Кривые титрования. Выбор индикатора

Точка нейтральности (pH = 7) не всегда совпадает с точкой эквивалентности. Часто в результате нейтрализации образуются соли, подвергающиеся гидролизу. Рассмотрим типичные случаи титрования и общее правило выбора индикатора.

Титрование сильной кислоты сильным основанием. Допустим, что взято для титрования 20 мл 0,1 н НС1 к которой прибавляется раствор 0,1 н NaOH. Расчет pH в процессе титрования приведен в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Изменение pH раствора при титровании сильной кислоты сильным основанием

Оттитровано 11С1

Осталось НС1

[НЧ

pH

%

+ мл NaOH

%

МЛ

0

0

100

20

10 1

1

90

18

10

2

10~2

2

99

19,8

1

0,2

10 3

3

99,9

19,98

0,1

0,02

10"4

4

100,0

20,0

0

0

10 7

7

Прибавлено NaOH

Избыток NaOH

%

МЛ

%

ЮН 1

рОН

100,1

20,02

0,1

0,0001

4

10 10

10

101

20,2

1

0,001

3

10 11

11

110

22

10,0

0,01

2

Ю-'2

12

200

40

100,0

0,1

1

10 13

13

Для титрования пригоден индикатор, ПТ которого входит в пределы скачка титрования (рис. 5.4).

Кривая титрования 0,1 н раствора НС1 0,1 и раствором NaOH

Рис. 5.4. Кривая титрования 0,1 н раствора НС1 0,1 и раствором NaOH

Пример 5.2. Рассчитаем pH раствора, полученного при титровании 80 мл 0,2 н НС1 48 мл 0,2 н NaOH (без учета изменения объема и с учетом).

Решение. Составляем фрагмент таблицы:

+NaOH,

мл

Осталось НС!

[Н1

рн

%

мл

0

100

80

2-КГ'

48

40

32

8-10 2

1,1

С учетом изменения объема: |Н+] = 8-10'2 80/(80 + 48) = 0,05; pH = 1,3.

Титрование слабой кислоты сильным основанием. Допустим, что взято для титрования 100 мл 0,1 н раствора СН3СООН, к которому добавляется 0,1 н раствор NaOH.

А. Расчет pH до начала титрования.

Имеем

Б. Расчет pH в процессе титрования.

Получающийся в процессе титрования ацетат натрия CH3COONa гидролизуется с образованием некоторого избытка ионов ОН . В связи с этим точка эквивалентности реакции не совпадает с точкой нейтральности. Она лежит в щелочной области при pH = 8,9.

Примеры:

1) если оттитровано 50% кислоты (к 100 мл СН3СООН добавлено 50 мл

NaOH), тогда ^ ^ = 1; pH = РККНС1 = 4,76.

Чол 50

  • 2) если осталось неоттитрованной 0,1 мл кислоты (прибавлено щелочи
  • 0,1
  • 99,9 мл), тогда pH = 4,76 - = 7,73.

В. Расчет pH в точке эквивалентности.

pH будет определятся гидролизом соли CH3COONa:

Кривая титрования приведена на рис. 5.5.

Кривая титрования 100 мл 0,1 и СНСООН 0,1 и раствором NaOH

Рис. 5.5. Кривая титрования 100 мл 0,1 и СН3СООН 0,1 и раствором NaOH

Пример 5.3. Рассчитаем точки кривой титрования 100 мл 0,1 н раствора СНдСООН 0,1 н раствором NaOH.

Решение. Сведем расчеты в таблицу:

+ NaOH,

МЛ

Избыток

с /с

кнел/ '"/сол

Расчет

pH

КИСЛОТЫ

щелочи

0

100

-

-

pH = 4,76/2 - 0,51g0,l

2,88

50,0

50,0

-

50/50

pH = 4,76 - lg(50/50)

4,76

90,0

10,0

10/90

pH = 4,76 - lglO + lg90

5,71

99,0

1,0

1/99

pH = 4,76 - Igl + lg99

6,76

99,9

0,1

-

0,1/99,9

pH = 4,76 - IgO, 1 + lg99,9

7,76

100,0

-

-

-

pH = 7 + 4,76/2 + 0,51g0,l

8,88

100,1

-

0,1

-

[OH ] = 10-4; [НД = 10 10

10,00

101,0

-

1,0

-

[OH | = 10 3; [II ] = 10 11

11,00

110,0

-

10,0

-

[OH | = 10 [H J = 10 12

12,00

200,0

100,0

[OH 1 = 10'; [H J = 10 13

13,00

Для титрования пригоден индикатор фенолфталеин (ПТ = 9).

