Перейти к публикации
Форум химиков на XuMuK.ru

Кислотно-основное титрование.


Рекомендованные сообщения

КРИВАЯ ТИТРОВАНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ

(ЧАСТНЫЙ СЛУЧАЙ ТИТРОВАНИЯ МНОГООСНОВНОЙ КИСЛОТЫ)

Постройте кривую титрования 100,00 мл 0,100 М раствора серной кислоты 0,100 М раствором гидроксида натрия.

Перед тем, как проводить какие-либо расчеты, введем такое понятие как степень оттитрованности f.

f = CNaOHVNaOH / (C0H2SO4V0H2SO4)

где CNaOH - концентрация титранта, моль/л;

VNaOH - объем добавленного титранта, мл;

C0H2SO4 - исходная концентрация титруемого вещества в растворе, моль/л;

V0H2SO4 - исходный объем титруемого раствора, мл.

 

1. f = 0

Ka2 = 1,15*10-2

[H3O+]2 + (Ka2 - CH2SO4)[H3O+] - 2Ka2CH2SO4 = 0

f = 0,00; pH = 0,96

 

2. 0 < f < 1

Данную систему можно рассматривать как смесь кислот (сильной и кислоты средней силы)

[H3O+]2 + (Ka2 - CH+)[H3O+] - Ka2(CH+ + CHSO4-) = 0

CH+ = (1 - f)C0H2SO4V0H2SO4 / (V0H2SO4 + VNaOH)

CHSO4- = C0H2SO4V0H2SO4 / (V0H2SO4 + VNaOH)

f = 0,10; pH = 1,04

f = 0,20; pH = 1,11

f = 0,50; pH = 1,33

f = 0,70; pH = 1,48

f = 0,90; pH = 1,64

f = 0,95; pH = 1,68

f = 0,99; pH = 1,71

 

3. f = 1

CH+ = 0

Система представляет собой раствор одноосновной кислоты средней силы

[H3O+]2 + Ka2[H3O+] - Ka2CHSO4- = 0

CHSO4- = C0H2SO4V0H2SO4 / (V0H2SO4 + VNaOH)

f = 1,00; pH = 1,72

 

4. 1 < f < 2

Система обладает некоторыми буферными свойствами (кислота средней силы - очень слабое основание)

[H3O+]2 + (CSO42- + Ka2)[H3O+] - Ka2CHSO4- = 0

CHSO4- = (2 - f)C0H2SO4V0H2SO4 / (V0H2SO4 + VNaOH)

CSO42- = (f - 1)C0H2SO4V0H2SO4 / (V0H2SO4 + VNaOH)

f = 1,01; pH = 1,73

f = 1,10; pH = 1,81

f = 1,20; pH = 1,90

f = 1,40; pH = 2,10

f = 1,60; pH = 2,34

f = 1,80; pH = 2,71

f = 1,90; pH = 3,04

f = 1,99; pH = 4,07

 

5. f = 2

В системе присутствует только очень слабое основание

[H3O+] = (KwKa2 / (Ka2 + CSO42-))1/2

CSO42- = C0H2SO4V0H2SO4 / (V0H2SO4 + VNaOH)

f = 2,00; pH = 7,30

 

6. f > 2

В системе присутствует избыток сильного основания

[H3O+] = Kw(V0H2SO4 + VNaOH) / ((f - 2)C0H2SO4V0H2SO4)

f = 2,01; pH = 10,52

f = 2,10; pH = 11,51

f = 2,20; pH = 11,80

f = 2,50; pH = 12,15

f = 2,90; pH = 12,36

f = 3,00; pH = 12,40

 

Теперь строим графическую зависимость f от величины рН и получаем кривую титрования.

Выводы: Даже если не вдаваться в расчеты индикаторных погрешностей, а только посмотреть на кривую титрования (для чего собственно она и строилась), то для данных условий титрования подойдут все индикаторы, диапазон перехода окраски которых лежит в области рН от 4 до 10. К таким индикаторам могут быть отнесены: метиловый оранжевый, метиловый красный, фенолфталеин и др.

post-51090-0-48846800-1303563877_thumb.png

Изменено пользователем FilIgor
Ссылка на сообщение

КРИВАЯ ТИТРОВАНИЯ СЛАБОЙ КИСЛОТЫ СИЛЬНЫМ ОСНОВАНИЕМ

Постройте кривую титрования 100,00 мл 0,100 М раствора бензойной кислоты 0,100 М раствором гидроксида натрия.

f = CNaOHVNaOH / (C0БКV0БК)

где CNaOH - концентрация титранта, моль/л;

VNaOH - объем добавленного титранта, мл;

C0БК - исходная концентрация бензойной кислоты в растворе, моль/л;

V0БК - исходный объем раствора бензойной кислоты, мл.

