Титриметрические методы анализа

2.3. Кривые титрования сильных протолитов

Процесс кислотно-основного титрования наглядно можно представить графически в координатах: рН = (количество добавленного титранта, г, мл, %). Кривая титрования позволяет:
1) проследить за изменением рН в процессе титрования;
2) установить конец титрования (точку эквивалентности);
3) сделать правильный выбор индикатора;
4) изучить влияние концентрации и природы реагирующих веществ.

2.3.1. Титрование сильной кислоты раствором сильного основания

HCl + NaOH = H₂O + NaCl;
H⁺ + OH^- = H₂O.
Примем объем раствора кислоты V_к = 100 мл, концентрацию кислоты С_к = 0,1 М, концентрацию титранта С_т = 0,1 М, объем титранта
V_т – переменная величина. Расчеты проведем без учета ионной силы раствора.
1. До начала титрования:
pH = -lg[H⁺] = -lgC_к,
поскольку сильная одноосновная кислота HCl в растворе полностью ионизована.
2. В процессе титрования до точки эквивалентности (ТЭ):
В процессе титрования концентрация соляной кислоты будет уменьшаться.
Степень оттитрованности: 

или
,
где х = 100 – х.
Если не учитывать изменение объема раствора за счет добавления титранта, то:
,
тогда
.

3. 
   В точке эквивалентности (стехиометричности):
   

[H⁺] = [OH^-] = = 10^-7 моль/л;
.

3. 
   После точки эквивалентности рН раствора определяется избыточной концентрацией титранта – сильного основания:
   

,
где х = х – 100.
Без учета изменения объема раствора при титровании (без учета разбавления).
,
тогда
.

Составим таблицу значений рН и построим кривую титрования (рис. 2.1).

Vт, мл (х, %)	pH (без учета разбавления)	рН (с учетом разбавления)
0	1	1
50	1,3	1,5
90	2	2,3
99	3	3,3
99,9	4	4,3
100	7	7
100,1	10	9,7
101	11	10,7
110	12	11,7
200	13	12,7

Рис. 2.1. Кривая титрования сильной кислоты (0,1 М HCl) раствором сильного основания (0,1 М NaOH)