Slik praksis Titrering Beregninger

Innledende kjemi klasser og laboratorier har du øve masse titrering relaterte beregninger fordi disse typer problemer kan du bli kjent med vandig syre-base likevekter og utvikle ferdighetene du bruker hele kjemi karriere. Det er en god idé å øve titrering beregningene fordi de er nesten sikker på å dukke opp på tester. Du trenger ikke å faktisk gjøre en titrering til praksis - du kan bare jobbe problemer på papir.

Bruksanvisning

Typer problemer

1 Legg til en titrant, hvis nøyaktige konsentrasjon er kjent, til en analytt inntil all analytt nøytraliseres. I syre-base-titreringer (den mest vanlige slag), er det titrant alltid enten en sterk base eller en sterk syre. Punktet hvor analytten nøytraliseres blir kalt det støkiometriske punkt. Hvis man sporer pH av analytten gjennom titrering, bør man få en fin S-formet eller sigmoid-formet kurve. Punktet på grafen med den bratteste skråningen markerer støkiometriske punktet.

2 Prøv følgende praksis problemer:

1) I 50 ml 4 M natriumhydroksyd for å nå det støkiometriske punkt når titrering av en 250 ml prøve av saltsyre. Det som var den opprinnelige konsentrasjonen av saltsyren prøven?

2) Bruk en 4 M natriumhydroksyd-løsning for å titrere 250 ml analytt inneholdende 0,5 M eddiksyre. Ka for eddiksyre er 1,74 x 10 ^ -5. Hva er pH-verdien av analytten a) før titreringen begynner, b) etter tilsetning av 5 ml av NaOH og c) 1/2 av veien til det støkiometriske punkt?

Avsnittene nedenfor vil gi deg de ferdighetene du trenger for å løse disse problemene, og svar på både vises i Tips-delen slik at du kan dobbeltsjekke arbeidet ditt.

3 Del titrering problemer inn i to klasser: problemer der konsentrasjonen av analytten er ukjent, og du må finne ut av det basert på volumet av titrant tilsatt, og problemer der du trenger for å beregne pH på ulike tidspunkt i løpet av titrering.

analyttkonsentrasjon

4 Start med den første typen problem - en hvor du må finne ut konsentrasjonen av analytten.

5 Multiplisere volumet av titrant tilsatt ved dets konsentrasjon for å få det antall mol av titrant. Hvis man tilsatt 75 ml av titrant og konsentrasjonen av titrant var 0,5 M, for eksempel, ville man multipliserer 75 ml av 0,5 mol / liter etter konvertering 75 ml til l, som følger:

(75/1000) x 0,5 = 0,0375 føflekker.

6 Multiplisere resultatet med antall molekyler av titrant som trengs for å nøytralisere ett molekyl av analytten. Du har nå antall mol analytten. For å fortsette eksempel, hvis du trenger to molekyler av titrant å nøytralisere ett molekyl av analytt, og du har lagt 0,0375 mol titrant, ville du multipliserer 0,0375 x 2 = 0,075 føflekker.

7 Del antall mol av analytt av det opprinnelige volum i liter analytten. Hvis det opprinnelige volum er 500 ml, for eksempel, så 0,0375 / (500/1000) = 0,075 M eller mol / liter for analytten, og dette ville være løsningen på problemet.

pH Under Titrering

8 Husk at pH ved begynnelsen av titreringen er bare bestemt av konsentrasjonen av analytten. Slike problemer inkluderer vanligvis konsentrasjonen av analytt og Ka eller Kb kjemisk den inneholder, slik at du vet hvor mye var opprinnelig til stede, og du kan regne ut pH ved hjelp av Ka av syre (eller Kb av basen).

