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文档简介
第4章
酸碱滴定法Acid–Base
Titration§4.1酸碱平衡的理论基础
§4.2分布曲线
§4.3酸碱溶液pH的计算
§4.4酸碱滴定终点的指示方法
§4.5一元酸碱的滴定
§4.6多元酸碱、混合酸的滴定
§4.7酸碱标准溶液的配制和标定
§4.8酸碱滴定法结果计算示例
§4.9非水溶液中的酸碱滴定2023/11/29§4.1酸碱平衡的理论基础酸碱电离理论:
酸碱发生中和反应生成盐和水:HA+H2O
H3O++A-
A-+H2O
HA+OH-
电离理论有一定局限性,它只适用于水溶液,不适用于非水溶液,而且也不能解释有的物质(如NH3等)不含OH-,但却具有碱性的事实。NaOH+HAcNaOAc+H2O2023/11/294.1.1酸碱质子理论(protontheory)
1923年由布朗斯台德(Bronsted)提出。凡是能给出质子(H+)的物质是酸;凡是能接受质子的物质是碱。酸质子+碱HAc
H++OAc-
这种因一个质子的得失而互相转变的每一对酸碱,称为共轭酸碱对。共轭酸碱对2023/11/29酸碱半反应:
HClO4
H++ClO4-HSO4-
H++SO42-NH4+
H++NH3H2PO4-
H++HPO42-HPO42-
H++PO43-+H3N-R-NH3+
H+++H3N-R-NH2可见酸碱可以是阳离子、阴离子,也可以是中性分子。当一种酸给出质子时,溶液中必定有一种碱接受质子:HAc
(酸1)H++Ac-
(碱1)
H2O(碱2)+H+
H3O+(酸2)H3O+(酸2)+Ac-
(碱1)
HAc
(酸1)+H2O(碱2)溶剂水起碱的作用2023/11/29碱在水溶液中接受质子的过程:必须有溶剂水分子参加。在这里,溶剂水起到酸的作用。水是一种两性溶剂:NH3+H+NH4+H2OH++OH-NH3+H2O
OH-+NH4+H2O+H2OH3O++OH-2023/11/29水的质子自递常数
在水分子之间存在着的质子传递作用,称为水的质子自递作用。这种作用的平衡常数称为水的质子自递常数:Kw=[H3O+][OH-]
或:
Kw=[H+][OH-]在25℃:Kw=10-14
pKw=142023/11/29酸碱中和反应也是一种质子的转移过程:
HCl+H2O
H3O++Cl-H3O++NH3NH4++H2O盐的水解过程,实质上也是质子的转移过程:
HAc+H2OH3O++Ac-
解离
H2O+NH3NH4++OH-
解离
酸1碱2酸2碱1各种酸碱反应过程都是质子转移过程
H2O+Ac-
HAc+OH-
水解
NH4++H2OH3O+
+NH3
水解
酸1碱2酸2碱12023/11/294.1.2酸碱解离平衡
酸碱的强弱取决于物质给出质子或接受质子能力。用解离常数Ka和Kb
定量地说明它们的强弱程度。
HAc+H2OH3O++Ac-
HAc
的共轭碱的解离常数
Kb为:
Ac-+H2OHAc+OH-
Ka·Kb
=[H+][OH-]=Kw
=10-14(25℃)2023/11/29多元酸Ka与Kb的对应关系三元酸H3A在水溶液中:则:Ka1·Kb3=Ka2·Kb2=Ka3·Kb1=[H+][OH-]=KwH3A+H2OH3O++H2A-Ka1H2A-+H2OH3A+OH-Kb3H2A-+H2OH3O++HA2-Kb2HA2-+H2OH2A-+OH-Ka2HA2-+H2OH3O++A3-Ka3A3-+H2OHA2-+OH-Kb12023/11/29例1:试求HPO42-的pKb2和Kb2。解:经查表可知Ka2=6.3×10-8,即pKa2=7.20
由于Ka2·Kb2=10-14
所以pKb2=14-pKa2
=14-7.20=6.80
即Kb2=1.6×10-72023/11/29§4.2不同pH溶液中酸碱存在形式
