Е.Н. Дорохова, Г.В. Прохорова - Задачи и вопросы по аналитической химии (1037702), страница 18
Текст из файла (страница 18)
Постройте кривую титрования 100.0 мл 0.1000 Мраствора соляной кислоты 0.1000 М раствором гидроксиданатрия.ПРИМЕРРешение. По условию со — с т = 0.1000 М, VQ = 100.0 мл.До началатитрования.[Н+] = с 0 = 0.1000 МрН = 1.00До точкиэквивалентностиТитрование одноосновных кислот135Например, при добавлении 50.0 мл раствора гидроксиданатриярН = 1.48В точкеэквивалентности[Н + ] = у/Щ^ = Vl.O - Ю- 1 4 = 1.0 • 1(Г 7 МрН = 7.00За точкойэквивалентностирН = 14 - рОННапример, при добавлении 101.0 мл раствора гидроксиданатрия(он-, = о-жооорОН = 3.30рН - 14.00 - 3.30 = 10.70Результаты вычислений приведены в табл. 7-1.
По даннымтабл. 7-1 строим кривую титрования (рис. 7-1).Пренебрежение в вычислениях изменением объема раствора в процессе титрования дает погрешность в десятыхдолях рН. Например, если добавлено 50% гидроксида натрия, торН = 1.30При учете изменения объема, рН составляет 1.48 (см.табл. 7-1). В данном случае это не важно: скачок титрования большой и кривая, построенная без учета изменения объема раствора, не приведет к затруднению выбораиндикатора.136Глава 7. Титрнмстрические методы анализаТаблица 7-1.Значения рН при титровании 0.1000 М раствора соляной кислоты0.1000 М раствором гидроксида натрияНеоттитрованоНС1.
7,ИзбытокNaOH. %рН-определяющийкомпонентФормуларасчетарН0100.0-НС1[Н+] = со1.0050.050.0-»90.010.0-»ч» у»99.01.0-»»3.3099.90.1-»»4.30LJг~ун2о100.0100.10.1101.01.0110.0ГТТ+1nNaOH7.00щ + 1[JKw{Vo+Vr)co(VT-Vo)»»РН12Рис. 7-1.Кривая титрования0.1000 М растворасоляной кислоты0.1000 М растворомгидроксида натрия.502.289.7010.7010.0-1.4810011.67Титрование одноосновных кислот137ПРИМЕР 4. Постройте кривую титрования 100.0 мл 0.1000 Мраствора уксусной кислоты 0.1000 М раствором гидроксида натрия.Решение.
Титруем слабую кислоту ( # Q H QOOH ~ ^ - ^ ' Ю~°)По условию с 0 = с т = 0.1000 М, Vo = 100.0 мл.До началатитрования[ Н Ч = л/^сн 3 соон с о = \/1.75-Ю- 5 -0.1000 = 1.32 • 1(Г 3 МрН = 2.88До точки эквивалентности. В любой момент титрованияв растворе существует буферная смесь, состоящая из неоттитрованной уксусной кислоты и образовавшегося ацетата натрия. Поскольку рН буферной смеси практическине зависит от разбавления, расчет проводим без учета изменения объема раствора:10гн+1 - *-«°-/[п j - л С Н з С О О Н — - —Например, при добавлении 50.0 мл гидроксида натрия(/ = 50%)[Н + ] = 1.75 • К Г5 1 0 0" 5 0 = 1.75 • 10- 5 М50рН = 4.76В точке эквивалентности.основание (ацетат-ион) иВ растворе находится слабоерН=8.72За точкой эквивалентности. Величина рН раствораопределяется только избытком добавленного титранта, таккак ацетат-ион является слабым основанием.
Расчет рНпроводится, как предыдущем примере. Результаты расчета приведены в табл. 7-2. По данным табл. 7-2 строимкривую титрования (рис. 7-2).Глава 7. Титриметрическпе методы анализаТаблица 7-2.Значения рН при титровании 0.1000 М раствора уксуснойкислоты 0.1000 М раствором гидроксида натрияf.%Состав раствора.
