являющегося квадратным уравнением относительно [Кt+]. Решение уравнения:
Если 
то [Кt+] = С(T) и
pKt = – lg C(T).
Титрование катиона
Пусть Кt+ – определяемое вещество, Аn– – титрант, тогда
C`(X) = C`(Kt+); С`(Т) = С`(Аn–);
pX = – lg [Kt+].
В начальной точке титрования:
[Kt+] = C(Kt+) = C(X)
pX = pKt = – lg C(X).
Проведя рассуждения, аналогичные вышеприведенным, получаем:
До точки эквивалентности:
откуда 
Если 
то [Кt+] = С(Х) и
pX = pKt = – lg C(X).
В точке эквивалентности
После точки эквивалентности:
pX = рКt = рКsо(КtАn) – рАn
откуда
Если 
то [Аn–] = С(Т) и
pAn = – lg C(T).
Примеры решения типовых задач
Пример 1. К 20,00 мл раствора хлорида натрия с концентрацией С`(NаСl) = 0,0500 моль/л, прибавлено в процессе титрования: 1) 15,00 мл; 2) 20,00 мл; 3) 20,40 мл раствора нитрата серебра, С`(АgNО3) = 0,0500 моль/л. Рассчитайте рСl полученных растворов (растворы 1, 2 и 3).
Дано: С`(NаСl) = С`(Х) = 0,0500 моль/л
V(NaCl) = 20,00 мл
С`(AgNO3) = C`(T) = 0,0500 моль/л
V1(AgNO3) = 15,00 мл
V2(AgNO3) = 20,00 мл
V3(AgNO3) = 20,40 мл
Найти: рСl1; рСl2; рСl
Решение. Уравнение реакции титрования:
NaCl + AgNO3 → АgСl + NаNО3
X Т
Сравниваем количества вещества NаСl и АgNО3 в растворе 1:
n1(NaCl) = n(NaСl) = С`(NaСl)⋅V(NaСl) = 0,0500⋅20,00⋅10-3 = 1,00⋅10-3 моль
n1(AgNO3) = С`(АgNО3)⋅V1(AgNО3) = 0,0500⋅15,00⋅10-3 = 0,75·10-3 моль
n1(NaCl) > n1(АgNО3), следовательно, в растворе 1 присутствует неоттитрованный хлорид натрия.
Рассчитываем С1(NаСl) и pСl1 в растворе 1:
Поскольку 
то
[Сl–]1 = С1(NаСl) и
pСl1 = – lg С1(NаСl) = – lg 7,1⋅10-3 = 2,15.
Сравниваем количества вещества NaCl и АgNО3 в растворе 2:
n2(NaCl) = n(NaСl) = 1,00⋅10-3 моль
n2(АgNО3) = С`(АgNО3)⋅V2(АgNО3) = 0,0500⋅20,00⋅10-3 =
= 1,00⋅10-3 моль
n2(NaCl) = n2(AgNO3).
Рассчитываем рСl2 по формуле для точки эквивалентности:
Сравниваем количества вещества NаСl и АgNО3 в растворе 3:
n3(NaСl) = n(NаCl) = 1,00⋅10-3 моль
n3(AgNO3) = C`(AgNO3)⋅V3(AgNO3) = 0,0500⋅20,40⋅10-3 =
=1,02⋅10-3 моль
n3(NаСl) < n3(АgNО3), следовательно, в растворе 3 избыток титранта.
Рассчитываем С3(АgNО3) и рСl3.
Поскольку 
, то [Аg+]3 = С3(АgNО3) и
рСl3 = рКsо(АgСl) + lgС3(АgNO3) = 9,75 + lg 4,9⋅10-4 = 5,44.
Ответ: 1) 2,15; 2) 4,88; 3) 5,44
Пример 2. Рассчитайте границы скачка титрования раствора хлорида натрия, С`(NаСl) = 0,0500 моль/л, раствором нитрата серебра, С`(АgNO3) = 0,0500 моль/л. Заданная точность определения ±0,1%.
Дано: С`(NаСl) = С`(X) = 0,0500 моль/л
C`(AgNO3) = C`(T) = 0,0500 моль /л
f1 = 0,999
f2 = 1,001
Найти: pX1; pX2
Решение. В соответствии с уравнением реакции титрования
NaCl + AgNO3 → АgСl + NаNО3
Cl– + Ag+ → AgCl
X Т
рХ = рСl = – lg[Сl–].
Рассчитываем значение pX1 = рСl1.
Поскольку f1 = 0,999, система находится до т. э. и равновесная концентрация ионов Сl– находится из выражения:
Находим концентрацию определяемого вещества:
Рассчитываем [Сl–]1.