的分布情况—分布曲线分布曲线(distributioncurve)作用:(1)深入了解酸碱滴定过程;(2)判断多元酸碱分步滴定的可能性。
滴定是溶液pH与溶液中各物种的量及其比例不断变化的过程。分布系数δ(distributioncoefficient)
:平衡时溶液中某物种的浓度占总浓度的分数。
δi=ci/c2023/11/294.2.1一元酸溶液中物质存在形式:HAc;Ac-
,总浓度为c设:HAc的分布系数为δ1;Ac-
的分布系数为δ0;则:δ1=[HAc]/c=[HAc]/([HAc]+[Ac-])=1/{1+([Ac-]/[HAc])}=1/{1+(Ka/[H+])}=[H+]/([H+]+Ka)
δ0=[Ac-]/c=Ka/([H+]+Ka)由上式,以δ对pH作图:(动画)以乙酸(HAc)为例:2023/11/29HAc分布系数与溶液pH关系曲线的讨论:(1)δ0+δ1=1(2)pH=pKa
时;
δ0=δ1=0.5(3)pH<pKa
时;
HAc(δ1)为主(4)pH>pKa
时;
Ac-(δ0)为主2023/11/294.2.2二元酸
以草酸(H2C2O4)为例:存在形式:H2C2O4;HC2O4-;C2O42-;(δ2);(δ1);(δ0);总浓度:
c=[H2C2O4]+[HC2O4-]+[C2O42-]
δ2=[H2C2O4]/c
=1/{1+[HC2O4-]/[H2C2O4]+[C2O42-]/[H2C2O4]}=1/{1+Ka1
/[H+]+Ka1Ka2
/[H+]2}
=[H+]2/{[H+]2+[H+]Ka1+Ka1Ka2}
δ1=[H+]Ka1
/{[H+]2+[H+]Ka1
+Ka1Ka2}
δ0=Ka1Ka2
/{[H+]2+[H+]Ka1
+Ka1Ka2}(动画)2023/11/29H2A
分布系数与溶液pH关系曲线的讨论:a.pH<pKa1时
H2C2O4为主b.pKa1<
pH<pKa2时HC2O4-为主c.pH>pKa2时
C2O42
-为主d.pH=2.75时
1最大;1=0.938;
2=0.028;3=0.0342023/11/294.2.3三元酸
以H3PO4为例四种存在形式:H3PO4;H2PO4-;HPO42-;PO43-;分布系数:δ3;δ2;δ1;δ0δ3
=[H+]3
[H+]3+[H+]2Ka1+[H+]Ka1·Ka2+Ka1·Ka2
·Ka3δ2
=[H+]2Ka1[H+]3+[H+]2Ka1+[H+]Ka1·Ka2+Ka1·Ka2·Ka3δ1
=[H+]Ka1·Ka2[H+]3+[H+]2Ka1+[H+]Ka1·Ka2+Ka1·Ka2·Ka3(动画)δ0
=[H+]3+[H+]2Ka1+[H+]Ka1·Ka2+Ka1·Ka2·Ka3Ka1·Ka2·Ka32023/11/29H3PO4分布曲线的讨论:
(
pKa1=2.12;pKa2=7.20;pKa3=12.36)(1)三个pKa相差较大,共存现象不明显;(2)pH=4.7时,
δ2=0.994δ3=δ1=0.003(3)pH=9.8时,
δ1=0.994
δ0=δ2=0.0032023/11/29§4.3酸碱溶液pH的计算4.3.1
质子条件(protonbalanceequation,PBE)
准确反映整个平衡体系中质子转移的严格数量关系式。列出质子条件的步骤:(1)选择参考水平(大量存在,参加质子转移)(2)判断质子得失(3)总的得失质子的物质的量(单位mol)应该相等,列出的等式,即为质子条件。2023/11/29例2:
一元弱酸水溶液,选择HA和H2O为参考水平:水的质子自递反应:
H2O+H2OHA的解离反应:
HA+H2OH3O++A-H3O++OH-质子条件:[H+]=[A-]+[OH-]2023/11/29例3:
Na2CO3水溶液,选CO32-和H2O为参考水平:CO32-+2H2O
