Как правильно рассчитать рН раствора и титр вещества при титровании

Расчеты Т(Na2S2O3) и T(Na2S2O3)/Cr)

Задача 131.
Навеску Na₂Cr₂O₇ массой 0,2940 г растворили в мерной колбе на 200,0 см³. На титрование йода, выделенного 25,00 см³ полученного раствора из KJ, израсходовали 20,00 см³ раствора Na₂S₂O₃. Рассчитать Т(Na₂S₂O₃), T(Na₂S₂O₃)/Cr).
Дано:
M(Cr) = 51,996 г/моль;
Mэкв(Cr³⁺) = 17,332 г/моль;
MNa₂Cr₂O₇) = 261,97 г/моль;
Mэкв(Na₂Cr₂O₇) = 43,66 г/моль;
M(Na₂S₂O₃) = 158,11 г/моль
m(Na₂S₂O₃) = 0,2940 г;
Vn = 25,00 см³;
Vk = 200,0 см³;
V(Na₂S₂O₃) = 20,00 см³.
T(Na₂S₂O₃) = ?
T(Na₂S₂O₃)/Cr = ?
Решение:
Запишем уравнения химических реакций, отражающих сущность метода:

Na₂Cr₂O₇ + 6KI + 7H₂SO₄ = 3I₂ + 3K₂SO₄ + Na₂SO₄ + Cr₂(SO₄)₃ + 7H₂O; 
2Na₂S₂O₃ + I₂ = 2NaI + Na₂S₄O₆.

или в ионной форме:

Cr₂O₇^2– + 6I^– + 14H+ = 3I₂ + 2Cr³⁺  + 7H₂O;
I₂ + S₂O₃^2– = 2I- + S₄O₆^2–.

В точке эквивалентности:

Видео:Расчет рН растворов сильных и слабых кислот. Химия для поступающих.Скачать

n(1/6(Na₂Cr₂O₇) = n(1/2I₂) = nNa₂S₂O₃) (1)

Из условия задачи следует, что число молей эквивалента Na₂Cr₂O₇, содержащееся в аликвоте анализируемого раствора составит:

n(1/6Na₂Cr₂O₇) = [m(Na₂Cr₂O₇) ^. Vn]/[M(1/6Na₂Cr₂O₇) ^. Vk] (2),

а количество вещества Na₂S₂O₃ равно:

n(Na₂S₂O₃) = [T(Na₂S₂O₃) ^. V(Na₂S₂O₃)]/M(Na₂S₂O₃) (3).

Подставляя выражение (2) и (3) в уравнение (1), после преобразования получим:

T(Na₂S₂O₃) = [m(Na₂Cr₂O₇) ^. Vn ^. M(Na₂S₂O₃)]/[m(1/6(Na₂Cr₂O₇) ^. Vk ^. V(Na₂S₂O₃)] = 
= (0,2940 * 25,00 ^. 158,11)/(43,66 ^. 200,0 ^. 20,00) = 1162,1085/174640 = 0,006654 г/мл.

Видео:Задачи на ВЫХОД ПРОДУКТА химической реакции | Расчет выхода продукта от теоретически возможногоСкачать

Зная титр раствора тиосульфата натрия, мжно рассчитать титр раствора тиосульфата натрия по хрому:

T(Na₂S₂O₃)/Cr) = [T(Na₂S₂O₃) ^. M(1/3Cr]/M(Na₂S₂O₃) = (0,006654 ^. 17,332)/158,11 = 0,000729 г/мл.

При титровании раствором тиосульфата ион S₂O₃^2– окисляется до S₄O₆^2–:

2S₂O₃^2–  = S₄O₆^2– + 2

Следовательно, на один ион S₂O₃^2– расходуется один электрон, поэтому f_экв(Na₂S₂O₃) = 1.
Согласно полуреакции:

Cr₂O₇^2–  + 14H⁺ + 6  = 2Cr³⁺  + 7H₂O

на один ион Cr³⁺ приходится три электрона, в связи с этим f_экв(Cr³⁺) = 1/3.

