Рассчитайте значение рН и постройте кривую титрования.
Определите концентрацию ионов водорода и рН для точек 0; 10; 50; 75; 90; 99; 99,9; 100 и 100,1; 101 и 110% прибавленного титранта. Определите пределы скачка титрования и подберите не менее двух индикаторов для этого титрования (см прилож. 3).
Дано: определяемое вещество - НСООН, Сэк(НСООН) = 0,2 моль/л; V(НСООН) = 50 см3; рабочее вещество -КОН, Сэк(КОН) = 0,5 моль/л.
Решение
НСООН – слабая кислота, рН в растворе до начала титрования вычисляем по формуле
рН = 0,5∙рКа – 0,5∙lgСК,
где Ка – константа диссоциации слабой кислоты, 7,4∙10-6;
рКа = -lgKa = -lg(1,8∙10-4) = 3,75;
СК,0 – молярная концентрация раствора НСООН, равна молярной концентрации раствора этой кислоты, так как кислота одноосновная: Сэк(НСООН) = 0,2 моль/л.
рН = 0,5∙3,75 – 0,5∙lg0,2 = 2,22.
После начала титрования в растворе начинается реакция
НСООН + КОН = НСООК + Н2О
В растворе образуется буферная система, состоящая из слабой кислоты и её соли. рН буферной системы вычисляем по формуле
рН = рКа – lg(СК/Ссоли),
где Ка – константа диссоциации слабой кислоты, 1,8∙10-4;
рКа = -lgKa = -lg(1,8∙10-4) = 3,75;
СК – концентрация кислоты, оставшейся неоттитрованной в растворе, моль/л;
Ссоли – концентрация соли, образовавшейся к данному момент, моль/л.
Концентрация кислоты до точки эквивалентности равна
СК = (Сэк(НСООН)∙V(НСООН) - Сэк(КОН)∙V(КОН))/(V(НСООН + V(КОН)))
Объём добавленного рабочего раствора в каждый момент времени до точки эквивалентности вычисляем по формуле
VKOH=C(HCOOH)∙V(HCOOH)C(KOH)∙f100,
где f – доля добавленного рабочего раствора по отношению к эквивалентному количеству, %.
Концентрация соли, образовавшейся к данному моменту титрования, равна
Ссоли = Сэк(КОН)∙V(КОН)/(V(НСООН + V(КОН))
Когда добавлено 10 % рабочего раствора КОН, его объём равен
VKOH=0,2∙500,5∙10100=2,0 (см3).
СК = (0,2∙50 – 0,5∙2)/(50 + 2) = 0,173 моль/л.
Ссоли = 0,5∙2/(50 + 2) = 0,019 моль/л
рН = 3,75 – lg(0,173/0,019) = 2,79.
Когда добавлено 50 % рабочего раствора КОН, его объём равен
VKOH=0,2∙500,5∙50100=10,0 (см3).
СК = (0,2∙50 – 0,5∙10)/(50 + 10) = 0,083 моль/л.
Ссоли = 0,5∙10/(50 + 10) = 0,083 моль/л
рН = 3,75 – lg(0,083/0,083) = 3,75.
Когда добавлено 75 % рабочего раствора КОН, его объём равен
VKOH=0,2∙500,5∙75100=15 (см3).
СК = (0,2∙50 – 0,5∙15)/(50 + 15) = 0,038 моль/л.
Ссоли = 0,5∙15/(50 + 15) = 0,115 моль/л
рН = 3,75 – lg(0,038/0,115) = 4,23.
Когда добавлено 90 % рабочего раствора КОН, его объём равен
VKOH=0,2∙500,5∙90100=18,0 (см3).
СК = (0,2∙50 – 0,5∙18)/(50 + 18) = 0,015 моль/л.
Ссоли = 0,5∙18/(50 + 18) = 0,132 моль/л
рН = 3,75 – lg(0,015/0,132) = 4,69.
Когда добавлено 99 % рабочего раствора КОН, его объём равен
VKOH=0,2∙500,5∙99100=19,8 (см3).
СК = (0,2∙50 – 0,5∙19,8)/(50 + 19,8) = 0,0014 моль/л.
Ссоли = 0,5∙19,8/(50 + 19,8) = 0,142 моль/л
рН = 3,75 – lg(0,0014/0,142) = 5,76.
Когда добавлено 99,9 % рабочего раствора КОН, его объём равен
VKOH=0,2∙500,5∙99,9100=19,98 (см3).
СК = (0,2∙50 – 0,5∙19,98)/(50 + 19,98) = 0,00014 моль/л.
Ссоли = 0,5∙19,98/(50 + 19,98) = 0,143 моль/л
рН = 3,75 – lg(0,00014/0,143) = 6,75.
В точке эквивалентности в растворе находится соль НСООК, образованная слабой кислотой и сильным основанием, которая гидролизуется:
НСООК + Н2О = НСООН + КОН
рН раствора соли, которая гидролизуется по аниону, равен
рН = 7 + 0,5∙рКа + 0,5∙lgСсоли,
где Ка – константа диссоциации слабой кислоты, 1,8∙10-4;
рКа = -lgKa = -lg(1,8∙10-4) = 3,75;
Ссоли – концентрация соли в растворе в точке эквивалентности равна
Ссоли = Сэкв(НСООН)∙V(НСООН)/(V(НСООН + V(КОН)т.э.),
где V(КОН)т.э
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
