Расчеты рН

Расчеты рН. При вычислении рН исходят из уравнения константы диссоциации слабой кислоты В начальный момент бензойная кислота в растворе частично диссоциирована по уравнению откуда видно, что на каждый образующийся ион Н в растворе приходится один ион С6Н5СОО Следовательно, концентрации их равны Т.к. степень диссоциации бензойной кислоты очень мала, можно принять, что где Скисл есть общая концентрация бензойной кислоты в растворе, равная 0,1 М. Учитывая это, из уравнения 1 получим и Чтобы от H перейти к рН, прологарифмируем уравнение 2 и переменим знаки логарифмов на обратные.

При этом получим или Здесь рКкисл-lgKкисл представляет собой показатель индикатора, который равен Отсюда по формуле 3 находим Такова величина рН 0,1 м раствора бензойной кислоты, соответствующая начальной точке рассматриваемой кривой титрования.

Вывод формул для вычисления промежуточных точек кривой титрования. Эти точки соответствуют моментам, когда оттитрована, т.е. превращена в соль, только та или иная часть общего количества титруемой кислоты.

Следовательно, раствор здесь содержит свободную слабую кислоту С6Н5СООН и ее соль С6Н5СООNa. Чтобы вычислить рН для таких растворов, решим уравнение константы диссоциации бензойной кислоты относительно H. При этом получим Но С6Н5СООН слабая кислота и присутствует почти исключительно в виде недиссоциированных молекул С6Н5СООН. Поэтому концентрацию последних можно без заметной погрешности принять равной общей концентрации кислоты в растворе С другой стороны, поскольку соль С6Н5СООNa диссоциирована нацело, а бензойная кислота диссоциирована очень слабо, почти все имеющиеся в растворе анионы С6Н5СОО- получены в результате диссоциации соли, причем каждая продиссоциировавшая молекула соли дает один анион С6Н5СОО Отсюда следует, что концентрацию анионов можно принять равной общей концентрации соли Из этого уравнения получим Логарифмируя это уравнение и переменив знаки на обратные, получим откуда Расчет для точки, когда прибавлена титранта 90 мл. 0,1 м NaОН Состав раствора 10 мл. 0,1 м С6Н5СООН 90 мл. 0,1 м С6Н5СООNa По формуле С1V1C2V2 получим Особый практический интерес представляет область скачка на кривой титрования.

Она лежит в пределах значений рН от момента, когда оставалось 0,1 мл неоттитрованной свободной бензойной кислоты, до момента, когда прибавлена 0,1 мл избытка щелочи.

Расчет для точки, когда прибавлена титранта 99,9 мл. 0,1 м NaОН Состав раствора 0,1 мл. 0,1 м С6Н5СООН 99,9 мл. 0,1 м С6Н5СООNa По формуле С1V1C2V2 получим Вывод формул для вычисления рН в точке эквивалентности.

В растворе присутствует соль С6Н5СООNa, которая частично гидролизирована по уравнению Применяя к этой обратимой реакции закон действия масс, напишем Концентрацию воды можно считать практически постоянной Произведение КH2O представляет собой также постоянную величину, называемую константой гидролиза. Из выражения получим Подставив полученную величину OH- в уравнение Кгидр, получим Но дробь C6H5COOHC6H5COO-H представляет собой величину, обратную Ккисл она равна 1Ккисл. Следовательно, можно написать и Согласно ионному уравнению реакции, при гидролизе на каждый образующийся ион OH- в растворе появляется одна молекула С6Н5СООН, откуда В то же время, поскольку диссоциация С6Н5СООН дает мало ионов С6Н5СОО можно принять, что Учитывая это, получим и Логарифмируя и меняя у логарифмов знаки на обратные, находим и Но рН14-рОН. Отсюда окончательно находим формулу для вычисления величины рН в точке эквивалентности Расчет для точки, когда прибавлена титранта 100,0 мл. 0,1 м NaОН Состав раствора 0 мл. 0,1 м С6Н5СООН 100,0 мл. 0,1 м С6Н5СООNa Вычисления рН для тех моментов титрования, когда к раствору прибавлен избыток NaOH. Расчет для точки, когда прибавлена титранта 100,1 мл. 0,1 м NaОН Состав раствора 0,1 мл. 0,1 м NaOH 100,0 мл. 0,1 м С6Н5СООNa т.к. NaOH сильная щелочь, то OH-CNaOH. C1V1C2V2 Расчет для точки, когда прибавлена титранта 110,0 мл. 0,1 м NaОН Состав раствора 10 мл. 0,1 м NaOH 100,0 мл. 0,1 м С6Н5СООNa C1V1C2V2 Таблица Расчет кривой титрования.

На основании полученных данных строим кривую титрования.