11 Titratiecurves - Samengevatte Theorie+ opgaven+ oplossingen PDF

Preview

Summary

Samengevatte Theorie+ opgaven+ oplossingen...

Description

Hoofdstuk 11

Titratiecurven: * Inleiding * Exact berekenen

1

Theorie

Inleiding Titratie = volumetrische analysemethode om de concentratie te bepalen van een oplossing

Doel: Onbekende concentratie zuur (of base) bepalen door aan een gekende hoeveelheid van dat zuur (of die base) een bepaalde hoeveelheid base (of zuur) toe te voegen met gekende concentratie 3

Inleiding Equivalentiepunt = punt waarop genoeg base (of zuur) toegevoegd is om alle zuur (of base) te neutraliseren.  Zichtbaar maken mbv. Kleuromslag indicator

4

Sterk zuur met sterke base

NaOH

Voorbeeld: 40,00 mL 0,100 M HCl met 0,100 NaOH. Bereken de relevante punten HCl (aq) + NaOH (aq)  NaCl (aq) + H2O (l)

HCl

Bij EP:

nHA = nb CHA.VHA=Cb.Vb Relevante punten:  Start: 0,00 mL NaOH  EP: 40,00 mL NaOH  Na EP: 80,00 mL NaOH 5



C .V 0,100 M . 40,00 mL = 40,00 mL Vb = HAC HA = 0,100 M b

Sterk zuur met sterke base  Start: 0,00 mL NaOH  Enkel HCl aanwezig  HCl = sterk zuur  pH – formule sterk zuur:

pH = - log CHA = - log (0,100) = 1

 EP: 40,00 mL NaOH

HCl (aq)

+

NaOH (aq)

NaCl (aq)

0,100M.40,00 mL

0,100M.40,00 mL

4,00 mmol

4,00 mmol

C

-4,00 mmol

-4,00 mmol

+4,00 mmol

E

/

/

4,00 mmol

I

 Enkel NaCl aanwezig  NaCl = zout sterk zuur en sterke base  pH = 7

6



0

+

H2 O (l)

Sterk zuur met sterke base  Na EP: 80,00 mL NaOH

HCl (aq)

+

NaOH (aq)



NaCl (aq)

I

0,100M.40,00 mL

0,100M.80,00 mL

4,00 mmol

8,00 mmol

C

-4,00 mmol

-4,00 mmol

+4,00 mmol

E

/

4,00 mmol

4,00 mmol

+

H2 O (l)

0

4,00 mmol/120,00 mL

0,0333 M

Vtot = 120,00 mL

 Overschot NaOH aanwezig  NaOH = sterke base  pH – formule sterke base:

7

pOH = - log (CB) = - log (0,0333M) = -1,48 pH = 12,52

Sterk zuur met sterke base  Start: 0,00 mL NaOH  pH = 1,00

 EP: 40,00 mL NaOH  pH = 7,00

 Na EP: 80,00 mL NaOH  pH = 12,52

8

Zwak zuur met sterke base

NaOH

Voorbeeld: 40,00 mL 0,100 M HAc met 0,100 NaOH. Bereken de relevante punten HAc (aq) + NaOH (aq)  NaAc (aq) + H2O (l)

HAc

Bij EP:

nHA = nb CHA.VHA=Cb.Vb Relevante punten:  Start: 0,00 mL NaOH  Tussen start en EP  EP: 40,00 mL NaOH  Na EP: 80,00 mL NaOH 9



C .V 0,100 M . 40,00 mL = 40,00 mL Vb = HAC HA = 0,100 M b

Zwak zuur met sterke base  Start: 0,00 mL NaOH  Enkel HAc aanwezig  HAc = zwak zuur

pKa = 4,75  pH – formule zwak zuur: HAc (aq)

+

H2O (l)

Ac- (aq)

+

H3O+ (aq)

I

0,100

0

0

C

-x

+x

+x

E

0,100 - x

x

x

Ac− H3 O+ KA = HAc x2 10−4,75 = 0,100 − x

 x 2 + 10−4,75 x − 10−4,75 × 0,100 = 0 x = 1,32 × 10−3 ⇒ H3 O+ = 1,32 × 10−3 M

pH = - log (H3O+) = 2,88

10

⇌

Zwak zuur met sterke base  Tussen start en EP: 20,00 mL NaOH

HAc (aq)

+

NaOH (aq)



NaAc (aq)

I

0,100M.40,00 mL

0,100M.20,00 mL

4,00 mmol

2,00 mmol

C

-2,00 mmol

-2,00 mmol

+2,00 mmol

E

2,00 mmol

/

2,00 mmol

+

H2O (l)

0

2,00 mmol/60,00 mL

2,00 mmol/60,00 mL

0,0333 M

0,0333 M

Vtot = 60,00 mL

 Zowel Hac als NaAc aanwezig  Hac/NaAc = buffer

C pH = pKa + log Cb a 0,0333 pH = 4,75 + log 0,0333 = 4,75

11

pH = pKa op V = VEP/2

Zwak zuur met sterke base  Tussen start en EP: 30,00 mL NaOH

HAc (aq)

+

NaOH (aq)



NaAc (aq)

I

0,100M.40,00 mL

0,100M.30,00 mL

4,00 mmol

3,00 mmol

C

-3,00 mmol

-3,00 mmol

+3,00 mmol

E

1,00 mmol

/

3,00 mmol

H2O (l)

0

1,00 mmol/70,00 mL

3,00 mmol/70,00 mL

0,0143 M

0,0429 M

 Zowel Hac als NaAc aanwezig  Hac/NaAc = buffer

C pH = pKa + log Cb a 0,0429 pH = 4,75 + log 0,0143 = 5,23

12

+

Vtot = 70,00 mL

Zwak zuur met sterke base  EP: 40,00 mL NaOH

HAc (aq)