Eksempel: Anta at i begynnelsen av titrering, har du en 0,25 molar løsning av eddiksyre. Ka for eddiksyre er 1,74 x 10 ^ -5. slik at du kan regne ut pH ved hjelp av likevekt uttrykk du har lært tidligere i generell kjemi. Hvis du trenger en oppfriskning på likevekts konstanter, klikker du på den tredje linken under Resources for mer info. Husk at eddiksyre er en svak syre, slik at vi kan tilnærmet den likningen som følger:

1,74 x 10 ^ -5 = x ^ 2 / 0,25

så multipliserer begge sider med 0,25 deretter ta kvadratroten for å få følgende:

x = (4,34 x 10 ^ -6) ^ 1/2

x = 2,08 x 10 ^ -3

deretter ta den negative log av dette resultat for å få pH-verdi, som gir de følgende:

pH = -log (2,08 x 10 ^ -3) = 2,68

9 Huske at under den neste del av titreringen, er kjemisk i analytten nøytraliseres til å bli dens konjugerte base (eller konjugert syre), slik at konsentrasjonen av korresponderende base / syre øker, mens konsentrasjonen av den opprinnelige arter avtar. Du kan finne ut pH-verdien på noe punkt i denne fasen med følgende ligning for en syre:

pH = log (B / A) + pKa

og den følgende ligning for en base:

pOH = log (A / B) + pKb.

Legg merke til at pKb er den negative log av den Kb, mens hvis pKa-verdi er den negative logaritmen av Ka. B representerer konsentrasjonen av en korresponderende base i disse uttrykkene, mens A representerer konsentrasjonen av en konjugert syre.

Eksempel: Ved 10 ml av 5 M natriumhydroksyd tilsettes til 150 ml 1 M eddiksyre, hva som er det nye pH?

Svar: 150 ml eddiksyre = (150 ml) / (1000 ml per l) = 0,15 liter.

Multiplisere dette med konsentrasjonen for å gi 0,15 L x 1 M = 0,15 mol.

10 ml av NaOH = 10 ml / 1000 ml pr L = 0,010 L.

Multiplisere dette med konsentrasjonen å gi 0,010 L x 5 M = 0,050 føflekker.

0,05 mol av NaOH vil nøytralisere 0,05 mol eddiksyre, slik at den nye antall mol av eddiksyre er 0,1, mens det er nå 0,05 mol korresponderende base. Siden man har lagt titrant imidlertid volumet av løsningen er nå endret. Dets totale volum er lik volumet av titrant ekstra pluss volumet av analytt som opprinnelig var til stede - med andre ord, er det nå 160 ml i det hele tatt. Man må dele den nye mengder av eddiksyre og korresponderende base av det nye volumet for å oppnå konsentrasjonen av hver, som følger:

0,05 mol / 0,16 L = 0,3125 M korresponderende base.

0,1 mol / 0,16 L = 0,625 M konjugert syre.

Plugg disse tallene inn i ligningen ovenfra, som følger:

pH = pKa + log (0,3125 / 0,625)

pH = pKa + log 0,5

pH = pKa - 0,301

PKa for eddiksyre er 4,76, slik at den nye pH-verdien vil være 4,76 til 0,301.

10 Husk at pH eller pOH halvveis til det støkiometriske punkt vil være nøyaktig lik pKa (for en syre) eller den pKb (for en base). Man kan utlede dette fra ligningene for pOH og pH-verdien i løpet av den andre fasen av titreringen, fordi stokken på noe over seg selv er 0.

Eksempel: Ved en løsning av eddiksyre titreres halvveis til det støkiometriske punkt, hva som vil pH-verdien være? Ka for eddiksyre er 1,74 x 10 ^ -5.

Svar: Siden Ka for eddiksyre er 1,74 x 10 ^ -5, den negative log av dette tallet er 4,76, slik at pH-verdien halvveis til det støkiometriske punkt vil være 4,76.

Hint

• Svar til First Praksis Problem: 0,8 M
• Svar på Second Praksis Problem: a) 2,53 b) 2,96 c) 4,76