Титрование слабого основания сильной кислотой.
В качестве примера можно взять титрование раствора аммиака хлороводородной кислотой:
NH4OH + НСl ⇆ NH4Cl + Н2O
Таблица 9. Изменение рН и [Н+] при нейтрализации 0,1 н. раствора аммиака.
| Ход нейтрализации | [H+] | РН | Примечание Нейтральная среда (РН 7,0) Эквивалентное количество кислоты и щелочи |
| Нейтрализовано щелочи, % | |||
| 7,50.10-¹² | 11,13 | ||
| 50,0 | 5,55.10-10 | 9,25 | |
| 90,0 | 5,00. 10-9 | 8,30 | |
| 99,0 | 5,55.10-8 | 7,25 | |
| 99.9 | 5,55.10-7 | 6,25 | |
| 100,0 | 7,42.10-6 | 5,13 | |
| Избыток кислоты, % | |||
| 0,1 | 10-4 | 4,00 | |
| 10-³ | 3,00 | ||
| 10-2 | 2,00 |
Вычисление [Н+] и рН, которые будут иметь место на различных стадиях нейтрализации слабого основания сильной кислотой, производится аналогично вычислениям в случае нейтрализации слабых кислот сильным основанием. На величину рН влияет не только концентрация, но и степень диссоциации слабого основания. Образующаяся вследствие нейтрализации соль понижает степень диссоциации слабого основания. В точке эквивалентности рН раствора будет зависеть от присутствия соли, подвергшейся гидролизу. В табл.9 и на кривой титрования отображено изменение рН при этом титровании.
Кривая нейтрализации 0,1 и. раствора аммиака 0,1 н. раствором НСl.
Изменение окраски различных индикаторов происходит при самых разных рН, т. Е. показатели титрования различны у различных индикаторов. Наличие скачка титрования позволяет правильно выбрать индикатор. Для каждого отдельного случая нейтрализации необходимо подобрать такой индикатор, у которого показатель титрования лежит в пределах скачка рН па кривой титрования.
Так, скачок на кривой титрования сильной кислоты сильным основанием (и наоборот) находится в области pH от 4,0 до 10,0. В данном случае можно взять любой индикатор, который изменяет свою окраску при значениях рН в этом интервале: метиловый оранжевый (показатель титрования 4,0), метиловый красный (показатель титрования 5,5), фенолфталеин (показатель титрования 9,0).
В случае применения метилового оранжевого раствор немного не дотитровывается, а в случае фенолфталеина немного перетитровывается. Однако ошибка в том и другом случае незначительна и не превышает объема капли (0,03 мл). Такой ошибкой можно пренебречь.
Все вышеуказанные индикаторы можно использовать при титровании растворов, концентрация которых не ниже 0,1 н. При титровании 0,01 н. растворов НСl 0,01 н. раствором NaOH скачок на кривой титрования лежит в пределах рН от 5,0 до 9,0. Очевидно, в этом случае индикатор метиловый оранжевый применять нельзя.
При титровании 0,1 н. уксусной кислоты щелочью применимы индикаторы, точки перехода которых лежат в пределах рН от 7,73 до 10,0, т. Е. из перечисленных индикаторов можно применять фенолфталеин.
В случае титрования раствора аммиака сильной кислотой можно применять метиловый оранжевый и метиловый красный, так как скачок на кривой титрования лежит в пределах рН от 4,0 до 6,24.
Задачи:
1. Рассчитайте, какой объем хлороводородной кислоты с плотностью 1,170 г/мл потребуется для приготовления 200 мл раствора с концентрацией HCl 0,05 моль/л.
2. Для стандартизации раствора KOH было взято 0,02г H2C2O4 2H2O . На титрование пошло 15 мл раствора КОН. Чему равна концентрация титранта?
3. Вычислить молярную концентрацию и титр раствора HCl, если на титрование 0,4217 г буры израсходовано 17,5 мл этой кислоты. Ответ: 0,1264М, 0,004608 г/мл.
4. Для определения молярной концентрации эквивалента H2SO4 к 10,0 мл ее добавили избыток BaCl2. Масса полученного осадка BaSO4 после фильтрования, прокаливания и взвешивания составила 0,2762г. Вычислить молярную концентрацию эквивалента раствора H2SO4 (f = ½) и его титр. Ответ: 0,01161 г/мл.
5. Навеску Н2С2О4 2Н2О массой 0,6000 г растворили в мерной колбе вместимостью 100,0 мл. На титрование 20,00 мл полученного раствора израсходовали 18,34 мл NaOH.
6. Определить молярную концентрацию раствора NaOH и его титр по Н2С2О4 . Ответ: 0,1038М; 0,004673 г/мл.
7. Определить Т(КОН/Р2О5) раствора гидроксида калия, используемого при определении Р2О5 в суперфосфате, если на титрование 18,00 мл 0,1М раствора HCl (K=0,9064) израсходовано 19,32 мл КОН (Н3РО4 титруется до КН2РО4). Ответ: 0,05993 г/мл.
8. Навеску щелочи массой 0,5341г, содержащей 92,00% NaOH и 8% растворили в колбе вместимостью 100,00 мл. Определить молярную концентрацию кислоты, T(HCl/NaOH), если на титрование 15,00 мл раствора NaOH израсходовали 19,50 мл кислоты.
9. Определить молярную концентрацию раствора КОН, если на титрование 15,00 мл его израсходовали 18,70 мл раствора HCl (T(HCl) = 0,002864 ): Ответ: 0,09792 моль/л.
10. До какого объема нужно довести раствор, в котором содержится 1,532 г NaOH, чтобы на титрование его аликвоты в 20,00 мл израсходовать 14,70 мл HCl (THCl = 0,003800). Ответ: 500 мл.
11. Вычислить концентрацию N2O5 в г/л раствора HNO3, если на титрование 20,00 мл раствора кислоты израсходовано 21,12 мл 0,1120М NaOH. Ответ: 6б387 г/л.
12. На титрование раствора, полученного из навески щавелевой кислоты массой 0,1371 г, израсходовано 22,10 мл 0,09842М NaOH. Сколько молекул кристаллизационной воды содержалось в исходном препарате кислоты?
13. На титрование раствора, полученного из навески щавелевой кислоты массой 0,1371г, израсходовано 22,10 мл 0,09842М NaOH. Сколько молекул кристаллизационной воды содержалось в исходном препарате кислоты? Ответ: 2,0.
14. Какую массу вещества, содержащего 90% Na2CO3 и индифферентные примеси, нужно взять, чтобы на ее титрование с метиловым оранжевым израсходовать 20,00 мл 0,1М HCl? Ответ: 0,12 г.
Лабораторная работа.