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
Титрование слабых кислот сильными основаниями
Перейдем теперь к титрованию слабых кислот сильными осно ваниями. При вычислении рН, очевидно, уже нельзя концентрацию Н+-ионов приравнивать к общей концентрации кислоты в растворе, так как главная масса ее присутствует в виде неионизированных молекул и только незначительная часть ионизирует с образованием Н+.
Поэтому при вычислении рН здесь исходят из уравнения кон станты ионизации соответствующей слабой кислоты. Для расчета кривой титрования необходимо вывести три формулы:
CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O
Прежде всего рассчитаем [Н+] и рН в растворе слабой кислоты НАn по формуле:
Pасчет [Н+] (рН) в процессе титрования, когда в растворе присутствует слабая кислота и ее соль:
Приведем теперь формулу для расчета [Н+] и рН в точке эквивалентности, когда в растворе присутствует соль МеАn, образованная слабой кислотой и сильным основанием. Формула расчета рН в точ ке эквивалентности:
Рассмотрим в качестве примера титрование уксусной кислоты щелочью. Допустим, что 100 мл 0,1 н. раствора СН3СООН титруют 0,1 н. раствором NaOH. Поскольку ,
По форму ле находим:
Такова величина рН 0,1 н. раствора уксусной кислоты, соответствующая начальной точке кривой титрования. Перейдем к расчету значений рН в процессе титрования СН3СООН.
Прежде всего рассчитаем, какова будет величина рН раствора в тот момент, когда оттитровано 50% уксусной кислоты (т. е. к раствору прибавлено вдвое меньше щелочи, чем требуется по уравнению реакции, именно 50 мл щелочи на 100 мл кислоты). Оттитрованная часть кислоты превратилась в соль. Поэтому отношение Скисл:Ссоли равно отношению числа миллилитров неоттитрован ной кислоты к числу миллилитров оттитрованной кислоты (или к равному ему числу миллилитров прибавленной щелочи). Следовательно, в данный момент
Таким образом, в тот момент, когда оттитрована как раз половина всей слабой кислоты, рН раствора равен рKкисл. Нужно отметить, что в процессе титрования раствор до точки эквивалентности является буферной смесью (кислота+соль кислоты), что определяет медленное и постепенное изменение рН в процессе титрования.
Особый практический интерес представляет область скачка на кривой титрования. Она лежит в пределах значений рН от момента, когда оставалось 0,1 мл неоттитрованной свободной уксусной кислоты, до момента, когда прибавлено 0,1 мл избытка щелочи. Следовательно, для момента начала скачка
Вычислим по формуле
рН в точке эквивалентности при тит ровании 0,1 н. раствора СН3СООН 0,1 н. раствором NaОН (или на оборот). Так как изменением объема при титровании пренебрегают, концентрацию соли (Ссоли) считаем равной начальной концентра ции кислоты, т. е. 0,1 М. Следовательно
Переходим теперь к вычислению рН для тех моментов титро вания, когда к раствору прибавлен избыток NаОН. Последний присутствует в растворе вместе с образовавшейся при реакции солью СН3СООNа, растворы ко торой имеют щелочную реакцию и поэтому, казалось бы, должны повышать создаваемый рН. В дей ствительности повышение на столько незначительно, что с ним можно не считаться. Другими словами, можно принять, что ве личина рН определяется исклю чительно присутствующей в растворе свободной щелочью NаОН,. т. е. концентрацию ОН можно считать равной общей концентра ции NаОН. В конце скачка избы ток NаОН равен 0,1 мл 0,1 н. рас твора в объеме 100 мл.
На основании полученных данных строим, как обычно, кривую титрования.
Кривая титрования 0,1н раствора CH3COOH 0,1н раствором NaOH
Таблица. Изменение рН при титровании 100 мл 0,1 н. раствора СН3СООН 0,1 н. раствором NaOH (или наоборот)
|
Прибавлено NaOH, мл |
Избыток, мл |
Скисл./Сщел. |
Вычисления |
рН |
|
|
кислоты |
щелочи |
||||
|
0 |
100 |
- |
- |
2,88 |
|
|
2,0 |
98 |
- |
98,2 |
3,07 |
|
|
15,0 |
85 |
- |
85/15 |
4,01 |
|
|
31,0 |
69 |
- |
69/31 |
4,41 |
|
|
50,0 |
50 |
- |
50/50 |
4,76 |
|
|
90,0 |
10 |
- |
10/90 |
5,71 |
|
|
99,0 |
1,0 |
- |
1/99 |
6,76 |
|
|
99,9 |
0,1 |
- |
0,1/99,0 |
7,76 |
|
|
100 (точка экв.) |
- |
- |
- |
8,88 |
|
|
100,1 |
- |
0,1 |
- |
[OH]=104; [H+]=1010 |
10 |
|
101,0 |
- |
1,0 |
- |
[OH]=103; [H+]=1011 |
11 |
|
110,0 |
- |
10 |
- |
[OH]=102; [H+]=1012 |
12 |
|
200,0 |
- |
100 |
- |
[OH]=101; [H+]=1013 |
13 |
Сравнивая эту кривую с кривой титрования 0,1 н. раствора НСl, видим, что:
Причина отмеченного выше уменьшения скачка на кривой титрования уксусной кислоты по сравнению с кривой титрования соляной кислоты заключается в следующем: СН3СООН как слабая кислота создает в растворе гораздо меньшую концентрацию Н+, чем НСl. Поэтому и скачок на кривой титрования начинается здесь при более высоком значении рН (7,76), чем для НС1 (рН 4). Окан чивается же он в обоих случаях оди наково (при рН 10), так как титруют одним и тем же раствором щелочи.
Из сказанного следует, что чем сла бее титруемая кислота, тем меньше становится скачок рН кривой титрова ния. Это иллюстрируется рис., из которого видно, что при K=109 скачок исчезает совершенно. Следова тельно, титрование подобных очень слабых кислот в водных растворах ни с одним из индикаторов невозможно.
Связь между константой ионизации титруемой кислоты и величиной скачка на кривой титрования
PAGE 4