Рассчитать эквивалентный объем титранта.
Построить кривую титрования по данным, приведенным в таблице с учетом разбавления проб. Для многоосновных кислот учитывать только первую ступень диссоциации.
Рассчитать скачок титрования, подобрать индикатор.
Дано: определяемое вещество – этилендиамин; Vосн = 75 мл; Сосн = 0,15 н.; ПТ = 0,2 %; титрант – H2SO4; Ст = 0,08 н.; Кдисс = 8,50∙10-5.
Решение
1. В ходе титрования идёт реакция
NH2CH2CH2NH2 + H2SO4 = (NH2CH2CH2NH3)НSO4
Так как в условии задачи дана константа ионизации основания только по первой ступени, то ион Н+ присоединяется только по одной NH2 -группе.
Так как в условии задачи сказано, что для многоосновных кислот учитывать только первую ступень диссоциации, то образуется кислая соль.
Этилендиамин – слабое основание, рН в растворе слабого основания вычисляют по уравнению
рН = 14 – 0,5рКдисс + 0,5∙lgС0,осн,
где Кдисс – константа диссоциации основания, равна 8,50∙10-5;
рКдисс = -lgКдисс = -lg(8,50∙10-5) = 4,07;
С0,осн – концентрация основания, равна 0,15 н.
рН = 14 – 0,5∙4,07 + 0,5∙lg0,15 = 11,55.
2. Эквивалентный объем титранта равен
Vт.э. = С0 осн∙Vосн/С0,т,
где С0,осн – начальная молярная концентрация эквивалента основания, 0,15 н.;
Vосн – объём основания, взятый для титрования, равен 75 мл;
С0,т – начальная молярная концентрация эквивалента титранта, равна 0,08 н.
Vт.э. = 0,15∙75/0,08 = 140,625 (мл).
3. Рассчитаем значения рН раствора до точки эквивалентности. В ходе титрования до точки эквивалентности образуется буферная система, состоящая из слабого основания и его соли. Для таких систем рН раствора вычисляем по формуле
рН = 14 – рКдисс + lg(Сосн/Ссоли),
где Кдисс – константа диссоциации основания, равна 8,50∙10-5;
рКдисс = -lgКдисс = -lg(8,50∙10-5) = 4,07;
Сосн – молярная концентрация эквивалента основания в момент титрования;
Ссоли – молярная концентрация эквивалента соли в момент титрования.
Концентрация основания в каждый момент титрования до точки эквивалентности равна
Сосн = (С0,осн∙Vосн – С0,т∙Vm)/(Vосн + Vm),
где С0,осн – начальная молярная концентрация эквивалента основания, 0,15 н.;
Vосн – объём основания, взятый для титрования, равен 75 мл;
С0,т – начальная молярная концентрация эквивалента титранта, равна 0,08 н.
Vm – объём титранта, добавленный к данному моменту титрования, мл.
Концентрация соли, образовавшейся в растворе к данному моменту титрования, равна
Ссоли = С0,т∙Vm/(Vосн + Vm),
где Vосн – объём основания, взятый для титрования, равен 75 мл;
С0,т – начальная молярная концентрация эквивалента титранта, равна 0,08 н.
Vm – объём титранта, добавленный к данному моменту титрования, мл.
После подстановки данных выражения в уравнение для расчета рН до точки эквивалентности, получаем
рН = 14 – рКдисс + lg((С0,осн∙Vосн – С0,т∙Vm)/ С0,т∙Vm).
После добавления 50 мл титранта
рН = 14 – 4,07 + lg((0,15∙75 – 0,08∙50)/0,08∙50) = 10,51.
После добавления 75 мл титранта
рН = 14 – 4,07 + lg((0,15∙75 – 0,08∙75)/0,08∙75) = 9,87.
После добавления 100 мл титранта
рН = 14 – 4,07 + lg((0,15∙75 – 0,08∙100)/0,08∙100) = 9,54.
После добавления 130 мл титранта
рН = 14 – 4,07 + lg((0,15∙75 – 0,08∙130)/0,08∙130) = 8,84.
После добавления 135 мл титранта
рН = 14 – 4,07 + lg((0,15∙75 – 0,08∙135)/0,08∙135) = 8,57.
После добавления 140 мл титранта
рН = 14 – 4,07 + lg((0,15∙75 – 0,08∙140)/0,08∙140) = 7,58.
После добавления 140,35 мл титранта
рН = 14 – 4,07 + lg((0,15∙75 – 0,08∙140,35)/0,08∙140,35) = 7,22.
В точке эквивалентности в растворе присутствует соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой, которая может подвергаться гидролизу
. рН соли вычисляем по уравнению
рН = 7 – 0,5рКдисс – 0,5∙lgCсоли,
где Кдисс – константа диссоциации основания, равна 8,50∙10-5;
рКдисс = -lgКдисс = -lg(8,50∙10-5) = 4,07;
Ссоли – молярная концентрация эквивалента соли в точке эквивалентности.
Молярная концентрация соли в точке эквивалентности равна молярной концентрации основания с учетом разбавления раствора:
Ссоли = С0,осн∙Vосн(Vосн + Vm.э.),
где С0,осн – начальная молярная концентрация эквивалента основания, 0,15 н.;
Vосн – объём основания, взятый для титрования, равен 75 мл;
Vm.э – эквивалентный объём титранта, равен 140,625 мл.
Ссоли = 0,15∙75/(75 + 140,625) = 0,052 н.
рН = 7 – 0,5∙4,07 – 0,5∙lg0,052 = 5,61.
После точки эквивалентности рН раствора определяется избытком добавленной сильной кислоты и равен
рН = - lgСт,
где Ст – молярная концентрация эквивалента кислоты в растворе после точки эквивалентности.
Ст = С0,т∙(Vm
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
