Метод кислотно-основного титрования (стр. 2 )

Рассмотрим поэтапно процесс тирования сильной кислоты сильным основанием:

1) До начала титрования и при титровании до точки эквивалентности значение рН определяется только ионами водорода неоттитрованной сильной кислоты, так как автопротолизом воды можно пренебречь:

[Н+]=Скислоты = (4)

где Со - исходная концентрация кислоты, Vo – исходный объем кислоты, VT - объем титранта, VТЭ – объем титранта в точке эквивалентности. Для расчета значения рН при построении кривой титрования в координатах рН - Vт пользуемся следующей формулой:

рН= - lg[]. (5)

Чтобы исключить объемы участвующих в титровании веществ, из формулы (3) выразим VТ и подставим в (4). В результате получаем следующую формулу для расчета рН при построении кривой титрования в координатах рН - f :

рН= - lg . (6)

2) За точкой эквивалентности значение рН определяется избытком добавленного титранта - сильного основания:

Так как [OH-]=, концентрация катионов водорода определяется следующей формулой:

[Н+]=Кw / [OH-] =, (7)

где Кw – константа автопротолиза воды. При построении кривой титрования в координатах рН – VТ удобно пользоваться следующей формулой для расчета рН:

рН= 14-lg[] . (8)

Чтобы избавиться от объемов участвующих в титровании веществ, из формулы (3) f=nТ/no=CТVТ/CoVo выразим VТ и подставим в (8), в результате получаем следующую формулу для расчета рН при построении кривой титрования в координатах рН - f :

рН= 14 - lg[] (9)

3)В точке эквивалентности значение рН определяется автопротолизом воды:

рН=0,5pKw=7 (Кw=10-14) (10)

Пример1.

1)Построить кривую титрования 15,0 мл 0,10н HCl раствором 0,15 н NaOH в координатах рН-VТ.

2) Построить кривую титрования 0,10н HCl раствором 0,15 н NaOH в координатах рН-f.

Для кривых титрования, построенных в координатах рН – VТ, необходимо определить эквивалентный объем титранта:

VTЭ=CоVo/CT = 0,10·15,0/0,15=10мл

Для построения кривой титрования удобно заполнить следующую таблицу:

Таблица 1- Титрование сильной кислоты сильным основанием (координаты рН – VТ)

f=VT/VТЭ	VT=fVТЭ	Состав раствора	рН-определяющий компонент	Формула рН (рН-VТ)	pH
0	0	HCl, H2O	HCl	5	1,0
0,5	5	“ ”	“ “	“ “	1,43
0,9	9	“ “	“ “	“ “	2,20
0,99	9,9	“ “	“ “	“ “	3,22
0,999	9,99	“ “	“ “	“ “	4,22
1	10	H2O	H2O	10	7
1,001	10,01	NaOH, H2O	NaOH	8	9,78
1,01	10,1	“ “	“ “	“ “	10,78
1,1	11	“ “	“ “	“ “	11,76
1,5	15	NaOH, H2O	“ “	“ “	12,40

Таблица 2 - Титрование сильной кислоты сильным основанием (координаты рН-f )

f=VT/VТЭ	Состав раствора	рН-определяющий компонент	Формула рН (рН-VТ)	pH
0	HCl, H2O	HCl	6	1
0,5	“ ”	“ “	“ “	1,43
0,9	“ “	“ “	“ “	2,20
0,99	“ “	“ “	“ “	3,22
0,999	“ “	“ “	“ “	4,22
1	H2O	H2O	10	7
1,001	NaOH, H2O	NaOH	9	9,78
1,01	“ “	“ “	“ “	10,78
1,1	“ “	“ “	“ “	11,76
1,5	NaOH, H2O	“ “	“ “	12,40

Построенные по данным таблиц 1 и 2 кривые титрования в координатах рН-VТ (рис.1) и рН-f (рис.2) имеют следующий вид:

2.3. Титрование сильного основания сильной кислотой

Рассмотрим поэтапно процесс тирования сильного основания сильной кислотой:

1) До начала титрования и при титровании до точки эквивалентности значение рН определяется только неоттитрованным сильным основанием, т. к. автопротолизом воды можно пренебречь:

Так как [OH-] =Соснования =Со(1-f)Vo/(Vo+VT),

следовательно [Н+]=Кw / [OH-] = , где Со - исходная концентрация основания, Vo – исходный объем основания, VT - объем титранта, VТЭ – объем титранта в точке эквивалентности, Кw – константа автопротолиза воды; для расчета значений рН при построении кривой титрования в координатах рН - VТ пользуемся следующей формулой:

рН=14 – lg[]. (11)

Чтобы избавиться от объемов участвующих в титровании веществ, из формулы (3) f=nТ/no=CТVТ/CoVo выразим VТ и подставим в (2.3.1): в результате получаем следующую формулу для расчета рН при построении кривой титрования в координатах рН - f:

рН=14– lg[]. (12)

2) За точкой эквивалентности значение рН определяется избытком добавленного титранта –сильной кислоты:

[Н+]=.

При построении кривой титрования в координатах рН - VТ удобно пользоваться следующей формулой:

рН= - lg[]. (13)

Чтобы избавиться от объемов участвующих в титровании веществ, из формулы (3) f=nТ/no=CТVТ/CoVo выразим VТ и подставим в (2.8), в результате получаем следующую формулу для расчета рН при построении кривой титрования в координатах рН - f пользуемся следующей формулой:

рН= - lg[ ]. (14)

3)В точке эквивалентности значение рН определяется автопротолизом воды (10):

рН=0,5pKw=7 (Кw=10-14)

Пример 2.

1)Построить кривую титрования 15,0 мл 0,10М NaOH 0,15 М раствором HCl в координатах рН-VТ.

2) Построить кривую титрования 0,10н NaOH 0,15 н раствором HCl в координатах рН-f.

Для кривых титрования построенных в координатах рН – VТ необходимо определить эквивалентный объем титранта:

VTЭ=CоVo/CT = 0,10·15,0/0,15=10мл

Для построения кривых титрования удобно все вычисления занести в следующие таблицы:

Таблица 3 - Титрование сильного основания сильной кислотой (координаты рН – VТ)

f=VT/VТЭ	VT=fVТЭ	Состав раствора	рН-определяющий компонент	Формула рН (рН-VT)	pH
0	0	NaOH, H2O	NaOH	(11)	13
0,5	5	“ “	“ “	“ “	12,57
0,9	9	“ “	“ “	“ “	11,80
0,99	9,9	“ “	“ “	“ “	10,78
0,999	9,99	“ “	“ “	“ “	9,78
1	10	H2O	H2O	(10)	7
1,001	10,01	HCl, H2O	HCl	(13)	4,22
1,01	10,1	“ “	“ “	“ “	3,22
1,1	11	“ “	“ “	“ “	2,24
1,5	15	“ “	“ “	“ “	1,60

Таблица 4 - Титрование сильного основания сильной кислотой (координаты рН – f)