%СНзСООН СНзСОО-0—100.0ФормуларасчетаНРопределяющиекомпонентыСНзСООНгтт-НIJ—50.050.050.0СНзСООНи СНзСОО-V ^СНзСООН С 0ГЧ + 1LJ —1 QQ /^СНзСООНг90.099.0100.010.01.090.099.0100.0То жеТо жеСНзСОО"рН2.885.065.766.768.72/2#„,#сн 3 соонVсо101.0110.0—50100.0 +l.ONaOHNaOH100.0 +10.0 NaOH»10010.70KW(VO+VT)c,(VT-V0)11.67Рис. 7-2.Кривая титрования 0.1000 Мраствора уксусной кислоты 0.1000 Мраствором гидроксида натрия.Титрование многоосновных кислотЧисло скачков, наблюдаемых на кривых титрования многоосновных кислот, зависит от абсолютного значения ступенчатых констант кислотности, а также от их соотношения.
Вспомним, что одноосновная кислота с К^^ < 10~8 оттитрованаТитрование многоосновных кислот139быть не может. Это условие справедливо и для многоосновныхкислот, растворы которых можно рассматривать как смесиодноосновных кислот. Для кислот Н П А, имеющих константыкислотности больше 10~8, число скачков титрования зависитот соотношения констант. Если соотношение < 102 — 103, тона кривой титрования наблюдается один скачок, соответствующий оттитровыванию сразу всех протонов многоосновнойкислоты. Это происходит потому, что в растворе нет кислоты, способной подавить диссоциацию остальных.
Правда, присоотношении констант порядка 103 на кривой титрования вобласти первого скачка наблюдается слабо выраженный перегиб, но не столь резкий, чтобы можно было провести иостадийное титрование. Например, для щавелевой кислоты (Ка5.62 • 10~2 и 5.89 • 10~5 соответственно) на кривой титрованиянаблюдается только один хорошо выраженный скачок, соответствующий титрованию обоих протонов и пригодный дляколичественного определения.
Отчетливо выраженные скачки титрования, соответствующие постадийному титрованиюпротонов многоосновной кислоты, наблюдаются только, еслиАрКа > 4.Рассмотрим построение кривой титрования двухосновнойкислоты при условии, что АрКа > 4.До начала титрования. Раствор содержит только кислотуН2А. Поскольку различие в величинах констант диссоциациибольшое, можно пренебречь диссоциацией по второй стадии ититруемый раствор рассматривать как раствор одноосновнойкислоты. В зависимости от силы кислоты рН следует рассчитывать по формуле (2-4) или (2-5).До точки эквивалетности. Раствор представляет собойсмесь неоттитрованной кислоты Н2А и сопряженного основания НА", т.е.
буферную смесь. Расчет рН следует проводитьпо формуле (2-14), если титруют не слишком разбавленныйраствор.В первой точке эквивалентности. В растворе находитсяоснование НА~, образовавшееся в результате титрования кислоты Н2А. Поскольку НА" — амфолит, то для расчета рНследует взять подходящую для конкретного случая (в зависимости от величин # н д , ^НА~ и С НА~) °ДНУ и з формул (2-9) —(2-13).140Глава 7. Тптриметрическис методы анализаЗа первой точкой эквивалентности. Раствор представляетсобой смесь неоттитрованной кислоты НА" и образующегосяв результате титрования сопряженного основания А2~, т.е.буферную смесь. Для расчета рН вновь пригодна формула(2-14).Во второй точке эквивалентности.
Раствор содержит основание А 2 ", обычно достаточно сильное, чтобы можно былопренебречь диссоциацией его по второй стадии. Поэтому расчет рН можно провести по формуле (2-7) или (2-8).За второй точкой эквивалентности. В растворе находится смесь слабого основания А2"" и сильного основания — титранта. Поскольку именно последний определяет рН раствора, расчет проводят по формуле (2-3).5. Постройте кривую титрования 100.0 мл 0.1000 Мраствора сернистой кислоты (1/2 H2SO3) 0.1000 М раствором гидроксида натрия.ПРИМЕРРешение.
