Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 1
Занятие 5 по MathCAD
Обучающая программа №2.
Моделирование кривых титрования с помощью MathCad.
Рассматривается пример построения кривой титрования в Mathcad. Постановка задачи и порядок выполнения работы описывается в соответствующей обучающей программе. Студенты должны запустить Mathcad и обучающую программу «Титрование». Разместить окна так, чтобы были видны обе программы. Следуя инструкциям обучающей программы студенты выполняют работу в Mathcad.
Для справки ниже приводятся: порядок выполнения работы, необходимые данные и пояснения. Они также содержатся и в обучающей программе.
Постановка задачи
Рассмотрим:
титрование
1 литра соляной кислоты HCl с концентрацией 0,001 моль/л раствором NaOH с концентрацией 0,1 моль/л.
Реакция: HCl+ NaOH=NaCl+H2O
Требуется:
1. Построить график изменения концентраций
2. Построить кривую титрования
(зависимость рН от добавленного объема V)
Построение математической модели.
Система уравнений (1):
Cl*(V+V0)=cacid*V0 (Баланс хлорид ионов)
Na*(V+V0)=cbase*V (Баланс ионов натрия)
Н*ОН=Kw (Ионное произведение воды)
H+Na=Cl+OH (Уравнение электро- нейтральности)
3) Показать зависимость изменения концентраций ионов
4) Показать зависимость изменения рН раствора (кривая титрования)
Реализация в Mathcad.
Ввод начальных условий.
V0=1л
Kw=10-14(моль/л)2
cbase=0,1(моль/л)
cacid=0,001(моль/л)
Решение системы (1)
Начальные приближения
Молярная концентрация ионов:
Создаем блок Given
Cl*(V+V0)=сacid*V0
Na *(V+V0)= сbase*V
3. Ионное произведение воды:
Н*ОН=Kw
H+Na=Cl+OH
Дополнительные условия
Концентрация ионов водорода больше нуля:
Н>0 (моль/л)
Решим систему (1) относительно концентраций Н, ОН, Na, Cl.
Они зависят от объема добавленного титранта.
Нам нужно получить 4 функции зависимости концентраций Н, ОН, Na, Cl, от V.
Поэтому представим решение:
function (V):=Find(Н, ОН, Na, Cl)
Значение функции представляет собой вектор 4-х элементов.
Задаем объем титранта
Единичный объем добавленного вещества (титранта)
Vi=0,1 мл, где i=1,2..200
(добавляем 200 раз по 0,1 мл)
Определение концентраций ионов в растворе
Обозначим soln – вектор решений системы при различных значениях V
Тогда Нsolni:=(solni)0 и т.д.
Определение эквивалентного объема (объема в точке эквивалентности)
Используя определение концентрации с=n/V
nH= V0*cacid
(n - количество вещества)
vNaOH= n(H)/cbase
(vNaOH – необходимый объем щелочи)
Построение графика изменения концентраций
Строим график в декартовых координатах:
по оси абсцисс – Vi
по оси ординат – каждый ион в отдельности.
Построение кривой титрования pH(V)
Расчет рН
pH может быть вычислен при любом объеме добавленного вещества (титранта)
рН= -log(Н)
Расчет скачка титрования
soln=function(9.9mL)
рН= -log(soln0/(mole/liter))
Результат вычислений
Анимирование графиков.
Переменная FRAME.
Вывод