1.Рассчитать кривую титрования 0,1 М раствора уксусной ки-
слоты СН3СООН 0,1 М раствором гидроксида натрия NaOH. Константа ионизации уксусной кислоты КА = 1,74·10-5. Объем аликвоты раствора уксусной кислоты равен 10 см3. Так как уксусная кислота относится к слабым кислотам (определяем по величине константы ионизации), то для расчета используем следующие формулы:
при f=0 |
pH = 1 (pK |
A |
−lgC )= 0,5(4,76 +1) = 2,88; |
|||||||||||||||||
|
2 |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
f |
|
|
|
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|||
при f=0,5 |
pH = pKA +lg |
|
|
|
= 4,76 + lg |
|
|
|
= 4,76; |
|||||||||||
1− f |
1 −0,5 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
при f=0,9 |
pH = pKA +lg |
|
f |
|
|
|
= 4,76 + lg |
|
0,9 |
|
|
|
= 5,71; |
|||||||
1− f |
1 −0,9 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
при f=0,99 |
pH = pKA +lg |
|
f |
|
|
|
= 4,76 + lg |
|
0,99 |
|
|
= 6,71; |
||||||||
1− f |
1 −0,99 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
при f=0,999 |
pH = pKA +lg |
f |
|
|
|
= 4,76 + lg |
|
0,999 |
= 7,71; |
|||||||||||
1− f |
|
|
||||||||||||||||||
|
pH = 1 (pK |
|
|
|
|
|
|
|
|
1−0,999 |
||||||||||
при f=1,0 |
|
+pK |
A |
+lgC |
)= 0,5(14 + 4,76 – 1) = 8,88; |
|||||||||||||||
|
2 |
W |
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
при f=1,001 pH = pKW +lgCT +lg( f −1) =14 – 1 + lg0,001 = 10;
при f=1,01 |
pH = pKW +lgCT +lg( f −1) =14 – 1 |
+ lg0,01 = 11; |
при f=1,10 |
pH = pKW +lgCT +lg( f −1) =14 – 1 |
+ lg0,10 = 12; |
при f=1,5 |
pH = pKW +lgCT +lg( f −1) =14 – 1 |
+ lg0,5 = 12,7. |
Индекс крутизны рассчитываем по формуле η = |
|
∆pH |
. |
|
V |
|
∆f |
||
|
|
|
||
|
ТТЭ |
|
|
|
Для рассматриваемого примера находим объем титранта в точке эквивалентности на основе закона эквивалентов:
V |
= C0 V0 |
= 0,1 10,00 =10 см3. |
|||||
|
ТТЭ |
|
CT |
0,1 |
|
||
|
∆pH |
|
|||||
|
|
|
|
10 −7,71 |
|||
η = |
|
|
|
= |
|
=114,5. |
|
V |
∆f |
|
10 (1,001 −0,999) |
||||
|
ТТЭ |
|
|
|
|
|
|
2. Рассчитать кривую титрования 10 см3 0,001М раствора иона никеля 0,002М раствором трилона Б, если в раствор добавлен 0,1М аммиачный буфер для создания среды рН=10. Показатели констант нестойкости комплексов иона металла с трилоном Б и с аммиаком со-
10
ответственно |
равны: |
pKH |
= 18,6; |
pK1 = 2,67; pK2 |
= 4,79; pK3 = 6,40; |
|||||||||||||||||||
pK4 = 7,47; pK5 = 8,10; pK6 = 8,01. Так как рК = − lg К, то значения |
||||||||||||||||||||||||
констант вычисляем как 10−pKH : КН |
= 2,52·10 -19; К1 |
= 2,14·10 -3; К2 = |
||||||||||||||||||||||
=1,62·10 -5; К3 = 3,98·10 -7; К4 = 3,39·10 |
-8; К5 = 7,94·10 -9; К6 = 9,77·10 -9. |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
Вычислим долю незакомплексованного иона металла: |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
αMe = |
|
|
1 |
|
|
|
= |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
[L]i |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ ∑ |
Ki |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
i=1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
=1,3·10-4. |
||
|
|
10−1 |
|
|
10−2 |
|
10−3 |
|
|
|
|
10−4 |
|
|
|
10−5 |
|
10−6 |
|
|||||
1 |
+ |
|
+ |
+ |
+ |
|
+ |
+ |
|
|
||||||||||||||
2,14 10 |
−3 |
1,62 10−5 |
3,98 |
10−7 |
3,39 10−8 |
7,94 10−9 |
9,77 10−9 |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
В прил. 2 найдем долю непротонированного трилона Б при рН=10; αY = 0,35. Вычислим условную константу нестойкости комплекса иона металла с трилоном Б:
|
|
0 |
|
|
|
2,52 10 |
−19 |
|
|||
K / |
= |
|
KH |
|
= |
|
|
|
|
|
= 5,5·10 – 15. |
|
|
1,3 10 |
−4 |
|
0,35 |
||||||
α α |
|
||||||||||
H |
|
Y |
|
|
|
||||||
|
|
|
Me |
|
|
|
|
|
|
|
|
