Рассчитать и построить кривую титрования 100 мл раствора указанного вещества

CCl3COOH – одноосновная кислота, электролит средней силы. В ходе титрования идёт химическая реакция
CCl3COOH + KOH = CCl3COOK + Н2О
Метод анализа относится к кислотно-основному титрованию.
До начала титрования рН раствора вычисляем по формуле
рН = - lg[Н+].
Для кислоты средней силы концентрацию ионов Н+ находим, решая квадратное уравнение
[H+]2 + Ka∙[H+] - Ka∙C(CCl3COOH) = 0;
где C(CCl3COOH) – молярная концентрация кислоты, равна 0,04 моль/дм3;
Ka – константа диссоциации кислоты, равна 2,0∙10-1.
H+=-Ka±Ka2+4∙Ka∙C(CCl3COOH)2;
H+=-2,0∙10-1±(2,0∙10-1)2+4∙2,0∙10-1∙0,042;
[H+] = 0,034 (моль/дм3)
рН = - lg0,034 = 1,47.
До точки эквивалентности рН раствора определяется соотношением оставшейся неоттитрованной кислоты и образовавшейся в ходе титрования соли, образованной сильным основанием и кислотой средней силы:
pH=-lgH+=pKa+lgCсолиCкислоты,
где Ka – константа диссоциации кислоты, равна 2,0∙10-1;
рKa = - lgKa = - lg(2,0∙10-1) = 0,70;
Ссоли– концентрация соли, образовавшейся в ходе титрования, моль/дм3;
Скислоты – концентрация кислоты, оставшейся в растворе, моль/м3.
При нейтрализации CCl3COOH на 50 % (добавлено 50 мл KOH)
pH=0,70+lg5050=0,70.
При нейтрализации CCl3COOH на 70 % (добавлено 70 мл KOH)
pH=0,70+lg7030=1,07.
При нейтрализации CCl3COOH на 90 % (добавлено 90 мл KOH)
pH=0,70+lg9010=1,65.
При нейтрализации CCl3COOH на 99 % (добавлено 99 мл KOH)
pH=0,70+lg991=2,70.
При нейтрализации CCl3COOH на 99,9 % (добавлено 99,9 мл KOH)
pH=0,70+lg99,90,1=3,70.
В точке эквивалентности в растворе находится соль кислоты средней силы, которая незначительно подвергается гидролизу:
CCl3COOK + Н2О ↔ CCl3COOH + KOH.
Так как соль в очень незначительной степени подвергается гидролизу, необходимо учитывать диссоциацию воды . Концентрация ионов ОН- равна
[OH-] = Kb∙C(CCl3COOH)+Kw;
где Kb – константа диссоциации сопряженного кислоте основания, Kw/Ka;
Kw – ионное произведение воды, при 25 оС равно 10-14;
Ka – константа диссоциации кислоты, равна 2,0∙10-1;
C(CCl3COOH) – молярная концентрация кислоты, равна 0,04 моль/дм3.
[OH-] = (10-14/2,0∙10-1)∙0,04+10-14=1,45∙10-7 (моль/дм3
рН = 14 + lg[OH-];
рН = 14 + lg(1,45∙10-7) = 7,16.
После точки эквивалентности рН раствора определяется количеством добавленного сверх эквивалентного раствора KOH.
рН = рKw + lgСКОН,
где Kw – ионное произведение воды, при 25 оС равно 10-14;
СКОН – концентрация КОН, образовавшаяся в растворе после добавления избытка титранта, моль/дм3.
СКОН = СКОН0∙(V(KOH) – Vт.э.(KOH))/VК,
где СКОН0 – концентрация исходного раствора КОН, равна 0,04 М;
V(KOH) – объём КОН, добавленный в ходе титрования, мл;
Vт.э.(KOH) – объём КОН, добавленный в точке эквивалентности, равен 100 мл;
VК – объём кислоты, взятой для титрования, 100 мл.
рН = рKw + lg[СКОН0∙(V(KOH) – Vт.э.(KOH))/VК]
При V(KOH) = 100,1 мл рН = 14 + lg[0,04∙(100,1 – 100)/100] = 9,60.
При V(KOH) = 101 мл рН = 14 + lg[0,04∙(101 – 100)/100] = 10,60.
При V(KOH) = 110 мл рН = 14 + lg[0,04∙(110 – 100)/100] = 11,60.
При V(KOH) = 150 мл рН = 14 + lg[0,04∙(150 – 100)/100] = 12,30.
V(KOH) Вещество, определяющее рН Формула для расчёта рН рН
0 CCl3COOH H+=-Ka±Ka2+4∙Ka∙C(CCl3COOH)2
1,47
50 CCl3COOH + CCl3COOK pH=-lgH+=pKa+lgCсолиCкислоты 0,70
70
1,07
90
1,65
99
2,70
99,9
3,70
100 Н2О [OH-] = Kb∙C(CCl3COOH)+Kw;
рН = 14 + lg[OH-] 7,16
100,1 KOH рН = рKw + lg[СКОН0∙(V(KOH) – Vт.э.(KOH))/VК] 9,60
101
10,60
110
11,60
150
12,30
Рисунок 1