+

NaOH (aq)



NaAc (aq)

0,100M.40,00 mL

0,100M.40,00 mL

4,00 mmol

4,00 mmol

C

-4,00 mmol

-4,00 mmol

+4,00 mmol

E

/

/

4,00 mmol

I

+

H2O (l)

0

4,00 mmol/80mL

0,0500 M

Vtot = 80,00 mL

 NaAc aanwezig  NaAc = zout zwak zuur en sterke base: NaAc (aq)  Na+ (aq) + Ac- (aq)  Ac- = zwakke base

pKb = 9,25  pH formule zwakke base

13

Zwak zuur met sterke base Ac- (aq)

+

H2O (l)

⇌

+

OH- (aq)

I

0,0500 M

0

0

C

-x

+x

+x

E

0,0500 - x

x

x

Kb = 10−9,25

HAc OH − [Ac − ] x2 = 0,0500 − x

 x 2 + 10−9,25 x − 10−9,25 × 0,0500 = 0 x = 5,30 × 10−6 ⇒ OH − = 5,30 × 10−6 M pOH = − log 5,30 × 10−6 = 5,28

pH = 14 – pOH = 8,72

14

HAc (aq)

Zwak zuur met sterke base  Na EP: 60,00 mL NaOH

HAc (aq)

+

NaOH (aq)



NaAc (aq)

I

0,100M.40,00 mL

0,100M.60,00 mL

4,00 mmol

6,00 mmol

C

-4,00 mmol

-4,00 mmol

+4,00 mmol

E

/

2,00 mmol

4,00 mmol

+

H2 O (l)

0

2,00 mmol/100,00 mL

0,0200 M

Vtot = 100,00 mL

 Overschot NaOH aanwezig  NaOH = sterke base  pH – formule sterke base:

15

pOH = - log (CB) = - log (0,0200M) = 1,70 pH = 12,30

Zwak zuur met sterke base  Start: 0,00 mL NaOH  pH = 2,88

 Tussen start en EP:  20,00 mL: pH = 4,75  30,00 mL: pH = 5,23

 EP: 40,00 mL NaOH  pH = 8,72

 Na EP: 60,00 mL NaOH  pH = 12,30

16

Polyprotische zuren met sterke base

NaOH

Voorbeeld: 20,00 mL 1,00 M H2A (Ka1 = 4,6.10-3 en Ka2 =2,0.10-10) met 1,00 NaOH. Bereken de relevante punten H2A = diprotisch zuur  2 EP

H2A

Bij EP1: H2A (aq) + NaOH (aq)  NaHA (aq) + H2O (l) nH2A = nb CH2A.VH2A=Cb.Vb



C .V . 20,00 mL = 20,00 mL Vb = H2AC H2A = 1,00 M1,00 M b

Bij EP2: H2A (aq) + 2 NaOH (aq)  Na2A (aq) + 2H2O (l) 2 nH2A = nb 2 CH2A.VH2A=Cb.Vb  17

Vb =

2.CH2A.VH2A 2.1,00 M . 20,00 mL = =40,00 mL Cb 1,00 M

Polyprotische zuren met sterke base Relevante punten:  Start: 0,00 mL NaOH  Ka1 >> Ka2  monoprotisch zwak zuur  H2A (aq) + H2O (l) ⇌ NaHA (aq) + H3O+ (aq)

[H3 O+ ][HA− ] x.x Ka1 = = = 4,6 . 10−3 [H2 A] 1,00 − x +  [H3O ] = 0,066 M  pH =1,18  Tussen start en EP1:  H2A (aq) + NaOH (aq)  NaHA (aq) + H2O (l)  Mengsel van H2A/NaHA  buffer 1

Bij 10,00 mL NaOH toegevoegd  pH = pKa1= 2,34

18

Polyprotische zuren met sterke base  EP1: 20,00 mL NaOH  H2A (aq) + NaOH (aq)  NaHA (aq) + H2O (l)  NaHA  amfoliet  pH = ½[pKa1 + pKa2]  pH = 6,02

 Tussen EP1 en EP2  H2A (aq) + NaOH (aq)  NaHA (aq) + H2O (l)  NaHA (aq) + NaOH (aq)  Na2A (aq) + H2O (l)  Mengsel van NaHA/Na2A  buffer 2

Bij 30,00 mL NaOH toegevoegd  pH = pKa2 = 9,69

19

Polyprotische zuren met sterke base  EP2: 40,00 mL  Kb1 >> Kb2  monoprotisch zwakke base  A2- (aq) + H2O (l) ⇌ HA- (aq) + OH- (aq)

[OH− ][HA− ] x.x Kb = = 5,0 . 10−5 = 2− 0,333 − x [A ]

 [OH-] = 4,06.10-3 M  pOH = 2,39  pH = 11,61

 Na EP: 60,00 mL NaOH  H2A (aq) + 2 NaOH (aq)  Na2A (aq) + 2H2O (l)  Overschot sterke base  [OH-] = 0,250 M  pOH = 0,60

 pH = 13,40

20

Polyprotische zuren met sterke base  Start: 0,00 mL NaOH  pH = 1,18

 Tussen start en EP1:

10,00 mL NaOH  pH = 2,34

 EP1: 20,00 mL NaOH  pH = 6,02

 Tussen EP1 en EP2:

30,00 mL NaOH  pH = 9,69

 EP2: 40,00 mL NaOH  pH = 11,61

 Na EP: 60,00 mL NaOH  pH = 13,40

21

Oefeningen Oplossingen...