八章酸碱滴定法ppt课件

1、第八章第八章 酸碱滴定法酸碱滴定法8.1 酸碱指示剂酸碱指示剂8.1.1 酸碱指示剂的作用原理酸碱指示剂的作用原理酸碱指示剂普通是弱的有机酸或有机碱，它的酸碱指示剂普通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颜色。酸式与其共轭碱式相比应具有明显不同的颜色。当溶液的当溶液的pHpH改动时，指示剂失去质子由酸式转改动时，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，由化为碱式，或得到质子由碱式转化为酸式，由于构造上的改动，引起了颜色的变化。于构造上的改动，引起了颜色的变化。甲基橙甲基橙MO)-MO)-双色双色 pH 3.1, pH 3.1,酸式色，红色；酸式色，

2、红色； pH pH 4.4, 4.4, 碱式色，黄色；碱式色，黄色； pH 3.1-4.4 pH 3.1-4.4，两种方式共存，为混合色，两种方式共存，为混合色，橙色。橙色。酚酞酚酞PPPP- - 单色在酸性溶液无色，单色在酸性溶液无色，在碱性溶液中转化为醌式后显红色。在碱性溶液中转化为醌式后显红色。COHOHCOCOCOOOH+2O 无色 红色 (内酯式、酸式色) (醌式、碱式色) 甲基红甲基红MRMR- - 双色在酸性溶液红色，双色在酸性溶液红色，在碱性溶液中显黄色。在碱性溶液中显黄色。 HIn = H+ + In- 酸式色酸式色 碱式色碱式色 10， 碱式色；碱式色； 0.1，酸式色；，

3、酸式色； =1， pH=pKa HKHInInaHInIn8.1.2 指示剂的变色范围指示剂的变色范围指示剂指示剂 变色范围变色范围 酸式色酸式色 碱式色碱式色 pKHIn MO 3.14.4 红红 黄黄 3.4 MR 4.46.2 红红 黄黄 5.0 PP 8.09.6 无无 红红 9.1实际变色点：实际变色点： 酸碱式的混合色。酸碱式的混合色。实际变色范围：实际变色范围： pH=PKa1常用的酸碱指示剂常用的酸碱指示剂温度温度 pH 18 100 pH 18 100 MO 3.14.4 MO 3.14.4 2.53.72.53.7 PP PP 8.09.6 8.19.08.09.6 8.1

4、9.0指示剂用量：双色指示剂，指示剂用量不指示剂用量：双色指示剂，指示剂用量不会影响指示剂变色点的会影响指示剂变色点的pHpH。但用量太多，。但用量太多，带来误差。单色指示剂，指示剂用量的多带来误差。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，指示剂参少对它的变色范围是有影响的，指示剂参与过多，终点提早。与过多，终点提早。离子强度和溶剂的影响：添加离子强度，离子强度和溶剂的影响：添加离子强度，指示剂的实际变色点变小。指示剂的实际变色点变小。8.1.3 影响要素影响要素 一类同时运用两种指示剂，利用彼此颜色之间的一类同时运用两种指示剂，利用彼此颜色之间的互补作用，使变色更加敏锐。如溴甲

5、酚绿和甲基红。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。高变色的敏锐度。 需求将滴定终点限制在很窄的需求将滴定终点限制在很窄的pHpH范围内，可采用范围内，可采用混合指示剂。混合指示剂。 非混合指示剂，终点颜色变化约有非混合指示剂，终点颜色变化约有0.3pH0.3pH的不确的不确定度。用混合指示剂，有定度。用混合指示剂，有0.2pH0.2pH的不确定度。的不确定度。8.1.4 混合指示剂混合指示剂HAc水溶液：

6、水溶液： -+2(OH )2 (H S)(HS )(H )cccc+2-323(H )(CO )(H CO )(OH )cccc+-(H )(Ac )(OH )cccNa2S的的OH-表达式：表达式： NaHCO3的质子条件：的质子条件：内容：酸碱反响达平衡时酸失去的质子数内容：酸碱反响达平衡时酸失去的质子数 等于碱得到的质子数等于碱得到的质子数例：例：(1)(1)零水准物质的选择零水准物质的选择 (2) 质子条件式书写方法质子条件式书写方法a溶液中大量存在的溶液中大量存在的b参与质子转移反响参与质子转移反响a.等式左边等式左边得质子后产物得质子后产物b.等式右边等式右边失质子后产物失质子后产