H2CO3+OH-质子条件:[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3]=[OH-]也可通过物料平衡或电荷平衡得出质于条件。CO32-+H2OHCO3-+OH-H2O+H2OH3O++OH-2023/11/29Na2HPO4水溶液的质子条件:H2O和HPO42-为参考水平:HPO42-+2H2O
H3PO4+OH-质子条件:
[H+]+[H2PO4-
]+2[H3PO4]=[PO43-]+[OH-
]HPO42-+H2OH2PO4-+OH-HPO42-H++PO43-H2O+H2OH3O++OH-2023/11/29NH4HCO3水溶液的质子条件NH4+、HCO3-和H2O为参考水平:HCO3-
H++CO32-质子条件:
[H+]+[H2CO3]=[CO32-]+[NH3]+[OH-
]HCO3-+H2OH2CO3+OH-NH4+
H++NH3H2O+H2OH3O++OH-2023/11/294.3.2一元弱酸(碱)溶液pH的计算HA+H2OH3O++A-H2O+H2OH3O++OH-质子条件:[H+]=[A-]+[OH-]代入质子条件式,得:[HA]=cδHA(c:总浓度)[H+]3+Ka[H+]2–(cKa+Kw)[H+]-KaKw=02023/11/29讨论:
(1)当计算允许有5%的误差时,如果弱酸的浓度不是太小,即:c/Ka≥105,可近似认为[HA]等于总浓度c,则:
(2)若弱酸的Ka也不是太小(cKa≥10Kw),忽略Kw项,则可得最简式:2023/11/29例4:计算10-4mol·L-1的H3BO3溶液的pH。已知pKa=9.24
pH=6.59如按最简式计算,则
pH=6.62
两种计算相对误差约为-8%解:cKa
=10-4×10-9.24=5.8×10-14<10Kw
水解离产生的[H+]项不能忽略。
c/Ka=10-4/10-9.24=105.24>>105
可以用总浓度c近似代替平衡浓度[H3BO3]2023/11/29例5:求0.12mol·L-1一氯乙酸溶液的pH,已知pKa=2.86.
pH=1.92解:cKa=0.12×10-2..86>>10Kw水解离的[H+]项可忽略。又
c/Ka=0.12/10-2.86=87<105
不能用总浓度近似代替平衡浓度。2023/11/29例6:已知HAc
的pKa=4.74,求0.30mol·L-1HAc
溶液的pH。
pH=2.64解:
cKa=0.30×10-4.74>>10Kw
c/Ka=0.30/10-4.74>>105符合两个简化的条件,可采用最简式计算:2023/11/294.3.3两性物质溶液pH的计算既可给出质子,显酸性;又可接受质子,显碱性。NaHCO3、K2HPO4、NaH2PO4、NH4OAc、(NH4)2CO3及邻苯二甲酸氢钾等的水溶液。NaHA质子条件:[H2A]+[H+]=[A2-]+[OH-]将平衡常数Ka1、Ka2及KW代入上式,得:2023/11/29精确计算式:(1)若HA-得、失质子能力都较弱,则[HA-]≈c;(2)若允许有5%误差,cKa2≥10Kw时,可略去Kw项;得近似计算式:(3)如果c/Ka1≥10,则分母中的Ka1可略去,可得:(最简式)2023/11/294.3.4其他物质溶液pH的计算缓冲溶液:
弱酸-共轭碱(弱碱-共轭酸)组成的缓冲溶液能控制的pH范围为pKa±1。即ca:cb≈1时,缓冲溶液的缓冲能力(或称缓冲容量)最大。最简式:ca>>[OH-]-[H+]cb>>[H+]-[OH-]2023/11/29表4-2常用的缓冲溶液2023/11/29几种酸溶液计算[H+]的公式及使用条件(1)
(a)精确计算式
(b)近似计算式,应用条件:c/Ka≥105(c)最简式,应用条件:c/Ka≥105;cKa≥10Kw一元弱酸两性物质
最简式,应用条件:c/Ka1≥105;cKa2≥10Kw2023/11/29几种酸溶液计算[H+]的公式及使用条件(2)(a)近似计算式,应用条件:c/Ka1≥
10Kw;2Ka2/[H+]<<1(b)最简式,应用条件:c/Ka1≥105;
