2.2. Кривые титрования. Выбор индикатора

В процессе кислотно-основного титрования изменяется рН раствора, особенно резко в окрестности точки эквивалентности. Для правильного выбора индикатора необходимо, чтобы его окраска изменялась в точке эквивалентности (рНт.э.). Поскольку выбор индикаторов ограничен, достаточно, чтобы рТ индикатора (рН изменения окраски) лежал в области скачка титрования, т.е. области резкого изменения рН раствора при заданной погрешности определения (обычно или ).

Задача 2.2.1. Рассчитать кривую титрования 100 см³ 0,1 М раствора гидрата гидразина (N₂H₂∙2H₂O) 0,1 М раствором HCI при погрешности определения ± 0,1 %. Выбрать индикатор. Разбавлением раствора при титровании пренебречь.

Решение. Водный раствор гидрата гидразина – слабое основание.

К = (рК = 6,03),

С = 0,1 моль/л,

V = 100 мл  Const.

1. Рассчитаем рН исходного раствора:

;

.

2. До наступления точки эквивалентности в растворе находится смесь слабого основания и его соли, образующейся в процессе титрования. При добавлении 99,9 см³ 0,1 М HCI в растворе образовалось соли и осталось основания (без учета разбавления раствора при титровании), тогда

3. В точке эквивалентности величина рН определяется процессом гидролиза образующейся соли слабого основания и сильной кислоты:

.

4. После точки эквивалентности рН раствора обусловлен избытком сильной кислоты, при этом изменением рН за счет гидролиза соли можно пренебречь. Если после точки эквивалентности введено 0,1 см³ 0,1 М HCI в раствор, объемом 100 см³, то концентрация кислоты будет равна:

моль/л, .

Итак, скачок на кривой титрования рН = 54. Для титрования можно выбрать один из наиболее известных инди­каторов, например, метиловый красный, у которого переход окраски наблюдается при рТ = 5, или метиловый оранжевый – рТ = 4. При использовании первого индикатора раствор будет несколько недотитрован, при втором – перетитрован.

В задачах (табл.2.2) надо рассчитать кривую титрования, т.е. найти рН исходного раствора, область скачка для погрешности ± 0,1 % и значения рН в точке эквивалентности. Выбрать индикатор. Растворы исходных веществ приведены в графе 2, растворы титрантов в графе 3. Концентрации обоих растворов даны в графе 4.

Таблица 2.2

Данные для расчета кривой титрования

Номер задачи	Раствор исходного вещества V=100 мл	Раствор титранта	Молярная концентрация, моль/дм3
1	2	3	4
43	Бензойная кислота	KOH	0,15
44	Хлороводородная кислота	NaOH	0,25
45	Гидроксид калия	HCl	0,15
46	Фтороводородная кислота	KOH	0,04
47	Муравьиная кислота	KOH	0,04
48	Пропионовая кислота	NaOH	0,01
49	Азотная кислота	NaOH	0,01
50	Гидрат ацетамида	HCl	0,10
51	Гидрат бензиламина	HCl	0,10
52	Гидрат этаноламина	HCl	0,01
53	Гидрат гидразина	HCl	0,20
54	Гидрат метиламина	HCl	0,03
55	Гидрат этиламина	HCl	0,05
56	Гидроксид натрия	HCl	0,04
57	Хлороводородная кислота	NaOH	0,05
58	Азотная кислота	KOH	0,001
59	Серная кислота	KOH	0,01
60	Серная кислота	NaOH	0,005
61	Муравьиная кислота	NaOH	0,1
62	Бензойная кислота	KOH	0,1
63	Уксусная кислота	KOH	0,025
64	Гидроксид натрия	HCl	0,002
65	Водный раствор аммиака	HCl	0,1
66	Азотистая кислота	KOH	0,1
67	Анилидоуксусная кислота	NaOH	0,1