Рассчитать и построить кривую титрования 100 см3 0,1 н. раствора молочной кислоты 0,1 н. раствором едкого натра. Расчёт выполнить для точек 0, 50,0; 90,0; 99,0; 100; 100,1 и 101,0 % от эквивалентного количества. Выбрать индикатор и рассчитать индикаторную ошибку для выбранного индикатора.
Дано: VK = 100 см3; CH,K = 0,1 н; CH(NaOH) = 0,1 н.
Построить: кривую титрования, подобрать индикатор и рассчитать ошибку.
Решение
Молочная кислота СН3СН(ОН)СООН – слабая одноосновная кислота,
Ка = 1,38∙10-4 (рКа = 3,86).
В ходе титрования идёт химическая реакция:
СН3СН(ОН)СООН + NaOH = СН3СН(ОН)СООNa + Н2О
До начала титрования при V(NaOH) = 0 см3, рН раствора равен
рН = 0,5∙рКа – 0,5∙lgCH,K;
рН = 0,5∙3,86 – 0,5∙lg0,1 = 2,43.
С момента начала титрования и до точки эквивалентности в растворе устанавливается буферная система из слабой кислоты и её соли. рН буферной системы вычисляем по формуле
рН = рКа – lg(СК/Ссоли).
Концентрация кислоты, оставшейся в недотитрованном растворе равна
СК = (CH,K∙VK - CH(NaOH)∙V(NaOH))/(VK + V(NaOH)).
Концентрация соли, образовавшейся к данному моменту титрования:
Ссоли = CH(NaOH)∙V(NaOH))/(VK + V(NaOH)).
В момент, когда оттитровано 50,0 % раствора, объём раствора NaOH, добавленный в ходе титрования, равен
V(NaOH) = CH,K∙VK∙α/CH(NaOH);
V(NaOH) = 0,1∙100∙0,50/0,1 = 50 (см3).
рН = рКа – lg((CH,K∙VK - CH(NaOH)∙V(NaOH))/CH(NaOH)∙V(NaOH));
рН = 3,86 – lg((0,1∙100 – 0,1∙50)/0,1∙50) = 3,86.
В момент, когда оттитровано 90,0 % раствора, объём раствора NaOH, добавленный в ходе титрования, равен
V(NaOH) = 0,1∙100∙0,90/0,1 = 90 (см3).
рН = 3,86 – lg((0,1∙100 – 0,1∙90)/0,1∙90) = 4,81.
В момент, когда оттитровано 99,0 % раствора, объём раствора NaOH, добавленный в ходе титрования, равен
V(NaOH) = 0,1∙100∙0,99/0,1 = 99 (см3).
рН = 3,86 – lg((0,1∙100 – 0,1∙99)/0,1∙99) = 5,85.
В момент, когда оттитровано 99,9 % раствора, объём раствора NaOH, добавленный в ходе титрования, равен
V(NaOH) = 0,1∙100∙0,999/0,1 = 99,9 (см3).
рН = 3,86 – lg((0,1∙100 – 0,1∙99,9)/0,1∙99,9) = 6,86.
В точке эквивалентности в растворе находится соль слабой кислоты и сильного основания, которая подвергается гидролизу:
СН3СН(ОН)СООNa + Н2О = СН3СН(ОН)СООН + NaOH.
рН раствора равен
рН = 7 + 0,5∙рКа + 0,5∙lgСсоли.
Концентрация соли с учетом разбавления раствора равна
Ссоли = СН,К∙VK/(VK + V(NaOH)т.э.).
V(NaOH)т.э
. – объём раствора NaOH, добавленный в точке эквивалентности, равен
V(NaOH)т.э. = CH,K∙VK/CH(NaOH);
V(NaOH)т.э. = 0,1∙100/0,1 = 100 (см3).
рН = 7 + 0,5∙3,86 + 0,5∙lg0,1∙100/(100 + 100) = 8,28.
После точки эквивалентности рН раствора определяется только избытком добавленного раствора NaOH.
рН = 14 + lg(CH(NaOH)∙V(NaOH) - CH(NaOH)∙V(NaOH)т.э.)/(VK + V(NaOH))
В момент, когда добавлено 100,1 % от эквивалентного количества раствора NaOH, рН раствора равен
рН = 14 + lg(0,1∙100,1 – 0,1∙100)/(100 + 100,1) = 9,70.
В момент, когда добавлено 101,0 % от эквивалентного количества раствора NaOH, рН раствора равен
рН = 14 + lg(0,1∙101,0 – 0,1∙100)/(100 + 101,0) = 10,70.
В момент, когда добавлено 110,0 % от эквивалентного количества раствора NaOH, рН раствора равен
рН = 14 + lg(0,1∙110,0 – 0,1∙100)/(100 + 110,0) = 11,68.
В момент, когда добавлено 150,0 % от эквивалентного количества раствора NaOH, рН раствора равен
рН = 14 + lg(0,1∙150,0 – 0,1∙100)/(100 + 150,0) = 12,30.
Запишем вычисленные данные в таблицу:
а, % Вещество, определяющее рН Формула расчета рН
До т.э
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
