第九章酸碱滴定法

1、1第 九 章 酸 碱 滴 定 法第一节第一节 酸碱指示剂酸碱指示剂第二节第二节 酸碱滴定曲线和指示剂的选择酸碱滴定曲线和指示剂的选择第三节第三节 酸碱滴定液的标定酸碱滴定液的标定第四节第四节 应用与示例应用与示例2 一、酸碱指示剂的变色原理一、酸碱指示剂的变色原理 酸碱滴定过程本身不发生任何外观的变化，酸碱滴定过程本身不发生任何外观的变化，常借用其它物质来指示滴定终点，在酸碱滴定中常借用其它物质来指示滴定终点，在酸碱滴定中用来指示滴定终点的物质叫酸碱指示剂用来指示滴定终点的物质叫酸碱指示剂.酸碱指示剂酸碱指示剂本身是弱的本身是弱的有机酸或碱有机酸或碱，其酸式与其共轭碱式，具，其酸式与其共轭碱式

2、，具有不同结构，且颜色不同。当溶液中的有不同结构，且颜色不同。当溶液中的pH值改变时，值改变时，指示剂得到质子指示剂由碱式转变为酸式，或者失指示剂得到质子指示剂由碱式转变为酸式，或者失去质子由酸式转变为碱式。去质子由酸式转变为碱式。第一节第一节 酸碱指示剂酸碱指示剂3滴定终点的两种指示方法：滴定终点的两种指示方法： a. a.仪器法：仪器法：通过测定滴定过程中电位等参数的变化。 b.b.指示剂法：化学计量点时指示剂颜色的突变。指示剂法：化学计量点时指示剂颜色的突变。 简单、方便。简单、方便。 第一节第一节 酸碱指示剂酸碱指示剂4 酚酞酚酞 8.210.0甲基橙甲基橙3.14.4 一类在特定的一

3、类在特定的pH范围内，随着溶液范围内，随着溶液pH值的改变值的改变能显现不同颜色的有机弱酸或有机弱碱能显现不同颜色的有机弱酸或有机弱碱第一节第一节 酸碱指示剂酸碱指示剂5甲基橙甲基橙 ( Methyl Orange， MO)(CH3)2N(CH3)2N=N=N H=NNSO3-SO3-OH- H+pKa=3.4 4.4黄黄4.0橙橙3.1红红酸碱指示剂的变色原理酸碱指示剂的变色原理甲基橙：甲基橙：酸式酸式碱式碱式HIn + H2O H3O+ + In-6 酚酞：三苯甲烷类，碱滴酸时用。酚酞：三苯甲烷类，碱滴酸时用。 变色范围：变色范围： 8 810 10 ，无色变红色。，无色变红色。 无色分子

4、无色分子无色分子无色分子无色分子无色分子红色分子红色分子无色分子无色分子酸碱指示剂的变色原理酸碱指示剂的变色原理7二、酸碱指示剂的变色范围二、酸碱指示剂的变色范围指示剂变色范围pH颜色变化pKHIn浓度用量（滴/10mL试液）百里酚蓝1.22.8红黄1.70.1的 20乙醇溶液l2甲基黄2.94.0红黄3.30.1的 90乙醇溶液1甲基橙3.14.4红黄3.40.05%的水溶液1溴酚蓝3.04.6黄紫4.10.1的 20乙醇溶液或其钠盐水溶液1溴甲酚绿4.15.6黄蓝4.90.1的 20乙醇溶液或其钠盐水溶液13甲基红4.46.2红黄5.00.1的 60乙醇溶液或其钠盐水溶液1溴百里酚篮6.2

