第八章酸碱滴定法.ppt

1,第八章 酸碱滴定法,主要内容:,1.酸碱指示剂 2.酸碱滴定的基本原理 3.酸碱滴定法的应用,重点内容:,1.酸碱指示剂的作用原理 2.酸碱滴定的基本原理、滴定 突跃大小的影响因素 3.酸碱滴定法的应用,2,§8.1 酸碱指示剂,8.1.1 酸碱指示剂的作用原理,酸碱指示剂一般是弱的有机酸或有机碱，它的酸式与其共轭碱式相比应具有明显不同的色调。当溶液的pH改变时，指示剂失去质子由酸式转化为碱式，或得到质子由碱式转化为酸式，由于结构上的改变，引起了颜色的变化。,3,甲基橙（MO)-双色 pH 3.1,酸式色，红色； pH 4.4, 碱式色，黄色； pH 3.1-4.4，两种形式共存，为混合色，橙色。,4,酚酞（PP）- 单色在酸性溶液无色，在碱性溶液中转化为醌式后显红色。,无色 红色 (内酯式、酸式色) (醌式、碱式色),甲基红（MR）- 双色在酸性溶液红色，在碱性溶液中显黄色。,5,HIn = H+ + In- 酸式色 碱式色 10， 碱式色； 0.1，酸式色； =1， pH=pKa,8.1.2 指示剂的变色范围,指示剂 变色范围 酸式色 碱式色 pKHIn MO 3.14.4 红 黄 3.4 MR 4.46.2 红 黄 5.0 PP 8.09.6 无 红 9.1,理论变色点： 酸碱式的混合色。 理论变色范围： pH=PKa±1,常用的酸碱指示剂,6,温度 pH 18 100 MO 3.14.4 2.53.7 PP 8.09.6 8.19.0 指示剂用量：双色指示剂，指示剂用量不会影响指示剂变色点的pH。但用量太多，带来误差。单色指示剂，指示剂用量的多少对它的变色范围是有影响的，指示剂加入过多，终点提前。 离子强度和溶剂的影响：增加离子强度，指示剂的理论变色点变小。,8.1.3 影响因素,7,一类同时使用两种指示剂，利用彼此颜色之间的互补作用，使变色更加敏锐。如溴甲酚绿和甲基红。 另一类由指示剂与惰性染料（如亚甲基蓝，靛蓝二磺酸钠）组成的，也是利用颜色的互补作用来提高变色的敏锐度。 需要将滴定终点限制在很窄的pH范围内，可采用混合指示剂。 非混合指示剂，终点颜色变化约有±0.3pH的不确定度。用混合指示剂，有±0.2pH的不确定度。,8.1.4 混合指示剂,8,HAc水溶液：,Na2S的OH-表达式：,NaHCO3的质子条件：,内容：酸碱反应达平衡时酸失去的质子数 等于碱得到的质子数,例：,8.1.5 酸碱溶液pH的计算 1. 质子条件,9,书写PBE的方法如下:,(1)零水准物质的选择,(2) 质子条件式书写方法,a溶液中大量存在的 b参与质子转移反应,a.等式左边得质子后产物 b.等式右边失质子后产物 c.根据质子得失相等原则列出质子条件式, 在处理多元酸碱时应注意浓度前的系数。, 质子条件式中不应出现作为质子参考水 准的物质。,注意：,10,写出NH4H2PO4水溶液的质子条件式： +H+ -H+ H+ H2O OH- NH4+ NH3 H3PO4 H2PO4-HPO42- H2PO4- PO43- H+H3PO4=OH-+NH3+2PO43-+HPO42-,11,2.一元弱酸(HA)的c(H+)的计算,质子条件式:,代入平衡关系式：,HA H+ + A-,c(H+)=c(A-)+c(OH-),(总浓度为cmol·L-1),精确计算式：,由分布系数：,12,若： c Ka 20Kw ，可忽略Kw。,若：cKa20KW ， 且c/Ka400 或5%,对于,则:,近似计算式:,最简式:,则：c(HA)=c c(H+)c,13,同理，对于一元弱碱,最简式：,条件：cKa20KW,近似式：,条件：cKb20KW ，c/Kb400 或5%,14,例：计算298K时0.10mol·L-1 HAc 溶液中H+,Ac- HAc,OH- pH, (Ka =1.8×10-5)。,解：,c(HAc)=0.1-c(H+)0.1(mol·L-1),CKa20Kw，C/Ka400,15,pH = -lgc(H+)=2.89,16,3. 多元弱酸碱,（1）多元弱酸：设多元酸的浓度为c,（2）多元弱碱：设多元弱碱的浓度为c,17,4. 两性物质,NaHA,Na H2PO4,Na2HPO4,NH4Ac,18,8.2.1 基本概念 滴定曲线；以溶液的pH为纵坐标，所滴入的滴定剂的物质的量或体积为横坐标作图。 滴定分数或滴入百分率；衡量滴定反应进行的程度。 突跃范围：在0.999 至1.001之间时的pH值。指示剂的 pKa应落在突跃范围内，此时滴定误差在±0.1%。 酸碱浓度通常为0.1 mol/L，且浓度应接近。,.,§8.2 酸碱滴定的基本原理,19,8.2.2 强酸碱滴定 0.10mol·L-1 NaOH滴定20.00mL 0.10mol·L-1 HCl,H+OH- =H2O Kt=1/Kw=1014.00,-0.1%时:,pH=4.30,2. 滴定开始到sp前: H+=c(HCl)(未中和),1. 滴定前: H+=c(HCl)=0.1000mol·L-1 pH=1.00,20,3. sp时: H+=OH- pH=7.00,4. sp后:OH-=c(NaOH)(过量),+0.1%时:,H+=2.0×10-10mol·L-1 pH=9.70,21,0.1000mol·L-1 NaOH滴定20.00mL 0.1000mol·L-1 HCl,突跃,22,pHsp=7.00， 突跃范围： pH为4.30-9.70； 指示剂： pKa在突跃范围内。,23,当酸碱浓度增大10倍时，滴定突跃部分的pH变化范围增加两个pH单位。 1mol/L， 突跃3.310.7，3种指示剂。 0.1 mol/L， 突跃4.309.70，2种指示剂。 0.01 mol/L， 突跃5.38.7，甲基红，煮沸 溶液驱除CO2。,.,24,8.2.3 一元弱酸（碱）的滴定 (Ka(HAc)=10-4.76, Ka(HA)=10-7.00),-0.1%:pH=pKa+3,25,用0.1 mol/LNaOH滴定 相同浓度的HAc： pHsp为8.72 突跃：pH7.749.70之间。 指示剂：酚酞,Ka值对突跃范围的影响： 酸愈弱，Ka越小，突跃范 围越小。,26,强酸滴定一元弱碱 用0.1 mol/LHCl滴定 相同浓度的NH3。 pHsp：5.28 突跃：pH4.306.25之间。 指示剂：甲基红,27,多元酸的滴定： 用等浓度NaOH滴定0.10 mol/L H3PO4 pHsp1=4.70 甲基橙 pHsp2=9.66 酚酞 * CKa110-8 准确的滴定， * 相邻两级Ka比值 104， 分步滴定。,8.2.4 多元酸和混合酸的滴定,多元碱的滴定： 用HCl滴定Na2CO3 pHsp1 =8.3 酚酞 pHsp2 =3.9 甲基橙,28,强酸或强碱 C 10-4 mol/L 弱酸的滴定 Cka 10-8 弱碱的滴定 Ckb 10-8 强碱滴定酸式盐NaHA Cka2 10-8 强酸滴定酸式盐NaHA Ckb2 10-8 多元酸分步滴定 两级Ka比值 104 多元碱分步滴定 两级Kb比值 104 混合酸分别滴定 （C1Ka1）/（C2ka2） 104,8.2.5 酸碱滴定中准确滴定的判据,29,碱标准溶液: NaOH,配制: 以饱和的NaOH(约19 mol·L-1), 用除去CO2 的去离子水稀释. 标定: 1. 邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4), Mr=204.2 pKa2=5.4, PP, 称小样, 平行3份. 2. 草酸(H2C2O4·2H2O), Mr=126.07 pKa1=1.25, pKa2=4.29, PP, 称大样.,§8.3 酸碱滴定法的应用,8.3.1 酸碱标准溶液的配制与标定,30,酸标准溶液: HCl (HNO3, H2SO4),配制:用市售HCl(12 mol·L-1),HNO3(16 mol·L-1), H2SO4(18 mol·L-1)稀释. 标定: 1. Na2CO3, 270-300烘1hr, MO or MR+溴甲酚绿(); 2. 硼砂(Na2B4O7·10H2O NaH2BO3+2H3BO3), 60%相对湿度保存, 防失水. pHep=5.1, MR.,31,混合碱的测定（NaOH+Na2CO3）： （1）BaCl2 法 一份试样+HCl -测定总量 一份试样+BaCl2 +HCl -测定NaOH,甲基橙,酚酞,（2）双指示剂法,NaOH和Na2CO3混合物的测定可用双指示剂法，即先用酚酞指示第一计量点，再用甲基橙指示第二计量点。,8.3.2 酸碱滴定法应用示例,32,酸碱指示剂: 了解作用原理, 影响因素, 掌握常用指示剂(MO, MR, PP)的变色区间和变色点. 理论变色范围 pH=PKa±1,第 八 章 总 结,2. 酸碱滴定曲线和指示剂的选择: 强酸(碱)滴定、 一 元弱 酸(碱)滴定过程中pH计算, 重点是 （1）化学计量点及±0.1%时的pH计算. （2）了解滴定突跃与浓度、Ka(Kb)的关系： 当酸碱浓度增大时，滴定突跃部分的pH变化范围越大； 酸或碱愈 弱，即Ka或Kb越小，突跃范围越小。 （3）一元弱酸碱能被准确滴定的条件： 弱酸的滴定 Cka 10-8 弱碱的滴定 Ckb 10-8 （4）正确选择指示剂；,33,3. 了解强酸与弱酸混合溶液、多元酸溶液能分步滴定 或全部滴定的条件及指示剂的选择。 多元酸分步滴定 两级Ka比值 104 多元碱分步滴定 两级Kb比值 104 强酸或强碱 C 10-4 mol/L 混合酸分别滴定 （C1Ka1）/（C2ka2） 104 4. 酸碱滴定法的应用: 标准酸(碱)溶液的配制与标定; 5. 酸碱滴定法的计算： 正确写出化学反应方程式，找准计量关系式。,