Видео:Молярная концентрация. 10 класс.Скачать

Расчет рН при титровании слабой одноосновной кислоты сильным основанием

Задача 132.
0,1 м. раствор СН₃СООН был нейтрализован при титровании 0,1 М. раствором NaOH на 80%. Рассчитать рН полученного раствора.
Решение:
Cн(СН₃СООH) = 0,1 М;
Сн(NaOH) = 0,1 М;
V(СН₃СООH) = 10 мл;
V(NaOH) = 8 мл;
рК((СН₃СООН) = 4,76);
Кд(СН₃СООН) =  1,86·10-5.
Уравнение реакции имеет вид:

СН₃СООН + NaOH = СН₃СООNa + Н₂О

Из уравнения вытекает, что 1 моль СН₃СООН реагирует с 1 моль NaOH. Эквивалентное количество щелочи Сн(NaOH) приведет к образованию в растворе 0,100 моль/л ацетат-ионов (ацетата натрия). CH₃COONa, являясь солью слабой кислоты и сильного основания, подвергается гидролизу и придает раствору щелочную реакцию:

CH₃COO^– + H₂O  CH₃COOH + OH^–.

По условию задачи при нейтрализации 0,1 М р-ра СН₃СООН нейтрализован на 80%, значит, к раствору прилито 8 мл раствора NaOH, если к раствору кислоты прилили 0,8 часть раствора щелочи и, при этом общий объем раствора увеличился в 1,8 раз. Таким образом, при нейтрализации 10 мл 0,1 М раствора СН₃СООH 8 мл 0,1 М раствора NaOH, раствор кислоты будет нейтрализован на 80%.  
Расчет рН для буферной системы (смесь CH₃COOH и ее соли CH₃COONa) проводим по формуле:

рН = рК(СН₃СООН) + lgC(СН₃СООH).

Концентрация оставшейся уксусной кислоты в растворе вычисляется по формуле:

Видео:8 класс. Массовая доля растворенного вещества. Решение задач.Скачать

C(СН₃СООH) = {[Cн(СН₃СООH) ^. V(СН₃СООH)] — [Сн(NaOH) ^. V(NaOH)]}/[V(СН₃СООH)] + V(NaOH)] = 
= (0,1 ^. 10) — (0,1) ^. 8)/(10 + 8) = 0,011 моль/л,

а концентрация ацетата натрия – по формуле:

C(СН₃СООNa) = [Сн(NaOH) ^. V(NaOH)]/[V(СН₃СООH) + V(NaOH)] = (0,1) ^. 8)/(10 + 8) = 0,044 моль/л.

Тогда

рН = 4,76 — lg0,011/0,044 = 4,76 — lg0,25 = 4,76 + 0,40 = 5,16.

Ответ: рН = 5,16.
 

Расчёт рН в точке эквивалентности

Задача 133.
Рассчитать рН в точке эквивалентности при титровании 0,5 М раствора аммиака 0,5 М раствором соляной кислоты.
Решение:
Кд(NH₄OH) = 1,79 •10-5;
Уравнение реакции имее вид:

Видео:Титр раствора (Т). Решение задач. Часть 1.Скачать

NH₄OH + HCl  = NH₄Cl + H₂O

Из уравнения вытекает, что точке эквивалентности образуется в два раза меньшее количество (0,25 м.) NH₄Cl, так как при этом объеи раствора увеличился в 2 раза.

1. Уравнение реакции гидролиза соли NH₄Cl, которая образована слабым основанием NH₄OH и сильной кислотой HCl, имеет вид:

NH₄Cl + НОН = NH₄ОН + HCl
NH₄⁺ + Cl^– + НОН = NH₄ОН + H⁺ + Cl^–
NH₄⁺ + НОН = NH₄ОН + H⁺

2. Рассчитаем С(NH₄Cl)

В точке эквивалентности к 10 мл 0,5 М раствора аммиака добавлено 10 мл 0,5 М раствором соляной кислоты, концентрация соли будет равна:

С(NH₄Cl) = [Сн(HCl) ^. V(HCl)]/[V(NH₄OH) + V(HCl)] = (0,1 ^. 10)/(10 + 10) = 0,05 M.

3. Рассчитаем рН раствора в точке эквивалентности п формуле:

Видео:Введение в титрование (видео 1)| Титриметрический анализ | ХимияСкачать

рН = 7 —  рК_(осн.) — lgCн_(соли) = 7 — 4,75 — lg0,05 = 5,27.

Ответ: 5,27.