ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 27.03.2024
Просмотров: 53
Скачиваний: 0
СОДЕРЖАНИЕ
Кривая титрования сильной кислоты щёлочью
Кривая титрования сильного основания кислотой
Кривая титрования слабой одноосновной кислоты щёлочью
Кривая титрования слабого однокислотного основания сильной кислотой
Кривая титрования слабой многоосновной кислоты
Кривая титрования слабой одноосновной кислоты щелочью
При рассмотрении кривой титрования обращает внимание то, что точка эквивалентности лежит в щелочной области. Скачок значений рН вблизи эквивалентной точки меньше, чем в случае сильного электролита и не превышает двух единиц рН при добавлении одной капли титранта. Для титрования следует выбирать индикатор, изменяющий окраску в щелочной среде, в примере – при рН = 8-9. Таковым является фенолфталеин.
Кривая титрования слабого однокислотного основания сильной кислотой
1 этап. В растворе присутствует только слабое основание и рН раствора определяется его концентрацией и константой диссоциации:
.
где Со – концентрация раствора слабого основания, моль/л.
2 этап. Процесс титрования. Происходит постепенная нейтрализация слабого основания кислотой:
.
В результате образуется буферная смесь, состоящая из слабого основания, избыток которого присутствует в системе до точки эквивалентности и соли этого основания. рН вычисляется по уравнению для основного буферного раствора:
,
где – концентрация соли слабого основания, – остаточная концентрация слабого основания, VО – объём пробы основания, взятый для титрования, Ск – концентрация раствора кислоты, VK – объём раствора кислоты, добавленный в процессе титрования.
3 этап. Точка эквивалентности. На нейтрализацию основания затрачен эквивалентный объём кислоты VЭ. В системе находится только соль, гидролизующаяся по катиону. рН в точке эквивалентности будет меньше 7 и вычисляется по уравнению:
.
Концентрация соли в точке эквивалентности:
,
где ‒ общий объём раствора в точке эквивалентности,
.
4 этап. После точки эквивалентности рН определяется только количеством добавленной кислоты:
.
Пример. Рассчитать кривую титрования 10 мл 0,1 н. гидроксида аммония 0,1 н. раствором соляной кислоты.
VNaOH, мл |
Система |
Расчётная формула |
рН |
0 |
0,1 н. раствор NH4OH |
11,12 |
|
1 |
Титрование уксусной кислоты |
Образование буферного раствора NH4OH-NH4Cl |
10,20 |
5 |
9,25 |
||
7 |
8,88 |
||
9 |
8,30 |
||
9,5 |
7,97 |
||
9,9 |
7,25 |
||
10 |
Точка эквивалентности, VЭ = 10 мл, VΣ = 20 мл |
Гидролиз соли NH4Cl: |
5,12 |
10,1 |
Избыток кислоты |
3,30 |
|
11 |
2,32 |
||
12 |
2,04 |
||
15 |
1,70 |
||
20 |
1,48 |
Кривая титрования слабого основания сильной кислотой
Кривая титрования слабого основания кислотой, например, раствора аммиака или его органического производного – амина, будет зеркальным отображением кривой титрования слабой одноосновной кислоты. Точка эквивалентности при этом окажется в кислой области. Для её определения необходим индикатор, изменяющий окраску в выбранном примере в области значений рН = 4-6, например, метиловый оранжевый.
Кривая титрования слабой многоосновной кислоты
Основное различие в расчетах кривой титрования одно- и многоосновных кислот связано со ступенчатой диссоциацией многоосновных кислот и, как следствие, с возможным существованием двух и более скачков титрования соответственно числу ступеней диссоциации.
Возможность титрования кислоты с заданной точностью по первой точке эквивалентности зависит от соотношения ступенчатых констант диссоциации кислоты.
