П отенциометрическое титрование кислот

Дата: 2025-06-14; Просмотры: 6

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Для потенциометрического титрования кислот в качестве индикаторного электрода применяется стеклянный электрод с Н-функцией:

Гальваническая цепь тогда запишется следующим образом:

Ag|AgCl, HCl (0,1 M)| стекл. | H⁺_x |KCl, AgCl | Ag

мембр. исслед. (нас.)

р-р

В процессе потенциометрического титрования кислот щелочами происходит уменьшение концентрации Н⁺-ионов вследствие образования малодиссоциированного соединения – Н₂О:

H⁺ + Cl^- + NaOH à H₂O + Na⁺ + Cl^-

Следовательно, уменьшается величина e_стекл., Е, C_Н+ (рН).

Особенно велико изменение рН при титровании НСl, HNO₃ и других сильных кислот (рис.7). При титровании CH₃COOH и других слабых кислот изменение рН гораздо меньше (рис.8).

Для получения кривой потенциометрического титрования проводят два титрования исследуемого раствора: а) предварительное и б) точное.

Перед началом титро­вания проводят настройку прибора (см. работу № 3 – буферные системы, задание 2).

Задание 1. Определить концентрации, основности и силы кислот

титрованием NaOH

1. Предварительное титрование

Рис.7. Кривая потенцио­метрического титрования сильной ки­слоты	Рис. 8. Кривая по­тенциометрического тит­рования слабой кислоты. Графическое определение точки эквивалентности и константы диссоциации

Ополоснув электроды и стаканчик для титрования дистил­лированной водой, в стаканчик наливают определенное количе­ство (по заданию преподавателя) неизвестной кислоты неизвест­ной концентрации. Следят, чтобы шарик стеклянного электрода полностью был покрыт раствором. Определяют рН исходного раствора и результат записывают в таблицу 15. Приливают из бю­ретки 1 мл NaOH, перемешивают титруемый раствор осторож­ными круговыми движениями стаканчика и определяют рН. Да­лее поступают подобным об­разом, каждый раз добав­ляя по 1 мл NaOH до тех пор, пока от добавления 1 мл NaOH рН раствора не изменится на 4…7 еди­ниц. Это ориентировоч­ная (приблизитель­ная) точка эквивалентности. Добавив еще 5 - 7 раз по 1 мл NaOH и убедившись в правильности найденного ориентировочного объема NaOH, предварительное титрование заканчивают и приступают к точному титрованию.

Таблица 15

1. Предварительное титрование

2. Точное титрование

Ополоснув дистиллированной водой стаканчик, наливают в него такой же объём кислоты, как и при предварительном титровании. Определяют рН исследуемого раствора. Приливают щелочь по 1 мл, перемешивая каждый раз раствор, до объема на 1 мл меньше, чем объём щелочи в ориентировочной точке эквивалентности. Каждый раз измеряют рН и результаты заносят в таблицу 16. Затем приливают щелочь по 0,2 мл до резкого изменения рН на 4…7 единиц. Результаты также записывают в таблицу. Добавляют еще по 1 мл щелочи 5 - 7 раз (до рН » 12) и на этом точное титрование заканчивают.

На основании полученных данных точного титрования строится график, где по оси абсцисс откладывается объем добавленной щелочи (в мл), по оси ординат – соответствующее значение рН (см. рис. 8 - 9).

Таблица 16

Точное титрование

Графически определяют объем NaOH в точке эквивалентности. Для этого проводят прямые линии по большинству точек в кислой (а), щелочной (б) областях и в области наибольшего скачка рН (в). Из точек их пересечения опускают на ось абсцисс перпендикуляры. Точка эквивалентности находится на середине отрезка, отсекаемого на оси абсцисс и заключенного между этими перпендикулярами. Это и будет объем NaOH в точке эквивалентности. Концентрацию (С_к) титруемой кислоты вычисляют по уравнению:

По количеству скачков титрования определяют основность титруемой кислоты. Каждый скачок соответствует одной ступени диссоциации кислоты. Так, например, HCl соответствует один скачок при титровании, серной – два и т.д.

По кривой потенциометрического титрования определяют силу кислоты. Если скачок титрования 7 £ DрН £ 10, то титруемая кислота сильная, если скачок титрования равен 3 £ DрН £ 5, то титруемая кислота – слабая. Для слабой кислоты характерен нерезкий, довольно плавный скачок, для сильной – резкий. Кроме того, если титруется разбавленная слабая кислота с концентрацией 0,01 М £ С £ 0,1 М, то у нее исходный рН » 2,5 - 3 и более, в то время как для сильной кислоты такой же концентрации величина рН » 1 - 2.

Мерой силы слабых кислот является константа их электролитической диссоциации К. Константа электролитической диссоциации слабых кислот определяется по кривой титрования следующим образом.

При титровании слабой кислоты образуется смесь этой кислоты с её солью. Такая смесь, например CH₃COOH + CH₃COONa, является буферным раствором, рН которого определяется по уравнению буферного раствора:

рН = рК + lg [соль] – lg [кислота],

где рК – отрицательный логарифм константы электролитической диссоциации, [соль] = С_с V_c – действующая масса соли в растворе, [кислота] = C_a V_a - действующая масса кислоты в растворе.

По графику на оси абсцисс находят объем щелочи в точке эквивалентности V_т.э. Из середины этого отрезка, т.е. из точки с координатой ½V_т.э, восстанавливают перпендикуляр до пересечения с кривой нейтрализации. Так как в точке с координатами ½V_т.э концентрация неоттитрованной еще кислоты равна концентрации образовавшейся соли, т.е. [соль] = [кислота], то, согласно уравнению буферных растворов, в этой точке рН = рК.

Чтобы найти численное значение рК, из точки пересечения кривой нейтрализации с перпендикуляром, восстановленным с оси абсцисс из точки ½ V_т.э, опускают перпендикуляр на ось ординат (ось рН). Полученное значение рН будет равно рК данной кислоты. По величине рК вычисляют константу электролитической диссоциации. Результаты записывают в таблицу 16.

На основе полученных данных (количество скачков титрования, величина скачка титрования, константа электролитической диссоциации) делают заключение о характере оттитрованной кислоты.