/ochranné brýle/obličejový štít P310 - okamžitě volejte toxikologické informační středisko nebo lékaře S 7 S 16 S 24 - uchovávejte nádobu těsně uzavřenou - uchovávejte mimo dosah zdrojů vznícení - zamezte styku s pokožkou orn í ú lo z e ra Náv od k la b o P280 P310 P Kyselina sírová (roztok) H 2 SO 4 H314 P280 P310 P P Fenolftalein (roztok) C 20 H 14 O 4 H350 H341 H361f R11 H290 - může být korozivní pro kovy H314 - způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí H341 - podezření na genetické poškození H350 - může vyvolat rakovinu. H361f - podezření na poškození reprodukční schopnosti R 11 - vysoce hořlavá Seznam kombinací P vět P201 P280 P S P Při zasažení očí: Několik minut opatrně vyplachujte vodou. Vyjměte kontaktní čočky, jsou-li nasazeny a pokud je lze vyjmout snadno. Pokračujte ve vyplachování. P Při požití: Vypláchněte ústa. Nevyvolávejte zvracení. P Při expozici nebo podezření na ni: vyhledejte lékařskou pomoc/ošetření. 5/5