Оснований и солей, подвергающихся гидролизу

Концентрация ионов водорода в водных растворах кислот,

Приложение

При их совместном присутствии

Определение содержания Nа₂СО₃ и NaOH в их смеси может быть выполнено двумя методами, основанными на различных принципах.

Метод 1. Сначала титруют анализируемую смесь 0,1 н. кислотой в присутствии фенолфталеина. При этом нейтрализуется весь NaOН и «наполовину» Nа₂СО_3, превращаемый в NаНСО₃. Этим путем можно установить, сколько миллилитров кислоты (V_НС1¹) идет на титрование NаOH +1/2 Nа₂СО₃. Затем раствор дотитровывают кислотой в присутствии метилового-оранжевого. Так устанавливают, сколько миллилитров кислоты требуется на титрование NаНСО₃, образовавшегося из Nа₂СО₃, т. е. половины Nа₂СО₃.

Таким образом, пользуясь двумя индикаторами, удается наблюдать две точки эквивалентности: первую, когда, полностью нейтрализовав NaOH и «наполовину» Nа₂СО₃, и вторую, когда нейтрализуется NaHСО₃. В этот момент наступает полная нейтрализация смеси Nа₂СО₃+NaOН. В первой точке эквивалентности:

рН = 1/2(рК_Н2СО3 + рК_Н2СО3) = 1/2(6,4+10,3)=8,35

Следовательно, когда едкий натр будет полностью нейтрализован, а карбонат натрия превратится в бикарбонат, раствор станет слабощелочным. Этот момент фиксируют с помощью фенолфталеина, меняющего свой цвет и интервале рН—8,0—10,0. Во второй точке эквивалентности :

pH = 1/2 рК _Н2СО3 ‑ 1/2 lgС_Н2СО3= 1/2 6,4 ‑lg5 10^-5 = 3,85

Этот момент фиксируют с помощью метилового оранжевого, меняющего спою окраску и интервале рН =3,1—4,4.

Уравнения реакции:

ОН⁻+ Н⁺ ® Н₂О

СО₃²⁻+ Н⁺ ® НСО₃

НСО₃^- + Н⁺ ® Н₂СО₃⇄ Н₂О + СО₂

Методика определения. К титруемому раствору прибавляют 3—5 капель фенолфталеина и титруют. 0,1 н. раствором НС1 до обесцвечивания. По достижении первой точки эквивалентности отсчитывают количество 0,1 н. раствора кислоты, израсходованной на нейтрализацию NaOH и «половины» Na₂CO₃— V_HCl¹. Затем к титруемому раствору прибавляют 1—2 капли метилового оранжевого и титруют до конца. По окончании титрования отсчитывают израсходованное количество кислоты V_HCl^II. Титрование лучше проводить со «свидетелями».

Щелочные растворы легко поглощают CO₂ из воздуха. Поэтому отмеренный объем анализируемого раствора титруют немедленно и быстро, избегая излишнего взбалтывания.

Концентрация ионов водорода в водном растворе зависит от концентрации кислоты, щелочи, соли, от константы диссоциации слабых кислот и слабых оснований и от ионного произведения воды.

В таблице приведены формулы для вычисления концентрации ионов водорода или гидроксила в различных растворах.

Раствор	Формула для вычисления концентрации ионов водорода или гидроксила в водном растворе	Пример
Сильная кислота разбавленная (например, НС1)	[H⁺] = c_кисл. рН = ‑ lg c_кисл.	с_HCl = 0,1 [H⁺] = 0,1 = 10^-1; pH = 1
Сильная щелочь разбавленная (например, NaOH)	[OH‾] = c_осн. рOН = ‑ lg c_осн.	с_NaOH= 0,1; OH‾ = 10^-1 pOH = 1; pH = 14 ‑ 1 = 13
Слабая кислота (например, СН₃СООН)
Слабая щелочь (например, NH₄OH)
Слабая кислота в присутствии ее соли (например, СН₃СООН+ + СН₃СООNa)
Слабая щелочь в присутствии ее соли (например, NН₄ОН+ + NН₄Сl)
Соль слабой кислоты и сильной щелочи (например, СН₃СООNa)
Соль слабого основания и сильной кислоты (например, NH₄Cl)
Соль слабой двухосновной кислоты (например, Na₂CO₃
Кислая соль слабой двухосновнойкислоты (например, NaHCO₃)

Интервалы перехода окраски некоторых индикаторов*

Индикатор	Интервал перехода pH	Значение pT	Окраска	рК_HInd
в кислой среде, молекулярная форма	в щелочной среде, ионная форма
Тимоловый голубой (1-й переход)	1,2-2,8		Красный	Желтый	1,7
Метиловый оранжевый	3,1-4,4		Красный	Желтый	3,7
Метиловый красный	4,4-6,2		Красный	Желтый	5,1
Лакмус	5,0—8,0		Красный	Синий
Феноловый красный	6,4—8,0		Желтый	Красный	8,0
Тимоловый голубой (2-й переход)	8,0—9,6		Желтый	Голубой	9,2
Фенолфталеин	8,0—10,0		Бесцветный	Красный	9,2
Тимолфталеин	9,4-10,6		Бесцветный	Синий	9,7
Ализариновый желтый	10,0-12,0		Желтый	Сиреневый	10.7