滴定分析法和酸碱滴定幻灯片

山东教育学院 生物科学与技术系 杨俊杰 1.了解滴定分析法的特点、分类、要求 2.了解误差的基本概念和有效数字的修 约规则 3.掌握酸碱指示剂的原理及应用 4.掌握不同类型酸碱滴定过程中pH值的 变化规律及滴定曲线的绘制 一、滴定分析法的特点 已知准确浓浓度的溶液 被测测物质质的溶液 中 试剂试剂 和被测测物质质 完全反应应 所加溶液的浓浓度 滴定时时所消耗的体积积 计计算出被测测物质质含量 滴定 二、滴定分析的分类 酸碱滴定法：酸碱滴定法： 以酸碱反应为基础的滴定方法 氧化还原滴定法：氧化还原滴定法： 以氧化还原反应为基础的滴定方法 。可测定氧化剂和还原剂的含量 二、滴定分析的分类 配位滴定法：配位滴定法： 利用配合物对金属离子滴定， 以EDTA标准溶液测定各金属离子的 含量 沉淀滴定法：沉淀滴定法：以沉淀反应滴定方法 三、滴定分析法对对化学反应应的要求 反应必须按一定的反应方程式进行，即被测物质与滴定剂 之间必须具有确定的化学计量关系，无副反应发生，而且 反应必须完全，在达到滴定终点反应至少达到 99.9% 以上 化学反应速率要快，对于速率较慢的反应，则终点不易或 不能确定,采用加热或加入催化剂的方法加速反应进行 有比较简单可靠的方法确定终点 （指示剂、其他物理方法） 一、误差产生的原因 随机误差随机误差 系统误差系统误差 由于某种特定原因造成的，通常是按 一定的规律重复出现的，误差的正负、 大小总是重复出现，具有单向性 也称偶然误差，它是由某些难以控制 或无法避免的偶然因素所造成的误差， 随机误差的大小、正负都是不固定的 准确度准确度 Accuracy Accuracy 准确度用误差表 示，准确度表征测量值与真实值之间 的差值 精密度精密度 precision precision 精密度用偏差表 示，精密度表征平行测量值的相互接 近的程度 二、误差的表示方法 1、准确度与精密度 2 、误差与偏差 （1）误差（Error) : 表示准确度高低的量 测定结果的相对误差为： 单 次 测 量 测定结果的绝对误差为： (2) 偏差（ deviation ） 表示精密度高低的量 单 次 测 量 2 、误差与偏差 有效数字：有效数字： 指测量时实际能测到的数字 ，在这个数字中，除最后一位数 字是可疑的，有某种不确定性外 ，其他数字均是确定的 一、表示方法 注意：注意：保留的结果，必须与测量方法及 使用仪器的精密度相匹配 一、表示方法 坩埚质量 有效数字位数 使用仪器 12.0g 3 台秤 12.021g 5 普通摆动天平 12.0212g 6 分析天平 二、有效数字的修约规则 尾数4时时，舍去 尾数6时时，进进位 四舍六入五进双（凑偶）四舍六入五进双（凑偶） 0.2367460.2367 0.2367600.2368 例：修约为4位有效数字 二、有效数字的修约规则 尾数5时时 5 5为为为为末位末位 5前一位为奇数，则进位 5前一位为偶数，则舍去 四舍六入五进双（凑偶）四舍六入五进双（凑偶） 2.36752.368 2.36852.368 修约为4位有效数字 二、有效数字的修约规则 尾数5时时 5 5为为为为非末位非末位 5后面全为零，则同上 5后面不为零，则进位 四舍六入五进双（凑偶）四舍六入五进双（凑偶） 2.377512.378 2.378512.379 2.377502.378 2.378502.378 修约为4位有效数字 三、有效数字的运算规则 1.加减法： 几个数据相加减，有效数字的 取舍应以小数点后位数最少的数字小数点后位数最少的数字为 依据 2.乘除法： 几个数相乘时，通常以有效数 字位数最少的位数最少的那个数位准 三、有效数字的运算规则 3.