Титрование слабого основания сильной кислотой.

На рис. 17.4 показана кривая титрования 0,1 н. раствора аммиака 0,1 н. раствором хлороводородной кислоты. Получающийся при этом хлорид аммония NH4C1 гидролизуется с образованием некоторого избытка ионов Н+. Поэтому в данном случае точка эквивалентности должна находиться в кислотной области pH (pH

Рассчитаем значения pH в различные моменты титрования 10 мл 0,1 н. раствора аммиака 0,1 н. раствором хлороводородной кислоты.

Расчет pH исходного раствора слабого основания:

где рК0 — показатель константы основности: рК0 = -1 gKQ; рс0 — показатель концентрации основания: рс0 = -lgc0.

Подставим найденные величины в уравнение (17.10):

Расчет pH до точки эквивалентности. 1. После начала титрования в растворе образуется соль слабого основания и сильной кислоты — Ш4С1:

Одновременно присутствует и частично неоттитрованное слабое основание. Следовательно, в растворе образуется буферная система. Значение pH подобных буферных смесей рассчитывают по известной формуле (см. гл. 4):

где с0 — концентрация слабого основания, моль/л; с (соли) — концентрация образовавшейся соли, моль/л.

Значение pH в момент титрования, когда добавлено к 10 мл 0,1 н. раствора слабого основания 5 мл 0,1 н. раствора сильной кислоты, т. е. оттитровано 50 % основания, с0 = с(соли), равно: рНх = 14-4,74 + 1 gcD/ ссоли> со/ссоли = 1, lgc0/cC0jm = 0- рНа = 14 - 4,74 = 9,26.

2. Рассчитаем значение pH в момент титрования, когда добавлено 9 мл 0,1 н. раствора НС1, т. е. осталось неоттитрованным 10 % основания (1 мл), и концентрация основания уменьшилась в 10 раз: с0 = 0,01 моль/л, с(соли) = 0,09 моль/л:

3. Рассчитаем значение pH в момент титрования, когда добавлено 9,9 мл 0,1 н. раствора НС1: с0 = 0,001 моль/л; с(соли) = 0,099 моль/л.

4. Рассчитаем значение pH в момент титрования, когда добавлено 9,99 мл 0,1 н. раствора НС1: с0 = 0,0001 моль/л; с(соли) = 0,0999 моль/л.

5. Расчет pH в точке эквивалентности. В ТЭ присутствует только соль слабого основания и сильной кислоты, которая подвергается гидролизу (с(соли) = 0,1 моль/л):

6. Расчет pH после точки эквивалентности. После достижения ТЭ величина pH определяется концентрацией избытка титранта — сильной кислоты: pH = -lgc(T).

Вычислим pH раствора при добавлении 10,1 мл 0,1 н. раствора НС1, т. е. добавим избыток 0,1 мл 0,1 н. раствора кислоты. Следовательно, концентрация ионов водорода равна: [Н+] = с(К) • (f - 1),/ = 10Д : 10 = 1,01; [Н+] = ОД • (1,01 - 1) = 0,001 моль/л; рН6 = -lg0,001 = 3. Результаты вычислений приведены в табл. 17.5.

По результатам расчетов pH строят кривую титрования (см. рис. 17.4).

Таблица 17.5

Изменение pH раствора слабого основания (NH3*H20) при титровании сильной кислотой (HCI)

Точка

титро

вания

V(T)

(добавлено НС1), мл

V(T) 1 У(К)

Состав раствора

Определяющие pH компоненты

Зна

чение

рн

0

0

0

nh3-h2o

nh3-h2o

11,13

1

5

0,5

NH3-H20; NH4C1

Буферная смесь

9,26

2

9

0,9

Ш320; NH4C1

Буферная смесь

8,36

3

9,9

0,99

NH3-H20; NH4C1

Буферная смесь

7,26

4

9,99

0,999

NH3-H20; NH4C1

Буферная смесь

6,26

5 (ТЭ)

10

1

nh4ci

NHJ

5,13

6

10,1

1,01

NH}; H+

Н+

3

Кривая титрования слабого основания сильной кислотой и области перехода индикаторов

Рис. 17.4. Кривая титрования слабого основания сильной кислотой и области перехода индикаторов

Кривая титрования слабого основания сильной кислотой (см. рис. 17.4) показывает, что точка эквивалентности при титровании слабого основания сильной кислотой не совпадает с точкой нейтральности, а находится в кислой области (pH 5,13). Скачок титрования наблюдается в интервале 6,26—4.

В этом случае для титрования пригодны индикаторы метиловый оранжевый (рТ = 4) и метиловый красный (рТ = 5,5), показатели титрования которых лежат в области скачка. Применение бромтимо- лового синего или фенолфталеина невозможно, так как их показатели титрования не совпадают с пределами скачка.

Нейтрализация слабой кислоты слабым основанием. Выше было показано, что при титровании слабой кислоты сильным основанием сужается интервал скачка pH на кривой в области кислотных его значений. Наоборот, при титровании слабого основания сильной кислотой интервал скачка уменьшается в щелочной области pH.

Если попытаться титровать слабую кислоту слабым основанием (или наоборот), то сужение интервала скачка pH происходит и в кислотной, и в щелочной области. Вследствие этого интервал скачка pH на кривой вовсе исчезает. Поэтому в данном случае нельзя ожидать и резкого изменения окраски индикаторов. Очевидно, что титрование слабой кислоты слабым основанием вообще безрезультативно и не проводится.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >