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

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. Ка = 1,77∙10-4, СК = 0,1 М.

В растворе кислоты до начала титрования (f = 0) концентрация ионов водорода вычисляется по формуле
H+=Ka∙C;
H+=1,77∙10-4∙0,1=4,2∙10-3 (моль/л).
рН = - lg[H+] = - lg(4,2∙10-3) = 2,38.
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 = 0,10 H+=1,77∙10-4∙1-0,10,1=1,59∙10-3 моль/л;
рН = - lg[H+] = - lg(1,59∙10-3) = 2,80.
При f = 0,50 H+=1,77∙10-4∙1-0,50,5=1,77∙10-4 моль/л;
рН = - lg[H+] = - lg(1,77∙10-4) = 3,75.
При f = 0,75 H+=1,77∙10-4∙1-0,750,75=5,90∙10-5 моль/л;
рН = - lg[H+] = - lg(5,90∙10-5) = 4,23.
При f = 0,90 H+=1,77∙10-4∙1-0,90,9=1,97∙10-5 моль/л;
рН = - lg[H+] = - lg(1,97∙10-5) = 4,70.
При f = 0,99 H+=1,77∙10-4∙1-0,990,99=1,79∙10-6 моль/л;
рН = - lg[H+] = - lg(1,79∙10-6) = 5,75.
При f = 0,999 H+=1,77∙10-4∙1-0,9990,999=1,77∙10-7 моль/л;
рН = - lg[H+] = - lg(1,77∙10-7) = 6,75.
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∙1,77∙10-40,1=4,21∙10-9 (моль/л);
рН = - lg[H+] = - lg(4,21∙10-9) = 8,38.
После точки эквивалентности рН раствора определяется количеством титранта, добавленного в раствор в избытке.
H+=KwCT∙f-1.
При f = 1,001 H+=10-140,1∙1,001-1=1,0∙10-10 (моль/л).
рН = - lg[H+] = - lg1,0∙10-10 = 10,00.
При f = 1,01 H+=10-140,1∙1,01-1=1,0∙10-11 (моль/л).
рН = - lg[H+] = - lg1,0∙10-11 = 11,00.
При f = 1,10 H+=10-140,1∙1,10-1=1,0∙10-12 (моль/л).
рН = - lg[H+] = - lg1,0∙10-12 = 12,00.
По рассчитанным данным построим кривую титрования (рис