对数运算： 所取对数位数（对数首数除 外）应与真数的有效数字相同 注：如果第一位有效数字注：如果第一位有效数字8 8 时时时时，则则则则有效数字可多保留一位有效数字可多保留一位 一、直接配制法一、直接配制法 在分析天平上准确称取一定质质量的试试 剂剂，溶解后定量转转移到容量瓶中，定容 后摇摇匀。根据称取试剂试剂 的质质量和容量瓶 的体积积，即可计计算出所配制溶液的准确 浓浓度，这这种配制标标准溶液的方法称为为直 接配制法 二、二、间间间间接配置法接配置法 先配制接近所需浓浓度的溶液， 然后再用基准物质质或另一种已知准确 浓浓度的标标准溶液，通过过滴定确定其 准确浓浓度。这这种配制标标准溶液的方 法称为间为间 接配置法，也称标标标标定法定法 一、指示剂的作用原理 酸碱滴定过程本身不发生任何 外观的变化，需借助酸碱指示剂的 颜色变化来指示滴定的终点 一、指示剂的作用原理 酸碱指示剂自身是弱的有机酸 或有机碱，其共轭酸碱对具有不同 的结构（颜色不同） 当pH改变时，共轭酸碱对相互 转变，从而引起溶液颜色发生变化 PH4.4时： PH8时： 酚酞指示剂酚酞指示剂（是有机弱酸）在水溶液 中发生离解作用和颜色变化 使用时，酚酞一般配成0.5%酒精溶液 二、指示剂的pH变色范围 溶液颜色取决于 的比值 二、指示剂的pH变色范围 二、指示剂的pH变色范围 一、滴定过过程中pH的计计算 和滴定曲线线的绘绘制 (一) 强碱滴定强酸 强碱滴定强酸的基本反应为应为 ： 以0.1000mol/LNaOH 溶液滴定20.00mL0.1000 mol/L HCl 溶液为例讨论滴定过程中溶液pH的变化规律 滴定过过程的4阶阶段： (1)(1)滴定前：滴定前：滴定开始前，溶液的PH值值取 决于HCl溶液的初始浓浓度 c(H3O+)=c(HCl)=0.1000 molL-1 pH = -lg0.1000=1.00 (2)(2)滴定开始至化学滴定开始至化学计计计计量点前：量点前： HCl过过量，溶液PH值为值为 剩余HCl的浓浓度 (2)(2)滴定开始至化学滴定开始至化学计计计计量点前：量点前： 加入18.00 mL NaOH溶液(中和百分数90) 时时 PH=2.28PH=2.28 加入19.98 mL NaOH溶液(中和百分数99.9 ) PH=4.30 PH=4.30 (3) (3) 化学化学计计计计量点量点时时时时： 加入20.00 mL NaOH 溶液时时 ，NaOH 与 HCl 恰好完全反应应， 溶液呈中性 H+=OH-=1.010-7mol/L PH =7.0 (4)(4)计计计计量点后：量点后： NaOH 过过量，溶液的 OH-浓浓度决定于 过过量的 NaOH 的浓浓度 当加入 20.02 mL NaOH溶液(中和百 分数100.01） 滴定开始前： 等量点： 等量点前： 等量点后： 溶液为盐 酸 NaOH完全反应 ，盐酸过量 HCl与NaOH 等量反应 HCl完全中和， NaOH过量 H+=cHCl pH=7 总结 加入NaOH V/mL HCl被滴定 百分数 剩余HCl V/ml 过量NaOH V/mL pH 0.000.0020.001.00 18.0090.002.002.28 19.8099.000.203.30 19.9699.800.044.00 19.9899.900.024.30 20.00100.00.007.00 20.02100.10.029.70 20.04100.20.0410.00 相对误差 0.1% 18.00 0.02 1.28 0.3 2.7 2.7 0.02 0.02 3.3 突跃范围： 4.39.7 甲基橙：3.14.4 甲基红：4.46.2 酚酞：8.010.0 百里酚蓝： 1.22.8 强碱滴定一元弱酸 HA 的基本反应为应为 ： OH-(aq) + HA(aq) = A-(aq) + H2O(l) （二）强碱（酸）滴定弱酸（碱） 1、滴定过程中pH的计算 和滴定曲线的绘制 以0.1000mol/LNaOH 溶液滴定20.00mL0.1000 mol/L HAc 溶液为例讨论滴定过程中溶液pH的变化规律 （1 1）滴定前：）滴定前： 溶液的H+主要来自HAc的解离 : （二）强碱（酸）滴定弱酸（碱） (2)(2)滴定开始前至化学滴定开始前至化学计计计计量点前量点前 ： 滴加的NaOH 与 HAc 反应应生 成 NaAc ，溶液中同时还时还 有剩余 的HAc HAc 与 NaAc 组组成了缓缓冲系 统统： （二）强碱（酸）滴定弱酸（碱） 1、滴定过程中pH的计算 和滴定曲线的绘制 (2)(2)滴定开始前至化学滴定开始前至化学计计计计量点前量点前 ： HAc 与 NaAc 组组成了缓缓冲系 统统 (2)(2)滴定开始前至化学滴定开始前至化学计计计计量点前量点前 ： HAc 与 NaAc 组组成了缓缓冲系统统 ： 当加入 19.98 mL NaOH 溶液时时 (3) (3) 化学化学计计计计量点量点时时时时： 滴加 20.00 mL NaOH 溶液，HAc 全部与 NaOH 反应应生成 NaAc，溶液 的 OH- 主要取决于 Ac- 的解离： (4)(4)化学化学计计计计量点后：量点后： NaOH 过过量，溶液中含有NaAc和NaOH， Ac-的碱性比NaOH弱得多，因此溶液的 OH- 浓浓度取决于过过量的 NaOH： 当加入 20.02 mL NaOH 溶液时时： HAcHAc HAc 滴定开始前： 等量点时： 等量点前： 等量点后： 溶液为醋 酸 NaOH完全反 应，醋酸过 量，与醋酸 钠组成缓冲 溶液 HAc与NaOH等量反 应，形成盐溶液 总结 HAc完全中和 ，NaOH过量 加入NaOH V/mL HAc被滴 定百分数 剩余HAc V/ml 过量 NaOH V/mL pH 0.000.0020.002.88 18.0090.002.005.71 19.8099.000.206.74 19.9899.900.027.76 20.00100.00.008.73 20.02100.10.029.70 20.20101.00.2010.70 相对误差 0.1% 突跃范围： 7.749.70 甲基橙：3.14.4 甲基红：4.26.2 酚酞：8.010.0 1、两条滴定曲线的比较 二、二、pHpH的突跃范围与指示剂的选择的突跃范围与指示剂的选择 与 NaOH 滴定 HCl 滴定曲 线线相比较较，NaOH滴定HAc的滴定曲 线线有以下特点： (1) (1) 滴定曲滴定曲线线线线的起点高：的起点高： 由于 HAc 是弱酸，其解离度 较较小，溶液中的H+ 浓浓度小于强酸 的起始浓浓度，起始pH也不同 （ pH=12.87） 与 NaOH 滴定 HCl 滴定曲线线 相比较较，NaOH滴定HAc的滴定曲线线有以 下特点： (2) (2) 滴定曲滴定曲线线线线的形状不同：的形状不同： 开始滴定时时溶液pH 增大较 较快， 随后稍慢（pH=2.87-5.7）在化学计计量 点附近pH发发生突变变，（pH=7.76-9.7） 化学计计量点后，滴定曲线线的变变化情况 与 NaOH 滴定 HCl 时时相同 (3) (3) 化学化学计计计计量点量点为为为为碱性：碱性： 滴定至化学计计量点时 时，HAc与 NaOH反应应完全，生成 NaAc，发发 生盐类盐类 水解，pH=8.72 而 NaOH 滴定 HCL 至化学计计 量点时时pH=7 (4) (4) 滴定突滴定突跃跃跃跃范范围围围围小：小： 0.1000molL-1 NaOH 溶液 滴定0.1000 molL-1HAc溶液的滴