7、物c.根据质子得失相等原那么列出质子条件式根据质子得失相等原那么列出质子条件式 在处置多元酸碱时应留意浓度前的系数。在处置多元酸碱时应留意浓度前的系数。 质子条件式中不应出现作为质子参考水质子条件式中不应出现作为质子参考水 准的物质。准的物质。留意：留意：写出写出NH4H2PO4水溶液的质子条件式：水溶液的质子条件式：+H+ -H+H+ H2O OH- NH4+ NH3H3PO4 H2PO4-HPO42- H2PO4- PO43- H+H3PO4=OH-+NH3+2PO43-+HPO42-2.一元弱酸一元弱酸(HA)的的c(H+)的计算的计算 质子条件式质子条件式:代入平衡关系式：代入平衡关系

8、式： HA H+ + A-2+aw(H ) =(HA)+cKcK+(HA)(H )(HA)(H )accccK+aawaw(H ) +(H )+(H )cKccKKcK K32-()-0c(H+)=c(A-)+c(OH-)(总浓度为总浓度为cmolL-1)准确计算式：准确计算式：由分布系数：由分布系数：假设：假设： c Ka 20Kw ，可忽略，可忽略Kw。假设：假设：cKa20KW ， 且且c/Ka400 或或5% 对于对于那那么么:+aa(H ) +(H )cKccK2-0近似计算式近似计算式:2aaa+4(H )2KKcKc最简式最简式:aHKcc2+aw(H ) =(HA)+cKcK那

9、么：那么：c(HA)=c c(H+)c同理，对于一元弱碱同理，对于一元弱碱-OH bcK2-4OH 2bbbKKcK最简式：最简式：条件：条件：cKa20KW 近似式：近似式：条件：条件：cKb20KW ，c/Kb400 或或5% 例：计算例：计算298K时时0.10molL-1 HAc 溶液中溶液中H+,Ac- HAc,OH- pH, (Ka =1.810-5)。解：解：-a-5-3-1(H )(Ac )(HAc) 0.1 1.8 10 1.3 10 (mol L ) cccKc(HAc)=0.1-c(H+)0.1(molL-1)CKa20Kw，C/Ka400)L(mol107.7 101.

10、3101)(OH112-3-14-c-3(H )100%(HAc)1.3 10 100%1.3%0.1ccpH = -lgc(H+)=2.893. 多元弱酸碱多元弱酸碱1多元弱酸：设多元酸的浓度为多元弱酸：设多元酸的浓度为c1accK+（H ）1bccK-（O H ）2 2多元弱碱：设多元弱碱的浓度为多元弱碱：设多元弱碱的浓度为c c12aaKKa1（，且c/K 400）12bbKKKb1（，且c/400）NaHAa1a2cK K+（H ）a2a3cK K+（H ）Na H2PO4 Na2HPO4 NH4Aca1a2cK K+（H ）abcK K+（H ）8.2.1 根本概念根本概念滴定曲线；

11、以溶液的滴定曲线；以溶液的pH为纵坐标，所滴为纵坐标，所滴入的滴定剂的物质的量或体积为横坐标作入的滴定剂的物质的量或体积为横坐标作图。图。滴定分数或滴入百分率滴定分数或滴入百分率；衡量滴定反响；衡量滴定反响进展的程度。进展的程度。突跃范围：突跃范围：在在0.999 至至1.001之间时的之间时的pH值。指示剂的值。指示剂的 pKa应落在突跃范围内，此应落在突跃范围内，此时滴定误差在时滴定误差在0.1%。酸碱浓度通常为酸碱浓度通常为0.1 mol/L，且浓度应接近。，且浓度应接近。.8.2 酸碱滴定的根本原理酸碱滴定的根本原理8.2.2 强酸碱滴定强酸碱滴定 0.10molL-1 NaOH滴定滴

12、定20.00mL 0.10molL-1 HCl H+OH- =H2O Kt=1/Kw=1014.00+-+-c(H )V(H )-c(OH )V(OH )H =V(H )+V(OH )-0.1%时时:+-1-520.00 0.1000-19.98 0.1000H =5.0 10 mol L20.00+19.98 pH=4.302. 滴定开场到滴定开场到sp前前: H+=c(HCl)(未中和未中和)1. 滴定前滴定前: H+=c(HCl)=0.1000molL-1 pH=1.003. sp时时: H+=OH- pH=7.004. sp后后:OH-=c(NaOH)(过量过量)-+-+-(OH) (

13、OH)(H ) (H )OH =(H )(OH)cV-cVV+V+0.1%时时:-5-10.02OH =0.1000=5.0 10 mol L40.02H+=2.010-10molL-1 pH=9.700.1000molL-1 NaOH滴定滴定20.00mL 0.1000molL-1 HCl NaOHmLT%剩余剩余HClmL过量过量NaOHpHH+计算计算0.00020.01.00滴定前滴定前:H+=c(HCl)18.0090.02.002.28sp前前:H+=19.8099.00.203.0019.9899.90.024.30 sp: H+=OH- =10-7.0020.00100.00.