5、7.6黄蓝7.30.1的 20乙醇溶液或其钠盐水溶液1中性红6.88.0红黄橙7.40.1的 60乙醇溶液1苯酚红6.88.4黄红8.00.1的 20乙醇溶液或其钠盐水溶液1百里酚蓝8.09.6黄蓝8.90.1的 20乙醇溶液14酚 酞8.010.0无红9.10.5的 90乙醇溶液13百里酚酞9.410.6无蓝10.00.1的 90乙醇溶液12第一节第一节 酸碱指示剂酸碱指示剂8 酸碱指示剂的酸式酸碱指示剂的酸式 ( 用用HIn代表代表 ) 和碱式和碱式 ( 用用In-代表代表 ) 在溶液中存在如下质子转移平衡在溶液中存在如下质子转移平衡-3nHInnH O I HI K-n3HInnHI H

6、 O I K-nHInnI pHlgHI pK酸碱指示剂的变色范围和变色点酸碱指示剂的变色范围和变色点HIn + H2O H3O+ + In-9酸碱指示剂的讨论酸碱指示剂的讨论 （1）KHIn / H+ = In- / HIn KHIn 一定，指示剂颜色随溶液一定，指示剂颜色随溶液H+ 改变而变改变而变 In- / HIn = 1 时：时： 中间颜色中间颜色(理论变色点理论变色点) = 1/10 时：时： 酸色，勉强辨认出碱色酸色，勉强辨认出碱色 = 10/1 时：时： 碱色，勉强辨认出酸色碱色，勉强辨认出酸色 指示剂变色范围：指示剂变色范围： pKHIn 110（2 2）结论）结论 a. 酸

7、碱指示剂的变色范围不一定正好位于酸碱指示剂的变色范围不一定正好位于 pH 7 左左右，由指示剂的右，由指示剂的pKHIn决定。决定。 b. 颜色逐渐变化。颜色逐渐变化。 c. 变色范围变色范围 pKHIn 1 (2个个pH单位单位)11l三、影响指示剂变色范围的其它因素第一节第一节 酸碱指示剂酸碱指示剂1、指示剂用量2、温度 3、溶剂4、滴定的顺序12四、混合指示剂四、混合指示剂 利用颜色的互补作用使颜色变化敏锐，易观察利用颜色的互补作用使颜色变化敏锐，易观察第一节第一节 酸碱指示剂酸碱指示剂13 滴定过程中所加入的滴定过程中所加入的酸或碱标酸或碱标准溶液准溶液的量为横坐标，以相应溶液的量为横

8、坐标，以相应溶液的的pH值为纵坐标，所绘制的关系曲值为纵坐标，所绘制的关系曲线称为线称为酸碱滴定曲线酸碱滴定曲线。一、滴定曲线一、滴定曲线 第二节第二节 滴定曲线和指示剂的选择滴定曲线和指示剂的选择14 0.1000 molL-1 NaOH滴定滴定 0.1000molL-1 HCl 20.00ml 1. 滴定过程中溶液滴定过程中溶液pH的计算：的计算： （1）滴定前：锥型瓶中溶液的酸度为：）滴定前：锥型瓶中溶液的酸度为： H3O+=0.1000 molL-1 pH=1.00 （一）强碱滴定强酸（一）强碱滴定强酸 第二节第二节 滴定曲线和指示剂的选择滴定曲线和指示剂的选择15 a. VNaOH

9、=10.00ml H3O+ = = 3.33 x 10-2 molL-1 pH=1.47 b. VNaOH = 18.00ml H3O+ = = 5.12 10-3 molL-1 pH=2.290.1000 10.00 20.00+10.000.1000 2.00 20.00+18.00 c. VNaOH =19.00ml H3O+ = = 2.56 10-3 molL-1 pH=2.59 d. VNaOH = 19.98 H3O+ = = 5.00 10-5 molL-1 pH=4.300.1000 1.00 20.00+19.000.1000 0.02 20.00+19.98（2 2）滴定

