Рассчитайте и постройте кривую титрования раствора слабой кислоты раствором гидроксида натрия той же концентрации.. 2

Рассчитайте и постройте кривую титрования раствора слабой кислоты раствором гидроксида натрия той же концентрации. Определите концентрацию ионов водорода и рН при степени оттитрованности раствора f: 0; 10; 50; 75; 90; 99; 99,9; 100; 100,1; 101 и 110 %. Укажите пределы скачка кривой титрования и подберите не менее двух индикаторов для этого титрования, рассчитайте ошибки, возникающие при использовании выбранных индикаторов. Дано: Ка = 1,8∙10-5; Ск = 0,12 моль/л.

В растворе кислоты до начала титрования (f = 0) концентрация ионов водорода вычисляется по формуле
H+=Ka∙C;
H+=1,8∙10-5∙0,12=1,47∙10-3 (моль/л).
рН = - lg[H+] = - lg(1,47∙10-3) = 2,83.
После начала титрования в системе происходит реакция
НА + NaOH ↔ NaA + H2O.
Образуется буферная система, состоящая из слабой кислоты и соли этой кислоты. Концентрация ионов водорода в буферном растворе равна
H+=Ka∙CkCc=Ka∙C0,k∙V0,k-CT∙VTCT∙VT=Ka∙1-ff,
где Ка – константа ионизации слабой кислоты;
Ск – текущая концентрация кислоты, моль/л;
Сс – текущая концентрация соли, равная количеству добавленной щелочи моль/л;
С0,к - исходная концентрация раствора кислоты, моль/л;
V0,k – объём раствора кислоты, взятый для титрования, мл;
СТ – концентрация титранта, раствора NaOH, моль/л;
VТ – объём добавленного титранта, мл;
f – степень оттитрованности, равная СТ∙VТ/Ск∙V0,к.
При f = 10% = 0,10 H+=1,8∙10-5∙1-0,10,1=1,62∙10-4 моль/л;
рН = - lg[H+] = - lg(1,62∙10-4) = 3,79.
При f = 50% = 0,50 H+=1,8∙10-5∙1-0,500,50=1,8∙10-5;
рН = - lg[H+] = - lg(1,8∙10-5) = 4,74.
При f = 75% = 0,75 H+=1,8∙10-5∙1-0,750,75=6,0∙10-6;
рН = - lg[H+] = - lg(6,0∙10-6) = 5,22.
При f = 90% = 0,50 H+=1,8∙10-5∙1-0,900,90=2,0∙10-6;
рН = - lg[H+] = - lg(2,0∙10-6) = 5,70.
При f = 99% = 0,99 H+=1,8∙10-5∙1-0,990,99=1,8∙10-7;
рН = - lg[H+] = - lg(1,8∙10-7) = 6,74.
При f = 99,9% = 0,999 H+=1,8∙10-5∙1-0,9990,999=1,8∙10-8;
рН = - lg[H+] = - lg(1,8∙10-8) = 7,74.
В точке эквивалентности в растворе находится только соль слабой кислоты, которая подвергается гидролизу

. Концентрация ионов водорода в этом растворе равна
H+=Kw∙KaC,
где Kw – константа ионизации воды, равна 10-14;
Ка – константа ионизации слабой кислоты;
С – концентрация соли, равная концентрации исходной кислоты, моль/л.
H+=10-14∙1,8∙10-50,12=1,2∙10-9;
рН = - lg[H+] = - lg(1,2∙10-9) = 8,91.
После точки эквивалентности рН раствора определяется количеством титранта, добавленного в раствор в избытке.
H+=KwCT∙f-1.
При f = 100,1% = 1,001 H+=10-140,12∙1,001-1=8,3∙10-11 (моль/л).
рН = - lg[H+] = - lg8,3∙10-11 = 10,08.
При f = 101% = 1,01 H+=10-140,12∙1,01-1=8,3∙10-12 (моль/л).
рН = - lg[H+] = - lg8,3∙10-12 = 11,08.
При f = 110% = 1,10 H+=10-140,12∙1,10-1=8,3∙10-13 (моль/л).
рН = - lg[H+] = - lg8,3∙10-13 = 12,08.
По рассчитанным данным построим кривую титрования (рис