Laboratori e lezioni di chimica introduttiva avete pratica un sacco di calcoli relativi titolazione perché questi tipi di problemi consentono di acquisire familiarità con acquosi acido – base equilibri e sviluppare abilità che userai per tutta la carriera di chimica. È una buona idea per i calcoli di titolazione pratica perché sono quasi certo di presentarsi sul test. Non è necessario in realtà fare una titolazione alla pratica..--si possono solo lavorare problemi su carta.
Istruzioni
Tipi di problemi
• Aggiungere un titolante, cui concentrazione precisa è noto, di un analita fino a quando tutti dell'analita è neutralizzato. Nelle titolazioni acido-base (il genere più comune), il titolante è sempre sia una forte base o un acido forte. Il punto dove viene neutralizzato l'analita è chiamato il punto stechiometrico. Se si tiene traccia il pH dell'analita durante la titolazione, si dovrebbe ottenere una bella curva a forma di S o a forma di sigmoideo. Il punto sul grafico con la pendenza più ripida segna il punto stechiometrico.
• Provare i seguenti problemi di pratica:
1) uso 50 mL di idrossido di sodio di 4 M per raggiungere il punto stechiometrico quando titolazione di un campione di 250 mL di acido cloridrico. Qual è stata la concentrazione originale del campione di acido cloridrico?
2) utilizzare una soluzione di idrossido di sodio di 4 M per titolare 250 mL di analita contenente acido acetico 0,5 M. La Ka dell'acido acetico è 1,74 x 10 ^ -5. Che cosa è il pH dell'analita) prima che inizi la titolazione, b) dopo l'aggiunta di 5 mL di NaOH e c) 1/2 della strada per il punto stechiometrico?
Le sezioni seguenti vi darà le competenze che necessarie per risolvere questi problemi, e le risposte di entrambi appaiono nella sezione suggerimenti così è possibile controllare il vostro lavoro.
• Problemi di titolazione di dividere in due grandi classi: problemi dove la concentrazione dell'analita è sconosciuta e devi capirlo basato sul volume di titolante aggiunto e problemi in cui è necessario calcolare il pH in vari punti durante la titolazione.
Concentrazione dell'analita
• Iniziare con il primo tipo di problema - quello dove avete bisogno di capire la concentrazione dell'analita.
• Moltiplicare il volume di titolante aggiunto dalla sua concentrazione per ottenere il numero di moli di titolante. Se hai aggiunto 75 mL del titolante e la concentrazione del titolante era 0,5 M, ad esempio, devi moltiplicare 75ml di 0,5 moli/litro dopo conversione 75 mL in litri, come segue:
(75/1000) x 0,5 = 0.0375 talpe.
• Moltiplicare questo risultato per il numero di molecole di soluzione titolata necessaria per neutralizzare una molecola dell'analita. Ora avete il numero di moli di analita. Per continuare l'esempio, se avete bisogno di due molecole di soluzione titolata per neutralizzare una molecola dell'analita, e hai aggiunto 0,0375 moli di titolante, devi moltiplicare 0.0375 x 2 = 0,075 talpe.
• Dividere il numero di moli di analita per l'originale volume in litri dell'analita. Se il suo volume originale è di 500 mL, ad esempio, poi 0.0375 / (500/1000) = 0,075 M o talpe/litro per l'analita e questa sarebbe la soluzione al tuo problema.
pH durante la titolazione
• Ricordate che il pH all'inizio della titolazione è determinato solo dalla concentrazione dell'analita. Questi tipi di problemi in genere sono la concentrazione di analita e la Ka o Kb della sostanza chimica che contiene, così sai quanto era originariamente presente e si può calcolare il pH usando la Ka dell'acido (o Kb della base).