 

1. f = 0 (Раствор слабой кислоты)

Ka = 6,3*10-5; pKa = 4,20

pH = 1/2 * (pKa - lgC0БК)

f = 0,00; pH = 2,60

 

2. 0 < f < 1 (Буферный раствор)

pH = pKa + lgf - lg(1 - f)

f = 0,10; pH = 3,24

f = 0,20; pH = 3,60

f = 0,30; pH = 3,83

f = 0,40; pH = 4,02

f = 0,50; pH = 4,20

f = 0,60; pH = 4,38

f = 0,70; pH = 4,57

f = 0,80; pH = 4,80

f = 0,90; pH = 5,15

f = 0,95; pH = 5,48

f = 0,99; pH = 6,20

 

3. f = 1 (Раствор слабого основания)

pH = 1/2 * (pKw + pKa + lgCБ)

СБ = C0БКV0БК / (V0БК + VNaOH)

f = 1,00; pH = 8,45

 

4. f > 1 (Избыток сильного основания)

[H3O+] = Kw(V0БК + VNaOH) / ((f - 1)C0БКV0БК)

f = 1,01; pH = 10,70

f = 1,10; pH = 11,68

f = 1,20; pH = 11,96

f = 1,50; pH = 12,30

f = 1,90; pH = 12,49

f = 2,00; pH = 12,52

 

Выводы: Для данных условий титрования подойдут все индикаторы, диапазон перехода окраски которых лежит в области рН от 7 до 10. К таким индикаторам относятся: феноловый красный, тимоловый синий, фенолфталеин и др.

post-51090-0-42147000-1303758033_thumb.png

Изменено пользователем dr_alex
Ссылка на сообщение

КРИВАЯ ТИТРОВАНИЯ СЛАБОГО ОСНОВАНИЯ СИЛЬНОЙ КИСЛОТОЙ

Постройте кривую титрования 100,00 мл 0,100 М раствора аммиака 0,100 М раствором хлороводородной кислоты.

f = CHClVHCl / (C0NH3V0NH3)

где f - степень оттитрованности;

CHCl - концентрация титранта, моль/л;

VHCl - объем добавленного титранта, мл;

C0NH3 - исходная концентрация аммиака в растворе, моль/л;

V0NH3 - исходный объем раствора аммиака, мл.

 

1. f = 0 (Раствор слабого основания)

pKBH+ = 9,24

pH = 1/2 * (pKw + pKBH+ + lgC0NH3)

f = 0,00; pH = 11,12

 

2. 0 < f < 1 (Буферный раствор)

pH = pKBH+ - lgf + lg(1 - f)

f = 0,10; pH = 10,19

f = 0,20; pH = 9,84

f = 0,30; pH = 9,61

f = 0,40; pH = 9,42

f = 0,50; pH = 9,24

f = 0,60; pH = 9,06

f = 0,70; pH = 8,87

f = 0,80; pH = 8,64

f = 0,90; pH = 8,28

f = 0,95; pH = 7,96

f = 0,99; pH = 7,24

 

3. f = 1 (Раствор слабой кислоты)

pH = 1/2 * (pKBH+ - lgCNH4+)

CNH4+ = C0NH3V0NH3 / (V0NH3 + VHCl)

f = 1,00; pH = 5,27

 

4. f > 1 (Избыток сильной кислоты)

[H3O+] = (f - 1)C0NH3V0NH3 / (V0NH3 + VHCl)

f = 1,01; pH = 3,30

f = 1,10; pH = 2,32

f = 1,20; pH = 2,04

f = 1,50; pH = 1,70

f = 1,90; pH = 1,51

f = 2,00; pH = 1,48

 

Выводы: Для данных условий титрования подойдут все индикаторы, диапазон перехода окраски которых лежит в области рН от 4 до 6. К таким индикаторам относятся: конго красный, метиловый красный, резорциновый синий и др.

post-51090-0-00584800-1303834031_thumb.png

Изменено пользователем dr_alex
Ссылка на сообщение

КРИВАЯ ТИТРОВАНИЯ МНОГООСНОВНОЙ КИСЛОТЫ СИЛЬНЫМ ОСНОВАНИЕМ

Постройте кривую титрования 100,00 мл 0,100 М раствора ортофосфорной кислоты 0,100 М раствором гидроксида натрия.

f = CNaOHVNaOH / (C0H3PO4V0H3PO4)

где f - степень оттитрованности;

CNaOH - концентрация титранта, моль/л;

VNaOH - объем добавленного титранта, мл;

C0H3PO4 - исходная концентрация ортофосфорной кислоты в растворе, моль/л;

V0H3PO4 - исходный объем раствора ортофосфорной кислоты, мл.

