I Кислотно-основное титрование. Титрование 100,0 мл 0,2м h2co3 0,2м раствором NaOh.

К методу кислотно-основного титрования относятся все определения, в основе которых лежит реакция

H⁺ + OH^-  H₂O

По этому методу можно, пользуясь титрованным раствором какой-либо кислоты, проводить количественное определение щелочей (ацидиметрия) или, пользуясь титрованным раствором щелочи, количественно определять кислоты (алкалиметрия).

Этапы титрования:

1. Начальный этап титрования (раствор содержит только определяемое вещество)

2. Титрование до точки эквивалентности

3. Титрование в точке эквивалентности

4. Титрование после точки эквивалентности

Титрование слабой двухосновной кислоты сильным основанием.

Рассчитаем кривую титрования 0,2М раствора H₂CO₃ раствором 0,2М NaOH по степени оттитрованности (f).

H₂CO₃ + 2NaOH  Na₂CO₃ + 2 H₂O

Вывод формул рН

1. В начале титрования в растворе находится только кислота (ионами водорода, образовавшимися в результате автопротолиза можно пренебречь, так как концентрация кислоты достаточно большая – 0,2М). Из-за большой разницы первой и второй констант диссоциации (4 порядка) можно считать рН раствора также как для одноосновной кислоты. В растворе с концентрацией 0,2М степень диссоциации кислоты равна 0,15% по формуле:

При расчете рН раствора можно считать, что

Из вышеуказанных допущений следует:

2. До первой точки эквивалентности в растворе содержится буферная смесь, состоящая из непрореагировавшей кислоты и кислой соли:

Поскольку с(Н₂СО₃) и с(НСО₃) достаточно велики, то происходит подавление диссоциации кислоты. Тогда можно считать, что

и

и автопротолиз подавлен. Подставляя значения в выражение для К₁(Н₂СО₃), получаем

3. В первой точке эквивалентности в растворе присутствует NaHCO₃– амфолит и устанавливаются равновесия:

или в краткой форме

В растворе

(1)

Выражая равновесные концентрации ионов через соответствующие константы, получаем

; (2)

Подставляя (2) в (1) получаем:

Поскольку степень диссоциации иона НСО₃меньше 5%, то можно считать, что

Тогда получим

, тогда

4. При титровании до второй в растворе находится буферная смесь (ионы СО₃^2-и НСО₃ )

Поскольку с(СО₃²) и с(НСО₃) достаточно велики, то происходит подавление диссоциации кислоты. Тогда можно считать, что

и

Подставляя значения в выражение для К₂(Н₂СО₃), получаем

5. Во второй точке эквивалентности в растворе присутствуетNa₂CO₃– заряженное основание. Константа равновесия представляет собой константу основности аниона СО₃² :

Степень диссоциации аниона СО₃²меньше 5%, поэтому можно считать что

и тогда

Подставляя

, получим

6.После второй точки эквивалентности на изменение рН влияет концентрация NaOH. Так как это – сильное основание, то

Построим таблицу значений pH.

Таблица 2. Значения pH при титровании.

f	Состав раствора	PH-определяющий компонент	Формула расчёта рН	Значение pH
0	H2CO3, H2O	H2CO3 (диссоциация по первой ступени).		3,52
0,50	H2CO3, HCO3-	Буферная смесь H2CO3 + HCO3-		6,35
0,90	H2CO3, HCO3-	H2CO3 + HCO3-		7,30
1,00 I ТЭ	HCO3-	Амфолит HCO3-		8,33
1,10	HCO3-, CO32-	HCO3- + CO32-		9,37
1,50	HCO3-, CO32-	HCO3- + CO32-		10,32
1,90	HCO3-, CO32-	HCO3- + CO32-		11,27
2,00 II ТЭ	CO32-	CO32-		11,57
2,10	CO32-, OH-	OH-		12,02
3,0	CO32-, ОН-	ОН-		12,82