酸碱滴定ppt课件

第4章：酸碱滴定法 Acid-base titration,酸碱滴定法（acid-base titration): 以质子传递反应为基础的滴定分析法，是滴定分析中最重要的方法之一。 应用的对象：一般酸、碱以及能与酸、碱直接或间接发生质子转移反应的物质,第一节 水溶液中的酸碱平衡 一、质子酸碱理论,凡能给出质子的物质是酸，如HCl、 HAc、NH4+、HPO42-等； 凡能接受质子的物质是碱，如Cl-、 Ac-、NH3、PO43-等。,共轭酸碱理论, 酸碱共轭关系 酸碱反应的实质 酸碱的强度,理解质子酸碱理论：,酸碱共轭关系,酸碱可以是中性分子、阴离子或 阳离子； 同一物质在不同的共轭酸碱对中 可表现出不同的酸碱性。,H2O是酸还是碱 ? ?,酸碱反应的实质是质子的转移，而 质子的转移是通过溶剂合质子来实 现的。,质子的转移类型,酸的离解：,碱的离解：,中和反应：,水的自递：,酸碱反应实际上是两个共轭酸碱对之 间的质子的传递反应，其通式为： 其中酸1与碱1为共轭酸碱对; 酸2与碱2 为共轭酸碱对。,NH4+ + H2O H3O+ + NH3,Ac- + H2O OH- + HAc,共轭酸碱对,共轭酸碱对,HAc + NH3 NH4+ + Ac-,共轭酸碱对,小结：,酸碱半反应不可能单独发生； 酸碱反应是两对共轭酸碱对共同作用的结果； 酸碱反应的实质是质子的转移； 质子的转移是通过溶剂合质子来实现的。,溶剂的质子自递反应,溶剂的质子自递反应：在溶剂分子间发生的质子转移反应。反应式为：,H2O+H2O OH- +H3O+ 酸1 碱2 酸2 碱1,KW=H3O+OH-=1.010-14 25 即： pKW=pH +pOH=14,酸的强度与其共轭碱的强度是反比关系。酸愈强（ pKa愈小），其共轭碱愈弱（ pKb愈大 ），反之亦然。,Ks= Kw = H3O+ OH- 即 KaKb =Ks=Kw 或 pKa+ pKb=pKs=pKw=14,共轭酸碱对的Ka和Kb的关系,例：计算HS-的Kb值。 解：HS-为两性物质，这里指的是作为碱时的离解常数，由 HS- + H2O H2S + OH- 查得: H2S的Ka1=5.110-8，则,酸碱的强度及其表达,在水溶液中酸、碱的强度用其平衡常数Ka 、Kb来衡量。 Ka （ Kb ）值越大，酸（碱）越强。,HAc+H2O H3O+Ac- Ka=1.7510-5,NH4+ +H2O H3O+ +NH3 Ka=5.510-10,HCl + H2O H3O+ +Cl- Ka=1.55106,三中酸的强度顺序是：HCl HAc NH4+,多元酸碱在水中分级电离，其水溶液中存在着多个共轭酸碱对： 例如：三元酸H3A A3- +H2O HA2- +OH- HA2- + H2O H2A- +OH- H2A- + H2O H3A +OH-,三元酸：,pKb3,pKb2,pKb1,由此可见：多元酸HnA最强的共轭碱An-1 的离解常数Kb1对应着最弱的共轭酸 HAn-1 的Kan ；而最弱的碱Hn-1A- 的离解常数Kbn 对应着最强的共轭酸HnA 的Ka1。