3. Stanovení koncentrace složky v roztoku pomocí indikátoru

U 12118 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT ___________________________________________________________________________________________________

Laboratorní úloha B/3

Stanovení koncentrace složky v roztoku pomocí indikátoru Úkol:

Návod k laboratorní úloze

A. Stanovte koncentraci H2SO4 v dodaném vzorku roztoku pomocí indikátoru. • 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. B. Vypočtěte hmotnost Ca(OH)2 potřebného k likvidaci 2,5 m3 roztoku H2SO4, jehož vzorek byl dodán. H2SO4 se zneškodní neutralizací dle reakce: Ca(OH)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2H2O.

A. Stanovení koncentrace složky v roztoku pomocí indikátoru Zadání: Stanovení koncentrace H2SO4 v dodaném vzorku roztoku pomocí indikátoru. 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 H2SO4 roztokem NaOH Při smíchání kyseliny sírové a hydroxidu sodného probíhá reakce (reakce se nazývá neutralizace) podle rovnice: H2SO4 + 2 NaOH = 2 H2O + Na2SO4, iontově : 4 H + + 2 (OH) = 2 H2O resp. 2 H + + OH - = H2O. Při přidávání hydroxidu reagují vodíkové H+ ionty kyseliny přítomné v roztoku s přidávanými OH- ionty hydroxidu na molekuly vody H2O, 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 OHiontů 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. 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).

__________________________________________________________________________________ B/3 - Koncentrace složky v roztoku pomocí indikátoru - návod

1/5


Pracovní postup: Do titrační baňky se odpipetuje 10 cm3 zkoumaného roztoku H2SO4. Přidá se několik kapek fenolftaleinu (indikátor) a titruje se roztokem 0,1 M NaOH (0,1 M NaOH = cnvNaOH = 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 ; Vekv = spotřeba titračního činidla do bodu ekvivalence. Výpočet:

Návod k laboratorní úloze Ná

1. Spotřeba titračního roztoku 0,1 M NaOH : Např.: Orientační titrace : 18,7 cm3 Přesná titrace 1) 18,45 cm3 2) 18,55 cm3 průměrná spotřeba = 18,50 cm3 2. Koncentrace složky v roztoku Výpočet hmotnostně objemové koncentrace H2SO4 cmvH2SO4 :

c Hmv2 SO 4 = cmvH2SO4 [g/cm3] Vekv [cm3] f [1] Vvzorek [cm3] eH2SO4 [g/cm3]

eH 2 SO 4 ⋅ f ⋅ Vekv Vvzorek

- hmotnostně objemová koncentrace H2SO4 - spotřeba odměrného činidla v bodě ekvivalence (ekvivalentní objem) - faktor odměrného činidla (opravný koeficient na přesnou koncentraci) - objem vzorku - roztoku o neznámé koncentraci H2SO4 - ekvivalent odměrného roztoku pro reakci H2SO4 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2 H2O: 1 cm3 titračního činidla 0,1 M NaOH ( cnvNaOH = 0,1 mol. dm-3) odpovídá 4,904 mg H2SO4 ⇒ ekvivalent eH2SO4 = 0,004904 g/cm3.

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 H2SO4 ve vzorku č....... :

je .............g/cm3.


2/5


B. Výpočet množství Ca(OH)2 Zadání: Výpočet hmotnosti hydroxidu vápenatého Ca(OH)2 potřebné k likvidaci 2,5 m3 roztoku H2SO4 o koncentraci zjištěné v části A. 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 !!!!! Návod: Neutralizační reakce jsou reakce, u kterých platí, že látky vstupují do reakce ve stechiometrických poměrech a zreagují úplně, tj. konverze H2SO4 = 100%.

Závěr Hmotnost Ca(OH)2 potřebného k neutralizaci ....... m3 roztoku H2SO4: .............kg. Literatura: Kolářová, H., Šulc, R., Šedivý V.: Základy fyzikální chemie. ČVUT 2002.

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 __________________________________________________________________________________ B/3 - Koncentrace složky v roztoku pomocí indikátoru - návod

3/5


Na prvním listě bude: A. Evidenční štítek Evidenční číslo ČVUT

Kroužek

....................................................... Splnění podmínek: (vyznačí cvičící):

.......................…………….

........................ Podpis:

.......................……………. Opravný termín kz:

.....................…

Řádný termín kz: .......................................................

.......................................................

B. Štítek protokolu

Úkol: Číslo úlohy : Výsledek úlohy:

Návo vod k labo boratorní úloze

Jméno

Datum měření: ................................. Koncentrace složky v roztoku pomocí indikátoru B/3 Vzorek č.: ........................ Koncentrace H2SO4 ve vzorku .........................g/cm3 Spotřeba Ca(OH)2 pro neutralizaci objemu.........m3 roztoku: ......…....kg

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 8. 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 __________________________________________________________________________________ B/3 - Koncentrace složky v roztoku pomocí indikátoru - návod

4/5


NaOH

H314 H290

Kyselina sírová (roztok)

H2SO4

H314

Fenolftalein (roztok)

C20H14O4

H350 H341 H361f R11


Hydroxid sodný (roztok)

P280 P310 P305+351+338 P280 P310 P305+351+338 P301+330+331 P201 P280 P308+313 S 7 – 16 – 24

Seznam H- vět (nebezpečnost ; dříve R – věty) H290 H314 H341 H350 H361f

- může být korozivní pro kovy - způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí - podezření na genetické poškození - může vyvolat rakovinu. - podezření na poškození reprodukční schopnosti

R 11

- vysoce hořlavá

Seznam P-vět (pokyny pro bezpečné zacházení ; dříve S – věty) P201 - před použitím si obstarejte speciální instrukce P280 - používejte ochranné rukavice/ochranné brýle/obličejový štít P310 - okamžitě volejte toxikologické informační středisko nebo lékaře S7 S 16 S 24

- uchovávejte nádobu těsně uzavřenou - uchovávejte mimo dosah zdrojů vznícení - zamezte styku s pokožkou

Seznam kombinací P – vět P305+351+338 P301+330+331 P308+313

Při zasažení očí: Několik minut opatrně vyplachujte vodou. Vyjměte kontaktní čočky, jsou-li nasazeny a pokud je lze vyjmout snadno. Pokračujte ve vyplachování. Při požití: Vypláchněte ústa. Nevyvolávejte zvracení. Při expozici nebo podezření na ni: vyhledejte lékařskou pomoc/ošetření.


5/5

3. Stanovení koncentrace složky v roztoku pomocí indikátoru

Recommend Documents