第4章酸碱滴定法1 ppt课件

1、第 4 章 酸碱滴定法Acid-Base Titrations第四章第四章 酸碱滴定法酸碱滴定法 4-1 酸碱平衡中氢离子浓度的计算酸碱平衡中氢离子浓度的计算4-2 酸碱滴定曲线及滴定终点的检测酸碱滴定曲线及滴定终点的检测 4-2-1 酸碱指示剂酸碱指示剂 4-2-2 典型酸碱体系的滴定曲线典型酸碱体系的滴定曲线 及终点误差及终点误差4-3 酸碱滴定法的运用酸碱滴定法的运用滴定分析对化学反响的要求滴定分析对化学反响的要求 (1) (1) 定量定量 ( (化学计量关系化学计量关系 完全完全) ) (2) (2) 迅速迅速 (3) (3) 有适宜确实定终点的方法有适宜确实定终点的方法 强度、浓度等

2、要素强度、浓度等要素 反响完全程度反响完全程度 pH突跃范围突跃范围酸碱指示剂的变色酸碱指示剂的变色 终点误差终点误差4-1 酸碱平衡中氢离子浓度的计算酸碱平衡中氢离子浓度的计算 质子条件质子条件 准确计算式准确计算式 近似计算式近似计算式 合理的近似计算规范合理的近似计算规范 pH 不超越不超越 0.02 个个pH单位单位 H+ 不超越不超越5 4-1-1 强酸或强碱溶液强酸或强碱溶液HCl溶液为例溶液为例 准确计算式准确计算式 近似计算式近似计算式 H+ = c + OH- H+ = c c 20OH- 或或 c2 20 KWHHWKc4-1-2 一元弱酸或弱碱溶液一元弱酸或弱碱溶液 如浓

3、度为如浓度为 c 的的HA溶液溶液 H+ = A- + OH - 准确计算式准确计算式 近似计算式近似计算式 最简式最简式 H + 2 = K a ( c - H + ) H+2=Kac H+2+KaH+ - Kac = 0 HHHAHW KKaHHHW KKcKaa24H2cKKK aaa cKaHA- OH- 即即c 与与Ka都不太都不太小小H+ c 210 cKa24H2cKKK aaa 4-1-2 一元弱酸或弱碱溶液一元弱酸或弱碱溶液 如浓度为如浓度为 c 的的HA溶液溶液 H+ = A- + OH - 准确计算式准确计算式 近似计算式近似计算式 最简式最简式 H+2 =Ka(c-H

4、+) H+2=Kac H+2+KaH+ - Kac = 0 HHHAHW KKaHHHW KKcKaacKaHHHWKc HHHW KcKa WHKcKa 4-1-3 多元酸或碱溶液多元酸或碱溶液 准确计算需解高次方程准确计算需解高次方程n元酸元酸n+1种存在方式种存在方式解解n+2次方次方程程H+ = H2A- + 2HA2- + 3A3- + OH-HHAH3HAH2HAHH33233321211wKKKKKKK aaaaaa 假设假设 C 较大，较大，Ka相差较多相差较多 经常可以当作一元酸思索经常可以当作一元酸思索4-1-3 多元酸或碱溶液多元酸或碱溶液 近似计算式近似计算式 最简式最

5、简式HAHH1n aK )H-(H12c aK c aK1H H+ c 2101 cK a混合酸碱溶液混合酸碱溶液 类似处置类似处置HHHCOHCOHHW3321KKK aa 4-1-5 两性物质的溶液两性物质的溶液从质子条件出发从质子条件出发准确计算需解高次方程准确计算需解高次方程如如 NaHCO3 溶液溶液 H+ + H2CO3 = CO32- + OH-HHHCOHCOHHW3321KKK aa 假设进一步离解的假设进一步离解的Ka和和Kb都不大，那么所得都不大，那么所得HA- C，就，就可简化可简化CC4-1-5 两性物质的溶液两性物质的溶液 近似计算式近似计算式 最简式最简式cKKc

6、KK aaa 121WH)(21H aaKK cKKcKK aaa 121W2H)(c aK 1 当当W2KKc a 当当 C“主要平衡法主要平衡法 p.72 如如 HA NaA 溶液溶液 从质子条件出发，从质子条件出发， H+ = OH- + A- cNaA H+ + HA cHA = OH- 代入代入 准确计算式准确计算式 近似计算式近似计算式 最最简式简式HOHHOH H-AHA cca HH H -AHA cca 酸酸性性： OHOH H -AHA cca 碱碱性性： -AHA Hcca HAAH a C 较大，较大， 0.05、cH cOH 4-1-6 弱酸及其共轭碱的溶液 从质子条