10、开始至计量点前）滴定开始至计量点前 溶液的溶液的pHpH取决于剩余取决于剩余HClHCl的浓度的浓度16 （4）计量点后）计量点后: 液的液的pH值取决于过量值取决于过量NaOH的浓度的浓度 VNaOH = 20.02ml时，时， OH- = =5 x 10-6 （ molL-1） pOH=4.3 pH=9.70.1000 x 0.02 20.00+20.02（3）计量点时）计量点时: VNaOH =20.00ml H3O+=1.00 x 10-7 molL-1 pH=7.00第二节第二节 滴定曲线和指示剂的选择滴定曲线和指示剂的选择17这种溶液这种溶液pH的急剧改的急剧改变，称为变，称为滴定

11、突跃滴定突跃滴定突跃所在的滴定突跃所在的pH范围，称为范围，称为滴定突跃范围。滴定突跃范围。VNaOH-141210 8 6 4 2pH10 20 30 40计量点计量点4.39.718 理想的指示剂应在反应的计量点时变色理想的指示剂应在反应的计量点时变色0.1000NaOH141210 8 6 4 210 20 30 40pHVNaOH计量点计量点0.1000HCl二、指示剂的选择二、指示剂的选择一般来说：一般来说：碱滴定酸碱滴定酸 酚酞酚酞酸滴定碱酸滴定碱甲基橙甲基橙19l选择原则：指示剂的变色范围应选择原则：指示剂的变色范围应在突跃范围内在突跃范围内或至少部分在突跃范围之内或至少部分在突

12、跃范围之内l考虑到视觉对颜色变化的敏感性，一般应选择考虑到视觉对颜色变化的敏感性，一般应选择由浅到深的颜色变化由浅到深的颜色变化指示剂的选择指示剂的选择2010 20 30 401210 8 6 4 2pH计量点计量点 对于强酸强碱，对于强酸强碱，突跃突跃范围与酸碱浓度有关范围与酸碱浓度有关。浓。浓度每降低度每降低10倍，突跃将减倍，突跃将减少少2个个pH单位。单位。0.0100mol/L 5.38.7 c 突跃范围突跃范围1.000mol/L 3.310.70.1000mol/L 4.39.7 0.0010mol/L 6.37.7 所以酸碱浓度不能小于所以酸碱浓度不能小于10-4mol/L突

13、跃范围与酸碱浓度的关系突跃范围与酸碱浓度的关系21 （2）滴定开始至计量点前）滴定开始至计量点前 溶液剩余的溶液剩余的HAc和反应生成和反应生成的的NaAc组成缓冲系：组成缓冲系： pH =pKa + lg c（Ac-）c（HAc）0.1000 molL-1 NaOH滴定滴定0.1000molL-1 HAc 20.00ml 1. 滴定过程中溶液滴定过程中溶液pH的计算：的计算：（1）滴定前锥型瓶中溶液的酸度为）滴定前锥型瓶中溶液的酸度为 当滴入当滴入NaOH溶液的体积分别为溶液的体积分别为18.00、19.00和和19.98ml时，溶液的时，溶液的HAc、Ac-浓度及浓度及pH分别为：分别为：

14、 H3O+ = = 1.760 10-5 0.1000 pH=2.88aK c（二）一元弱酸的滴定（二）一元弱酸的滴定22 0.100 0molL-1NaOH滴定滴定20.00mL 0.100 0molL-1HAc溶液的溶液的pH值值23pH-141210 8 6 4 2HAcHCl10 20 30 40mll 起点起点pH为为2.88而不是而不是1l 滴定曲线坡度平缓滴定曲线坡度平缓l 计量点计量点pH是是8.73而不是而不是7l 一滴引起的突跃范围较窄一滴引起的突跃范围较窄一元弱酸一元弱酸滴定曲线特点和指示剂选择滴定曲线特点和指示剂选择一元弱酸的滴定一元弱酸的滴定24 对于弱酸碱，突跃范对