14、000.007.0020.02100.10.029.7020.20101.00.2010.70sp后后:OH-=22.00110.02.0011.6840.00200.020.0012.52+-+-(H ) (H )(OH ) (OH )(H )(OH )cV-cVV+V-+-(OH) (OH)(H ) (H )(H )(OH)cV-cVV+V突突跃跃pHsp=7.00pHsp=7.00，突跃范围：突跃范围：pHpH为为4.30-9.704.30-9.70；指示剂：指示剂：pKapKa在突跃范围内。在突跃范围内。当酸碱浓度增大当酸碱浓度增大1010倍时，倍时，滴定突跃部分的滴定突跃部分的pHp

15、H变化范变化范围添加两个围添加两个pHpH单位。单位。1mol/L1mol/L， 突跃突跃3.310.73.310.7，3 3种指示剂。种指示剂。0.1 mol/L0.1 mol/L，突跃突跃4.309.704.309.70，2 2种指示剂。种指示剂。0.01 mol/L0.01 mol/L， 突跃突跃5.38.75.38.7，甲基红，煮，甲基红，煮沸沸溶液驱除溶液驱除CO2CO2。.8.2.3 一元弱酸碱的滴定一元弱酸碱的滴定 (Ka(HAc)=10-4.76, Ka(HA)=10-7.00)NaOHmLT%组成组成pHHAcpHHAH+计算式计算式00HA2.884.00 与滴定强酸的与滴

16、定强酸的pH相同相同10.0050.0HA+A-4.767.0018.0090.0HA+A-5.717.9519.8099.0HA+A-6.679.0019.9699.8HA+A-7.469.5619.9899.9HA+A-7.769.7020.00100.0A-8.739.8520.02100.1A-+OH-9.7010.0020.04100.2A-+OH-10.00 10.1320.20101.0A-+OH-10.70 10.7022.00110.0A-+OH-11.6811.68+aaH =K c+a-HAH =A K-bOH =(A )K c-OH = (NaOH)+HAc-0.1%:

17、pH=pKa+3用用0.1 mol/LNaOH0.1 mol/LNaOH滴定滴定一样浓度的一样浓度的HAcHAc：pHsppHsp为为8.728.72突跃：突跃：pH7.749.70pH7.749.70之间。之间。指示剂：酚酞指示剂：酚酞Ka值对突跃范围的影响：值对突跃范围的影响：酸愈弱，酸愈弱，Ka越小，突跃范越小，突跃范围越小。围越小。强酸滴定一元弱碱强酸滴定一元弱碱用用0.1 mol/LHCl0.1 mol/LHCl滴定滴定一样浓度的一样浓度的NH3NH3。pHsppHsp：5.285.28突跃：突跃：pH4.306.25pH4.306.25之间。之间。指示剂：甲基红指示剂：甲基红 多元

18、酸的滴定：多元酸的滴定： 用等浓度用等浓度NaOHNaOH滴定滴定0.10 mol/L 0.10 mol/L H3PO4 H3PO4 pHsp1=4.70 pHsp1=4.70 甲基橙甲基橙 pHsp2=9.66 pHsp2=9.66 酚酞酚酞 * * CKa110-8 CKa110-8 准确的滴定，准确的滴定， * * 相邻两级相邻两级KaKa比值比值 104 104， 分步滴定。分步滴定。8.2.4 多元酸和混合酸的滴定多元酸和混合酸的滴定多元碱的滴定：多元碱的滴定：用用HClHCl滴定滴定Na2CO3Na2CO3pHsp1 =8.3 pHsp1 =8.3 酚酞酚酞pHsp2 =3.9 p

19、Hsp2 =3.9 甲基橙甲基橙强酸或强碱强酸或强碱 C 10-4 mol/L C 10-4 mol/L弱酸的滴定弱酸的滴定 Cka 10-8 Cka 10-8弱碱的滴定弱碱的滴定 Ckb 10- Ckb 10-8 8强碱滴定酸式盐强碱滴定酸式盐NaHA Cka2 10-8NaHA Cka2 10-8强酸滴定酸式盐强酸滴定酸式盐NaHA Ckb2 10-8NaHA Ckb2 10-8多元酸分步滴定多元酸分步滴定 两级两级KaKa比值比值 104 104多元碱分步滴定多元碱分步滴定 两级两级KbKb比值比值 104 104混合酸分别滴定混合酸分别滴定 C1Ka1C1Ka1/ /C2ka2C2ka2 104 1048.2.5 酸碱滴定中准确滴定的判据酸碱滴定中准确滴定的判据碱规范溶液碱规范溶液: NaOH 配制配制: 以饱和的以饱和的NaOH(约约19 molL-1), 用除去用除去CO2 的去离子水稀释的去离子水稀释. 标定标定: 1. 邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4), Mr=204.2 pKa2=5.4, PP, 称小样称小样, 平行平行3份份. 2. 草酸草酸(H2C2O42