- •1. Равновесие в системе осадок – раствор
- •1.1. Расчет пр по растворимости
- •1.2. Расчет растворимости осадков в воде
- •1.3. Задачи на применение условия выпадения осадка
- •1.4. Расчет растворимости осадков в присутствии одноименных ионов
- •1.5. Расчет растворимости осадка в присутствии разноименных ионов (солевой эффект)
- •2. Кислотно-основное равновесие
- •2.1. Расчет рН раствора по известным равновесным
- •3. Окислительно-восстановительное равновесие
- •3.1. Расчет констант равновесия окислительно-восстановительных реакций
- •3.2. Расчет окислительно-восстановительного потенциала
- •4. Реакции комплексообразования
- •4.1. Расчет равновесных концентраций ионов
- •Контрольная работа № 2
- •5. Гравиметрический метод анализа
- •5.1. Расчет результатов гравиметрического анализа
- •0,0623 Г Ag содержится в 125 мл раствора;
- •5.2. Расчет количества осадителя
- •Рассчитаем массу 4 %-ного раствора Na2hpo4:
- •5.3. Расчет потерь осадка при промывании
- •6. Титриметрические методы анализа
- •6.1. Способы выражения концентраций
- •6.2. Определение фактора эквивалентности
- •6.3. Способы титрования
- •7. Расчеты результатов титриметрического анализа
- •7.1. Кислотно-основное титрование
- •7.2. Окислительно-восстановительное титрование
- •7.3. Комплексонометрическое титрование
- •8. Построение кривых титрования
- •8.1. Титрование сильных кислот и оснований
- •8.2. Титрование слабой кислоты сильным основанием
- •8.3. Окислительно-восстановительное титрование
- •Литература
- •220050. Минск, Свердлова, 13а. Лицензия лв № 276 от 15.04.03.
8.2. Титрование слабой кислоты сильным основанием
Пример 21 поможет Вам при решении задач № 143, 147, 148.
Пример 21. Построить кривую титрования муравьиной кислоты (С0 = 0,20 моль/л) раствором КОН c концентрацией 0,40 моль/л и подобрать индикаторы.
Решение. Муравьиная кислота – слабая кислота, а КОН – сильное основание, поэтому в данном случае рассмотрим титрование слабой кислоты сильным основанием. Расчет проводим без учета изменения объема раствора.
Предположим, что для титрования взяли 100,00 мл (V0) раствора НСООH (С0 = 0,20 моль/л). Рассчитаем объем раствора КОН (Vх), необходимый для полного оттитровывания HCOOH.
100,00 · 0,20 = Vх · 0,40; Vх = 50,00 мл.
1. рН исходного раствора рассчитываем по формуле для расчета рН раствора слабой кислоты (2):
рН = 1/2 рКа – 1/2 lg С0 = 1/2 3,75 – 1/2 lg 0,20 = 2,57.
2. В любой момент титрования до точки эквивалентности в растворе существует буферная смесь, состоящая из неоттитрованной муравьиной кислоты и образовавшегося формиата калия. Расчет рН в этой области проводим по уравнению (7). При этом, аналогично предыдущему примеру, концентрацию кислоты и соли можно рассчитать следующим образом :
Ск = (Со ∙ Vo – Ст ∙ Vт)/ Vo; Сc = Ст ∙ Vт/ Vo.
Отсюда отношение концентраций можно рассчитать как
Ск/Сc = [(Со ∙ Vo – Ст ∙ Vт)/ Vo] / (Ст ∙ Vт/ Vo) =
= (Со ∙ Vo – Ст ∙ Vт) / Ст ∙ Vт/ Vo.
Следовательно, формула для расчета рН имеет вид
При добавлении 25,00 мл (50%) раствора гидроксида калия:
Таким же образом рассчитываем рН при прибавлении 45,00 мл раствора КОH (45,00 : 50,00 · 100 = 90 %):
Если добавлено 49,50 мл раствора КОH (49,50 : 50,00 · 100 = = 99 %):
При добавлении 49,95 мл раствора титранта (99,9 %), что соответствует точке начала скачка титрования:
3. В точке эквивалентности вся муравьиная кислота прореагировала и превратилась в соль, концентрация которой Ссоли = Скислоты = = 0,2 моль/л. рН раствора соли слабой кислоты рассчитывали по формуле (5):
4. За точкой эквивалентности величина рН раствора определяется только избытком добавленного титранта. Расчет рН проводится аналогично примеру 20. Например, при добавлении 50,05 мл раствора КОН (100,1%):
рН = 14 + lg [(50,05 – 50,00) · 0,40/100,00] = 10,30.
При добавлении 50,50 мл раствора КОН (101%)
рН = 14 + lg [(50,50 – 50,00) · 0,40/100,00] = 11,30.
При добавлении 55,00 мл раствора КОН (110%)
рН = 14 + lg [(55,00 – 50,00) · 0,40/100,00] = 12,30.
Результаты сведем в табл. 2, по данным которой построим кривую титрования (рис. 2).
Таблица 2
Объем титранта VT, мл |
рН-определяющий компонент |
Формула для расчета рН |
рН |
0 |
НСООН |
рН = 1/2 рКа – 1/2 lg С0 |
2,57 |
25,00 |
НСООН и НСООК |
|
3,75 |
45,00 |
НСООН и НСООК |
-″- |
4,70 |
49,50 |
НСООН и НСООК |
-″- |
5,75 |
49,95 |
НСООН и НСООК |
-″- |
6,75 |
50,00 |
НСООK |
рН = 7+1/2 рКа +1/2 lg Сc |
8,53 |
50,05 |
KOH |
pH = 14+lg СT |
10,30 |
50,50 |
KOH |
-″- |
11,30 |
55,00 |
КОН |
-″- |
12,30 |
Рис. 2. Кривая титрования 0,20 моль/л раствора муравьиной кислоты 0,40 моль/л раствором гидроксида калия
По справочнику [3] выбираем подходящие индикаторы: нейтральный красный (интервал перехода 6,8–8,4; рТ=8,0), феноловый красный (интервал перехода 6,8–8,4; рТ=8,0), тимоловый синий (интервал перехода 8,0–9,6; рТ=9,0), фенолфталеин (интервал перехода 8,2–10,0; рТ=9,0), поскольку интервалы перехода этих индикаторов лежат в пределах скачка кривой титрования.