Рассчитайте значение рН и постройте кривую титрования. Определите концентрацию ионов водорода и рН для

Рассчитайте значение рН и постройте кривую титрования. Определите концентрацию ионов водорода и рН для точек 0; 10; 50; 75; 90; 99; 99,9; 100 и 100,1; 101 и 110 % прибавленного титранта. Определите пределы скачка титрования и подберите не менее двух индикаторов для этого титрования. Дано: определяемое вещество – LiOH, С0,осн = 0,01 моль/дм3; V = 20 см3; титрант HNO3, С0,Т = 0,02 моль/дм3.

LiOH – основание средней силы, КLiOH = 6,8∙10-1.
До начала титрования рН раствора вычисляем по формуле
рН = 14 + lg[OH-].
Концентрацию ионов ОН- вычисляем по формуле для электролитов средней силы:
OH-=-KLiOH±KLiOH2+4∙KLiOH∙CLiOH2;
где КLiOH – константа диссоциации, 6,8∙10-1;
СLiOH – молярная концентрация раствора LiOH, 0,01 моль/дм3.
OH-=-6,8∙10-1±(6,8∙10-1)2+4∙6,8∙10-1∙0,012=9,8∙10-3;
[H+] = 10-14/[OH-];
[H+] = 10-14/9,8∙10-3 = 1,02∙10-12 (моль/дм3);
рН = - lg(1,02∙10-12) = 11,99.
Если рН раствора считать по формуле для сильного основания, то
[H+] = 10-14/СLiOH;
[H+] = 10-14/0,01 = 10-12 (моль/дм3);
рН = - lg10-12 = 12,00.
Так как значения рН, вычисленные разными способами, практически совпадают, дальнейшие вычисления проводим по формулам для титрования сильного основания.
После начала титрования идёт химическая реакция
LiOH + HNO3 = LiNO3 + H2O
Концентрация ионов Н+ до точки эквивалентности равна
[H+] = 10-14∙(VLiOH + VТ)/(С0,LiOH∙VLiOH - С0,Т∙VТ).
До точки эквивалентности рН вычисляем по формуле
pH=14+lgC0,LiOH∙VLiOH-C0,T∙VTVLiOH+VT,
где С0,LiOH – молярная концентрация эквивалента раствора LiOH, 0,01 моль/дм3;
VLiOH – объём раствора LiOH, взятый для титрования, 20 см3;
С0,Т – молярная концентрация эквивалента раствора HNO3, 0,02 моль/дм3;
VТ – объём титранта, добавленный к моменту титрования, см3.
В момент, когда оттитровано 10 % основания, объём добавленного титранта равен
VТ = С0,LiOH∙VLiOH∙0,10/С0,Т;
VТ = 0,01∙20∙0,10/0,02 = 1,0 см3.
[H+] = 10-14∙(20 + 1,0)/(0,01∙20 – 0,02∙1,0) = 1,17∙10-12 (моль/дм3).
pH=-lg⁡(1,17∙10-12)=11,93.
В момент, когда оттитровано 50 % основания, объём добавленного титранта равен
VТ = С0,LiOH∙VLiOH∙0,50/С0,Т;
VТ = 0,01∙20∙0,50/0,02 = 5,0 см3.
[H+] = 10-14∙(20 + 5,0)/(0,01∙20 – 0,02∙5,0) = 2,5∙10-12 (моль/дм3).
pH=-lg⁡(2,5∙10-12)=11,60.
В момент, когда оттитровано 75 % основания, объём добавленного титранта равен
VТ = С0,LiOH∙VLiOH∙0,75/С0,Т;
VТ = 0,01∙20∙0,75/0,02 = 7,5 см3.
[H+] = 10-14∙(20 + 7,5)/(0,01∙20 – 0,02∙7,5) = 5,5∙10-12 (моль/дм3).
pH=-lg⁡(5,5∙10-12)=11,26.
В момент, когда оттитровано 90 % основания, объём добавленного титранта равен
VТ = С0,LiOH∙VLiOH∙0,90/С0,Т;
VТ = 0,01∙20∙0,90/0,02 = 9,0 см3.
[H+] = 10-14∙(20 + 9,0)/(0,01∙20 – 0,02∙9,0) = 1,45∙10-11 (моль/дм3).
pH=-lg⁡(1,45∙10-11)=10,84.
В момент, когда оттитровано 99 % основания, объём добавленного титранта равен
VТ = С0,LiOH∙VLiOH∙0,99/С0,Т;
VТ = 0,01∙20∙0,99/0,02 = 9,9 см3.
[H+] = 10-14∙(20 + 9,9)/(0,01∙20 – 0,02∙9,9) = 1,5∙10-10 (моль/дм3).
pH=-lg⁡(1,5∙10-10)=9,82.
В момент, когда оттитровано 99,9 % основания, объём добавленного титранта равен
VТ = С0,LiOH∙VLiOH∙0,999/С0,Т;
VТ = 0,01∙20∙0,999/0,02 = 9,99 см3.
[H+] = 10-14∙(20 + 9,99)/(0,01∙20 – 0,02∙9,99) = 1,5∙10-9 (моль/дм3).
pH=-lg⁡(1,5∙10-9)=8,82.
В точке эквивалентности в растворе находится соль LiNO3