15、于弱酸碱，突跃范围不仅与酸碱浓度有关，围不仅与酸碱浓度有关，还与其强度有关。还与其强度有关。当浓度当浓度不变时，弱酸的不变时，弱酸的Ka值越小，值越小，突跃范围越窄。突跃范围越窄。 强碱滴定弱酸强碱滴定弱酸c = 0.1000mol L-1 原则：原则：KacA 10-8突跃范围与弱酸、碱强度的关系突跃范围与弱酸、碱强度的关系25(1)首先根据首先根据cKa10-8或或cKb10-8，判断各级是判断各级是否有否有明显的突跃明显的突跃判断多元弱酸、弱碱能否直接滴定的依据判断多元弱酸、弱碱能否直接滴定的依据(2)根据相邻两级的根据相邻两级的Ka或或Kb值之比是否大于值之比是否大于104，来判断来判

16、断能否进行分步滴定能否进行分步滴定。26a1a21pH(pp)=8.312KKa1a2H KK第一化学计量点时：第一化学计量点时：Na2CO3 + HCl NaHCO3 + NaCl可选用酚酞可选用酚酞作指示剂作指示剂如HCl滴定Na2CO3Na2CO3 + 2HCl 2NaCl + CO2 + H2O第二化学计量点时：341a1H 4.30 100.041.31 10 (mol L )KcpHpH3.883.88H2CO3饱和溶液的浓度为饱和溶液的浓度为0.04mol/L常用甲基橙为指示剂常用甲基橙为指示剂27024681012140204060HCl加入量pH酚酞甲基橙28 一、标准酸溶液

17、的配制与标定一、标准酸溶液的配制与标定 用来配制酸标准溶液的强酸有用来配制酸标准溶液的强酸有HCl和和H2SO4。 先配成近似于所需浓度先配成近似于所需浓度(一般为一般为0.1 molL-1)的溶的溶液，然后用一级标准物质标定。液，然后用一级标准物质标定。第三节第三节 酸碱滴定液的配制和标定酸碱滴定液的配制和标定29称取分析纯称取分析纯 Na2CO3 1.3350g，配制成，配制成250.0ml的溶液的溶液cB = nB /VB= 0.05038 mol L-1 106g/mol 0.25L1.3350gcNa2CO3 = 准确量取上述标准溶液准确量取上述标准溶液25.00ml，标定一，标定一

18、HCl溶液，溶液，三次滴定所消耗的三次滴定所消耗的HCl溶液体积分别为溶液体积分别为24.35、24.30和和24.37ml，求，求HCl溶液的准确浓度。溶液的准确浓度。解：解：Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O+ CO2cHCl = 0.05038 2 25.0024.34= 0.1035mol L-1 30 二、碱滴定液的标定二、碱滴定液的标定 NaOH易吸收水分和空气中的易吸收水分和空气中的CO2，其标准溶液应用间，其标准溶液应用间接法配制。标定标准溶液的基准物质常用的是邻苯二甲酸氢接法配制。标定标准溶液的基准物质常用的是邻苯二甲酸氢钾钾(KHC8H4O4 )和草酸等

19、。和草酸等。 邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4)，易制得纯品，不吸潮，相，易制得纯品，不吸潮，相对分子质量较大，标定反应如下：对分子质量较大，标定反应如下： KHC8H4O4 + NaOH KNaC8H4O4 + H2O第三节第三节 酸碱滴定液的配制和标定酸碱滴定液的配制和标定31食品中苯甲酸钠的滴定食醋中总酸度的测定阿司匹林的含量测定（摘自中华人民共和国药典2000版） 第第四四节节 酸碱滴定法的应用酸碱滴定法的应用32一、食品中苯甲酸钠的滴定 苯甲酸钠是食品防腐剂之一，最高允许误差苯甲酸钠是食品防腐剂之一，最高允许误差0.1%。 测定时在含食品的样品中加测定时在含食品的样品中加HCl，使苯甲酸钠转化成苯甲，使苯甲酸钠转化成苯甲酸，酸， 在溶液中加入乙醚，萃取于乙醚，加热，除去乙醚，用中在溶液中加入乙醚，萃取于乙醚，加热，除去乙醚，用中性乙醇溶解后，再用性乙醇溶解后，再用NaOH标准溶液滴定