III. Кривая титрования слабого основания сильной кислотой.
При построении кривой титрования слабого основания сильной кислотой исходят из тех же соображений, что и в случае титрования слабой кислоты щелочью. В первоначальный момент рН раствора определяется диссоциацией слабого основания. До точки эквивалентности в растворе будет присутствовать буферная смесь, состоящая из неоттитрованного слабого основания и его соли. В точке эквивалентности находится только соль слабого основания и сильной кислоты, которая подвергается гидролизу и создает кислую среду. За точкой эквивалентности рН определяется избыточным содержанием в растворе сильной кислоты.
Пример. Построить кривую титрования 10,0 мл 0,1 М NH4OH раствором 0,1 М HCl.
Решение: Расчетные данные приведены в табл.5.
В первоначальный момент (кислота не добавлена) рН раствора определяется по формуле
(19)
Таблица 5.
Расчет кривой титрования 10,0 мл 0,1 М NH4OH раствором 0,1 М HCl
|
№ |
V(HCl),мл |
|
|
|
[H+],моль/л |
pH |
|
1. |
0,00 |
0,10 |
- |
- |
- |
11,12 |
|
2. |
2,50 |
0,06 |
0,020 |
3,000 |
- |
9,72 |
|
3. |
5,00 |
0,03 |
0,030 |
1,000 |
- |
9,24 |
|
4. |
9,00 |
5 · 10 - 3 |
0,047 |
0,100 |
- |
8,24 |
|
5. |
9,90 |
5 · 10 - 4 |
0,050 |
0,010 |
- |
7,24 |
|
6. |
9,99 |
5 · 10 - 5 |
0,050 |
0,001 |
- |
6,24 |
|
7. |
10,00 |
- |
0,050 |
- |
- |
5,27 |
|
8. |
10,01 |
- |
0,050 |
- |
5 · 10- 5 |
4,30 |
|
9. |
10,10 |
- |
0,050 |
- |
5 · 10- 4 |
3,30 |
|
10. |
11,00 |
- |
0,047 |
- |
5 · 10- 3 |
2,30 |
|
11. |
15,00 |
- |
0,040 |
- |
0,02 |
1,70 |
При добавлении 9,0 мл 0,1 М HCl концентрация неоттитрованного слабого основания и его соли рассчитывается следующим образом:
(20)
(21)
Расчет рН буферной смеси ведут по формуле
(22)
Аналогично рассчитывается рН в начале скачка на кривой титрования.
Значение рН в начале скачка на кривой титрования (добавлено 9,99 мл 0,1 М HCl) можно рассчитать с учетом следующих соображений: в растворе останется 0,1 % неоттитрованного одноосновного слабого основания и образуется 99,9 % соли:
В точке эквивалентности (добавлено 10,0 мл 0,1 М HCl)
(23)
За точкой эквивалентности в растворе находится избыток сильной кислоты, следовательно, концентрация [H+]-ионов определяется по формуле (9).
Например, в конце скачка титрования (V(HCl) = 10,01 мл)
Внешний вид кривой титрования изображен на рис.3.
Рис.3. Кривая титрования 10 мл 0,1 М NH4OH раствором 0,1 М HCl
Анализ кривой титрования
При титровании слабого основания сильной кислотой скачок на кривой титрования и точка эквивалентности лежат в кислой среде. В данном случае скачок лежит в интервале от 6,24 до 4,3. ΔрН составляет ~1,9 единиц, т. е. значительно меньше скачка на кривой титрования сильного основания сильной кислотой. В качестве индикатора можно использовать метиловый оранжевый, изменяющий окраску в этой области. Применять фенолфталеин нельзя, так как его интервал перехода окраски не попадает в область скачка не кривой титрования.