Вычисление концентрации раствора

Пример 3. Из 2,5000 г Na₂СОз приготовлено 500 см³ раство­ра. Вычислить: а) Т (Na₂CО₃); б) молярную концентрацию; в) нормальную концентрацию.

Решение,Для вычисления титра (Т) нужно найти массу вещест­ва в граммах, содержащегося в 1 см³ раствора:

Т(Na₂CО₃)=m(Na₂CО₃)/V=2,500/500=0,0050г/см³.

Молярную концентрацию можно вычислить по известному титру:

С_М (Na₂CО₃)= Т(Na₂CО₃)•1000/М (Na₂CО₃)=0,005•1000/106=0,04717 моль/л

Для вычисления нормальной концентрации раствора нужно найти эквивалентную массу Na₂CО₃:

Э_м(Na₂CО₃)=М(1/2Na₂CО₃)=106/2=53 г/моль.

Затем, используя величину титра, определяем нормальную концентрацию из соотношения:

С_N (Na₂CО₃)= Т(Na₂CО₃)•1000/ Э_м(1/2Na₂CО₃ •V)=0,005•1000/53=0,0943 моль/л, или, используя навеску, из соотношения:

С_N (Na₂CО₃)= m(Na₂CО₃)•1000/ Э_м(1/2Na₂CО₃ •V)=2,5•1000/53•500=0,0943 моль/л.

Пример 4.На титрование 20 см³ 0,02 М раствора НСl расходуется 15 см³ раствора NaOH. Определить молярную концентрацию раствора.

Решение.Так как вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах, то количество НСl в точке эквивалентности равно количеству NaOH:

n(HCl)=n(NaOH); n(HCl)=C(HCl) •V(HCl); n(NaOH)=C(NaOH) •V(NaOH);

C(HCl)•V(HCl) =C(NaOH) • V (NaOH); C(NaOH)=С(НСl) • V(НСl) / V(NaOH)=0,02•20,00 / 15,00=0,02667 моль/л.

Пример 5. Раствор карбоната натрия титруют раствором соляной кислоты (Т(НСl) - 0,00365 г/см³) в присутствии метилового оранжевого. Вычислить титр раствора Na₂CО₃ .

Решение.Между эквивалентами реагирующих веществ и их титрами существует соотношение:

Э (НСl)- Э (Na₂C0₃)

Т(НСl) -T(Na₂C0₃)

Т(Na₂CО₃)=Т(НСl) •Э_м(Na₂CО₃)/ Э_м (НСl)=0,00365•53,0/36,5=0,0053 г/см³ .

Вычисление pH и рОН растворов при титровании.

Концентрация ионов водорода и ионов гидроксида при титровании сильной кислоты сильным основанием (или сильного основания сильной кислотой) равна концентрации оставшейся в растворе неотитрованной сильной кислоты (сильного основания). В точке экви валентности рН определяется концентрацией ионов водорода, образующегося при диссоциации воды.

Пример 6. Рассчитать рН раствора, полученного при титровании в момент, когда 15,0 см³ 0,02 М НСl добавили 10 см³ 0,15 М раствора NaOH.

Решение.Вычисляем количество кислоты и щелочи в данных растворах в моль/л:

n(HCl)=C(HCl) •V(HCl)=15,0•0,02=3,0 ммоль;

n(NaOH)=C(NaOH) •V(NaOH)=10,0•0,15=1,5ммоль;

Избыток кислоты равен 3,0 - 1,5=1,5 ммоль. Это неоттитрованное количество кислоты содержится в объеме: V = 15,0 + 10,0=25 см³.

Определяем количество кислоты в 1 см³, что и является молярной концентрацией соляной кислоты: С(HCl)=1,5/25,0=0,06 ммоль/см^з. Отсюда рН = - lg [Н⁺] = - lg 6•10^-2 =1,22.

В случае неполной нейтрализации слабой кислоты (слабого основания) рН вычисляют, пользуясь выражением для константы диссоциации слабой кислоты (основания): НА«Н⁺ + А^-:

К_НА =[H⁺]•[A^-]/[HA]; [H⁺]= К_НА •[HA]/ [A^-] ; [HA]≈С_кисл. ;

[A^-]≈С_соль ; [H⁺]= К_НА • С_кисл. / С_соль.

Пример 7. Вычислить рН раствора, полученного при добавле­нии 15 см³ 0,1 М раствора NaOH к 20 см³ 0,1 М раствора уксусной кислоты.

Решение. В процессе нейтрализации слабой кислоты образуется соль, концентрация которой равна концентрации нейтрализованной кислоты. Избыточная, т.е. неоттитрованная, кислота в растворе остается в виде малодиссоциированных молекул. Следовательно,

n_соль = C(NaOH) •V(NaOH)=15,0•0,1=1,5ммоль;

С_соль =n/V= 1,5/(15+20)=0,04285 ммоль/см³;

n_кисл =20,0•0,1-15,0•0,1=0,5 ммоль/см³ ;

С_кисл =n/V=0,5/35=0,0142 ммоль/см³ ;

[H⁺]=К(СН₃ СООН) • С_кисл / С_соль , где К(СН₃ СООН)=1,8•10^-5 .

[H⁺]=1,8•10^-5 •0,0142/ 0,0425=6•10^-6 ; рН=5,22.

Если имеет место полная нейтрализация слабой кислоты (основания), то рН рассчитывают по константе диссоциации сопряженного основания (кислоты): А^- + Н₂О= НА + ОН^-;

К_соль / Кна = [HA] •[ОH^-]/[А^-]; [HA] ≈[ОH^-]; [А^-]≈ С_соль ;

[ОH^-]/ С_соль = К_соль / Кна; [ОH^-]= .

Пример 8. Вычислить рН раствора, полученного при титровании в момент, когда к 10,00 см³ 0,1 М раствора уксусной кислоты добавили 100,00 см³ 0,1 М раствора NaOH.

Решение.К раствору СН₃СООН добавили эквивалентное количество NaOH. Вся кислота переведена в соль - ацетат натрия. Кон-грация соли с учетом разбавления равна: С_соль = 1005•0,1/200 = 0,05 моль/л; тогда

[ОH^-]= =5•10^-6 моль/л;

[H⁺]=10^-14 /5•10^-6 =2•10^-9 моль/л; рН= - lg [H⁺]=8,7

При избытке щелочи концентрация ионов [ОH^-] равна концентрации избыточной щелочи, а при избытке сильной кислоты концентрация ионов водорода равна концентрации избыточной кислоты, рН в этом случае вычисляется так же, как и в примере 6.