 

1. f = 0 (Раствор кислоты средней силы)

Ka1 = 7,1*10-3, Ka2 = 6,2*10-8, Ka3 = 5,0*10-13; pKa1 = 2,15, pKa2 = 7,21, pKa3 = 12,30.

[H3O+]2 + Ka1[H3O+] - Ka1C0H3PO4 = 0

f = 0,00; pH = 1,63

 

2. 0 < f < 1 (Буферный раствор: "кислота средней силы - очень слабое основание")

[H3O+]2 + (CH2PO4- + Ka1)[H3O+] - Ka1CH3PO4 = 0

CH3PO4 = (1 - f)C0H3PO4V0H3PO4 /(V0H3PO4 + VNaOH)

CH2PO4- = f C0H3PO4V0H3PO4 /(V0H3PO4 + VNaOH)

f = 0,10; pH = 1,76

f = 0,20; pH = 1,89

f = 0,30; pH = 2,02

f = 0,40; pH = 2,15

f = 0,50; pH = 2,28

f = 0,60; pH = 2,43

f = 0,70; pH = 2,61

f = 0,80; pH = 2,83

f = 0,90; pH = 3,17

f = 0,95; pH = 3,49

f = 0,98; pH = 3,90

 

3. f = 1 (Раствор амфолита)

[H3O+] = (Ka1(Kw + Ka2CH2PO4-) / (Ka1 + CH2PO4-))1/2

CH2PO4- = C0H3PO4V0H3PO4 / (V0H3PO4 + VNaOH)

f = 1,00; pH = 4,71

 

4. 1 < f < 2 (Буферный раствор: "слабая кислота - слабое основание")

pH = pKa2 + lg(f - 1) - lg(2 - f)

f = 1,10; pH = 6,26

f = 1,20; pH = 6,60

f = 1,30; pH = 6,84

f = 1,40; pH = 7,03

f = 1,50; pH = 7,21

f = 1,60; pH = 7,39

f = 1,70; pH = 7,58

f = 1,80; pH = 7,81

f = 1,90; pH = 8,16

f = 1,95; pH = 8,49

f = 1,98; pH = 8,90

 

5. f = 2 (Раствор амфолита)

[H3O+] = (Ka2(Kw + Ka3CHPO42-) / (Ka2 + CHPO42-))1/2

CHPO42- = C0H3PO4V0H3PO4 / (V0H3PO4 + VNaOH)

f = 2,00; pH = 9,65

 

6. 2 < f < 3 (Буферный раствор: "очень слабая кислота - основание средней силы")

CPO43-[H3O+]2 - (Kw + Ka3CHPO42-)[H3O+] - Ka3Kw = 0

CHPO42- = (3 - f)C0H3PO4V0H3PO4 /(V0H3PO4 + VNaOH)

CPO43- = (f - 2)C0H3PO4V0H3PO4 /(V0H3PO4 + VNaOH)

f = 2,05; pH = 10,80

f = 2,10; pH = 11,11

f = 2,20; pH = 11,42

f = 2,30; pH = 11,60

f = 2,40; pH = 11,74

f = 2,50; pH = 11,84

f = 2,60; pH = 11,92

f = 2,70; pH = 12,00

f = 2,80; pH = 12,06

f = 2,90; pH = 12,11

f = 2,95; pH = 12,14

f = 2,98; pH = 12,15

 

7. f = 3 (Раствор основания средней силы)

CHPO42- = 0

CPO43-[H3O+]2 - Kw[H3O+] - Ka3Kw = 0

CPO43- = C0H3PO4V0H3PO4 /(V0H3PO4 + VNaOH)

f = 3,00; pH = 12,16

 

8. f > 3 (Смесь сильного основания и основания средней силы)

(COH- + CPO43-)[H3O+]2 + (COH-Ka3 - Kw)[H3O+] - KwKa3 = 0

COH- = (f - 3)C0H3PO4V0H3PO4 /(V0H3PO4 + VNaOH)

CPO43- = C0H3PO4V0H3PO4 /(V0H3PO4 + VNaOH)

f = 3,10; pH = 12,20

f = 3,30; pH = 12,28

f = 3,50; pH = 12,34

f = 4,00; pH = 12,45

 

