Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


III. Кривая титрования слабого основания сильной кислотой





При построении кривой титрования слабого основания сильной кислотой исходят из тех же соображений, что и в случае титрования слабой кислоты щелочью. В первоначальный момент рН раствора определяется диссоциацией слабого основания. До точки эквивалентности в растворе будет присутствовать буферная смесь, состоящая из неоттитрованного слабого основания и его соли. В точке эквивалентности находится только соль слабого основания и сильной кислоты, которая подвергается гидролизу и создает кислую среду. За точкой эквивалентности рН определяется избыточным содержанием в растворе сильной кислоты.

Пример.
Построить кривую титрования 10,0 мл 0,1 М NH4OH раствором 0,1 М HCl.

 

Решение:
Расчетные данные приведены в табл.5.

В первоначальный момент (кислота не добавлена) рН раствора определяется по формуле

 

(19)

 

Таблица 5.

Расчет кривой титрования 10,0 мл 0,1 М NH4OH раствором 0,1 М HCl

V(HCl),мл [H+],моль/л pH
1. 0,00 0,10 - - - 11,12
2. 2,50 0,06 0,020 3,000 - 9,72
3. 5,00 0,03 0,030 1,000 - 9,24
4. 9,00 5 · 10 - 3 0,047 0,100 - 8,24
5. 9,90 5 · 10 - 4 0,050 0,010 - 7,24
6. 9,99 5 · 10 - 5 0,050 0,001 - 6,24
7. 10,00 - 0,050 - - 5,27
8. 10,01 - 0,050 - 5 · 10- 5 4,30
9. 10,10 - 0,050 - 5 · 10- 4 3,30
10. 11,00 - 0,047 - 5 · 10- 3 2,30
11. 15,00 - 0,040 - 0,02 1,70

 

При добавлении 9,0 мл 0,1 М HCl концентрация неоттитрованного слабого основания и его соли рассчитывается следующим образом:

(20)

 

(21)

 

Расчет рН буферной смеси ведут по формуле

 

(22)

 

Аналогично рассчитывается рН в начале скачка на кривой титрования.

Значение рН в начале скачка на кривой титрования (добавлено 9,99 мл 0,1 М HCl) можно рассчитать с учетом следующих соображений: в растворе останется 0,1 % неоттитрованного одноосновного слабого основания и образуется 99,9 % соли:

 

 

В точке эквивалентности (добавлено 10,0 мл 0,1 М HCl)

(23)

 

За точкой эквивалентности в растворе находится избыток сильной кислоты, следовательно, концентрация [H+]-ионов определяется по формуле (9).



Например, в конце скачка титрования (V(HCl) = 10,01 мл)

Внешний вид кривой титрования изображен на рис.3.

Рис.3. Кривая титрования 10 мл 0,1 М NH4OH раствором 0,1 М HCl

 

Анализ кривой титрования

При титровании слабого основания сильной кислотой скачок на кривой титрования и точка эквивалентности лежат в кислой среде. В данном случае скачок лежит в интервале от 6,24 до 4,3. ΔрН составляет ~1,9 единиц, т. е. значительно меньше скачка на кривой титрования сильного основания сильной кислотой. В качестве индикатора можно использовать метиловый оранжевый, изменяющий окраску в этой области. Применять фенолфталеин нельзя, так как его интервал перехода окраски не попадает в область скачка не кривой титрования.

IV. Кривая титрования слабого основания слабой кислотой.

В этом случае практически отсутствует скачок на кривой титрования (например, титрование CH3COOH раствором NH4OH), поэтому такой метод не применим на практике.

Примеры решения задач

Пример 1.

Вычислите рН, рОН, [ОН-] спинномозговой жидкости, если [H+]=3.9·10-8моль/л.

Решение:

Согласно определению pH = -lg[H+] = -lg(3.9·10-8)= -lg3.9 -lg10-8=8-lg3.9=7.4

Показатель рОН легко найти, пользуясь соотношением рН+рОН=14.

