Лабораторная работа № 6.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕРЫВ РАСТВОРИМЫХ СУЛЬФАТАХ
(НАПРИМЕР, В СМЕСИ NaCI + Na₂S0₄)

Определение серы в веществах, содержащих растворимые сульфаты, основано на осаждении кристаллического осадка BaS0₄:

S04^2-+Ba²⁺=BaS0₄

Осадок выделяют из нагретого слабокислого раствора. Прокаливают осадок при температуре около 800 °С (газовая горелка). Гравиметрической формой является BaS0₄. Гравиметрический фактор для расчета массы S0₄^2- равен F_SO4 =0,4116, массы серы—F_S=0,1374.

Реагенты

Соляная кислота, НС1, 2 М раствор.

Хлорид бария, BaCl₂-2H20, 5%-ный раствор.

Нитрат серебра, AgNO₃, 1%-ный раствор.

Азотная кислота, HNO₃, 2 М раствор.

Выполнение определения. Взвешивают на аналитических весах точную навеску (0,3 — 0,4 г) анализируемого вещества, переносят навеску в стакан вместимостью 300 — 400 мл, в кото­рый помещена стеклянная палочка, растворяют вещество в воде и разбавляют полученный раствор примерно до 150—200 мл, прибавляют к раствору 2 — 3 мл 2 М НС1, нагревают раствор почти до кипения и приливают к нему по каплям из бюретки раствор хлорида бария. Количество осадителя рассчитывают, принимая навеску за чистый сульфат натрия + 10% избытка. Во время прибавления осадителя раствор перемешивают палочкой. Дают осадку собраться на дне стакана и проверяют полноту осаждения, прибавив несколько капель осадителя. Если полнота осаждения не достигнута, прибавляют еще несколько миллилит­ров раствора хлорида бария. Не вынимая стеклянную палочку, закрывают стакан часовым стеклом и оставляют стоять не менее 12 ч. Созревание осадка можно ускорить, если перед осаждением добавить в исследуемый раствор 2—3 мл 1%-ного раствора пикриновой кислоты. В этом случае раствор с осадком достаточно оставить перед фильтрованием на 1 — 2 ч в теплом месте (например, на водяной бане).

Осадок фильтруют на фильтр «синяя лента», сливая сначала на фильтр прозрачную жидкость и собирая фильтрат в чистый стакан. Первые порции фильтрата полезно проверить на полноту осаждения. Когда большая часть прозрачной жидкости пройдет сквозь фильтр, а осадок почти весь останется в стакане, где проводили осаждение, выливают фильтрат и ставят под воронку пустой стакан. Затем промывают осадок в стакане холодной дистиллированной водой декантацией 2 — 3 раза и переносят осадок на фильтр небольшими порциями холодной дистиллированной воды из промывалки. Частицы осадка, приставшие к стенкам стакана, снимают палочкой с резиновым наконечником. Когда весь осадок будет перенесен на фильтр, его на фильтре промывают 3 — 4 раза водой. Последние промывные воды про­веряют на полноту промывания раствором AgNO₃ в среде 2 М HN0₃ (допустима лишь слабая опалесценция). Затем воронку с фильтром помещают на несколько минут в сушильный шкаф, подсушивают фильтр с осадком и, согнув края фильтра к центру, помещают слегка влажный фильтр с осадком в доведенный до постоянной массы фарфоровый тигель (тигель прокаливают на полном пламени газовой горелки). Вставляют тигель в треугольник и, держа его высоко над маленьким пламенем горелки, досушивают фильтр и обугливают его. Когда обугливание закончится, увеличивают пламя горелки, опускают треуголь­ник с тиглем, дают выгореть углю, после чего прокаливают осадок на полном пламени горелки 1,0 — 15 мин. По охлаждении в эксикаторе тигель с осадком взвешивают. Повторяют 10-минутные прокаливания до достижения постоянной массы (0,2 мг). Рассчитывают содержание сульфат-ионов или серы в образце в процентах.

Форма записи и вычисление результатов анализа

А. Форма записей в журнале.

Форму записи экспериментальных данных покажем на примере определения содержания бария в BaCl₂·2H₂O.

Работа № 1. Определение содержания бария в кристаллогидрате BaCl₂•2H₂O

Бюкс № 1

1. Взятие навески:

масса бюкса с веществом (BaCl₂•2H₂O) — 13,4105 г

масса пустого бюкса — 12,9023 г

навеска BaCl₂•2H₂O - — 0,5082 г

2. Растворение навески BaCl₂ 2H₂O.

Объем растворители (воды) при растворении навески хлорида бария (кристаллогидрат) — 100 -мл

3. Вычисление объема осадителя (H₂S0₄) и его растворение. Объем осадителя (теоретический), необходимый для осаж­дения ионов бария, при навеске ВаСl₂ •ЗН₂О — 2,08 мл 2 н. H₂S0₄

Объем осадителя, взятый для приготовления раствора — 2,08-1,5=3,12 мл > 3,1 мл.

Объем приготовленного (разбавленного) раствора серной кислоты — 40 мл.

4) Реакция, протекающая при осаждении:

BaCl₂•2H₂0+H₂S0₄ = ВаS0₄+2НС1+2Н₂О

5) Созревание осадка — в течение недели.

6) Фильтрование и промывание осадка.

Объем промывной жидкости.

Промывание осадка декантацией (3 раза) — 30 мл.

Промывание осадка на фильтре (3 раза) — 30 мл.

7) Высушивание и прокаливание осадка Тигель №3

масса тигля с.веществом (BaS04) — 14,0145 г

масса пустого тигля — 13,5299 г

масса осадка (сульфата бария) — 0,4846 г.

Б. Вычисление результатов анализа.

Содержание искомого компонента находят в граммах или процентах.

I) Расчеты массы определяемого компонента. Массу искомого компонента (m_Ba) в граммах вычисляют по формуле:

где а — масса весовой формы (например, BaS0₄ при определении содержания бария), г;

F — фактор гравиметрического анализа (аналитический множитель). Аналитический множитель представляет собой отношение:

где M₁— молекулярная масса искомого компонента;

M₂— молекулярная масса гравиметрической формы;

т и п— коэффициенты.

Например, нужно вычислить содержание бария в BaCl₂•2H₂0 по массе сульфата бария, полученного в результате анализа. Составим схему анализа:

Вычисляем аналитический множитель:

При нахождении аналитического множителе формула иско­мого компонента (вещества) записывается, в числителе, а формула весовой формы — в знаменателе. Так, при пересчете Fe₂О₃ на Fe₃0₄ аналитический множитель вычисляется так:

2) вычисление процентного содержания определяемого компонента

При расчете процентного содержания: (у) искомого компонента используют формулу:

где а—масса гравиметрической формы, г;

b — навеска вещества, взятого для анализа, г;

F — аналитический множитель.

Вычислим процентное содержание бария в образце хлорида бария (BaCl₂•2H₂0), если навеска последнего составляет 0,5082 г, а масса -весовой формы (BaSO₄) равна 0,4846 г:

Чтобы судить о точности анализа, находят процентное содержание (истинное) бария в BaCl₂•2H₂0 (в кристаллогидрате):

244,3 г BaCl₂•2H₂0 содержат 137,40г. Ва.

100,0 г BaCl₂•2H₂0 содержат х г Ва.

Отсюда:

Расхождение полученных значений (в первом и во втором случаях) объясняется ощибкой анализа.