cKa1≥10Kw2Ka2/[H+]<<1二元弱酸最简式,应用条件:ca
>>[OH-]-[H+]
cb>>[H+]-[OH-]
[H+]=Ka
ca/cb缓冲溶液2023/11/29例7:计算0.10mol·L-1的邻苯二甲酸氢钾溶液的pH。解:查表得邻苯二甲酸氢钾的pKa1=2.89,pKa2=5.54pKb2=14-2.89=11.11从pKa2和pKb2可以认为[HA-]≈c。
cKa
=0.1×10-5.54>>10Kw
c/Ka=0.1/10-2..89=77.6>>10
pH=4.222023/11/29例8:分别计算0.05mol·L-1NaH2PO4和3.33×10-2mol·L-1Na2HPO4溶液的pH。解:查表得H3PO4的pKa1=2.12,pKa2=7.20,pKa3=12.36可以认为平衡浓度等于总浓度。(1)对于0.05mol·L-1NaH2PO4溶液
cKa2=0.05×10-7.20>>10Kw
c/Ka1=0.05/10-2.12=6.59<10
pH=4.702023/11/29(2)对于3.33×10-2mol·L-1Na2HPO4溶液将有关公式中的Ka1和Ka2分别换成Ka2和Ka3。cKa3=3.33×10-2×10-12.36=1.45×10-14≈Kw
c/Ka2=3.33×10-2/10-7.20>>10Kw项不能略去。c/Ka2>>10,Ka2可略去。
pH=9.662023/11/29例9:已知室温下H2CO3的饱和水溶液浓度约为0.040mol·L-1,试求该溶液的pH。解:查表得pKa1=6.38,pKa2=10.25。由于Ka1>>Ka2,可按一元酸计算。又由于
cKa1=0.040×10-6.38>>10Kw
c/Ka1=0.040/10-6.38=9.6×104>>105
pH=3.89检验:2023/11/29例10:计算0.20mol·L-1Na2CO3溶液的pH。解:查表得H2CO3pKa1=6.38,pKa2=10.25。故pKb1=pKw-pKa2=14-10.25=3.75,同理pKb2=7.62由于Kb1>>Kb2(可按一元碱处理)
cKb1=0.20×10-3.75>>10Kw
c/Kb1=0.20/10-375=1125>105
[H+]=1.7×10-12mol·L-1;pH=11.772023/11/29§4.4酸碱滴定终点的指示方法滴定终点的两种指示方法:
a.仪器法:通过测定滴定过程中电位等参数的变化。可以确定化学计量点(等当点)附近电位的突跃。b.指示剂法:化学计量点时指示剂颜色的突变。
简单、方便。
2023/11/294.4.1酸碱指示剂的变色原理及选择1.酸碱指示剂:一类有颜色的有机物质,随溶液pH的不同呈现不同颜色,颜色与结构相互关联。
酚酞:三苯甲烷类,碱滴酸时用。(动画)
变色范围:8~10,无色变红色。
无色分子无色分子无色分子红色分子无色分子2023/11/29甲基橙指示剂甲基橙:有机弱碱,黄色的甲基橙分子,在酸性溶液中获得一个H+,转变成为红色阳离子。
偶氮类结构,酸滴碱时用。(动画)变色范围:3.1~4.4橙红色变黄色。2023/11/29表4-3几种常用酸碱指示剂的变色范围2023/11/292.变色原理
以HIn表示弱酸型指示剂,在溶液中的平衡移动过程可简单表示如下:
HIn+H2O=H3+O+In-指示剂的颜色转变依赖于比值:[In-]/[HIn]
[In-]代表碱色的深度;
[HIn]代表酸色的深度;2023/11/293.酸碱指示剂的讨论(1)KHIn/[H+]=[In-]/[HIn]
KHIn
一定,指示剂颜色随溶液[H+]
改变而变[In-]/[HIn]=1时:中间颜色=1/10时:酸色,勉强辨认出碱色=10/1时:碱色,勉强辨认出酸色指示剂变色范围:pKHIn±12023/11/29(2)结论
a.酸碱指示剂的变色范围不一定正好位于pH7左右,由指示剂的pKHIn决定。
b.颜色逐渐变化。
