хим ан. Расчет, построение и анализ кривых титрования (сильных и слабых кислот и оснований)
 Скачать 0.56 Mb.
|
|
Расчет, построение и анализ кривых титрования (сильных и слабых кислот и оснований) Выполнила: Кренинг А Группа: ФО-32-21 Приняла: Дильдабекова Л.А Степень оттитровывания – это отношение количества молей эквивалентов добавленного титранта к количеству молей эквивалентов определяемого вещества: Если построить зависимость измеряемого свойства системы - Y от добавленного объема раствора титранта – V(R) или от степени оттитровывания определяемого вещества - τ, то получится S-образная кривая, которую называют кривой титрования . ( характеризует долю прореагировавшего вещества по отношению к исходному). Резкое изменение изучаемого свойства системы при изменении степени оттитровывания в интервале от 0,999 до 1,001 (99,9% ÷ 100,1%) называют скачком титрования. Титрование сильных кислот растворами сильных основанийДля построения кривой титрования следует провести расчет значений рН: 1) до точки эквивалентности ( < 1); 2) в точке эквивалентности ( = 1); 3) после точки эквивалентности ( > 1). рН = - lg Со·(1 – ). 2) При = 1 будет достигнута точка эквивалентности (совпадает с точкой нейтральности раствора) рН = рОН = 7. 3) При > 1 HA полностью вступила в реакцию, поэтому рН раствора определяется добавленным избытком сильного основания. рН = рKH2O + lgС(ВОН) = 14 + lgС(ВОН). C(ВОН) = Со· – Со = Со·( –1), избыток добавлено прореагировало всего при титровании рН = рKH2O + lg Со·( - 1) = 14 + lg Со·( - 1) 1) При < 1 для сильной кислоты рН = - lg C(HA). C(HA) = Со – Со· или C(HA) = Со·(1 – ) осталось было оттитровали Анализ кривой титрования сильных кислот (оснований)Скачок титрования (рН) можно рассчитать по уравнению: рН = рН =1,001 - рН =0,999 = 14 + lg(Со ∙0,001) + lg(Со ∙0,001)= 8 + 2 lgСо. Величина скачка на кривой титрования для сильных кислот (оснований) зависит: - от концентрации титранта и титруемого раствора (при Со ≤10-4 моль/л на кривой титрования скачок будет отсутствовать); - от температуры, поскольку с изменением температуры меняется KH2O (рKH2O) (при температуре 1000С KH2O = 10-12 ; рKH2O = 12). Чем выше температура, тем меньше рН. При относительной погрешности 0,1% величина скачка при титровании HCl с концентрацией 0,1000 М децимолярным раствором NaOH составит: рН = рН =1,001 - рН =0,999 = 6 (рН меняется в интервале от 4 до 10). При относительной погрешности 1,0% величина скачка составит: рН = рН =1,010 - рН =0,990 =8 (рН меняется в интервале от 3 до 11). Титрование слабых кислот растворами сильных основанийДля построения кривой титрования рассчитываем значения рН: 1) При = 0 имеем раствор слабой кислоты с концентрацией С0 2) при 0 < < 1 в растворе образовался буферный раствор 3) При = 1: в точке эквивалентности имеем соль сильного основания и слабой кислоты, которая подвергается гидролизу: рН = 7 + ½ pKA + ½ lgCсоли 4) При > 1: рН определяется избытком добавленного титранта – сильного основания рН = рKH2O + lg Со·( - 1) = 14 + lg Со·( - 1). Таблица - Расчет рН для построения кривой титрования СH3CООН раствором NaOH (С(СН3СООН) = С(NaOH) = С0 =0,1000 моль/л; V(СН3СООН) = 10,00 мл; КА = 1,7∙10-5, рКА = 4,75) Анализ кривой титрования слабых кислот (оснований)Скачок титрования (рН) можно рассчитать по уравнению: рН = рН =1,001 - рН =0,999 = 8 + lgСо - pKA. Величина скачка на кривой титрования для слабых кислот (оснований) зависит: - от концентрации титранта и титруемого раствора: чем меньше Со, тем меньше рН; - от температуры, поскольку с изменением температуры меняется KH2O (рKH2O) (при температуре 1000С KH2O = 10-12 ; рKH2O = 12). Чем выше температура, тем меньше рН. - от силы кислоты - КА (и, соответственно, основания - КВ): чем слабее кислота (основание), тем меньше скачок. При K ≤ 10-7 (рK ≥ 7) и Со =10-1 моль/л скачка на кривой титрования не будет. При относительной погрешности 0,1% величина скачка при титровании СH3CООН с концентрацией 0,1000 М децимолярным раствором NaOH составит: рН = рН =1,001 - рН =0,999 = 2,26 (рН меняется в интервале от 7,74 до 10,0). При относительной погрешности 1,0% величина скачка составит: рН = рН =1,010 - рН =0,990 = 4,26 (рН меняется в интервале от 6,74 до 11,0). Титрование многопротонных кислотПри титровании многопротонных кислот (которые также можно рассматривать как смесь нескольких кислот), сначала должна вступать в реакцию (оттитровываться) более сильная кислота, а затем - более слабая. Ступенчатое титрование становится возможным, если выполняются следующие условия: КА ≥ 10-7 (рКА ≤ 7), т.е. на кривой титрования наблюдается скачок, достаточный для титриметрических определений; Кi/Ki+1 ≥ 104 – только в этом случае возможно раздельное титрование кислот. Если К1 и K2 различаются меньше, чем на 4 порядка, то кислоты по силе близки, и при реакции с едким натром происходит замещение протонов в обеих кислотах практически одновременно. На кривой титрования стадии замещения двух протонов сливаются в один скачок. Рассмотрим кривую титрования фосфорной кислоты. По справочнику кислотные свойства Н3РО4 можно охарактеризовать тремя константами, которые соответствуют следующим процессам диссоциации: К1 Н3РО4 ↔ Н+ + H2PO4- К1 = 7,1∙10-3 рК1 = 2,15 К2 H2PO4- ↔ Н+ + HPO42- К2 = 6,2∙10-8 рК2 = 7,21 К3 НPO42- ↔ Н+ + PO43- К3 = 5,0∙10-13 рК3 = 12,30 В процессе титрования фосфорной кислоты раствором гидроксида натрия протекают следующие химические реакции: 1) Н3РО4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O 2) NaH2PO4 + NaOH → Na2HPO4 + H2O 3) Na2HPO4 + NaOH → Na3PO4 + H2O В точках эквивалентности образуются кислые соли, рН которых рассчитывают по формуле Задачи1. Кислоту H2А (К1 = 2,710-3, К2 = 1,810-8) можно оттитровать раствором NaOH до образования: a) Na2А; b) NaHА; c) нельзя оттитровать. 2. Кислоту H4А (K1=2,4510-8, K2=1,110-11, K3=110-15) можно оттитровать раствором NaOH до образования: a) NaH3А; c) Na3HА; b) Na2H2А; d) нельзя оттитровать. 3. Кислоту H2А (K1=9,110-4, K2=4,310-5) нельзя оттитровать до кислой соли, потому что: a) К1 > 10-4; b) К2 < 10-4; c) К1 > 10-7; |