Расчет и построение кривой кислотно-основного титрования

Рассчитываем молярные концентрации эквивалентов.
Cн(Na2CO3) = 2Cм(Na2CO3) = 2 0,10 = 0,20 н.
Cн(HCl) = Cм(HCl) = 0,05 н.
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 0,10) = 11,67.
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:
= 60 мл.
Добавлено 5 мл HCl.
= 0,0833.
= 10,33 – = 11,37.
Добавлено 10 мл HCl.
= 0,1667.
= 10,33 – = 11,03.
Добавлено 30 мл HCl.
= 0,5.
= 10,33 – = 10,33.
Добавлено 50 мл HCl.
= 0,8333.
= 10,33 – = 9,63.
Добавлено 59 мл HCl.
= 0,9833.
= 10,33 – = 8,56.
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 61 мл HCl.
= 1,0167.
= 6,37 – = 8,14.
Добавлено 80 мл HCl.
= 1,3333.
= 6,37 – = 6,67.
Добавлено 100 мл HCl.
= 1,6667.
= 6,37 – = 6,09.
Добавлено 119 мл HCl.
= 1,9833.
= 6,37 – = 4,60.
Во второй точке эквивалентности имеется слабая кислота H2CO3.
Степень оттитрованности:
= 2.
= 3,92.
После второй точки эквивалентности имеется избыток сильной кислоты HCl.
Добавлено 121 мл HCl.
= 2,0167.
= 3,56.
Добавлено 130 мл HCl.
= 2,1667.
= 2,58.
Добавлено 150 мл HCl.
= 2,5.
= 2,15.
Сводим данные в таблицу.
V(HCl) f pH
0 0 11,67
5 0,0833 11,37
10 0,1667 11,03
30 0,5000 10,33
50 0,8333 9,63
59 0,9833 8,56
60 1,0000 8,35
61 1,0167 8,14
80 1,3333 6,67
100 1,6667 6,09
119 1,9833 4,60
120 2,0000 3,92
121 2,0167 3,56
130 2,1667 2,58
150 2,5000 2,15
Строим кривую титрования.
Первый переход фиксируем фенолфталеином, второй — метилоранжем.