,24,三、水溶液中酸碱组分的分布 = 某种型体平衡浓度 / 分析浓度,分清两个概念： 分析浓度：溶液体系达平衡后，各组 型体平衡浓度之和（C） 平衡浓度：溶液体系达平衡后，某一 型体的浓度（）,26,1、一元弱酸：,HA A- + H+,27,Ka一定，0、1 与pH有关 ，pH， 0，1 pHpKa，HAc为主 pHpKa， HAc = Ac- pHpKa，Ac-为主,28,2、二元弱酸：,H2C2O4 HC2O4-+ H+ HC2O4- C2O42- + H+,29,30,Ka一定时，0 ，1和 2与H+有关 pH pKa1，H2C2O4为主 pH = pKa1， H2C2O4 = HC2O4- pKa1 pH pKa2 ， HC2O4-为主 pH = pKa2， HC2O4- = C2O42- pH pKa2， C2O42-为主,强酸强碱溶液pH值的计算 弱酸弱碱溶液pH值的计算,第二节 酸碱溶液中氢离子浓度的计算,严格从定义推导出精确式，然后根据具体情况作简化处理。,强酸（强碱）溶液,HA H + + A - H2O H + + OH -,当Ca10-6 mol/L，忽略水的解离,精确式,近似式,例：0.05mol/L的H2SO4溶液的H+ 为0.10mol/L，PH- lg H+1.00,一元弱酸（Ca ）：,精确式,近似式,最简式,一元弱碱（Cb）,最简式,近似式,例：计算NH4Cl液（0.10mol/L ）的pH值。 解：查表可得 Kb= 1.810-5 Ka= KW/ Kb=5.710-10 由于CKa20Kw, C/Ka =0.10/ 5.710-10 500，故可按最简式计算：,例：计算HAc液（0.010mol/L ）的pH值。 解：查表得Ka=1.810-5,由于CKa20Kw, C/Ka =0.010/1.810-5500，故可按最简式计算：,第三节 酸碱指示剂,一、酸碱指示剂的作用原理 二、影响指示剂变色的因素 三、混合指示剂,酸碱指标剂(acid-base indicator)：酸碱滴定中用于指示滴定终点的试剂称为酸碱指标剂。,酸碱指示剂的作用原理,甲基橙：,一般是有机弱酸或有机弱碱，其共轭酸碱形式具有明显不同的颜色；当体系PH改变时，指示剂结构发生转换，从而引起颜色变化。,酚酞：,变色范围：,碱色,酸色,作用于人眼的颜色由 确定，而 又由 确定，因此可由颜色的变化判 断H+的变化，确定滴定的终点。 当两种颜色的浓度比是10或10倍以上时， 我们肉眼只能看到浓度较大的那种颜色。,若 10时，pH=pKHIn1，显In-颜色 若 1/10时，pH=pKHIn-1，显HIn颜色,pH=pKHIn1,所以指示剂的理论变色范围为：,注：实际与理论的变色范围有差别，指 示剂的变色范围越窄，指示变色敏锐。 pKa 理论范围 实际范围 甲基橙 3.4 2.44.4 3.14.4 甲基红 5.1 4.16.1 4.46.2 酚 酞 9.1 8.110.1 8.010.0,需要记忆的变色范围,综上所述，可得出如下几点： 1.各种指示剂的变色范围随指示剂常 数Kin的不同而异。 2.各种指示剂在变色范围内显示出逐 渐变化的过渡颜色。 3.由实验测得的各种指示剂变色范围 的pH幅度一般在12个pH单位。 4.指示剂的变色范围越窄越好。,影响指示剂变色范围的因素,1指示剂的用量 2温度的影响 3溶剂的影响 4滴定次序,1. 指示剂的用量 a.指示剂本身为弱酸碱，会消耗滴定 剂，多加增大滴定误差； b.指示剂太多会导致终点颜色变化不 敏锐； c.在保证灵敏度的前提下尽量少加。