Титрование слабой кислоты сильным основанием

HAc + NaOH = H₂O + NaAc

Примем объем раствора кислоты V ₀(А) = 100 мл, концентрацию кислоты С ₀(А) = 0,1 М, концентрацию титранта – основания С _т = 0,1 М, объем титранта V _т – переменная величина.

1. Расчет рН исходного раствора уксусной кислоты. Учитывая, что НАс – слабая кислота, концентрация ионов [H⁺] определяется константой ионизации:

HAc ⇄ H⁺ + Ac^- K _HAc = 1,7×10^-5

p K = 4,76.

Таким образом, для слабых кислот рН раствора существенно выше, а начальная (исходная) концентрация ионов Н⁺ значительно меньше, чем для сильных кислот той же концентрации, и тем меньше, чем меньше константа ионизации (соответственно, чем больше р K).

2. В процессе титрования до точки эквивалентности в растворе образуется соль слабой кислоты и сильного основания, которая полностью диссоциирована в растворе. Следовательно, концентрация ацетат-иона будет определяться в основном концентрацией соли в растворе:

,

(без учета разбавления раствора)

где – степень оттитрованности.

Концентрация оставшейся (непрореагировавшей) кислоты:

(без учета разбавления)

Из константы ионизации кислоты следует:

Если оттитровано 50% кислоты, то рН = р K и соответственно рН не зависит от разбавления раствора (область буферного действия).

3. В точке эквивалентности концентрация водородных ионов будет определяться процессом гидролиза соли (ацетата натрия), т.к. в этой точке слабая кислота полностью превратилась в сопряженное основание (NaAc):

Ac^- + H₂O = HAc + OH^- pH_т.э. > 7 за счет гидролиза соли;

При этом С _соли = С ₀(А).

Запишем выражение константы гидролиза и умножим числитель и знаменатель на величину [H⁺]²:

.

С другой стороны, константу гидролиза соли слабой кислоты и сильного основания можно рассчитать по формуле:

.

Приравняем оба выражения для константы гидролиза:

,

откуда ,

тогда (без учета разбавления).

Как видно из расчетов точка эквивалентности не совпадает с точкой нейтральности рН=7, что объясняется процессом гидролиза соли.

Если в процессе титрования в точке эквивалентности образуется соль слабой кислоты и сильного основания, то рН_ТЭ > 7 и тем больше, чем слабее кислота. Для солей слабого основания и сильной кислоты рН_ТЭ < 7 и тем меньше, чем слабее основание.

4. После точки эквивалентности значение рН раствора определяется избытком титранта – сильного протолита, в данном случае, щелочи:

,

где х > 100 %, D х = (х – 100) %.

тогда .

Составим таблицу значений рН и построим кривую титрования:

Рис. 2.2. Кривая титрования слабой кислоты (HAc 0,1 М) рствором сильного основания (NaOH 0,1 М)

Поиск по сайту: