Расчет значений рН в точках эквивалентности при кислотно-основном титровании

Случай 1. Титрование сильной кислоты сильным основанием.

В эквивалентной точке концентрация ионов равна концентрации ионов гидроксила, т.к. среде нейтральная , и концентрация ионов водорода рассчитывается по уравнению:

где K_W - ионное произведение воды. При комнатной температуре K_W≈10^-14. Следовательно, рН=1/2рК_W=7.

Случай 2. Титрование слабой кислоты сильным основанием.

В эквивалентной точке раствор будет уже не нейтральным, а щелочным вследствие гидролиза образовавшейся соли. Концентрация ионов водорода в этом случае может быть вычислена из уравнения:

где K_д - константа диссоциации кислоты;

С - концентрация соли в эквивалентной точке (берется без учета разбавления раствора).

Следовательно, рН= 1/2 (рК_W + рК_А + lgС).

Значения рК_А взять из справочника.

Случай 3. Титрование многоосновных кислот.

При титровании многоосновных кислот на кривых титрования можно ожидать не одну, а несколько точек перегиба. Это проявляется в тех случаях, когда отношения между константами диссоциации отдельных стадий будет порядка 10⁴.

Примером многоосновной кислоты является ортофосфорная кислота, диссоциирующая в растворе по уравнениям:

(первая стадия) К₁=7,11·10^-3, рК₁=2,148

(вторая стадия) К₂=6,34·10^-8, рК₂=7,198

(третья стадия) К₃=1,26·10^-12, рК₃=11,90

На кривой титрования ортофосфорной кислоты будет две точки перегиба, соответствующие первой и второй стадиям диссоциации, т.е. эта кислота может быть оттитрована как одноосновная и как двухосновная. Третьей точки перегиба на кривой наблюдаться не будет т.к. в водных растворах можно потенциометрически оттитровать кислоты с К_А не ниже 10^-8.

Расчет значений рН в первой точке эквивалентности проводится по уравнению:

во второй точке эквивалентности по уравнению:

 

Объекты исследования

 

Оттитровать потенциометрически до “ЗАДАННОЙ ТОЧКИ”:

а) стандартный раствор 0,1н Н₂S0₄ (или 0,1н HCl ) раствором щелочи КОН (NаОН). Определить концентрацию щелочи. Титрование выполнить 2-3 раза; результаты усреднить.

б) 0,1н раствор СН₃СООН. Определить концентрацию СН₃СООН, рассчитать относительную ошибку.

в) По заданию преподавателя оттитровать растворы бензойной кислоты, щавелевой кислоты (0,1н), раствор ортофосфорной кислоты (0,1М).

г) Контрольную пробу (задача)

 

Порядок титрования

1. Заполните бюретку титрующим раствором.

2. Установите на иономере диапазон измерений, на котором будет вестись титрование (широкий диапазон от минус I до плюс 19 рН или узкий диапазон с размахом 5 рН).

Титрование удобнее вести на широком диапазоне, для более точного титрования можно перейти на узкий диапазон. Установите на задатчике “ЗАДАННАЯ ТОЧКА” значение конечной точки титрования.

При работе на широком диапазоне шкалы (-1÷19) иономера значение конечной точки титрования определяется суммой значений, соответствующих нажатой кнопке на БАТ-15 и показаний реохорда задатчика “ЗАДАННАЯ ТОЧКА”. При работе иономера на любом из узких диапазонов с размахом 5 рН конечная точка титрования определяется как сумма значения начала диапазона рН-метра и установленного значения по шкале реохорда “ЗАДАННАЯ ТОЧКА”. При этом кнопка “-1, УЗКИЙ” должна находится в нажатом положении.

3. Установите кнопку “ВВЕРХ-ВНИЗ” в положение “ВВЕРХ” (отжата) или “ВНИЗ” (нажата) в зависимости от характера проводимого титрования. В положении “ВВЕРХ” ведется титрование раствора до более высоких значений рН. В положении “ВНИЗ” ведется титрование до более низких значений рН.

4. Ручкой “ВЫДЕРЖА” установите необходимую величину выдержки.

5. Установите ручкой “ЗОНА” выбранную ширину зоны импульсной подачи. При титровании ширина зоны импульсной подачи раствора не должна быть равна нулю.

6. Промойте стаканчик, электроды и перемешивающий стержень дистиллированной водой. Залейте в стаканчик титруемый раствор (2мл) и установите его на мешалку. В стаканчик налейте такой объем дистиллированной воды, чтобы шарик измерительного электрода полностью находился в жидкости.

7. Погрузите в стаканчик с титруемым раствором перемешивающий стержень.

8. Закрепите в держателе дозирующую трубку, опустив её так, чтобы она не доставала до перемешивающего стержня.

9. Включите мешалку, тумблер реверса мешалки установите в такое положение, чтобы при перемешивании титрующий раствор из трубки размешивался в сторону измерительного электрода. Отрегулируйте скорость вращения стержня так, чтобы обеспечивалось интенсивное перемешивание раствора, при этом шарик измерительного электрода должен находиться в растворе.

10.Начните титрование, нажав кнопку “ПУСК”. Если титрование будет проводиться с автоматической блокировкой клапана и необходимой выдержкой, то нажмите кнопку “ВКЛ.”. При нажатии кнопки “ПУСК” должна загореться лампочка “ПРОЦЕСС” и начаться подача титрующего раствора.

11.Отсчет количества титрующего раствора по бюретке следует производить по истечении установленной выдержки, т.е. после загорания лампочки “КОНЕЦ”. Если блокировка клапана не была включена, то отсчет следует производить после того, как окончательно погаснет лампочка “ПРОЦЕСС”.

12.После окончания титрования кнопки “ПУСК”, “ВКЛ.” отжать.

13.Слейте оттитрованный раствор из стакана, промойте электроды, перемешивающий стержень и трубку дистиллированной водой.

14.После окончания работы с титратором электроды поместите в стаканчик с дистиллированной водой, а краник II бюретки перекройте.

15. Обработка экспериментальных данных проводится согласно п. 4.2.4.