Химия
8 класс
Вопрос
В мерной колбе, выданной для проведения анализа, находится образец (известной массы) смеси двух солей, обладающих общим ионом, растворенной в небольшом количестве воды. Разбавьте полученный раствор дистиллированной водой до метки.
а. Используя простейшие реакции, установите, смесь каких солей вам выдана для анализа. Напишите необходимые для обоснования своего ответа уравнения реакций.
б. Пипеткой отберите пробы по $25 см^3$ приготовленного раствора и оттитруйте его 0,1 н. соляной кислотой в присутствии фенолфталеина. (Опыт следует повторить не менее двух раз.)
в. Проведите аналогичные титрования в присутствии метилоранжа.
г. Установите процентное содержание обеих солей в образце. Объясните, почему при титровании в присутствии различных индикаторов получаются разные результаты. Поясните свой ответ уравнениями соответствующих реакций.
(Следует напомнить, что переход окраски фенолфталеина происходит при $pH \approx 9$, а метилоранж меняет свою окраску в области $pH \approx 4$.)
Ответ
а. Определяем, какие ионы присутствуют в растворе: окрашивание пламени в желтый цвет указывает на наличие ионов $Na^{+}$; выпадение - при действии раствора $AgNO_3$ осадка, растворимого в водном растворе аммиака, указывает на наличие ионов $Cl^{-}$; выделение газа при подкислении раствора (газ, лишенный цвета и запаха, идентифицируется как $CO_2$), указывает на присутствие либо $CO_3^{2-}$, либо $HCO_3^{-}$-ионов. На основании этих данных следует, что смесь содержит $NaCl$ и $NaHCO_3$ или же $NaCl$ и $Na_2CO_3$.
б. В присутствии фенолфталеина карбонаты титруются до гидрокарбонатов
$CO_3^{2-} + H_3O^{+} = HCO_3^{-} + H_2O$, (1)
в присутствии метилоранжа карбонаты титруются с выделением свободной двуокиси углерода
$CO_3^{2-} + 2H_3O^{+} = CO_2 + 3H_2O$. (2)
Во втором случае на титрование расходуется вдвое большее количество кислоты, чем в первом. Экспериментальное выполнение титрования позволяет установить, какая соль угольной кислоты - кислая или средняя - содержится в растворе.
Совпадающие результаты по определению количественного содержания карбоната можно получить, используя различные индикаторы и проводя расчеты либо по уравнению (1), либо по уравнению (2) в зависимости от выбора индикатора.
в. Объяснить различные результаты титрования с различными индикаторами можно, либо проанализировав кривую титрования слабой двухосновной кислоты сильной кислотой, либо сравнив значения $pH$ гидролизованных растворов $Na_2CO_3$ и $NaHCO_3$.