Титрование кислоты состава H2An по первой ступени с погрешностью не более 1 % означает, что взаимодействие кислоты со щёлочью по первой ступени должно пройти не менее чем на 99 %, а по второй не более чем на 1 %. Такая ситуация возможна, если вторая константа диссоциации будет на 4 порядка меньше, чем первая. Если различие в константах диссоциации будет составлять 6 или более порядков, то погрешность определения может быть снижена до 0,1 %
Участки кривой титрования многоосновной кислоты рассчитываются по тем же формулам, что и для одноосновной кислоты. Ниже рассмотрены этапы титрования слабой трёхосновной кислоты.
1 этап. В растворе присутствует только слабая кислота, рН раствора определяется её концентрацией и первой константой диссоциации:
,
где СK – концентрация раствора кислоты, моль/л.
2 этап. Процесс титрования. Происходит постепенная нейтрализация кислоты щёлочью по первой ступени:
.
В результате образуется буферная смесь, состоящая из слабой кислоты, избыток которой присутствует в системе до точки эквивалентности и кислой соли этой кислоты. рН вычисляется по уравнению для кислого буферного раствора:
,
где – концентрация кислой соли слабой кислоты, – остаточная концентрация слабой кислоты, VK – объём пробы кислоты, взятый для титрования, СЩ – концентрация раствора щёлочи, VЩ – объём раствора щёлочи, добавленный в процессе титрования.
3 этап. Первая точка эквивалентности. На нейтрализацию кислоты затрачен эквивалентный объём щёлочи . В системе находится только кислая соль MeH2An. рН вычисляется по уравнению:
.
4 этап. Аналогичен второму этапу. Происходит нейтрализация кислоты щёлочью по второй ступени:
.
В результате образуется буферная смесь, состоящая из двух кислых солей. Более кислая соль будет играть роль кислоты, менее кислая – роль соли. рН вычисляется по уравнению для кислого буферного раствора:
,
5 этап. Вторая точка эквивалентности. На нейтрализацию кислоты затрачен эквивалентный объем щёлочи . В системе находится только кислая соль состава MeHx-2An. рН вычисляется по уравнению:
.
6 этап. Нейтрализация кислоты по третьей ступени:
.
В результате образуется буферная смесь, состоящая из кислой и основной солей. Кислая соль будет играть роль кислоты, средняя – роль соли. рН вычисляется по уравнению для кислого буферного раствора:
.
7 этап. Третья точка эквивалентности. На нейтрализацию кислоты затрачен эквивалентный объём щёлочи . В системе находится только средняя соль состава Me3An. рН вычисляется по уравнению для гидролизующейся по аниону соли:
,
,
где .
8 этап. После точки эквивалентности рН определяется только количеством добавленной щёлочи:
.
Расчёт кривой титрования 10 мл 0,1 н. раствора ортофосфорной кислоты 0,1 н. раствором гидроксида натрия.
VNaOH, мл |
Система |
Расчётная формула |
рН |
0 |
0,1 н. раствор H3PO4 |
1,57 |
VNaOH, мл |
Система |
Расчётная формула |
рН |
5 |
Первый этап титрования. |
Образование буферного раствора H3PO4+NaH2PO4 |
2,15 |
7 |
2,52 |
||
9 |
3,10 |
||
10 |
Первая точка эквивалентности. VЭ,1 = 10 мл, VΣ = 20 мл |
Гидролиз соли NaH2PO4. |
4,68 |
12 |
Второй этап титрования. |
Образование буферного раствора NaH2PO4+Na2HPO4
|
6,60 |
15 |
7,20 |
||
17 |
7,57 |
||
19 |
8,15 |
||
20 |
Вторая точка эквивалентности. VЭ,2 = 20 мл, VΣ = 30 мл |
Гидролиз соли Na2HPO4. |
9,55 |
22 |
Третий этап титрования. |
Образование буферного раствора: Na2HPO4+Na3PO4 |
11,3 |
25 |
11,9 |
||
30 |
Третья точка эквивалентности. VЭ,3 = 30 мл, VΣ = 40 мл |
Гидролиз соли Na3PO4. |
12,15 |
32 |
Избыток щёлочи |
12,68 |
|
35 |
13,05 |
||
37 |
13,17 |
||
40 |
13,30 |
||
45 |
13,44 |
||
50 |
13,52 |