Задание. 
Расчет кривой титрования

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.

Построить кривую титрования в координатах в рН, V титранта. Найти точку эквивалентности и определить линию нейтральности.

Подобрать индикатор для титрования и рассчитать ошибку: индикаторную, гидроксидную и водородную.

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.

В начальный момент времени в растворе присутствует только кислота HNO₃, расчет рН производится по формуле:

рН = - lgC_k

pH = - lg0.25 = 0.6.

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.

Тогда формула примет вид:

а) Пусть добавлено 10 см³ NH₄OH, тогда.

рН = -lg0.1583=1.447.

Аналогично рассчитываем рН в других точках.

В точке эквивалентности величину рН находят из уравнения гидролиза соли:

по формуле:

рН = 14 — 0.5*pK_b — 0.5lgC_c

получаем:

pH = 14 — 0.5*4.76 — 0.5lg0.075 = 11.58.

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

рН = 14 — рK_b — lg (C_осн / С_соли).

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

добавлено гидроксида аммония, см3.

Рис. 1. Кривая титрования раствора азотной кислоты с молярной концентрацией эквивалента 0,1 моль/дм³ раствором гидроксида аммония с концентрацией 0,3 моль/дм³. титрование эквивалентность индикатор Выбор индикатора Анализ кривой титрования сильной кислоты слабым основанием приводит к выводу, что резкий скачок титрования наблюдается в интервале рН = 3,5 — 10,5. В этот скачок титрования полностью или частично укладываются интервалы перехода фенолового красного, бромтимолового синего, фенолфталеина, ализаринового желтого. Поэтому указанные индикаторы пригодны для данного случая титрования.

По скачку выбираем индикаторы — фенолфталеин, рТ которого равно 9, 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 «-».