Учебное пособие по химии для самостоятельной работы студентов медицинских вузов Рекомендуется для студентов, обучающихся по специальностям
) Титрование сильной кислоты сильным основанием
жүктеу/скачать 1,06 Mb.
|
Физико-химические методы (1)
- Бұл бет үшін навигация:
- ) Титрование слабой кислоты сильным основанием
| 1) Титрование сильной кислоты сильным основанием
Проведем расчёт кривой титрования 10 мл раствора соляной кислоты c С(HCl) = 0,1 моль/л раствором гидроксида натрия c С(NaOH) = 0,05 моль/л. 1) В начале титрования в колбе присутствует только соляная кислота. Считая её диссоциацию полной, получаем: [H+] = C(HCl) = 0,1 моль/л; pH = lg 0,1 = 1. 2) При добавлении в раствор 10 мл раствора щёлочи с С(NaOH) = 0,05 моль/л протекает реакция: HCl + NaOH = NaCl + H2O На взаимодействие с добавленной щёлочью будет затрачен объём анализируемого раствора: Таким образом, объём в колбе для титрования составит 10 + 10 = 20 мл; состав раствора в колбе: останется 10 5 = 5 мл раствора с С(HCl) = 0,1 моль/л и полученная при реакции соль NaCl. Поскольку эта соль не гидролизуется, рН раствора определяется только остатком кислоты: рН = lg 0,025 1,60. Аналогично можно рассчитать значения рН и в других точках кривой до начала скачка. 3) Начало скачка титрования соответствует остатку 0,1% анализируемого количества кислоты, т.е.: Соответственно прореагирует кислоты: V(HCl)реаг = 10 0,01 = 9,99 мл. На реакцию в этот момент будет затрачен объём титранта: Объём в колбе для титрования: V=10 + 19,98 = 29,98 мл. Остаток кислоты определяет рН раствора: . рН = lg 3,3∙105 4,48. 4) В точке эквивалентности анализируемое вещество и титрант полностью прореагировали. На реакцию будет затрачен объём щелочи: Объём в колбе для титрования составит: V = 10 + 20 = 30 мл. При этом в растворе находится только продукт реакции не подвергающаяся гидролизу соль NaCl, поэтому рН титруемого раствора в этот момент 7. 5) В конце скачка титрования в колбу будет добавлен избыток 0,1% титранта, т.е.: V(NaOH)изб = 20 ∙ 0,001 = 0,02 мл. Объём в колбе составит: V = 30 + 0,02 = 30,02 мл. Величина рН при этом будет определяться добавленным избытком щелочи: . рОН = lg 3,3∙105 4,48; рН = 14 4,48 = 9,52. Дальнейшее добавление титранта вызовет накопление NaOH в колбе и смещение рН в щелочную область. Общий вид кривой титрования представлен на рис. 1. Видно, что точке эквивалентности соответствует значение рН 7, а скачок рН находится в интервале от 4,48 до 9,52, включая в себя кислую, нейтральную и щелочную области. Рис. 1. Кривая титрования сильной кислоты (НС1) сильным основанием (KOH). Таким образом, для фиксирования точки эквивалентности могут быть использованы индикаторы, интервал перехода окраски которых находится в указанной области значений рН. Этому критерию отвечают, например, метилрот ( 5,1, интервал перехода окраски при рН от 4,4 до 6,2) и фенолфталеин ( 9, интервал от 8,2 до 9,8). Использование индикатора с 4 приведет к заниженным результатам титрования, а применение индикатора с > 10 к завышенным. 2) Титрование слабой кислоты сильным основанием Рассмотрим кривую титрования 10 мл уксусной кислоты c С(СН3COOH) = 0,1 моль/л раствором гидроксида натрия c С(NaOH) = 0,05 моль/л (рис. 2). 1) В начале титрования рН определяем по формуле для слабых кислот: . рН = lg 1,34∙103 2,87. 2)При титровании протекает реакция: CH3COOH + NaOH = CH3COONa + H2O При добавлении 10 мл раствора щёлочи c С(NaOH) = 0,05 моль/л прореагирует объём кислоты: Таким образом, объём в колбе для титрования составит: 10 + 10 = 20 мл; состав раствора в колбе: останется 10 5 = 5 мл раствора CH3COOH c С(СН3COOH) = 0,1 моль/л, и полученная в результате реакции соль CH3COONa (10 мл раствора с С(СН3COONa) = 0,05 моль/л). Смесь слабой кислоты и её соли представляет собой буферный раствор, рН которого определяется константой диссоциации кислоты и соотношением концентраций компонентов: рН = lg 1,8∙1054,74. 3) В начале скачка титрования останется 0,1% кислоты, т.е.: V = 10 ∙ 0,001 = 0,01мл. Соответственно прореагирует кислоты: V(СН3СООН)реаг = 10 0,01 = 9,99 мл. На реакцию в этот момент будет затрачен объём титранта: Объём в колбе для титрования V = 10 + 19,98 = 29,98 мл. При этом образуется количество соли, эквивалентное затраченному количеству щёлочи: 19,98 мл раствора с С(СН3COONa) = 0,05 моль/л. В колбе сохраняется буферный раствор, но с новым соотношением компонентов: рН = lg 1,8∙1087,74. 4) В точке эквивалентности на полную реакцию с анализируемой кислотой будет затрачен объём щелочи: Объём в колбе для титрования составит: V = 10 + 20 = 30 мл. При этом в растворе будет присутствовать только продукт реакции – ацетат натрия в количестве, эквивалентном затраченному количеству титранта (20 мл раствора с С(NaOH) = 0,05 моль/л). Однако раствор будет разбавлен до объёма 30 мл, поэтому концентрация соли составит: Эта соль подвергается гидролизу по аниону, который приводит к подщелачиванию раствора: рОН = lg 4,28∙106 5,37; рН = 14 5,37 = 8,63. 5) В конце скачка титрования в колбу будет добавлен избыток 0,1% титранта, т.е.: V(NaOH)изб = 20 ∙ 0,001 = 0,02 мл. Объём в колбе составит: V = 30 + 0,02 = 30,02 мл. При этом избыток щёлочи подавит гидролиз ацетата натрия, и величина рН будет определяться добавленным избытком щёлочи: рОН = lg 3,3∙105 4,48; рН = 14 4,48 = 9,52. Общий вид кривой титрования представлен на рис. 2. Видно, что при титровании слабой кислоты сильным основанием скачок рН существенно меньше и смещён в щелочную сторону; точке эквивалентности соответствует значение рН около 9, а скачок рН находится в интервале от 7,7 до 9,5, т.е. полностью располагается в слабощелочной среде. Чем слабее анализируемая кислота, тем меньше скачок титрования и тем в большей степени он смещён в щелочную область. Рис. 2. Кривая титрования слабой кислоты (СН3СООН) сильным основанием (NaOH). Для фиксирования точки эквивалентности могут быть использованы индикаторы, интервалы перехода окраски располагается в слабощелочной области, например, фенолфталеин ( 8,5, интервал от 8,2 до 9,8) или тимолфталеин ( 9,6, интервал от 9,3 до 10,5). Использование индикатора метилоранж ( 4) приведет к заниженным результатам титрования, а применение индикатора индигокармин ( 13) к завышенным. Аналогичный вид имеют и кривые титрования растворов солей, имеющих кислую реакцию среды (например, NH4Cl) сильными основаниями. жүктеу/скачать 1,06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|