Пример 5.4. На рис. 5.6 приведена кривая титрования ОДОМ раствора НСООН ОДОМ раствором КОН. Требуется указать подходящий индикатор для титрования.

Кривая титрования ОДОМ раствора муравьиной кислоты 0,40М раствором КОН

Рис. 5.6. Кривая титрования ОДОМ раствора муравьиной кислоты 0,40М раствором КОН

Решение. Индикаторы выбираем с использованием справочных данных:

  • • нейтральный красный (интервал перехода 6,8—8,4; ПТ = 8,0);
  • • феноловый красный (интервал перехода 6,8—8,4; ПТ = 8,0);
  • • тимоловый синий (интервал перехода 8,0—9,6; ПТ = 9,0);
  • • фенолфталеин (интервал перехода 8,0—10,0; ПТ = 9,0).

Как следует из рис. 5.6, все ПТ перечисленных индикаторов лежат на скачке титрования и пригодны для титрования.

Титрование слабого основания сильной кислотой. Допустим, что взято для титрования 100 мл 0,1 н NH^OH, к которому добавляется 0,1 н раствор НС1.

A. Расчет pH до начала титрования:

Б. Расчет pH в процессе титрования:

B. Расчет pH в точке эквивалентности:

Кривая титрования представлена на рис. 5.7.

Рис. 5.7. Кривая титрования 0,1 н раствора NH4OH 0,1 н раствором НС1

Пример 5.5. Рассчитаем точки кривой титрования 100 мл 0,1 н раствора N11,011 0,1 н раствором НС1.

Решение. Сведем вычисления в таблицу.

+ НС1,

МЛ

Избыток

с /с

кисл/ СОЛ

Расчет

pH

NH(OH

НС1

0

100

pH = 14 - 4,76/2 + 0,51g0,l

11,12

90

10

-

10/90

pH = 14 - 4,76/2 + lgl0-lg 90

8,29

99

1

-

1/99

pH = 14- 4,76/2 + lg1 - lg 99

7,24

99,9

0,1

-

0,1/99,9

pH = 14 - 4,76/2 + lg0,l - lg 99,9

6,24

100,0

-

-

-

pH = 7 - 4,76/2 - 0,51g0,l

5,11

100,1

-

0,1

-

[H+l = 10 4

4,00

101,0

-

1,0

-

[H+] - 10 3

3,00

110,0

10,0

[H+J = 10 2

2,00

200,0

-

100,0

-

[H+]= 10 '

1,00

Для титрования пригодны индикаторы метиловый оранжевый (ПТ = 4)

и метиловый красный (ПТ = 5,5).

Титрование слабой кислоты слабым основанием. Допустим, что взято для титрования 100 мл 0,1 и СН3СООН, к которой добавляется 0,1 и раствор nh4oh.

Кривая титрования не имеет скачка pH, поэтому такое титрование невозможно.

Титрование многоосновных кислот. Допустим, что к 100 мл 0,1М раствора Н3Р04 добавляют 0,1 и раствор NaOH.

Диссоциация Н3Р04 протекает по трем ступеням:

При титровании сначала образуется первый скачок (образование NaH2P04) при pH = 4,68 — подходит метилоранж, затем второй скачок (образование Na9HP04) при pH = 9,93 — подходит фенолфталеин. Третьего скачка не наблюдается, так как щелочность растворов Na3P04 и NaOH очень близка (рис. 5.8).

Кривая титрования 0,1 и раствора НР0 0,1 и раствором NaOH

Рис. 5.8. Кривая титрования 0,1 и раствора Н3Р04 0,1 и раствором NaOH

Титрование многоосновных кислот и многокислотных оснований. Кривые титрования многоосновных кислот (или многокислотных оснований) имеют несколько перегибов, отвечающих разным ступеням диссоциации.

На рис. 5.9 приведена кривая титрования 100 мл 0,1 н раствора Na2C03 0,1 н раствором НС1. Титрование соответствует уравнениям реакций

Первый скачок титрования (образование NaIlC03) происходит при РН = 8 ,34 — подходит индикатор фенолфталеин, второй скачок (образование Н2С03) происходит при pH ~ 4 — подходит метилоранж.

Кривая титрования 100 мл 0,1 и раствора NaC0 0,1 и раствором НС1

Рис. 5.9. Кривая титрования 100 мл 0,1 и раствора Na2C03 0,1 и раствором НС1

Итак выбор индикатора осуществляется в соответствии с правилом: интервал перехода индикатора должен полностью или частично укладываться в пределы скачка кривой титрования или

показатель титрования (IIP) индикатора должен лежать в пределах скачка кривой титрования.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >