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:

Cr2O72– + 6I + 14H+ = 3I2 + 2Cr3+  + 7H2O;
I2 + S2O32– = 2I- + S4O62–.

В точке эквивалентности:

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.

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 S2O32– окисляется до S4O62–:

2S2O32–  = S4O62– + 2титр

Следовательно, на один ион S2O32– расходуется один электрон, поэтому fэкв(Na2S2O3) = 1.
Согласно полуреакции:

Cr2O72–  + 14H+ + 6титр  = 2Cr3+  + 7H2O

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

 


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:

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:

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:

рН = 7 -  рК(осн.) - lgCн(соли) = 7 - 4,75 - lg0,05 = 5,27.

Ответ: 5,27.


Задачи на вычисление рН раствора:
1. рН раствора кислоты
2. рН раствора основания
3. рН раствора соли