Рассчитать и построить кривую титрования 100 мл раствора указанного вещества. Разбавление раствора при титровании не учитывать. Использовать данные таблицы 2. Указать величину скачка и значение рН в точке эквивалентности.
Дано: определяемое вещество – трихлоруксусная кислота, CCl3COOH; С(CCl3COOH) = 0,04 М; Кд = 2,0⋅10-1; рабочий раствора – KOH; СМ(KOH) = 0,04 М.
Решение
До начала титрования рН определяется только наличием в растворе кислоты средней силы. Концентрация ионов водорода в исходном растворе кислоты равна
H+=-Kд±Kд2+4∙Kд∙C2,
где Кд – константа диссоциации кислоты, равна 2,0∙10-1;
С – молярная концентрация раствора кислоты, равна 0,04 моль/л.
H+=-2,0∙10-1±(2,0∙10-1)2+4∙2,0∙10-1∙0,042=3,4∙10-2 (моль/л).
рН = - lg(3,4∙10-2) = 1,47.
В ходе титрования в растворе идёт реакция
CCl3COOH + KOH = CCl3COOK + Н2О
В растворе образуется буферная система, состоящая из кислоты средней силы и её соли. рН буферного раствора вычисляем по формуле
рН = рКд – lg(СК/Ссоли),
где Кд – константа диссоциации кислоты, равна 2,0∙10-1;
рКд = - lgКд = - lg(2,0∙10-1) = 0,70;
СК – концентрация кислоты, оставшейся неоттитрованной к данному моменту времени, можно выразить в процентах как 100 – f, %
f – доля оттитрованной кислоты, %;
Ссоли – концентрация соли, можно считать равной доле оттитрованной кислоты, %.
В момент, когда оттитровано 10 % кислоты
рН = 0,70 - lg(90/10) =- 0,25
В момент, когда оттитровано 50 % кислоты
рН = 0,70 - lg(50/50) = 0,70
В момент, когда оттитровано 70 % кислоты
рН = 0,70 - lg(30/70) = 1,07
В момент, когда оттитровано 90 % кислоты
рН = 0,70 - lg(10/90) = 1,65
В момент, когда оттитровано 99 % кислоты
рН = 0,70 - lg(1/99) = 2,70
В момент, когда оттитровано 99,9 % кислоты
рН = 0,70 - lg(0,1/99,9) = 3,70.
В точке эквивалентности в растворе присутствует соль, образованная кислотой средней силы и сильным основанием
. Она в незначительной степени подвергается гидролизу.
CCl3COOK + Н2О = CCl3COOH + KOH
рН в растворе соли, которая подвергается гидролизу, равен
рН = 7 + 0,5∙рКд + 0,5∙lgСсоли,
где рКд = - lgКд = - lg(2,0∙10-1) = 0,70;
Ссоли – концентрация соли, без учета разбавления равна концентрации исходной кислоты, 0,04 моль/л.
рН = 7 + 0,5∙0,70 + 0,5∙lg0,04 = 6,65.
Результат расчета противоречит уравнению гидролиза. В результате гидролиза образуется KOH, то есть рН в точке эквивалентности должен быть смещен в щелочную, а не в кислую область.
Вычислим рН раствора в ходе титрования до точки эквивалентности по формулам для сильной кислоты.
рН = - lgC(CCl3COOH)∙(100 – f)/100,
где C(CCl3COOH) – концентрация исходного раствора кислоты, 0,04 моль/л;
f – степень оттитрованности, %.
В момент, когда оттитровано 10 % кислоты
рН = - lg0,04∙(100 – 10)/100 = 1,44.
В момент, когда оттитровано 50 % кислоты
рН = - lg0,04∙(100 – 50)/100 = 1,70.
В момент, когда оттитровано 70 % кислоты
рН = - lg0,04∙(100 – 70)/100 = 1,92.
В момент, когда оттитровано 90 % кислоты
рН = - lg0,04∙(100 – 90)/100 = 2,40.
В момент, когда оттитровано 99 % кислоты
рН = - lg0,04∙(100 – 99)/100 = 3,40.
В момент, когда оттитровано 99,9 % кислоты
рН = - lg0,04∙(100 – 99,9)/100 = 4,40.
В точке эквивалентности в растворе находится соль CCl3COOK, гидролизом которой можно пренебречь
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