Выводы: Несмотря на то что кислота трехосновная, на кривой титрования видны только два скачка. Для фиксации первого скачка титрования могут применяться индикаторы, изменяющие окраску в диапазоне рН от 4 до 5 (конго красный, бромкрезоловый зеленый, бромфеноловый синий), для фиксации второго скачка - от 9 до 10,5 (фенолфталеин, тимолфталеин).

post-51090-0-24032400-1304097890_thumb.png

Изменено пользователем Sartul
Ссылка на сообщение

КРИВАЯ ТИТРОВАНИЯ МНОГОКИСЛОТНОГО ОСНОВАНИЯ СИЛЬНОЙ КИСЛОТОЙ

Постройте кривую титрования 100,00 мл 0,100 М раствора этилендиамина 0,100 М раствором хлороводородной кислоты.

Этилендиамин (Y) - слабое двухкислотное основание (Ka1 = 1,0*10-7, Ka2 = 8,3*10-11; pKa1 = 7,00, pKa2 = 10,08).

f = CHClVHCl / (C0YV0Y)

где f - степень оттитрованности;

CHCl - концентрация титранта, моль/л;

VHCl - объем добавленного титранта, мл;

C0Y - исходная концентрация этилендиамина в растворе, моль/л;

V0Y - исходный объем раствора этилендиамина, мл.

 

1. f = 0 (Раствор слабого основания)

pH = 1/2 * (pKw + pKa2 + lgC0Y)

f = 0,00; pH = 11,54

 

2. 0 < f < 1 (Буферный раствор: "слабая кислота - слабое основание")

pH = pKa2 - lgf + lg(1 - f)

f = 0,15; pH = 10,83

f = 0,20; pH = 10,68

f = 0,30; pH = 10,45

f = 0,40; pH = 10,26

f = 0,50; pH = 10,08

f = 0,60; pH = 9,90

f = 0,70; pH = 9,71

f = 0,80; pH = 9,48

f = 0,85; pH = 9,34

f = 0,90; pH = 9,13

 

3. f = 1 (Раствор амфолита)

[H3O+] = (Ka1(Kw + Ka2CHY+) / (Ka1 + CHY+))1/2

CHY+ = C0YV0Y / (V0Y + VHCl)

f = 1,00; pH = 8,54

 

4. 1 < f < 2 (Буферный раствор: "слабая кислота - слабое основание")

pH = pKa1 - lg(f - 1) + lg(2 - f)

f = 1,15; pH = 7,75

f = 1,20; pH = 7,60

f = 1,30; pH = 7,37

f = 1,40; pH = 7,18

f = 1,50; pH = 7,00

f = 1,60; pH = 6,82

f = 1,70; pH = 6,63

f = 1,80; pH = 6,40

f = 1,90; pH = 6,04

f = 1,95; pH = 5,72

f = 1,99; pH = 5,00

 

5. f = 2 (Раствор слабой кислоты)

pH = 1/2 * (pKa1 - lgCH2Y2+)

CH2Y2+ = C0YV0Y / (V0Y + VHCl)

f = 2,00; pH = 4,24

 

6. f > 2 (Избыток сильной кислоты)

[H3O+] = (f - 2)C0YV0Y / (V0Y + VHCl)

f = 2,01; pH = 3,48

f = 2,10; pH = 2,49

f = 2,20; pH = 2,20

f = 2,50; pH = 1,84

f = 2,90; pH = 1,64

f = 3,00; pH = 1,60

 

Выводы: Хоть данная кривая титрования и имеет два скачка, но первый из них (f = 1) очень маленький. Поэтому фиксировать конечную точку титрования (особенно при использовании визуальных методов) лучше по второму скачку титрования (f = 2). Для этой цели подойдут индикаторы, изменяющие окраску в диапазоне рН от 3,5 до 5 (метиловый оранжевый, бромфеноловый синий, бромкрезоловый зеленый, конго красный и др.).

post-51090-0-45923000-1304174555_thumb.png

Изменено пользователем dr_alex
Ссылка на сообщение

КРИВАЯ ТИТРОВАНИЯ СИЛЬНОЙ КИСЛОТЫ СИЛЬНЫМ ОСНОВАНИЕМ

Постройте кривую титрования 100,00 мл 0,100 М раствора хлороводородной кислоты 0,100 М раствором гидроксида натрия.

f = CNaOHVNaOH / (C0HClV0HCl)

где f - степень оттитрованности;

CNaOH - концентрация титранта, моль/л;

VNaOH - объем добавленного титранта, мл;

C0HCl - исходная концентрация хлороводородной кислоты в растворе, моль/л;

V0HCl - исходный объем раствора хлороводородной кислоты, мл.

