Учебные вопросы для самоподготовки студентов

1. Какие вещества относятся к слабым электролитам? Как диссо­циируют в растворах слабые электролиты? Что такое степень диссоциации (ионизации), константа диссоциации, показатель кислотности или основности?

2. На основании чего можно сделать заключение о возможности титрования в водных средах с индикаторным фиксированием конца титрования слабых электролитов?

3. Как рассчитывают рН в различные моменты титрования (до начала титрования, в момент полунейтрализации, в начале скачка титрования, в точке эквивалентности, в конце скачка титрования) при титровании слабых кислот и слабых оснований?

4. Какой вид имеют кривые титрования слабых кислот и слабых оснований? Сравните их с кривыми титрования сильных кислот и щелочей.

5. Почему при титровании слабых кислот и слабых оснований рН до точки эквивалентности изменяется медленно?

6. Совпадает ли рН в точке эквивалентности при титровании сла­бых кислот и слабых оснований с линией нейтральности?

7. Какая существует взаимосвязь между величиной скачка титрования и кон­стантами кислотности или основности определяемых веществ?

8. В чем сущность и когда можно применять прямое титрование, обратное титрование, заместительное титрование?

9. В чем сущность, преимущества и недостатки методов пипетирования и отдельных навесок? По каким формулам проводят расчет результата титриметрического анализа?

5.3. Решить задачи:

Задача 1. 0,1 М раствор уксусной кислоты был оттитрован 0,1 М раствором гидроксида натрия на 80%. Рассчитать рН полученного раствора.

Ответ: 5,35.

Задача 2. Рассчитайте значение рН раствора, полученного прибавлением к 18 мл 0,11 М раствора муравьиной кислоты 10 мл 0,16 М раствора гидроксида натрия.

Ответ: 4,37.

Задача 3. При каком значении рН нужно закончить титрование 0,1 М раствора аммиака 0,1 М раствором хлороводородной кислоты?

Ответ: 5,13.

Задача 4. Навеску соли аммония массой 1,000 г обработали избытком концентрированного раствора NaOH. Выделив-шийся аммиак поглотили 50,00 мл 1,072 М раствора НСl и избыток кислоты оттитровали 25,40 мл NaOH (Т(NaOH) = 0,004120 г/мл). Вычислите массовую долю (в %) NH₃ в образце.

Ответ: 86,67 %.

5.4. Пример решения задач:

Задача 1. Рассчитайте рН раствора, содержащего в 1 л раст­вора 4,6 г муравьиной кислоты.

Решение. Находим молярную концентрацию муравьиной кислоты:

М_(НСООН) = 46,03 г/моль;

М ≈ 0,1 М.

Находим по справочнику значение pK_а(HCOOH) и рассчитываем рН раствора по формуле для слабых кислот:

pK_а (HCOOH) = 3,75;

рН = ½ рK_а – ½ lg С_а = ½ ∙ 3,75 – ½ ∙ lg 0,1 = 2,36.

Ответ: 2,36.

Задача 2. Титруют 25 мл 0,1 М раствора СН₃СООН раствором NaOH той же концентрации. Рассчитать рН раствора при прибавлении а) 5 мл, б) 25 мл и в) 30 мл щелочи.

Решение. Для расчета рН водного раствора надо учитывать, какие вещества, обладающие кислотными или основными свойствами, находятся в растворе и знать их молярную концентрацию в момент расчета рН.

Титрование раствора уксусной кислоты раствором гидроксида натрия проходит согласно уравнению:

CH₃COOH + NaOH ↔ CH₃COONa + H₂O

а). От начала титрования до точки эквивалентности в растворе существует буферная смесь, поэтому значение рН рассчитываем по формуле:

рН = рК_а +

рК_а(СН₃COOH) = 4,76.

В исходном растворе было: 25 ∙ 0,1 = 2,5 ммоль СН₃COOH. Добавлено 5 ∙ 0,1 = 0,5 ммоль NaOH. Вещества прореагировали в эквивалентных количествах, значит, образовалось 0,5 ммоль CH₃COONa и осталось 2,5 – 0,5 = 2,0 ммоль СН₃COOH. Поскольку CH₃COONa и СН₃COOH находятся в одинаковом объеме раствора (25 + 5 = 30 мл), то можно в формулу подставлять их количества, а не концентрацю:

б). После добавления 25 мл NaOH реакция прошла полностью, т.е. вся уксусная кислота (2,5 ммоль) превратилась в ацетат натрия – анионное основание (2,5 ммоль). Значение рН рассчитываем по формуле для слабых оснований:

pН = 7 + ½ рК_а + ½ lgC_b

Рассчитаем молярную концентрацию CH₃COONa:

2,5 ммоль CH₃COONa находятся в (25 + 25) мл раствора

х ммоль CH₃COONa находятся в 1 мл раствора

С_М(CH₃COONa) = 0,05 М

pН = 7 + ½ ∙ 4,76 + ½ ∙ lg 0,05 = 8,73

б). После добавления 30 мл NaOH раствор будет перетитрован сильным основанием, и значение рН среды будет обусловлено гидроксильными ионами, концентрация которых равна:

[ОH^-] = = 0,018

рОН = = –lg[ОH^-] = –lg 0,018 = 1,74

рН = 14 – рОН = 14 – 1,74 = 12,3.

Ответ: 4,15; 8,73; 12,3.