7、件出发从质子条件出发 合理简化合理简化 改用近似式乃至准确式改用近似式乃至准确式 最简式入最简式入手手 逐渐逼近法逐渐逼近法准确计算式准确计算式 近似计算式近似计算式 最简式最简式H+ + H2A = A2- + OH- H+ = OH- + A- cNaA H+ + HA cHA = OH-cKaHcHc aK1H 21H aaKK -AHA Hcca OHH cOHAH OHAHAAHH322 - - - -32判断合理与否判断合理与否指示剂的变色点指示剂的变色点 变色范围变色范围 pH = pKHIn pH = pKHIn 1 1 HIn H+ + In- 酸色酸色 碱色碱色4-2 酸碱

8、滴定曲线及滴定终点的检测酸碱滴定曲线及滴定终点的检测4-2-1 滴定终点的检测滴定终点的检测 指示剂法和电位法指示剂法和电位法 酸碱指示剂：构造酸碱指示剂：构造颜色颜色HInHInIn HK HHInIn HIn K101 110 114-2-1 滴定终点的检测滴定终点的检测常用指示剂：甲基橙常用指示剂：甲基橙 甲基红甲基红 酚酞酚酞 p.77 p.77 混合指示剂：颜色的互补混合指示剂：颜色的互补 几种指示剂几种指示剂 指示剂指示剂 惰性染料惰性染料 影响要素：影响要素： 温度温度 溶剂溶剂 用量用量 4-2-2 酸碱滴定曲线及终点误差酸碱滴定曲线及终点误差 1. 强碱酸滴定强酸碱强碱酸滴定

9、强酸碱 0.1000mol/L NaOH 20.00ml 0.1000mol/L HCl 1滴定曲线滴定曲线 2指示剂的选择指示剂的选择 3影响要素影响要素 4终点误差终点误差 滴定前滴定前 pH CHCl pH = 1.00 滴定至滴定至Ep前前 pH C剩余剩余HCl (-0.1%) pH = 4.30 Ep 时时 中性中性NaCl pH = 7.00 Ep 后后 pH C过量过量NaOH (+0.1%) pH = 9.70滴定突跃范围滴定突跃范围1. 强碱酸滴定强酸碱强碱酸滴定强酸碱 0.1000mol/L NaOH 20.00ml 0.1000mol/L HCl 1滴定曲线滴定曲线 2

10、指示剂的选择指示剂的选择 指示剂的变色范围指示剂的变色范围 滴定突跃范围滴定突跃范围 3影响要素影响要素 4终点误差终点误差4-2-2 酸碱滴定曲线及终点误差酸碱滴定曲线及终点误差 滴滴定定突突跃跃范范围围4-2-2 酸碱滴定曲线及终点误差酸碱滴定曲线及终点误差 1. 强碱酸滴定强酸碱强碱酸滴定强酸碱 1滴定曲线滴定曲线 2指示剂的选择指示剂的选择 3影响要素影响要素浓度浓度大大 滴定突跃范围就滴定突跃范围就大大小小 滴定突跃范围就滴定突跃范围就小小十倍十倍 Ep Ep前后各前后各 1 1 个个pHpH单位单位 滴定突跃范围相差滴定突跃范围相差 2 2 个个pHpH单位单位NaOH NaOH

11、滴定滴定HCl 1mol/L HCl 1mol/L pH3.3 pH3.3 10.7 10.7 0.1mol/L 4.3 0.1mol/L 4.3 9.7 9.7 0.01mol/L 5.3 0.01mol/L 5.3 8.7 8.7pH 3.3 10.74.3 9.75.3 8.74-2-2 酸碱滴定曲线及终点误差酸碱滴定曲线及终点误差 1. 强碱酸滴定强酸碱强碱酸滴定强酸碱 1滴定曲线滴定曲线 2指示剂的选择指示剂的选择 3影响要素影响要素浓度浓度大大 滴定突跃范围就滴定突跃范围就大大小小 滴定突跃范围就滴定突跃范围就小小十倍十倍 Ep Ep前后各约前后各约 1 1 个个pHpH单位单位

12、滴定突跃范围相差约滴定突跃范围相差约 2 2 个个pHpH单位单位 滴定允许的相对误差滴定允许的相对误差 0.1 颜色判别的不确定性颜色判别的不确定性 0.2pH 以为以为 滴定突跃范围滴定突跃范围 0.4pH4-2-2 酸碱滴定曲线及终点误差酸碱滴定曲线及终点误差 1. 强碱酸滴定强酸碱强碱酸滴定强酸碱 1滴定曲线滴定曲线 2指示剂的选择指示剂的选择 3影响要素影响要素 4终点误差终点误差 Ep时时 H+ = OH- Ep前前 a = H+ - OH- Ep后后 a = OH- - H+ 100%)10-(10TE pEWpHpH cK- -100%HOH 100% 100% 100% TE

