Е.Н. Дорохова, Г.В. Прохорова - Задачи и вопросы по аналитической химии (1037702), страница 32
Текст из файла (страница 32)
За точкой эквивалентности кривую титрованиястроят обычным способом. Видим, что точка на кривой титрования с абсциссой / = 0 не совпадает с точкой на диаграммес ординатой ансоон = 100%.Аналогичным образом можно было бы построить кривуютитрования формиат-иона сильной кислотой, повернув диаграмму на 90° против часовой стрелки так, чтобы совместитьточки с координатами / = 100% и а Н с о о - = 100%. Однакоуже из диаграммы видно, что скачок титрования будет слишком мал, поскольку формиат-ион — слабое основание.Концентрационно-логарифмические диаграммы и кривыетитрования. Еще проще построить кривую титрования поконцентрационно-логарифмической диаграмме. Вспомним,что для построения этой диаграммы нет необходимости проводить расчеты.
Например, для построения диаграммы одноосновной слабой кислоты достаточно нанести на графикихарактеристическую точку (точку с абсциссой рН = Р ^ Н Аординатой lg[HA] = lg СНА ~ 0.3), провести через нее прямыес наклонами +1.0 и —1 и соединить все отрезки прямых в характеристической точке. Полезно также нанести зависимостиlg[H+] от рН и lg[OH~] от рН, т.е. прямые с наклонами —1 и+ 1 , пересекающиеся при рН 7.Для построения кривой титрования нужно повернуть диаграмму на 90° против часовой стрелки (рис.
9-15). Характеристическая точка на кривой титрования соответствует/ = 50%. Точка пересечения зависимости lg[H+] от рН с зависимостью lg[A~] от рН отвечает начальной точке титрования (/ = 0), так как здесь [Н + ] = [А"~]. Точка пересечениязависимости lg[OH~] от рН с зависимостью lg[HA] от рН отвечает точке эквивалентности (/ = 100%), поскольку здесь250Глава 9. Графические методы описания равновесийРис. 9-15.Построение кривойтитрования поконцентрационнологарифмическойigcо 50 юо 150 1, %диаграмме.[НА] = [ОН ].
Промежуточные точки кривой титрования получают следующим образом: находят на диаграмме точку пересечения зависимости lg[H+] от рН с прямой, параллельнойоси абсцисс, с ординатой на единицу меньше, чем lgco; этаточка соответствует / = 90% на кривой титрования. Аналогично, проводя прямые с ординатами на две и на три единицы меньше, чем lgco, находят точки, отвечающие / = 99% и/ = 99.9%.Аналогично строят кривые титрования оснований и кривые окислительно-восстановительного титрования.ПРИМЕР 21. Постройте кривую титрования 0.1 М растворасоляной кислоты 0.1 М раствором гидроксида натрия поконцентрационно-логарифмической диаграмме.Решение. Строим концентрационно-логарифмическую диаграмму 0.1 М раствора соляной кислоты. Для этого проводим прямые с наклоном —1 (lg[H+] — рН) и -hi (lg[OH~] —рН), пересекающиеся в характеристической точке с рН7, и прямую, параллельную оси абсцисс, с ординатойlg со = — 1.
Поворачиваем диаграмму на 90° против часовой стрелки (рис. 9-16), находим на диаграмме значениярН, соответствующие разным lg с:lgc_2-3-4pH234/,%909999.9По этим значениям строим график в координатах/ — р Н . Точка эквивалентности лежит при [Н + ] = [ОН~],т.
е. соответствует характеристической точке диаграммыСвязь диаграмм состояния и кривых титрованияРис. 9-16.Построение кривойтитрования 0.1 Мраствора солянойкислоты 0.1 М растворомгидроксида натрия поконцентрационнологарифмическойдиаграмме.251200 f, <(lgc ~ —7, рН 7, / = 100%). Точно также строят верхнююветвь кривой титрования, находя значения рН, соответствующие различным lg с, где с — концентрация добавленного гидроксида натрия:lgc-4-3-2-1рН10111213100.1101no200ПРИМЕР 22. Постройте кривую титрования 0.1 М растворамуравьиной кислоты 0.1 М раствором гидроксида натрияпо концентрационно-логарифмической диаграмме.Решение.
Воспользуемся концентрационно-логарифмическойдиаграммой, приведенной на рис. 9-9. Поворачивая диаграмму на 90° против часовой стрелки и находя значениярН, соответствующие различным /, по пересечению прямых на диаграмме, получаем кривую титрования, изображенную на рис. 9-17.Пересечение зависимости а н с о о - от рН с зависимостью lg[H+] от рН дает рН в начале титрования, поскольку здесь [НСОО~] — [Н + ]. Следовательно, еслирН = 2.4, то / = 0. Характеристическая точка отвечает / = 50%, поскольку в ней [НСОСГ] = [НСООН], т.е.252Глава 9. Графические методы описания равновесий100200 f,{Рис.