Тогда получаем рОН=14-рН=14-7.4=6.6

Концентрацию гидроксильных ионов найдем, пользуясь определением рОН:

рОН=-lg[ОН-]=6.6; lg[ОН-]=-6.6; [ОН-] =10-6.6 = 2.5·10-7

или вспомним, что ионное произведение воды Кw=[H+]·[ОН-]=1·10-14, тогда

[ОН-]=1·10-14/[H+]= 1·10-14/3.9·10-8=0.25·10-6= 2.5·10-7

Ответ: 7.4; 6.6; 2.5·10-7

Пример 2.

Предскажите значение pH (больше 7, меньше 7, равно 7) в водных растворах следующих солей: KCl, Na2S, Fe(NO3)2, СН3СООNH4 .

Решение:

Различные соли создают кислую либо щелочную среду в водных растворах благодаря гидролизу. Не рассматривая механизм этого процесса, можно примерно предсказать результат, зная относительную силу кислот и оснований (аниона и катиона), которые образуют данную соль.

Вспомним основные сильные и слабые кислоты и основания.

Сильные кислоты (диссоциируют полностью): HClO4, HClO3, HNO3, H2SO4, HMnO4, HCl, HBr, HI. ( Большинство оксикислот, содержащих центральный атом в высшей степени окисления, а также все бескислородные кислоты, образованные элементами VIIA группы, за исключениемHF.)

Сильные основания (диссоциируют полностью): LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2.

Слабые кислоты (не подвергаются полной диссоциации): большинство органических кислот(CH3COOH, C6H5OH, …), некоторые минеральные кислоты (HClO2, HClO, HNO2, H2SO3, H2CO3, H2SiO3, H3PO3, H3BO3, H2S, HCN, HF,...)

Слабые основания (не подвергаются полной диссоциации): большинство органических оснований (C6H5NH2, (CH3)2NH,…), нерастворимые минеральные основания (Fe(OH)2, Pb(OH)2, Cu(OH)2,…), гидроксид аммония (NH4OH).

Так как KCl содержит остаток сильного основания КOH и сильной кислоты HCl, такая соль не подвергается гидролизу, среда остается нейтральной, pH = 7.

Na2S содержит катион сильного основания NaOH и анион слабой кислоты H2S, поэтому протекает гидролиз по аниону, pH>7, щелочная среда.

Fe(NO3)2 содержит остаток сильной кислоты HNO3 и слабого основания Fe(OH)2 , подвергается гидролизу по катиону, pH<7, кислая среда. Для СН3СООNH4 гидролиз протекает и по аниону, и по катиону, образуется нейтральная среда, так как в составе соли остатки двух слабых электролитов с равными значениями констант диссоциации.

Ответ: pH=7; pH>7; pH<7; pH=7.

Пример 3.

Раствор амидопирина оттитровали 0.1N раствором HCl. На титрование 1.0 мл лекарственного препарата было затрачено 2.16 мл кислоты. Найдите процентную концентрацию амидопирина, если его эквивалент равен 231.3 г/моль, плотность раствора принять равной 1 г/мл. Что можно сказать о значении pH в точке эквивалентности? Без построения кривой титрования, предположите, какой можно было бы использовать индикатор.

Решение:

По закону эквивалентов

CN(основания)·V(основания)=CN(кислоты)·V(кислоты),

поэтому в нашем случае С(ам.)·V(ам.)=C(HCl)·V(HCl), и получаем С(ам.)=2.16·0.1/1.0=0.216N

Для нахождения процентной концентрации найдем массу амидопирина в 100г (без учета плотности 100г=100мл=0.1л) раствора:

m= CN ·Э ·V= 0.216 ·231.3 ·0.1=4.996г

Таким образом, процентная концентрация амидопирина составляет 4.996 ≈5%

При титровании слабого органического основания сильной кислотой точка эквивалентности смещается в кислую область (pHт.экв.<7), поэтому рН перехода окраски индикатора (или его показатель титрования рТ) тоже должен находиться в этой области. В данном анализе применяется метиловый оранжевый (переход окраски желтый/красный в области рН=3.1-4.4). Для точного выбора индикатора обязательным условием является построение кривой титрования.

Ответ: 5%; pHт.экв.<7.





Читайте также:


Рекомендуемые страницы:


Читайте также:
Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация...
Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (5430)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.007 сек.)