Esempio: Supponiamo che all'inizio del tuo titolazione, avete una soluzione 0,25 molare di acido acetico. La Ka per l'acido acetico è 1,74 x 10 ^ -5. così si può calcolare il pH utilizzando l'espressione di equilibrio è stato descritto in precedenza in generale chimica. Se avete bisogno di un ripasso su costanti di equilibrio, fare clic sul terzo link nella sezione risorse per maggiori informazioni. Ricordate che l'acido acetico è un acido debole, così noi possiamo approssimare l'equazione come segue:
1.74 x 10 ^ -5 = x ^ 2 / 0.25
così si moltiplicano entrambi i lati da 0,25, poi prendere la radice quadrata per ottenere quanto segue:
x = (4,34 x 10 ^ -6) ^ 1/2
x = 2.08 x 10 ^ -3
poi prendere il registro negativo di questo risultato per ottenere pH, che produce il seguente:
pH = - log (2.08 x 10 ^ -3) = 2.68
• Ricordo che durante la parte successiva della titolazione, la sostanza chimica nell'analita è neutralizzata per diventare suo coniugato di base (o coniugato acido), così diminuisce la concentrazione di coniugato acido-base aumenta, mentre la concentrazione delle specie originarie. Si può capire il pH in qualsiasi punto durante questa fase con la seguente equazione per un acido:
pH = log (B / A) + pKa
e la seguente equazione per una base:
pOH = log (A / B) + pKb.
Si noti che la pKb è il log negativo di Kb, mentre la pKa è il log negativo della Ka. B rappresenta la concentrazione di un coniugato base in queste espressioni, mentre A rappresenta la concentrazione di un acido coniugato.
Esempio: Se 10 mL di idrossido di sodio 5 M viene aggiunto a 150 mL di acido acetico 1 M, qual è il pH di nuovo?
Risposta: 150 mL di acido acetico = (150 mL) / (1000 mL / L) = 0,15 litri.
Moltiplicate questo per la concentrazione di dare 0.15 L x talpe 1 M = 0,15.
10 mL di NaOH = 10 mL/1000 mL / L = 0,010 L.
Moltiplicate questo per la concentrazione di dare 0.010 L x talpe 5 M = 0.050.
0,05 moli di NaOH neutralizzerà 0,05 moli di acido acetico, quindi il nuovo numero di moli di acido acetico è 0.1, mentre ora ci sono 0,05 moli di coniugato base. Dal momento che hai aggiunto titolante, tuttavia, il volume della soluzione ora è cambiato. Il suo volume totale è uguale al volume del titolante aggiunto più il volume dell'analita originariamente presente..--in altre parole, ci sono ora 160 mL in tutto. È necessario dividere i nuovi importi di acido acetico e coniugato base per il nuovo volume per ottenere la concentrazione di ciascuno, come segue:
0,05 moli / 0,16 L = 0,3125 M coniugato base.
talpe 0,1 / 0,16 L = 0,625 M coniugato acido.
Collegare questi numeri l'equazione da sopra, come segue:
pH = pKa + log (0,3125 / 0,625)
pH = pKa + log 0,5
pH = pKa - 0.301
La pKa di acido acetico è 4,76, così il nuovo pH sarebbe 4.76 - 0.301.
• Ricorda che il pH o pOH a metà strada verso il punto stechiometrico sarà esattamente uguale alla pKa (per un acido) o la pKb (per una base). Potete dedurre questo dalle equazioni per pOH e pH durante la seconda fase di titolazione, perché il registro di nulla sopra se è 0.
Esempio: Se una soluzione di acido acetico è titolata a metà strada al punto stechiometrico, quale il pH sarà? La Ka dell'acido acetico è 1,74 x 10 ^ -5.
Risposta: Poiché la Ka per l'acido acetico è 1,74 x 10 ^ -5, il registro negativo di questo numero è 4,76, così il pH a metà strada verso il punto stechiometrico sarà 4,76.
Consigli & Avvertenze
- Risposta alla prima pratica problema: 0,8 M
- Risposta di praticare secondo problema: a) 2,53, 2,96 b) e c) 4.76