13、ppppepeeee ccacannVV 总总余余( (过过）pepEpH-pHpH 2. 强碱酸滴定弱酸碱强碱酸滴定弱酸碱 0.1000mol/L NaOH 20.00ml 0.1000mol/L HAc Ka = 1.810-5 1滴定曲线滴定曲线 2指示剂的选择指示剂的选择 3影响要素影响要素 4终点误差终点误差 滴定前滴定前 pH CHCl pH = 1.00 滴定至滴定至Ep前前 pH C剩余剩余HCl (-0.1%) pH = 4.30 Ep 时时 中性中性NaCl pH = 7.00 Ep 后后 pH C过量过量NaOH (+0.1%) pH = 9.70cKa-AHA cca

14、cKbOH pH2.887.748.72pH 9.70 7.742 2指示剂的选择指示剂的选择2. 强碱酸滴定弱酸碱强碱酸滴定弱酸碱3影响要素影响要素强度与浓度强度与浓度弱酸强度的影响弱酸强度的影响:浓度一定时浓度一定时弱酸强度越大，滴定反响越完全，突跃范围越大弱酸强度越大，滴定反响越完全，突跃范围越大 Ka 大小大小 Ep和和Ep前的滴定曲线前的滴定曲线 1/10 Ep前前 各点各点pH增大增大 1 个单位个单位 Ep时时 pH增大增大 0.5 个单位个单位 Ep后后 pH值根本不变值根本不变 滴定突跃减小滴定突跃减小 1 个单位个单位2. 强碱酸滴定弱酸碱强碱酸滴定弱酸碱3影响要素影响要素

15、强度与浓度强度与浓度弱酸浓度的影响弱酸浓度的影响:Ka一定时，一定时，浓度越大，滴定突跃范围越大浓度越大，滴定突跃范围越大 浓度大小浓度大小 Ep和和Ep后的滴定曲线后的滴定曲线 1/10 Ep前前 各点各点pH值根本不变值根本不变 Ep时时 pH减小减小 0.5 个单位个单位 Ep后后 各点各点pH减小减小 1 个单位个单位 滴定突跃减小滴定突跃减小 1 个单位个单位2. 强碱酸滴定弱酸碱强碱酸滴定弱酸碱3影响要素影响要素强度与浓度强度与浓度 Ka c思索思索: 指示剂颜色判别不确定性指示剂颜色判别不确定性 0.2 个个pH单位单位 滴定突跃应滴定突跃应 0.4 个个pH单位单位 Ka c

16、210-8 假设指示剂选择恰当，误差假设指示剂选择恰当，误差 0.1 0.1000mol/L HCl 溶液滴定溶液滴定0.1000mol/L NH3 溶液溶液4-2-2 酸碱滴定曲线及终点误差酸碱滴定曲线及终点误差 2. 强碱酸滴定弱酸碱强碱酸滴定弱酸碱 1滴定曲线滴定曲线 2指示剂的选择指示剂的选择 3影响要素影响要素 4终点误差终点误差 Ep时时 H+ HA = OH- Ep前前 a = HA - OH- Ep后后 a = OH- - HA 100%)10-(10TE pEWpHpH cK- -100%OH 100%OHTE100%) HOH 100%TEHAepepepep cccca(

17、 Ep c a 分步滴定：分步滴定： c 210-8 106 104 c 210-10 3. 多元酸碱的滴定多元酸碱的滴定 以以NaOH H2A为例为例 H2AHA- A2- 21 aaKK 总量滴定总量滴定: c 210-81 aK2 aK21 aaKK 1 aK第一第一EpHCO3- 104 pH = 8.3第二第二EpH2CO3 c 210-10 pH = 3.9Na2CO3 溶液设溶液设 0.1mol/L H2CO3 = 4.310-7 = 4.810-11 Na2CO3 = 2.110-4 = 2.310-81b K2b K1 aK2 aK21bb KK 2b K改善措施：改善措施：

18、近近EpEp时煮沸，时煮沸，CO2CO2过量过量HClHCl煮沸，回滴煮沸，回滴CaK1H 21H aaKK 4-3 酸碱滴定法的运用酸碱滴定法的运用4-3-1 酸碱规范溶液酸碱规范溶液 基准物质基准物质(指示剂指示剂) 标定标定HCl: 无水无水Na2CO3 Na2B4O7 10H2O 标定标定NaOH: KHC8H4O4 H2C2O4 2H2O NaOH溶液中溶液中 CO2 的影响的影响 存在方式存在方式 终点终点pH值体系值体系 CO2含量含量 标定与测定终点标定与测定终点pH一致一致 保管中吸收保管中吸收回复回复CO2方式方式 pH 52. 铵盐中氮的测定铵盐中氮的测定 (1) 甲醛法甲醛法 4 NH4+ + 6 HCHO = (CH2)6 N4H+ + 3 H+ + 6 H2O (2) 蒸馏法蒸馏法 NH4+ NH3 NH4+H3BO3吸收吸收 H2BO3 HCl滴滴定定 过量过量 H3BO3 (甲基红甲基红) HCl吸收吸收 NH4Cl+HCl知知,过量过量 NaOH