Рассчитать и построить кривую титрования 100 мл раствора указанного вещества. Разбавление раствора при титровании не учитывать. Указать величину скачка и значение рН в точке эквивалентности.
Титруемое вещество – хлорноватистая кислота HClO, С = 0,30 М; Ка = 5,0∙10-8; титрант 0,30 М NaOH.
Решение
HClO – слабая кислота. До начала титрования рН 0,30 М раствора находим по формуле
рН = 0,5рКа – 0,5lgСк,0,
где рКа = -lgКа = -lg(5,0∙10-8) = 7,30;
Ск,0 – концентрация исходного раствора кислоты, равна 0,30 моль/л.
рН = 0,5∙7,30 – 0,5lg0,30 = 3,91.
В процессе титрования идёт химическая реакция
HClO + NaOH = NaClO + H2O.
В растворе образуется буферная система, состоящая из неотитрованной слабой кислоты и её соли. рН такой системы вычисляем по формуле
рН = рКа – lg(Ск/Ссоли).
Отношение концентрации неоттитрованной кислоты к образовавшейся соли можно заменить процентным отношением.
Вычислим рН, когда оттитровано 50% кислоты:
рН = 7,30 – lg(50/50) = 7,30.
Вычислим рН, когда оттитровано 90% кислоты:
рН = 7,30 – lg(10/90) = 8,25.
Вычислим рН, когда оттитровано 99% кислоты:
рН = 7,30 – lg(1/99) = 9,29.
Вычислим рН, когда оттитровано 99,9% кислоты:
рН = 7,30 – lg(0,1/99,9) = 10,30.
В точке эквивалентности в растворе есть только соль слабой кислоты NaClO, которая подвергается гидролизу
NaClO + Н2О = HClO + NaOH
В растворе соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой, рН раствора вычисляем по формуле
рН = 7 + 0,5рКа + 0,5lgСсоли.
Ссоли = Ск,0 = 0,30 моль/л.
рН = 7 + 0,5∙7,30 + 0,5lg0,3 = 10,39;
После точки эквивалентности рН раствора определяется только количеством добавленного титранта – сильного основания.
рН = 14 + lgСNaOH.
Концентрацию СNaOH в растворе вычисляем по формуле
CNaOH=CNaOH,0∙VNaOH,избVHClO,0.
Вычислим рН раствора после добавления 0,1 мл после достижения точки эквивалентности:
рН = 14 + lgCNaOH,0∙VNaOH,избVHClO,0;
рН = 14 + lg0,30∙0,1100=10,48.
После добавления 1,0 мл избытка титранта рН равен
рН = 14 + lg0,30∙1,0100=11,48.
После добавления 10,0 мл избытка титранта рН равен
рН = 14 + lg0,30∙10,0100=12,48.
После добавления 50,0 мл избытка титранта рН равен
рН = 14 + lg0,30∙50,0100=13,18.
На основании вычисленных величин строим кривую титрования (рис