На кривой титрования сернистой кислоты будут наблюдаться два четких скачка титрования, поскольку обеконстанты достаточно велики.и соотношение констант > 104 (АрКа> 4).До начала титрования. Степень диссоциации сернистойкислоты по первой стадии равна почти 36%, поэтому длярасчета рН используется формула (2-5):^ '-1.3 • 10~2 4- у/(1.3 > 10~ 2 ) 2 4 • 1.3 • 10~2 • 0Л0002рН = 1.52141Титрование многоосновных кислотДо первой точкиэквивалентности.а100AH2So3кCHSO"~ /JНапример, при добавлении 25.0 мл раствора гидроксиданатрия (/ - 50%):221.з -ю- - ^ = - ^ = 1.з • ю- мрН - 1.89В первой точке эквивалентности, f — 100%, т.е. в растворе содержится только гидросульфит ион в концентрации в 1.5 раза меньшей, чем исходная концентрация сернистой кислоты (за счет разбавления раствора при титровании).
Строго говоря, для расчета рН следует использоватьформулу (2-12), так как К**^> Kw, но cHgo~ с о п о с т а вима с величиной ^[Н+] = л1.3 • Ю- 2 • 6.8 • 10- 8 • 6.7 • Ю- 2рН - 4.58В данном случае практически тот же результат получается при использовании формулы (2-13), пригодной приc> ки>Кусловии, когда К"«> CHSCTяHscr=2^1-3-Ю- -6.8-10pH = 4.53За первой точкойэквивалентности.8= 2.97142Глава 7. Титриметрические методы анализаНапример, при добавлении 75.0 мл титранта (/ = 150%):2= 6.8 • 1 0 - 8 ° 01 5 0=5Uб 8.Ш-8МрН = 7.20Во второй точке эквивалентности. / = 200%, т.е. в растворе содержится только сульфит-ион с концентрацией вдва раза меньшей, чем исходная концентрация сернистойкислоты, поэтому-2/i п . 1 П ~у-140.fi Я- 1П~ 8 -9»= LIT.рН-9.93За второй точкой эквивалентности. Величина рН определяется избытком титрантаРезультаты вычислений приведены в табл. 7-3.
По даннымтабл. 7-3 построена кривая титрования (рис. 7-3).Титрование одноосновных основанийРассмотрим способы вычисления рН в моменты титрования,соответствующие различным участкам кривой титрования.До начала титрования. Раствор содержит только титруемоеоснование; рН раствора рассчитывают по исходной концентрации основания, используя в зависимости от силы основания формулы (2-3), (2-7) или (2-8).
При титровании сильногооснованияПри титровании слабого основания[ОН"] = JK&CQ,[Н+] =fw,если h < 5%143Титрование одноосновных основанийТаблица 7-3.Значения рН при титровании 0.1000 М 1/2 H 2 S O 3 0.1000 Мраствором гидроксида натрия/,%Составраствора.%pH-onpeделяющиекомпонентыpH0H 2 S O 3 (100)H 2 SO 31.5250H 2 S O 3 (50) и HSOg" (50)H 2 SO 3 и HSO^1.8990H 2 S O 3 ( I O ) H H S O ^ (90)»2.8499H 2 SO 3 (1) и HSO3- (99)»3.89100HSO^ (100)HSO^4.58101HSO^ (99) и SO*~ (1)HSOJ и SO^~5.21110HSO^ (90) и SO^~ (10)»6.25150HSO^ (50) и SO^" (50)»7.20190HSO^ (10) и SO^~ (90)»8.17200SO^- (200)9.93201S O | " (200) и NaOH (1)sorNaOH10.70210SO^~ (200) и NaOH (10)»11.70Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
