Анализируемую смесь H2SO4 и CuSO4 довели до метки в мерной колбе вместимостью 50 мл.

Анализируемую смесь H2SO4 и CuSO4 довели до метки в мерной колбе вместимостью 50 мл. При титровании аликвоты 10 мл раствором NaOH получили следующие результаты: V(NaOH), мл 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 æ∙103 См 6,0 4,9 3,9 2,8 2,0 2,0 2,0 3,8 5,5 7,2 Построить кривую титрования и вычислить массу H2SO4 и CuSO4 (г), если Т(NaOH) = 0,0003854 г/мл.

В ходе титрования идут две реакции:
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O;
CuSO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓ + Na2SO4.
Кривая титрования изображена на рис. 1.
Рисунок 1. Кривая кондуктометрического титрования
На кривой титрования две точки эквивалентности. Первая точка соответствует V1т.э. = 9,6 мл, в этот момент оттитрована вся серная кислота. Вторая точка эквивалентности V2т.э. = 13,9 мл соответствует моменту, когда оттитрованы все ионы Cu2+.
Согласно закону эквивалентов, число молей эквивалентов H2SO4, которое содержится в аликвоте, взятой для титрования, равно числу молей эквивалентов NaOH, добавленных к моменту первой точки эквивалентности:
п(1/2 H2SO4) = п1(1/1 NaOH).
Число молей эквивалентов H2SO4 можно выразить и через массу кислоты, содержащейся в анализируемой пробе:
п(1/2 H2SO4) = т(H2SO4)∙Vал/М(1/2 H2SO4)∙VК,
где т(H2SO4) – масса кислоты в пробе, г;
Vал – объём раствора, взятый для титрования, равен 10,0 мл;
М(1/2 H2SO4) – молярная масса эквивалента серной кислоты, равна 1/2 от молярной массы кислоты, так как в ходе титрования замещаются два иона Н+:
М(1/2 H2SO4) = (1,01∙2 + 32,06 + 16,00∙4) : 2 = 49,04 г/моль;
VК – объём колбы, в которой приготовили исходный раствора, равен 50,0 мл.
Число молей эквивалентов NaOH, добавленный в первой точке эквивалентности, равно
п1(1/1 NaOH) = Т(NaOH)∙V1т.э./М(1/1 NaOH),
где Т(NaOH) – титр раствора NaOH, равен 0,0003854 г/мл;
V1т.э – объём титранта, добавленного в первой точке эквивалентности, 9,6 мл;
М(1/1 NaOH) – молярная масса эквивалента гидроксида натрия, равна его молярной массе, так как один ион Na+ замещается на один ион Н+:
М(1/1 NaOH) = 22,99 + 16,00 + 1,01 = 40,00 г/моль.
Приравняем полученные выражения
т(H2SO4)∙Vал/М(1/2 H2SO4)∙VК = Т(NaOH)∙V1т.э./М(1/1 NaOH).
Выразим из полученного уравнения массу серной кислоты.
т(H2SO4) = М(1/2 H2SO4)∙VК∙Т(NaOH)∙V1т.э./М(1/1 NaOH)∙Vал;
т(H2SO4) = 49,04∙50,0∙0,0003854∙9,6/40,00∙10,0;
т(H2SO4) = 0,02268 (г).
Число молей эквивалентов CuSO4, содержащихся в аликвоте раствора, взятого для титрования, равно разности между числом молей эквивалентов NaOH, добавленным во второй и первой точка эквивалентностях
п(1/2 CuSO4) = п2(1/1 NaOH) – п1(1/1 NaOH).
Число молей эквивалентов CuSO4 равно
п(1/2 CuSO4) = т(CuSO4)∙Vал/М(1/2 CuSO4)∙VК,
где т(CuSO4) – масса сульфата меди в пробе, г;
Vал – объём раствора, взятый для титрования, равен 10,0 мл;
М(1/2 CuSO4) – молярная масса эквивалента сульфата меди, равна 1/2 от молярной массы соли, так как в ходе титрования один ион Cu2+ замещается на два иона Н+:
М(1/2 CuSO4) = (63,55 + 32,06 + 16,00∙4) : 2 = 79,80 г/моль;
VК – объём колбы, в которой приготовили исходный раствора, равен 50,0 мл.
Разность молей эквивалентов NaOH равна
п2(1/1 NaOH) – п1(1/1 NaOH) = Т(NaOH)∙(V2т.э – V1т.э.)/М(1/1 NaOH),
где Т(NaOH) – титр раствора NaOH, равен 0,0003854 г/мл;
V2т.э – объём титранта, добавленного во второй точке эквивалентности, 13,9 мл
V1т.э – объём титранта, добавленного в первой точке эквивалентности, 9,6 мл;
М(1/1 NaOH) – молярная масса эквивалента гидроксида натрия, равна его молярной массе, так как один ион Na+ замещается на один ион Н+:
М(1/1 NaOH) = 22,99 + 16,00 + 1,01 = 40,00 г/моль.
Приравняем записанные выражения:
т(CuSO4)∙Vал/М(1/2 CuSO4)∙VК = Т(NaOH)∙(V2т.э – V1т.э.)/М(1/1 NaOH).
Выразим из полученного уравнения массу сульфата меди:
т(CuSO4) = М(1/2 CuSO4)∙VК∙Т(NaOH)∙(V2т.э – V1т.э.)/М(1/1 NaOH)∙Vал;
т(CuSO4) = 79,80∙50,0∙0,0003854∙(13,9 – 9,6)/40,00∙10,0;
т(CuSO4) = 0,01657 (г).
Ответ: т(H2SO4) = 0,02268 г; т(CuSO4) = 0,01657 г.