Показатель условной константы нестойкости рКН = 14,26. Теперь вычислим значения показателя концентрации иона ме-
талла для различных степеней оттитрованности: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
при f=0 |
pM =−lgC0,Me −lgαMe −lg(1− f )=3 – (– 4 + 0,11) = 6,89; |
|||||||||||||||||
при f=0,5 |
pM =−lgC0,Me −lgαMe −lg(1− f )= 3 + 3,38 + 0,3= 7,19; |
|||||||||||||||||
при f=0,9 |
pM =−lgC0,Me −lgαMe −lg(1− f )= 3 + 3,38 + 1=7,89; |
|||||||||||||||||
при f=0,99 |
pM =−lgC0,Me −lgαMe −lg(1− f )= 3 + 3,38 + 2 =8,89; |
|||||||||||||||||
при f=0,999 pM =−lgC0,Me −lgαMe −lg(1− f )= 3 + 3,38 + 3 =9,89; |
||||||||||||||||||
при f=1,0 |
pM = 1 (pK / |
−lgC |
0,Me |
) −lgα |
Me |
; |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
2 |
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
рМ= 0,5(14,26 + 3) + 3,89 = 12,52; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
при f=1,001pM = −lgC |
|
|
+ pK |
/ |
+lgC |
+lg( f −1) −lgα |
Me |
; |
|
|||||||||
|
0,Me |
|
H |
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
рМ = 3 + 14,26 – 2,7 – 3 + 3,38 =15,36; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
при f=1,01 |
pM = −lgC |
0,Me |
+ pK / |
|
+lgC |
+lg( f −1) −lgα |
Me |
; |
||||||||||
|
|
|
H |
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
рМ = 3 + 14,26 – 2,7 – 2 + 3,38 =16,36; |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
при f=1,10 |
pM = −lgC |
|
|
+ pK |
/ |
|
+lgC |
|
+lg( f −1) −lgα |
Me |
; |
|
||||||
|
0,Me |
|
|
H |
|
|
T |
|
|
|
|
|
|
|||||
рМ = 3 + 14,26 – 2,7 – 1 + 3,38 = 17,36.
Индекс крутизны кривой титрования вычисляют так же, как и в первом примере.
11
Курсовая работа должна быть выполнена на листах формата А4 объёмом 5 – 7 листов. Титульный лист оформляется согласно стандартным требованиям (прил. 3). Надписи на титульном листе выполняются строчными буквами, начиная с прописных шрифтом «Times New Roman» 14 кеглем, за исключением слов «Курсовая работа», которые выполняются 18 кеглем. Второй лист – содержание курсовой работы (прил. 4). Основная надпись в рамке должна содержать следующие сведения: шифр, тему работы, номер страницы, общее число страниц в курсовой работе, сокращенное наименование академии и номер группы, фамилию студента, выполнившего работу, фамилию преподавателя, принявшего работу, даты. Шифр работы состоит из индекса работы КР (курсовая работа), кода СибАДИ по ОКПО (02068982), номера направления (280700), факультета (АДМ), названия кафедры (ИЭиХ), полного номера зачетной книжки (две последние цифры года поступления в вуз – номер по порядку), две последние цифры года выполнения курсовой работы. Например: ДР – 02068982 – 280700 – АДМ – ИЭиХ – 12 – 01 – 15. Остальные листы курсовой работы оформляются в рамке, приведенной в прил. 5.
Далее приводятся задание к курсовой работе в соответствии с вариантом и все необходимые для вычислений справочные данные. Даны подробные расчеты с указанием формул, используемых в работе. Окончательные результаты оформляются в виде таблицы, где для каждого значения степени оттитрованности имеется соответствующее значение показателя концентрации определяемого иона (рН или рМе). По результатам выполненных вычислений на листе миллиметровой бумаги строится кривая титрования в координатах рН – f или рМе – f. Кривые титрования, выполненные на листах миллиметровой бумаги, оформляются как приложения в конце работы. Если кривые титрования выполнены в электронном виде (в табличном процессоре Excel), то графики помещаются непосредственно после выполненных расчетов. В первом задании после кривой титрования объясняется выбор соответствующего индикатора для обнаружения конечной точки титрования. В каждом задании обязательно должен быть сформулирован вывод.
