Кислотно-основное титрование
Кривые титрования
Кривая титрования — зависимость pH от объёма титранта.
Сильная кислота + сильное основание (0,1 М HCl + 0,1 М NaOH): pH меняется медленно, а у точки эквивалентности (pH 7) — скачком от ≈ 4 до ≈ 10 при добавлении одной-двух капель. Подходит любой индикатор с переходом в этой области.
Слабая кислота + сильное основание (уксусная + NaOH): начальный pH выше; в середине — буферная область, в точке полунейтрализации \(\text{pH} = pK_a\) (так измеряют \(pK_a\)!). Точка эквивалентности щелочная (гидролиз ацетата, pH ≈ 8,7), скачок меньше (≈ 7,5–10) — нужен фенолфталеин.
Слабое основание + сильная кислота (аммиак + HCl): точка эквивалентности кислая (pH ≈ 5,3) — метиловый красный или метиловый оранжевый.
Очень слабые кислоты (\(pK_a > 8\), борная) в воде не титруются — скачка нет; борную кислоту титруют после добавления глицерина или маннита (комплекс — более сильная кислота).
boltТочка полунейтрализации
В середине пути к эквивалентности \([\ce{HA}] = [\ce{A-}]\), и по уравнению Гендерсона \(\text{pH} = pK_a\). Это самый простой способ найти константу кислоты по кривой.
Карбонат: две ступени
Титрование соды соляной кислотой идёт в две ступени:
На каждую ступень уходит одинаковый объём кислоты.
Метод Уордера (титрование с двумя индикаторами): \(V_1\) — объём до обесцвечивания фенолфталеина, \(V_2\) — дополнительный объём до перехода метилового оранжевого.
| Соотношение | Состав | Расчёт |
|---|---|---|
| \(V_1 = V_2\) | только \(\ce{Na2CO3}\) | \(n = cV_1\) |
| \(V_1 > V_2\) | \(\ce{Na2CO3}\) + NaOH | карбонат \(cV_2\), щёлочь \(c(V_1 - V_2)\) |
| \(V_1 < V_2\) | \(\ce{Na2CO3}\) + \(\ce{NaHCO3}\) | карбонат \(cV_1\), гидрокарбонат \(c(V_2 - V_1)\) |
| \(V_1 = 0\) | только \(\ce{NaHCO3}\) | \(n = cV_2\) |
| \(V_2 = 0\) | только NaOH | \(n = cV_1\) |
boltЛогика Уордера
До фенолфталеина нейтрализуются всё \(\ce{OH-}\) и первая ступень карбоната. После — вторая ступень карбоната и весь гидрокарбонат. Второй ступени карбоната соответствует ровно столько, сколько первой.
Кислота и её соль
Смесь сильной кислоты и соли слабого основания (HCl + \(\ce{NH4Cl}\)): щёлочью с метиловым оранжевым оттитровывается только HCl; аммоний — очень слабая кислота. Аммоний определяют иначе — формольным методом: формальдегид связывает аммоний, выделяя эквивалентное количество \(\ce{H+}\), которое титруют с фенолфталеином:
Смесь сильной и слабой кислоты (HCl + \(\ce{CH3COOH}\)): с метиловым оранжевым — только HCl, с фенолфталеином — сумма.
Фосфорная кислота: с метиловым оранжевым — первая ступень (\(\ce{H3PO4 -> H2PO4-}\)), с фенолфталеином — вторая (\(\ce{-> HPO4^2-}\)); третью в воде не видно.
edit_noteСильная + слабая кислота
Аликвоту смеси HCl и \(\ce{CH3COOH}\) титровали 0,1000 М NaOH: с метиловым оранжевым — 8,00 мл, с фенолфталеином (другая аликвота) — 20,00 мл. HCl: 0,800 ммоль, уксусной: \(0{,}1000\cdot(20{,}00 - 8{,}00) = 1{,}200\) ммоль.
push_pinГлавное
Кривая «сильная кислота — сильное основание»: скачок pH ≈ 4–10 (0,1 М), эквивалентная точка pH 7 — годится любой индикатор. Слабая кислота — сильное основание: в точке полунейтрализации pH = \(pK_a\), эквивалентная точка щелочная — фенолфталеин. Слабое основание — сильная кислота: эквивалентная точка кислая — метиловый оранжевый. \(\ce{Na2CO3}\) + HCl: две ступени — pH ≈ 8,3 (фенолфталеин, \(\ce{CO3^2- -> HCO3-}\)) и pH ≈ 3,9 (метиловый оранжевый, \(\ce{HCO3- -> CO2}\)). Метод Уордера: \(V_1\) (ф/ф), \(V_2\) (м/о): \(V_1 > V_2\) — NaOH + \(\ce{Na2CO3}\) (\(n_\text{карб} = cV_2\), \(n_\text{NaOH} = c(V_1 - V_2)\)); \(V_1 < V_2\) — \(\ce{Na2CO3}\) + \(\ce{NaHCO3}\) (\(n_\text{карб} = cV_1\), \(n_\text{гидрокарб} = c(V_2 - V_1)\)).
Закрепите теорию: 9 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.