9-17.Построение кривойтитрования 0.1 Мраствора муравьинойкислоты 0.1 Мраствором гидроксиданатрия поконцентрационнологарифмическойдиаграмме.при рН = Р ^ н с о о н = 3-75, / = 50%. При пересечении прямой lg снсоон от рН с прямой с абсциссой на единицу меньше, чем lg со (т. е. с абсциссой —2), получаем рН на кривойтитрования при / = 90%. Точно так же можно найти идругие точки нижней ветви кривой титрования:lg снсоон-2-3-4рН456/,%909999.9Точка пересечения зависимости lg снсоон от рН с зависимостью lg[OH~] от рН соответствует точке эквивалентности, так как здесь [НСООН] — [ОН~]. Следовательно,если рН = 8.3, то / — 100%.
За точкой эквивалентностикривую строят, как описано в предыдущем примере.Задачи1. Постройте распределительные диаграммы для растворов:а) уксусной кислоты; б) щавелевой кислоты; в) угольной кислоты; г) сернистой кислоты; д) винной кислоты; е) фосфорнойкислоты; ж) мышьяковой кислоты; з) мышьяковистой кислоты;и) этилендиаминтетрауксусной кислоты; к) аммиака; л) гидразина.2.
Постройте концентрационно-логарифмические диаграммы для0.10 М растворов соединений, указанных в задаче 1.Контрольные вопросы2533. Определите константы диссоциации кислотности и основностисоединений, указанных в задаче 1, пользуясь построенными распределительными диаграммами.4. Пользуясь распределительными диаграммами, найдите:а) молярные доли всех форм ЭДТА при рН 6.3; 8.2; 10.6;б) равновесные концентрации карбоната и гидрокарбоната прирН 9.2 в 0.1 М растворе карбоната натрия;в) концентрацию недиссоциированной фосфорной кислоты в0.01 М растворе фосфорной кислоты при рН 3.2.5. Пользуясь концентрационно-логарифмическими диаграммами,найдите:а) рН 0.10 М раствора винной кислоты;б) рН 0.10 М раствора щавелевой кислоты;в) равновесные концентрации всех форм в растворах состава,указанного в пунктах а и б;г) равновесную концентрацию сульфит-иона при рН 8.2.6.
Постройте распределительные диаграммы для растворов: а) цианида меди(1); б) комплексоната магния; в) фторида хрома(Ш);г) оксалата магния; д) цианида ртути(П).7. Постройте диаграммы областей доминирования для соединений, указанных в задаче 6.8. Постройте распределительную диаграмму для раствора, содержащего сульфаты церия(III) и церия(1У).9. Постройте кривые образования и диссоциации всех соединений,указанных в задачах 1 и б.10.
Постройте концентрационно-логарифмическую диаграмму для0.10 М раствора сульфата церия(1У).11. Постройте диаграмму рМ —рН и выберите оптимальное значение рН для титрования 0.10 М раствора хлорида кальция 0.10 Мраствором ЭДТА в присутствии мурексида.Контрольные вопросы1. Назовите координаты характеристических точек на распределительной (а) и концентрационно-логарифмической (б) диаграммах НА, Н 2 А, Н 3 А.2. Как влияет сила кислоты на вид распределительной и концентрационно-логарифмической диаграммы?3.
Как влияет концентрация кислоты на вид распределительной иконцентрационно-логарифмической диаграммы?4. Как изменится вид распределительной диаграммы слабой кислоты НА при замене данного растворителя на растворитель сболее выраженными кислотными (а) или основными (б) свойствами?254Глава 9. Графические методы описания равновесий5. Назовите (можно показать графически) отличия распределительных диаграмм для Н 2 А с К* и Kf а) 1 • 10~3 и 1 • 10~8 иб) 1 • К Г 3 и 1 • 1(Г 5 .6. Назовите координаты точек с максимальной (а) и минимальной (б) буферной емкостью на распределительной иконцентрационно-логарифмической диаграмме.7. Какие выводы о виде кривых титрования кислоты Н2А с К*и К£ можно сделать на основании вида их распределительныхдиаграмм, если К* и К£ этой кислоты составляют:а) 1 • 10" 2 и 1 • 1(Г 7 ,б) 1 • Ю" 2 и 1 • 1(Г 5 ?ЛИТЕРАТУРАОсновы аналитической химии: В 2 кн./ Под ред.акад.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
