Расчет и построение кривой кислотно-основного титрования.
Титруемое вещество — 10 мл 0,05 М Na2CO3.
Титрант — 0,10 М HCl.
Решение
Константы диссоциации угольной кислоты:
K1(H2CO3) = 4,2710–7; K2(H2CO3) = 4,6810–11
pK1 = –lg 4,2710–7 = 6,37.
pK2 = –lg 4,6810–11 = 10,33.
До точки эквивалентности имеется соль Na2CO3, гидролизующаяся по аниону:
Na2CO3 + H2O NaHCO3 + NaOH.
Расчет pH проводим по формуле:
pH = (pKw + pK2 + lg Cм(Na2CO3)) = (14 + 10,33 + lg 0,05) = 11,51.
До первой точки эквивалентности протекает реакция:
Na2CO3 + HCl = NaHCO3 + NaCl
Имеется буферная система HCO3–/CO32–.
Расчет pH проводим по формуле:
f – степень оттитрованности.
Объем HCl, необходимый для достижения первой точки эквивалентности, рассчитаем из закона эквивалентов:
= 5 мл.
Добавлено 1 мл HCl.
= 0,2000.
= 10,33 – = 10,93.
Добавлено 2 мл HCl.
= 0,4000.
= 10,33 – = 10,51.
Добавлено 4 мл HCl.
= 0,8000.
= 10,33 – = 9,73.
Добавлено 4,8 мл HCl.
= 0,9600.
= 10,33 – = 8,85.
Пусть добавлено 4,9 мл HCl.
= 0,9800.
= 10,33 – = 8,64.
В первой точке эквивалентности расчет pH проводим по формуле:
= 8,35.
После первой точки эквивалентности протекает реакция:
NaHCO3 + HCl = NaCl + H2CO3
Имеется буферная смесь H2CO3/NaHCO3.
pH рассчитываем по формуле:
Добавлено 5,1 мл HCl.
= 1,0200.
= 6,37 – = 8,06.
Добавлено 6 мл HCl.
= 1,2000.
= 6,37 – = 6,97.
Добавлено 9 мл HCl.
= 1,8000.
= 6,37 – = 5,78.
Добавлено 9,9 мл HCl.
= 1,9800.
= 6,37 – = 4,68.
Во второй точке эквивалентности имеется слабая кислота H2CO3.
Степень оттитрованности:
= 2,0000.
= 4,07.
После второй точки эквивалентности имеется избыток сильной кислоты HCl.
Добавлено 10,1 мл HCl.
= 2,0200.
= 3,18.
Добавлено 11 мл HCl.
= 2,2000.
= 2,20.
Добавлено 15 мл HCl.
= 3,0000.
= 1,60.
Сводим данные в таблицу.
V(HCl) f pH
0,00 0 11,51
1,00 0,2000 10,93
2,00 0,4000 10,51
4,00 0,8000 9,73
4,80 0,9600 8,85
4,90 0,9800 8,64
5,00 1,0000 8,35
5,10 1,0200 8,06
6,00 1,2000 6,97
9,00 1,8000 5,78
9,90 1,9800 4,68
10,00 2,0000 4,07
10,10 2,0200 3,18
11,00 2,2000 2,20
15,00 3,0000 1,60
Строим кривую титрования.
Первый переход фиксируем фенолфталеином, второй — метилоранжем.