Поскольку 
сравнимо с рКsо(AgCl)=1,78⋅10-10 , то
pХ1 = рСl1 = – lg(3,08⋅10-5) = 4,51.
Рассчитываем значения рХ2 = рСl2.
Поскольку f2 = 1,001, система находится после т. э. и равновесная концентрация ионов Сl– находится из выражения для Ksо(AgCl).
Рассчитываем концентрацию титранта при f2 = 1,001:
Рассчитываем [Ag+]2.
сравнимо с рКsо(AgCl)=1,78⋅10-10 , поэтому
Рассчитываем [Cl–]2 из выражения для Ksо(AgCl):
Откуда
pX2 = pCl2 = – lg[Cl–]2 = – lg(5,78⋅10-6) = 5,23.
Ответ: границы скачка pCl 4,51 – 5,23
Задачи для самостоятельного решения
1. 0,1000 моль/л раствор хлорида калия титруют 0,1000 моль/л раствором нитрата серебра. Рассчитайте рСl, если к 20,00 мл раствора КСl добавлено а) 18,00 мл; б) 19,98 мл; в) 21,00 мл раствора титранта.
Ответ: а) 2,28; б) 4,27; в) 7,14
2. 0,0200 моль/л раствор иодида натрия титруют раствором нитрата серебра такой же концентрации. Рассчитайте рI, если к 25,00 мл раствора NaI добавлено а) 10,00 мл; б) 24,00 мл; в) 25,00 мл раствора титранта.
Ответ: а) 2,07; б) 3,39; в) 8,00
3. Раствор нитрата серебра, С(АgNО3) = 0,0500 моль/л, титруют раствором тиоцианата калия, С(КSCN) = 0,0520 моль/л. Вычислите рАg, если к 10,00 мл раствора нитрата серебра добавлено а) 9,50 мл; б) 10,00 мл раствора титранта. Ответ: а) 3,51; б) 8,96
4. Вычислите рАg в точке эквивалентности при титровании:
а) раствора КСl раствором AgNO3
б) раствора КВr раствором AgNO3
в) раствора КI раствором AgNO3
г) раствора КSСN раствором AgNO3 .
Ответ: а) 4,88; б) 6,16; в) 8,00; г) 5,98
5. Рассчитайте границы скачка титрования раствора бромида натрия, С(NаВr) = 0,1000 моль/л, раствором нитрата серебра, С(АgNО3) = 0,1000 моль/л. Заданная точность определения ±0,1%.
Ответ: 4,30; 8,01
6. Рассчитайте границы скачка титрования раствора нитрата серебра, С(АgNО3) = 0,0200 моль/л, раствором тиоцианата аммония, С(NH4SCN) = 0,0200 моль/л. Заданная точность определения ±0,2%.
Ответ: 4,70; 7,26
КОМПЛЕКСОНОМЕТРИЧЕСКОЕ ТИТРОВАНИЕ
Комплексонометрическое титрование (комплексонометрия) основано на реакциях между ионами металлов и аминополикарбоновыми кислотами и их производными (комплексонами), в результате которых образуются прочные хелатные комплексные соединения (комплексонаты).
4. Расчет условных констант устойчивости
комплексонатов
В комплексонометрии в качестве титранта чаще всего используют динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты Nа2H2C10H12O8N2⋅2H2O (ЭДТА, комплексон III, трилон Б, условное обозначение Na2H2Y⋅2H2O), образующую с металлами прочные, растворимые в воде комплексные соединения строго определенного состава с постоянным соотношением Mn+ : Y4– = 1:1:
Mn+ + Y4– → MYn-4
fэкв.( Mn+) = fэкв.(ЭДТА) = 1
Прочность образующихся комплексонатов металлов МYn–4 характеризуется величиной концентрационной константы устойчивости β(МYn–4):
Основным фактором, влияющим на комплексообразование, является кислотность раствора, при повышении которой концентрация Y4– сильно понижается. Влияние рН среды учитывают с помощью коэффициента конкурирующей (побочной) реакции α(Y) (мольной доли Y4–), находимого из соотношения:
где С(Y) – общая концентрация всех форм ЭДТА, не входящих в состав комплекса МYn–4.
Значения α(Y) рассчитаны для различных рН и приведены Табл.10 Приложения.
Определяемый металл часто присутствует в титруемом растворе не только в виде свободного иона Мn+ и комплекса с ЭДТА, но и в виде комплексов с компонентами буферного раствора или гидроксид-ионами, т. е. в титруемых растворах протекают конкурирующие реакции.
Влияние конкурирующей реакции учитывается с помощью коэффициента побочной реакции по катиону металла α(Mn+) (или мольной доли Mn+):
где С(М) – общая концентрация различных форм металла, не связанного с ЭДТА.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
