7.4 Титрование слабой кислоты сильным основанием

Реакция: СН₃СООН + NaOH → CH₃COONa + Н₂О. Состав раствора в различные моменты титрования и формулы для расчета рН: 1) до начала титрования. В растворе находится CH₃COOH в исходной концентрации. рН определяется диссоциацией слабой кислоты: рН= -lg = 0,5 рКа - 0,5 lgCк =  0,5 рКа + 0,5 pCk = рКа + рСк, где Cк  - молярная концентрация уксусной кислоты, pCк =-lgCк. 2) до_т. э. В растворе находятся неоттитрованная CН₃COOH, соль CH₃COONa и вода. pH определяется присутствием буферной системы - слабой кислоты и ее соли: рН=рКк - lg(Ck/Cсоли) = рКк - lg[V₀ (CH₃COOH) ^. C₀(CH₃COOH) – V(NaOH) ^. C(NaOH)]/ V(NaOH) ^. C(NaOH) = рКк – lg[(1 – f)/f], где f – степень оттитрованности. 3) в т.э. В растворе находится соль слабой кислоты. рН определяется гидролизом соли слабой кислоты: pH = 7 + 0,5 ^. pKк + 0,5 ^. lgCсоли.

Без учета увеличения объема титруемого раствора: рН = 7 + 0,5 ^. pKк + 0,5 ^. lgC₀(CH₃COOH).

Замечание: При титровании слабого основания сильной кислотой pH = 7 - 0,5 pK_осн. - 0,5 ^. lgC_соли = -lg 4) после т. э. В растворе находятся CH₃COONa и избыток титранта NaOН. pН определяется диссоциацией сильного основания, т.е. расчет осуществляется аналогично как и при титровании сильной кислоты:  pH = 14 + lg[OH^-]изб. = 14 + lg[V(NaOH) ^. C(NaOH) - V₀ (CH₃COOH) ^. C₀(CH₃COOH)]/ V₀ (CH₃COOH).

Например, в таблице 2. приведены данные расчета зависимости изменения рН раствора при титровании 100 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты 0,1 М раствором гидроксида натрия от объема добавленного раствора щелочи (без учета изменения первоначального объема раствора в ходе титрования).

Таблица 2. Данные расчета зависимости изменения рН раствора при титровании 100 мл 0,1 М раствора уксусной кислоты 0,1 М раствором гидроксида натрия от объема добавленного раствора щелочи

Добавлено 0,1 М NaOH, мл	[H+] моль/л	pH	Добавлено 0,1 М NaOH, мл	[H+] моль/л	pH
0,0	1,32 . 10-3	2,88	99,9	1,74 . 10-8	7,76
10,0	1,74 . 10-4	3,76	100,0	1,32 . 10-9	8,88
50,0	1,74 . 10-5	4,76	100,1	1,00 . 10-10	10,00
90,0	1,74 . 10-6	5,76	101,0	1,00 . 10-11	11,00
99,0	1,74 . 10-7	6,76

Кривая титрования (сплошная линия) 100 мл 0,1 н раствора СН₃СООН 0,1 н раствором щелочи представлена на рис.5 и кривая титрования (пунктирная кривая) более слабой кислоты, чем уксусная (угольная, например).

___________________

Рис.5. Кривая титрования (сплошная линия) 100 мл 0,1 н раствора СН₃СООН 0,1 н раствором щелочи и кривая титрования (пунктирная кривая) более слабой кислоты, чем уксусная (угольная, например)

Выбор индикатора.

Т.э. находится в области рН>7. Скачек  на кривой титрования соответствует изменению рН от 8 до 10 (рис.2). Для этого титрования пригоден фенолфталеин. Кроме фенолфталеина можно применять другие индикаторы с интервалами перехода окраски, лежащими в пределах скачка на кривой титрования. Индикаторы, не удовлетворяющие этому условию (метиловый оранжевый, метиловый красный), не пригодны для титрования.

Правильно подобранным является индикатор, интервал перехода окраски которого, полностью входит в границы скачка на построенной кривой титрования

Ошибка титрования.

При титровании слабой кислоты может возникнуть гидроксидная (рТ > рН т.э.) или кислотная, обусловленная наличием в растворе неоттитрованной кислоты (рТ < рН т.э.).

Гидроксидная ошибка в процентах к исходному количеству кислоты или щелочи (относительная ошибка) составляет:

δОН^- = 2 .

Кислотная ошибка в процентах к исходному количеству кислоты (относительная ошибка) рассчитывается по формуле:

δНА = 10^{рК – рТ .} 100% .