Расчет кривых титрования

 

Федеральное агентство  по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

 

«Сибирский Государственный  Технологический университет»

 

Кафедра аналитической  химии и технологии электрохимических производств

 

Факультет полимерных композиций и топлива

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

 

 

РАСЧЕТ КРИВЫХ ТИТРОВАНИЯ

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                    Проверил:

                                                                         ________Бахвалов В.Г  

 

                                                                     _________________

                                                     Выполнил:

                                                                      Студент группы 62-3

                                                                         ________Малеев А.И

 

                                                                         ___________________

 

 

Красноярск 2009

 

Задание

 

1. Рассчитать кривую титрования.

Титруется раствор азотной  кислоты НNO₃ с молярной концентрацией 0,1моль/дм³, V=50см³, раствором слабого основания гидроксидом аммония NH₄OH с молярной концентрацией 0,3 моль/дм³.

2. Построить кривую титрования в координатах в рН, V титранта. Найти точку эквивалентности и определить линию нейтральности.
3. Подобрать индикатор для титрования и рассчитать ошибку: индикаторную, гидроксидную и водородную.
4. Сделать выводы по работе. 
   Описание хода титрования сильной кислоты слабым основанием

 

Рассмотрим титрование сильных кислот слабыми основаниями на примере титрования азотной кислоты раствором гидроксида аммония. Запишем соответствующее уравнение реакций:

 

                   - в молекулярной форме,

 

- в ионной форме.

 

NH₄OH – гидроксид аммония является слабым основанием и имеет константу диссоциации. По справочнику Лурье найдём константу диссоциации гидроксида аммония K_b=1.76*10^-5 и соответствующее значение силового показателя

 

pK_b=-lgK_b=4.76

 

1. Титрование С 0% отсет, присутствует только кислота HNO₃ V_NH4OH=0, расчет рН производится по формуле:

 

рН = - lgC_k

 

pH =  - lg0.25 = 0.6

 

2. В процессе титрования, при добавлении к кислоте раствора гидроксида аммония, часть кислоты расходуется на образование соли – NH₄NO₃, поэтому концентрация ионов водорода до точки эквивалентности начинает уменьшаться. Молярную концентрацию эквивалента кислоты в процессе титрования рассчитываем по формуле:

 

 

- молярная концентрация эквивалента  основания, моль/дм³, добавленной в процессе титрования, обозначим её через С_щ;

- объём кислоты, взятой для  анализа, см³, = V_k;

- объём основания, добавленного  в процессе титрования, см³, = V_щ;

- молярная концентрация эквивалента  кислоты моль/дм³ взятой для анализа, обозначим C_k.

 

   а) Х% процент от титрованости берем ранным: 99,9%; 100%; 100,1%; 200%. И находим V(NH₄OH) необходимый для титрования HNO₃

     V⁰=0

   V^99,9=16,65 _CM³

   V¹⁰⁰=16,67 _CM³

   V^100,1=16,68 _CM³

   V²⁰⁰=33,34 _CM³

  
рН = -lg0.1583=1.447

 

Аналогично рассчитываем рН в других точках.

3. В точке эквивалентности величину рН находят из уравнения гидролиза соли:

 

 

по формуле:

 

рН = 14 – 0.5*pK_b +lg((x-100)/100)

 

       pK_b =4.76

 

4. За точкой эквивалентности наблюдается избыток гидроксида аммония. И образуется буферный раствор NH₄OH и NH₄NO₃. В этом случае рН рассчитывается следующим образом:

 

 

 

№	X%	VNH4OH	Что в колбе	Формулы	pH
1	0	0	HNO3	С=0,1 рН=lgC	0
2	99.9	16,65	HNO3 ; NH4NO3		0
3	100	16,67	NH4NO3	pH=7-0.5*pK-0.5CA	4.88
4	100.1	16,68	NH4OH	pH=14-pK+lg(x-100/100)	6.24
5	200	33,34	NH4OH	pH=14-pK+lg(x-100/100)	9.24

 

Таблица 1. Изменение рН при титровании 50см³ раствора азотной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1моль/дм³ раствором 0,3М гидроксида аммония NH₄OH.

 

Кривая титрования по данным таблицы будет выглядеть следующим образом.

    pH

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

   0.6 V(NH₄OH)

0    

 

 

 

Рис. 1. Кривая титрования раствора азотной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм³ раствором гидроксида аммония с концентрацией 0,3 моль/дм³

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор индикатора

 

Анализ кривой титрования сильной кислоты слабым основанием приводит к выводу, что резкий скачок титрования наблюдается в интервале рН = 4 – 6. В этот скачок титрования полностью или частично укладываются интервалы перехода метилоранжевого красного, бромтимолового синего, метилоранж а, ализаринового желтого. Поэтому указанные индикаторы пригодны для данного случая титрования.

По скачку выбираем индикаторы – метилоранж, рТ которого равно 5, попадает в область скачка.

 

Индикаторная  ошибка

 

В случае применения в  качестве индикатора фенолфталеина  рТ < рНтэ, следовательно находим [H⁺] – ошибку, т.к. титруют кислоту, то [H⁺] – ошибка имеет знак “-“.

 

 

 

 

Выводы

 

В процессе выполнения данной работы мы рассчитали и построили  кривую титрования сильной кислоты  слабым основанием. По кривой титрования определили скачок титрования (4 – 6). По величине скачка подобрали индикатор метилоранж  (рТ = 5). Рассчитали индикаторную ошибку [OH^-] = 1.7*10^-3 
Список литературы

 

 

1. Алексеев В.Н. количественный анализ. Москва, 1972.504с.
2. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М: Химия, 1991.480с.