- •Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •Введение
- •Краткие теоретические сведения Весовой (гравиметрический) анализ
- •Метод отгонки
- •Метод выделения
- •Метод осаждения
- •Расчёты в гравиметрическом анализе Расчёт массы навески исследуемого вещества
- •Расчет объёма раствора осадителя
- •Расчеты результатов весового анализа при использовании метода осаждения
- •Объёмный (титриметрический) анализ
- •Понятия, применяемые для обработки результатов титрования
- •Расчеты в титриметрическом анализе
- •Кривые титрования
- •Кривая титрования сильной кислоты щёлочью
- •Кривая титрования сильного основания кислотой
- •Кривая титрования слабой одноосновной кислоты щёлочью
- •Кривая титрования слабого однокислотного основания сильной кислотой
- •Кривая титрования слабой многоосновной кислоты
- •Кривая титрования смеси сильной и слабой кислот
- •Кривая титрования раствора соли слабого электролита
- •Окислительно-восстановительное титрование
- •Комплексонометрия
- •Некоторые правила записи результатов анализа
- •Содержание отчёта
- •Лабораторный практикум Лабораторная работа № 1 «Определение содержания железа весовым методом»
- •Лабораторная работа № 2. «Определение содержания соды в присутствии щёлочи»
- •Лабораторная работа № 4. «Йодометрическое определение содержания меди»
- •Лабораторная работа № 5. «Определение содержания кальция и магния в совместном присутствии»
- •Лабораторная работа № 6. «Определение содержания цветных металлов трилонометрическим методом»
- •Задачи для решения
- •Литература
- •Содержание
Кривая титрования слабой многоосновной кислоты
Основное различие в расчетах кривой титрования одно- и многоосновных кислот связано со ступенчатой диссоциацией многоосновных кислот и, как следствие, с возможным существованием двух и более скачков титрования соответственно числу ступеней диссоциации.
Возможность титрования кислоты с заданной точностью по первой точке эквивалентности зависит от соотношения ступенчатых констант диссоциации кислоты.
Титрование кислоты состава H2Anпо первой ступени с погрешностью не более 1 % означает, что взаимодействие кислоты со щёлочью по первой ступени должно пройти не менее чем на 99 %, а по второй не более чем на 1 %. Такая ситуация возможна, если вторая константа диссоциации будет на 4 порядка меньше, чем первая. Если различие в константах диссоциации будет составлять 6 или более порядков, то погрешность определения может быть снижена до 0,1 %
Участки кривой титрования многоосновной кислоты рассчитываются по тем же формулам, что и для одноосновной кислоты. Ниже рассмотрены этапы титрования слабой трёхосновной кислоты.
1 этап. В растворе присутствует только слабая кислота, рН раствора определяется её концентрацией и первой константой диссоциации:
,
где СK– концентрация раствора кислоты, моль/л.
2 этап. Процесс титрования. Происходит постепенная нейтрализация кислоты щёлочью по первой ступени:
.
В результате образуется буферная смесь, состоящая из слабой кислоты, избыток которой присутствует в системе до точки эквивалентности и кислой соли этой кислоты. рН вычисляется по уравнению для кислого буферного раствора:
,
где – концентрация кислой соли слабой кислоты, – остаточная концентрация слабой кислоты,VK– объём пробы кислоты, взятый для титрования,СЩ– концентрация раствора щёлочи,VЩ– объём раствора щёлочи, добавленный в процессе титрования.
3 этап. Первая точка эквивалентности. На нейтрализацию кислоты затрачен эквивалентный объём щёлочи . В системе находится только кислая сольMeH2An. рН вычисляется по уравнению:
.
4 этап. Аналогичен второму этапу. Происходит нейтрализация кислоты щёлочью по второй ступени:
.
В результате образуется буферная смесь, состоящая из двух кислых солей. Более кислая соль будет играть роль кислоты, менее кислая – роль соли. рН вычисляется по уравнению для кислого буферного раствора:
,
5 этап. Вторая точка эквивалентности. На нейтрализацию кислоты затрачен эквивалентный объем щёлочи . В системе находится только кислая соль составаMeHx-2An. рН вычисляется по уравнению:
.
6 этап. Нейтрализация кислоты по третьей ступени:
.
В результате образуется буферная смесь, состоящая из кислой и основной солей. Кислая соль будет играть роль кислоты, средняя – роль соли. рН вычисляется по уравнению для кислого буферного раствора:
.
7 этап. Третья точка эквивалентности. На нейтрализацию кислоты затрачен эквивалентный объём щёлочи . В системе находится только средняя соль составаMe3An. рН вычисляется по уравнению для гидролизующейся по аниону соли:
,
,
где .
8 этап. После точки эквивалентности рН определяется только количеством добавленной щёлочи:
.
Расчёт кривой титрования 10 мл 0,1 н. раствора ортофосфорной кислоты 0,1 н. раствором гидроксида натрия.
VNaOH, мл |
Система |
Расчётная формула |
рН |
0 |
0,1 н. раствор H3PO4 |
1,57 |
VNaOH, мл |
Система |
Расчётная формула |
рН |
5 |
Первый этап титрования. |
Образование буферного раствора H3PO4+NaH2PO4 |
2,15 |
7 |
2,52 | ||
9 |
3,10 | ||
10 |
Первая точка эквивалентности. VЭ,1= 10 мл, VΣ= 20 мл |
Гидролиз соли NaH2PO4. |
4,68 |
12 |
Второй этап титрования. |
Образование буферного раствора NaH2PO4+Na2HPO4
|
6,60 |
15 |
7,20 | ||
17 |
7,57 | ||
19 |
8,15 | ||
20 |
Вторая точка эквивалентности. VЭ,2= 20 мл, VΣ= 30 мл |
Гидролиз соли Na2HPO4. |
9,55 |
22 |
Третий этап титрования. |
Образование буферного раствора: Na2HPO4+Na3PO4 |
11,3 |
25 |
11,9 | ||
30 |
Третья точка эквивалентности. VЭ,3= 30 мл, VΣ= 40 мл |
Гидролиз соли Na3PO4. |
12,15 |
32 |
Избыток щёлочи |
12,68 | |
35 |
13,05 | ||
37 |
13,17 | ||
40 |
13,30 | ||
45 |
13,44 | ||
50 |
13,52 |
Кривая титрования ортофосфорной кислоты щёлочью
Следует отметить, что вследствие малой константы диссоциации кислоты по третьей ступени, на кривой титрования ортофосфорной кислоты можно выделить только 2 скачка значений рН, соответствующих двум эквивалентным точкам. Первую из них при рН около 4,7 удобно определять с помощью индикатора бромкрезолового зелёного по переходу окраски из жёлтой в голубую, вторую эквивалентную точку при рН в районе 9,6 можно определить с тимоловым голубым.