Кислотно-основное титрование — это процесс, в основе которого лежит реакция нейтрализации:
Метод используют для количественного определения:
1.Сильных/слабых кислот и оснований
// HCl, H2SO4,H3PO4,CH3COOH
NaOH, Ba(OH)2, NH4OH
2.Солей, гидролизующихся в растворе
// Na2CO3, CH3COONa
3.Смесей веществ
// NH4Cl + NaOH
Существует всего 4 вида кривых кислотно-основного титрования:
Случай 1
-Кривая титрования сильной кислоты сильным основанием:
Напр.:
Для расчета pH можно выделить 4 характерные области:
1. До начала титрования. в растворе находится сильная кислота HCl, рН будет определяться ее диссоциацией:
2. В процессе титрования. по каплям добавляют раствор NaOH, часть HCl-прореагировала, а другая часть-осталась в растворе:
3. В точке эквивалентности. кислота и щелочь прореагировали в эквивалентном соотношении (= равном):
- Точка эквивалентности (ТЭ) – это момент,в котором реагенты полностью прореагировали друг с другом в строго стехиометрическом соотношении.
— В растворе находится только NaCl + H2O ,
4. После точки эквивалентности. добавляют избыток раствора NaOH, рН такого раствора зависит от того, сколько добавили NaOH:
- Точка конца титрования (ТКТ) – это момент в ходе титрования ,когда наблюдается видимое изменение в системе, сигнализирующее о завершении титрования (обычно ТКТ определяют по изменению/появлению окраски индикатора)
Случай 2
— Кривая титрования слабой кислоты сильным основанием:
Напр.:
1. До начала титрования. рН определяется диссоциацией слабой кислоты CH3COOH:
2. В процессе титрования . в растворе находится слабая кислота и ее соль:
-В любой точке этой области рН определяется буферным действием этих компонентов
3. В точке эквивалентности. в растворе находится CH3COONa, который подвергается гидролизу по An— , что и определяет рН раствора:
Ind фенолфталеин (рН=8,2-10,0 – изменяет свой цвет в данном интервале)
—Т.к. идет процесс ГИДРОЛИЗА образующейся соли
4. После точки эквивалентности. в растворе остается избыток щелочи NaOH:
Случай 3
— Кривая титрования слабого основания сильной кислотой:
Напр.:
1. До начала титрования. в растворе только слабое основание NH4OH:
2. В процессе титрования. в растворе находится сильная кислота и слабое основание:
3. В точке эквивалентности. в растворе присутствует только соль NH4Cl:
Ind метилоранж (рН = 3,1-4,4 – изменяет свой цвет в данном интервале)
-Из-за КИСЛОТНОСТИ ГИДРОЛИЗА образующейся соли
4. После точки эквивалентности. в растворе остается избыток кислоты HCl:
Случай 4
—Кривая титрования слабой многоосновной кислоты сильным основанием:
Напр.:
Const-ты H3PO4 :
K1=7,6*10-3
К2 =6,3*10-8
К3=4,4*10-13 , т.к. >10-10 то
Для многоосновных кислот достаточно резкий скачок на кривой титрования появляется только при условии, если отношение константы диссоциации их по соответствующим ступеням достаточно велико (не меньше 104)
1-2. До начала титрования. в растворе H3PO4 определяет рН диссоциации по 1-й ступени:
3. В точках эквивалентности. в растворе образуются кислые соли:
4. Конец титрования. в растворе находится соль Na3PO4 и избыток титранта NaOH:
Решение типовой задачи
Условие: 1.1. 50,00 мл раствора уксусной кислоты (CH3COOH) концентрации 0,1000 М титруют раствором NaOH 0,1000 М. Константа диссоциации уксусной кислоты Ка = 1.80*10-5. Найти Рн в следующих точках:1) в начале титрования; 2) в процессе титрования; 3) в точки эквивалентности; 4) в конце титрования.
Дано:
V(CH3COOH)=50,00 мл=0,05000 л
С(CH3COOH)=0,1000 M
C(NaOH)=0,1000 M
KCH3COOH=1.80*10-5
Найти: V(NaOH)-? ; Ph-?
Решение:
1) Найдем моль исходной кислоты
n(CH3COOH)=CCH3COOH*VCH3COOH
KCH3COOH=1.80*10-5 =0,005000 моль
2) Найдем объем NaOH соответствующий эквиваленту
V=nNaOH/CNaOH=0 ,005000 моль/ 0,1000 M = 0,05000 л = 50,00Мл
3)Проведем расчет рН в разных точках по формулам (СМ.Конспект)
1 точка.
[H+]=√ KCH3COOH*CCH3COOH=√1,8*10-5*0,1000=1,3416*10-3
Ph=-log[H+]=-log10(1,3416*10-3)=2,87
2 точка.
VNaOH=25,00 мл
nNaOH=VNaOH/CNaOH=0,02500 л/0,1000 M=0,002500 моль
В итоге соотношение NaOH и CH3COOH – равны, а значит:
nCH3COOH=0,005000-0,002500= 0,002500 моль
Общий V:
V=0,0500+0,02500=0,07500 л
[CH3COOH]=[CH3COO—]=0,002500/0,07500=0,03 M
pH=pKCH3COOH-lgCk/Cc=4,75
3 точка.
VNaOH=50,00 мл
nCH3COO—=0,005000 моль
Vобщ=0,10000 л
CCH3COO—=0,00500/0,1000=0,05000 M
Идет процесс гидролиза:
CH3COO—+H2O=CH3COOH+OH—
KB=KW/KA=1,00*10-14/1,80*10-5=5,6*10-10
[OH—]=√KbCa=√5,6*10-10*0,05000=3,2*10-6
[OH—]=1,7*3,2*10-6=5,3*10-6
Ph=14-Poh=14-5,3=8,72
4 точка.
VNaOH(изб.)=60,00 мл=0,06 л
nNaOH=0,06*0,1=0,006000 моль
noh—(изб.)=nOH—nCH3COO—=0,006-0,005=0,001 моль
Vобщ=0,05+0,06=0,11 л
[OH—]=nOH—(изб.)/Vобщ=0,001/011=0,01моль/л
Ph=14-lg[OH—]=14-2,04=11,96