Общая трудоемкость курсовой работы составляет примерно 6 часов.
12
1. Основы аналитической химии : в 2 т. : учеб. для студ. учреждений высш. проф. образования / Т.А. Большова [и др.] ; под ред. Ю.А. Золотова. – 5-е изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2012. − Т. 1. – 384 с.
2. Основы аналитической химии : в 2 т. : учеб. для студ. учреждений высш. проф. образования / Т.А. Большова [и др.] ; под ред. Ю.А. Золотова. – 5-е
изд., стер. – М. : Издательский центр «Академия», 2012. − Т. 2. – 416 с.
3.Харитонов, Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика 1. Общие теоретические основы. Качественный анализ : учебник / Ю.Я. Харитонов [и др.] ; под ред. О.С. Шевченко. – М. : Издательская группа ГЭОТАР - Медиа, 2014. – 688 с.
4.Харитонов, Ю.Я. Аналитическая химия. Аналитика 2. Количественный анализ. Физико-химические (инструментальные) методы анализа : учебник / Ю.Я. Харитонов [и др.] ; под ред. О.С. Шевченко. – М. : Издательская группа ГЭОТАР - Медиа, 2014. – 656 с.
5.Харитонов, Ю.Я. Аналитическая химия. Количественный анализ. Физи- ко-химические методы анализа : практикум / Ю.Я. Харитонов, Д.Н. Джабаров, В.Ю. Григорьев. – М. : Издательская группа ГЭОТАР - Медиа, 2012. – 368 с.
6.Александрова, Э.А. Аналитическая химия : в 2 кн. Кн. 1. Химические
методы анализа : учебник и практикум для прикладного бакалавриата / Э.А. Александрова, Н.Г. Гайдукова. – М. : Юрайт, 2014. – 551 с.
7. Александрова, Э.А. Аналитическая химия : в 2 кн. Кн. 2. Физикохимические методы анализа : учебник и практикум для прикладного бакалавриата / Э.А. Александрова, Н.Г. Гайдукова. – М. : Юрайт, 2014. – 355 с.
13
П р и л о ж е н и е 1
Важнейшие кислотно-основные индикаторы
Индикатор |
Окраска индикатора |
Интервал |
|
|
|
перехода |
|
Метиловый фиолетовый |
Желтая – фиолетовая |
0 – 1,8 |
|
Метиловый зеленый |
Желтая – зелено-голубая |
0,1 |
– 2,0 |
Тимоловый синий (1-й переход) |
Красная – желтая |
1,2 |
– 2,8 |
Бензиловый оранжевый |
Красная – желтая |
1,9 |
– 3,3 |
Метиловый оранжевый |
Красная – оранжевая |
3,1 |
– 4,4 |
Бромфеноловый синий |
Желтая – синяя |
3,0 |
– 4,6 |
Конго красный |
Сине-фиолетовая – красная |
3,0 |
– 5,2 |
Бромкрезоловый зеленый |
Желтая – синяя |
3,9 |
– 5,4 |
Лакмоид |
Красная – синяя |
4,0 |
– 6,4 |
Метиловый красный |
Красная – желтая |
4,4 |
– 6,2 |
о-Нитрофенол |
Бесцветная – желтая |
5,0 |
– 7,0 |
Бромтимоловый синий |
Желтая – синяя |
6,0 |
– 7,6 |
Метилаурин |
Желтая – красная |
6,2 |
– 8,0 |
Феноловый красный |
Желтая – красная |
6,4 |
– 8,2 |
Нейтральный красный |
Красная – желтая |
6,8 |
– 8,4 |
Тропеолин |
Желто-зеленая – розовая |
7,6 |
– 8,9 |
Тимоловый синий (2-й переход) |
Желтая – синяя |
8,0 |
– 9,6 |
Фенолфталеин |
Бесцветная – пурпурная |
8,2 – 10 |
|
Тимолфталеин |
Бесцветная – синяя |
9,3 – 10,5 |
|
Ализариновый желтый |
Светло-желтая – оранжевая |
10,0 |
– 12,1 |
Индигокармин |
Синяя – желтая |
11,6 |
– 14,0 |
П р и л о ж е н и е 2
Величины αY для трилона Б в растворах с различными рН
рН |
αY |
рН |
αY |
1 |
2,1·10 –18 |
7 |
4,8·10 –4 |
2 |
3,7·10 –14 |
8 |
5,4·10 –3 |
3 |
2,5·10 –11 |
9 |
5,2·10 –2 |
4 |
3,6·10 –9 |
10 |
3,5·10 –1 |
5 |
3,5·10 –7 |
11 |
8,5·10 –1 |
6 |
2,2·10 –5 |
12 |
9,8·10 –1 |
14