,例：50100mL溶液中加入酚酞 2 3 滴，pH = 9 变色 1520 滴，pH = 8 变色,2温度的影响 T KHIn 变色范围 例：甲基橙 180C 3.14.4 1000C 2.53.7 3溶剂的影响 极性介电常数KHIn变色范围,4滴定次序 无色有色，浅色有色 例：酸滴定碱 选甲基橙/红 碱滴定酸 酚酞,混合指示剂,组成 1指示剂+惰性染料 甲基橙+靛蓝（紫色绿色） 2两种指示剂混合而成 溴甲酚绿+甲基红（酒红色绿色） 特点 变色敏锐；变色范围窄,作用原理： 颜色互补,例：溴甲酚绿甲基红,第四节 酸碱滴定法基本原理,滴定能否准确进行 滴定过程中pH的变化规律 怎样选择合适的指示剂,实验方案设计应考虑的问题,一、强酸强碱滴定,例： 用0.1000 mol.L-1 NaOH 滴定 20.00 mL 0.1000 mol.L-1 HCl。,滴定过程中pH值的变化,（1）滴定前Vb = 0：,（2）滴定开始至计量点，Vb Va：SP前0.1% 时 ，加入NaOH 19.98mL,（3）计量点时，Vb = Va（SP）：,（4）计量点后，VbVa ：SP后0.1%，加入NaOH 20.02mL,滴定突跃：化学计量点前后0.1% 的 变化引起pH值突然改变的现象 滴定突跃范围：滴定突跃所在的范围 用途：利用滴定突跃指示终点,滴定开始，强酸缓冲区，pH微小； 随滴定进行，HCL ，pH渐； SP前后0.1%,pH ， 酸碱，pH=5.4； 继续滴NaOH，强碱缓冲区，pH。,指示剂选择原则： 变色点pH处于滴定突跃范围内 颜色变化明显； pH越大，可选指示剂越多。,强酸滴定强碱,用0.1000 mol.L-1 HCl滴定 20.00 mL 0.1000 mol.L-1 NaOH。,C (mol.L-1),浓度对突越范围的影响,1.0,0.10,0.010,0.0010,二、强碱滴定一元弱酸,例：用0.1000 mol.L-1 NaOH 滴 定20.00mL 初始浓度C0为0.1000 mol.L-1 的弱酸HAc。,（1）滴定前，全部是HAc pH2.89 （2）滴定开始至化学计量点前，是HAcAc缓冲体系 pH7.74,（3）化学计量点时，NaAc pH8.73 （4）化学计量点后，NaOHNaAc pH9.70,强碱滴定弱酸,HAc,HCl,强碱滴定弱酸，只可用弱碱性范围变色的指示剂。,强酸滴定弱碱,反应：,（1）化学计量点落 在酸性介质；pH 7； （2）强酸滴定弱 碱，只可用在酸性 介质变色的指示剂。,甲基橙,甲基红,滴定突越影响因素： 被滴定酸的性质，浓度 C一定，Ka，pH Ka一定，C，pH，滴定准确性越差 指示剂的选择： pH =7.749.7，选碱性范围变色的 酚酞，百里酚酞,准确滴定的判断,0.1000 mol.L-1NaOH滴定同浓度、不同强度的酸,HCl,10-5,10-6,10-7,10-8,Ka,pH = 0.20.3,终点准确滴定的可行性判断：cKa 10-8,例： NaAc pKb = 9.24 (H2O)在冰醋 酸介质中，用HClO4-HAc滴定，以结晶紫 为指示剂。 问题：为什么在冰醋酸中能滴定？ (下一章),极弱酸的滴定,（一）酸标准溶液 间接法配制，即先配成近似浓度，后用无水碳酸钠或硼砂标定。 （二）碱标准溶液 间接法配制，一般用二水草酸或邻苯二甲酸氢钾标定。,四、标准溶液溶液的配置与标定,五、酸碱滴定法的应用,5.5,例(碱量法)：NaHCO3的测定(ChP2000 P1001) 可以用HCl直接滴定，反应如下： NaHCO3 + HCl = NaCl + H2CO3 CO2 + H2O,例(酸量法)：乙酰水杨酸(阿司匹林)的测定,分子结构中含有羧基。 可以用NaOH直接滴定，反应如下： NaOH + -COOH = H2O + -COONa,例(剩余滴定法)：乌洛托品的含量 测定（ChP2000 P167） 乌洛托品在定过量酸中水解为铵盐 和甲醛，加热驱尽甲醛后，剩余的 酸用标准碱回