II. Кислотно-основное титрование. Титрование 0,1н раствора hno2 кислоты 0,1н раствором NaOh.

1. Общая характеристика кривой титрования

В кислотно-основном титровании вблизи точки эквивалентности наблюдается резкое изменение рН раствора (скачок титрования). Для титрования слабой кислоты сильным основанием существуют зависимости величины скачка от концентрации, температуры и константы кислотности. Чем больше концентрация и меньше температура, тем величина скачка становится больше. И если К_а10^-8, то скачка не наблюдается.

2. Вывод формул для вычисления рН на различных этапах титрования.

1. До начала титрования (ƒ=0) рН определяет HNO₂ +H₂O= NO₂^- +H₃O⁺

Если положить ионную силу раствора равной нулю (I=0) и пренебречь конкурирующими реакциями (α=1), то

Оценим степень диссоциации HNO₂ кислоты.

Для слабых электролитов полагаем

Равновесную концентрацию HNO₂ кислоты [HNO₂] нельзя положить равной общей концентрации с(HNO₂)

[HNO₂]= с(HNO₂)-[H₃O⁺]

[H₃O⁺]²+[H₃O⁺]K_a-K_aс(HNO₂)=0

рН=-lg()

2. Если раствор недотитрован до первой точки эквивалентности (ƒ<1) то рН определяет буферная смесь ― кислота HNO₂ и ее натриевая соль NaNO₂. В растворе устанавливается равновесие:

NO₂ ^- + H₃O⁺= HNO₂ +H₂O

HNO₂ +H₂O= NO₂ ^- + H₃O⁺

Не учитывая изменение объема раствора

Так как с₀=с_T , то

.

3. В точке эквивалентности (ƒ=1) рН определяет ион NO₂^- .В этом случае в растворе будет находиться только ионы NO₂^- , которые являются заряженными основаниями. В растворе проходит реакция гидролиза:

NO₂^- +Н₂О ↔ HNO₂+ ОН^-

→

4.Выведем формулу для расчета рН после ТЭ. На этом участке кривой титрования (f>1) для расчета pH следует применить формулу или, так какNaOH диссоциирует полностью, . При этом, то есть.

Сделаем таблицу титрования для того, чтобы построить график титрования 0,1н раствора HNO₂ кислоты 0,1н раствором NaOH.

Расчеты для вычисления рН на различных этапах титрования.

V=0 рН=-lg()=-lg()=2,16

V=5 рН=== 1,52

V=10 рН=== 1,85

V=90 рН=== 3,75

V=99,9 рН=== 5,80

V=100 рН===7,75

V=100,1 рН===10,00

V=110 рН===12,00

V=200 рН===13,00

Таблица 1

N0	Добав- лено NaOH,мл	неоттитро- вано HNO2 ,мл	состав раствора	формула расчета	рН
1	0	100	HNO2 , Н2О	рН=-lg()	2,16
2	5 10 90 99,9	95 90 10 0,1	Буферная смесь: HNO2,Na+ NO2-,Н2О	рН=	1,52 1,85 3,75 5,80
3	100	0	NO2-,Н2О, Na+		7,75
4	100,1 110 200	0,1 1 10 100	ОН-, NO2- ,Н2О, Na+		10,00 12,00 13,00

Рис. 1. Кривая титрования 0,1 н раствора HNO₂ 0,1 н раствором NaOH.

3. Выбор индикатора для титрования

Как показано в таблице значений pH, в первой точке эквивалентности pH=8,90. Среда в растворе – щелочная. Поэтому желательно использовать индикатор тимоловый синий, интервал перехода которого лежит в пределах от 8,0 до 9,6 единиц pH, и показатель титрования максимально близок к значению pH в точке эквивалентности. У этого индикатора цвет меняется от желтого до синего; pK=9,2; pT=8,8; формула показана на рис.1. Также в роли индикатора подходит фенолфтолеин, интервал перехода у которого лежит в пределах от 8,2 до 9,8. У него цвет меняется от бесцветного до красного, рК=9,53, рТ=9,0. Рассчитаем индикаторную погрешность для обоих индикаторов, для того, чтобы выяснить, который индикатор больше подходит для титрования.