 

1. f = 0 (Раствор сильной кислоты)

pH = -lgC0HCl

f = 0,000; pH = 1,00

 

2. 0 < f < 1 (Раствор сильной кислоты)

[H3O+] = (1 - f)C0HClV0HCl / (V0HCl + VNaOH)

f = 0,010; pH = 1,01

f = 0,050; pH = 1,04

f = 0,100; pH = 1,09

f = 0,200; pH = 1,18

f = 0,300; pH = 1,27

f = 0,400; pH = 1,37

f = 0,500; pH = 1,48

f = 0,600; pH = 1,60

f = 0,700; pH = 1,75

f = 0,800; pH = 1,95

f = 0,900; pH = 2,28

f = 0,950; pH = 2,59

f = 0,990; pH = 3,30

f = 0,999; pH = 4,30

 

3. f = 1 (Нейтральный раствор)

[H3O+] = [OH-]; pH = pKw / 2

f = 1,000; pH = 7,00

 

4. f > 1 (Избыток сильного основания)

[H3O+] = Kw(V0HCl + VNaOH) / ((f - 1)C0HClV0HCl)

f = 1,001; pH = 9,70

f = 1,010; pH = 10,70

f = 1,100; pH = 11,68

f = 1,200; pH = 11,96

f = 1,500; pH = 12,30

f = 1,800; pH = 12,46

f = 2,000; pH = 12,52

 

Выводы: Для данных условий титрования подойдут все индикаторы, диапазон перехода окраски которых лежит в области рН от 4 до 10. К таким индикаторам могут быть отнесены: метиловый оранжевый, метиловый красный, бромтимоловый синий, феноловый красный, фенолфталеин и др.

post-51090-0-25583000-1304453504_thumb.png

Изменено пользователем dr_alex
Ссылка на сообщение

КРИВАЯ ТИТРОВАНИЯ СИЛЬНОГО ОСНОВАНИЯ СИЛЬНОЙ КИСЛОТОЙ

Постройте кривую титрования 100,00 мл 0,100 М раствора гидроксида натрия 0,100 М раствором хлороводородной кислоты.

f = CHClVHCl / (C0NaOHV0NaOH)

где f - степень оттитрованности;

CHCl - концентрация титранта, моль/л;

VHCl - объем добавленного титранта, мл;

C0NaOH - исходная концентрация гидроксида натрия в растворе, моль/л;

V0NaOH - исходный объем раствора гидроксида натрия, мл.

 

1. f = 0 (Раствор сильного основания)

pH = pKw + lgC0NaOH

f = 0,000; pH = 13,00

 

2. 0 < f < 1 (Раствор сильного основания)

[H3O+] = Kw(V0NaOH + VHCl) / ((1 - f)C0NaOHV0NaOH)

f = 0,010; pH = 12,99

f = 0,050; pH = 12,96

f = 0,100; pH = 12,91

f = 0,200; pH = 12,82

f = 0,300; pH = 12,73

f = 0,400; pH = 12,63

f = 0,500; pH = 12,52

f = 0,600; pH = 12,40

f = 0,700; pH = 12,25

f = 0,800; pH = 12,04

f = 0,900; pH = 11,72

f = 0,950; pH = 11,41

f = 0,990; pH = 10,70

f = 0,999; pH = 9,70

 

3. f = 1 (Нейтральный раствор)

[H3O+] = [OH-]; pH = pKw / 2

f = 1,000; pH = 7,00

 

4. f > 1 (Избыток сильной кислоты)

[H3O+] = (f - 1)C0NaOHV0NaOH / (V0NaOH + VHCl)

f = 1,001; pH = 4,30

f = 1,010; pH = 3,30

f = 1,100; pH = 2,32

f = 1,200; pH = 2,04

f = 1,500; pH = 1,70

f = 1,800; pH = 1,54

f = 2,000; pH = 1,48

 

Выводы: Для данных условий титрования подойдут все индикаторы, диапазон перехода окраски которых лежит в области рН от 4 до 10. К таким индикаторам могут быть отнесены: метиловый красный, бромтимоловый синий, феноловый красный, фенолфталеин, тимолфталеин и др.

post-51090-0-64291300-1304619909_thumb.png

Изменено пользователем dr_alex
Ссылка на сообщение
Гость
Эта тема закрыта для публикации сообщений.
  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

×
×
  • Создать...
Яндекс.Метрика