Кривые титрования. 
Выбор индикатора

Точка нейтральности (pH = 7) не всегда совпадает с точкой эквивалентности. Часто в результате нейтрализации образуются соли, подвергающиеся гидролизу. Рассмотрим типичные случаи титрования и общее правило выбора индикатора.

Титрование сильной кислоты сильным основанием. Допустим, что взято для титрования 20 мл 0,1 н НС1 к которой прибавляется раствор 0,1 н NaOH. Расчет pH в процессе титрования приведен в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Изменение pH раствора при титровании сильной кислоты сильным основанием.

Для титрования пригоден индикатор, ПТ которого входит в пределы скачка титрования (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Кривая титрования 0,1 н раствора НС1 0,1 и раствором NaOH.

Пример 5.2. Рассчитаем pH раствора, полученного при титровании 80 мл 0,2 н НС1 48 мл 0,2 н NaOH (без учета изменения объема и с учетом).

Решение. Составляем фрагмент таблицы:

С учетом изменения объема: |Н⁺] = 8−10'² 80/(80 + 48) = 0,05; pH = 1,3.

Титрование слабой кислоты сильным основанием. Допустим, что взято для титрования 100 мл 0,1 н раствора СН₃СООН, к которому добавляется 0,1 н раствор NaOH.

А. Расчет pH до начала титрования.

Имеем.

Б. Расчет pH в процессе титрования.

Получающийся в процессе титрования ацетат натрия CH₃COONa гидролизуется с образованием некоторого избытка ионов ОН. В связи с этим точка эквивалентности реакции не совпадает с точкой нейтральности. Она лежит в щелочной области при pH = 8,9.

Примеры:

1) если оттитровано 50% кислоты (к 100 мл СН₃СООН добавлено 50 мл.

NaOH), тогда ^ ^ = 1; pH = _РК_КНС1 = 4,76.

Ч_ол 50.

• 2) если осталось неоттитрованной 0,1 мл кислоты (прибавлено щелочи
• 0,1
• 99,9 мл), тогда pH = 4,76 — ⁼ 7,73.

В. Расчет pH в точке эквивалентности.

pH будет определятся гидролизом соли CH₃COONa:

Кривая титрования приведена на рис. 5.5.

Рис. 5.5. Кривая титрования 100 мл 0,1 и СН₃СООН 0,1 и раствором NaOH.

Пример 5.3. Рассчитаем точки кривой титрования 100 мл 0,1 н раствора СНдСООН 0,1 н раствором NaOH.

Решение. Сведем расчеты в таблицу:

Для титрования пригоден индикатор фенолфталеин (ПТ = 9).

Пример 5.4. На рис. 5.6 приведена кривая титрования ОДОМ раствора НСООН ОДОМ раствором КОН. Требуется указать подходящий индикатор для титрования.

Рис. 5.6. Кривая титрования ОДОМ раствора муравьиной кислоты 0,40 М раствором КОН.

Решение. Индикаторы выбираем с использованием справочных данных:

• • нейтральный красный (интервал перехода 6,8—8,4; ПТ = 8,0);
• • феноловый красный (интервал перехода 6,8—8,4; ПТ = 8,0);
• • тимоловый синий (интервал перехода 8,0—9,6; ПТ = 9,0);
• • фенолфталеин (интервал перехода 8,0—10,0; ПТ = 9,0).

Как следует из рис. 5.6, все ПТ перечисленных индикаторов лежат на скачке титрования и пригодны для титрования.

Титрование слабого основания сильной кислотой. Допустим, что взято для титрования 100 мл 0,1 н NH^OH, к которому добавляется 0,1 н раствор НС1.

A. Расчет pH до начала титрования:

Б. Расчет pH в процессе титрования:

B. Расчет pH в точке эквивалентности:

Кривая титрования представлена на рис. 5.7.

Рис. 5.7. Кривая титрования 0,1 н раствора NH₄OH 0,1 н раствором НС1.

Пример 5.5. Рассчитаем точки кривой титрования 100 мл 0,1 н раствора N11,011 0,1 н раствором НС1.

Решение. Сведем вычисления в таблицу.

Для титрования пригодны индикаторы метиловый оранжевый (ПТ = 4).

и метиловый красный (ПТ = 5,5).

Титрование слабой кислоты слабым основанием. Допустим, что взято для титрования 100 мл 0,1 и СН₃СООН, к которой добавляется 0,1 и раствор nh₄oh.

Кривая титрования не имеет скачка pH, поэтому такое титрование невозможно.

Титрование многоосновных кислот. Допустим, что к 100 мл 0,1 М раствора Н₃Р0₄ добавляют 0,1 и раствор NaOH.

Диссоциация Н₃Р0₄ протекает по трем ступеням:

При титровании сначала образуется первый скачок (образование NaH₂P0₄) при pH = 4,68 — подходит метилоранж, затем второй скачок (образование Na₉HP0₄) при pH = 9,93 — подходит фенолфталеин. Третьего скачка не наблюдается, так как щелочность растворов Na₃P0₄ и NaOH очень близка (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Кривая титрования 0,1 и раствора Н₃Р0₄ 0,1 и раствором NaOH.

Титрование многоосновных кислот и многокислотных оснований. Кривые титрования многоосновных кислот (или многокислотных оснований) имеют несколько перегибов, отвечающих разным ступеням диссоциации.

На рис. 5.9 приведена кривая титрования 100 мл 0,1 н раствора Na₂C0₃ 0,1 н раствором НС1. Титрование соответствует уравнениям реакций.

Первый скачок титрования (образование NaIlC0₃) происходит при _РН = 8, 34 — подходит индикатор фенолфталеин, второй скачок (образование Н₂С0₃) происходит при pH ~ 4 — подходит метилоранж.

Рис. 5.9. Кривая титрования 100 мл 0,1 и раствора Na₂C0₃ 0,1 и раствором НС1.

Итак выбор индикатора осуществляется в соответствии с правилом: интервал перехода индикатора должен полностью или частично укладываться в пределы скачка кривой титрования или.

показатель титрования (IIP) индикатора должен лежать в пределах скачка кривой титрования.