c.变色范围pKHIn±1(≤2个pH单位)2023/11/29(3)混合指示剂
利用颜色的互补作用使颜色变化敏锐,易观察(4)指示剂加入量影响
适当少些颜色明显;加的多,多消耗滴定剂。(5)pH试纸
甲基红,溴百里酚蓝,百里酚蓝,酚酞按一定比例混合,溶于乙醇,浸泡滤纸。2023/11/29§4.5一元酸碱的滴定4.5.1强碱滴定强酸例:0.1000mol·L-1
NaOH
溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1
HCl溶液。
a.滴定前,加入滴定剂(NaOH)
0.00mL时:0.1000mol·L-1盐酸溶液的
pH=1
b.滴定中,加入滴定剂18.00mL时:[H+]=0.1000
(20.00-18.00)/(20.00+18.00)=5.3
10-3mol·L-1
溶液pH=2.282023/11/29
加入滴定剂体积为19.98mL时:(离化学计量点差约半滴)
[H+]=c
VHCl/V=0.1000
(20.00-19.98)/(20.00+19.98)=5.0
10-5mol·L-1
溶液pH=4.3c.化学计量点,即加入滴定剂体积为20.00mL
反应完全,[H+]=10-7mol·L-1,
溶液pH=72023/11/29
d.
化学计量点后加入滴定剂体积为20.02,过量0.02mL(约半滴)[OH-]=nNaOH/V=(0.1000
0.02)/(20.00+20.02)=5.0
10-5mol/LpOH=4.3,pH=14-4.3=9.7滴加体积:0~19.98mL;pH=3.4滴加体积:19.98~20.02mL;pH=5.4
滴定突跃2023/11/29表4-5用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定
20.00mL0.1000mol·L-1HCl溶液2023/11/29强碱滴定强酸滴定曲线的讨论:a.指示剂变色点与化学计量点并不一定相同,但相差不超过±0.02mL;指示剂的变色范围应处于或部分处于滴定突跃范围之内(选择指示剂的重要原则)。这时相对误差<0.1%。b.滴定过程中,溶液总体积不断增加,计算时应注意。2023/11/294.5.2强碱滴定弱酸例:0.1000mol·L-1
NaOH
溶液滴定20.00mL0.1000mol·L-1
HAc溶液。
绘制滴定曲线时,通常用最简式来计算溶液的pH值
a.滴定开始前,一元弱酸(用最简式计算)
pH=2.87
与强酸相比,滴定开始点的pH抬高。2023/11/29b.化学计量点前开始滴定后,溶液即变为HAc(ca)-NaAc(cb)缓冲溶液;按缓冲溶液的pH进行计算。加入滴定剂体积19.98mL时:
ca=0.02
0.1000/(20.00+19.98)=5.00
10-5mol/L
cb=19.98
0.1000/(20.00+19.98)=5.00
10-2mol/L[H+]=Ka
ca/cb=10-4.74[5.00
10-5/(5.00
10-2)]=1.82
10-8
溶液pH=7.74
2023/11/29c.
化学计量点生成HAc的共轭碱NaAc(弱碱),浓度为:
cb=20.00
0.1000/(20.00+20.00)=5.00
10-2mol·L-1此时溶液呈碱性,需要用pKb进行计算
pKb=14-pKa=14-4.74=9.26[OH-]=(cb
Kb)1/2=(5.00
10-2
10-9.26)1/2
=5.24
10-6mol·L-1
溶液pOH=5.28
pH=14-5.28=8.722023/11/29c.
化学计量点后加入滴定剂体积20.02mL[OH-]=(0.1000
0.02)/(20.00+20.02)=5.0
10-5mol·L-1
pOH=4.3pH=14-4.3=9.7滴加体积:0~19.98mL;pH=7.74-2.87=4.87滴加体积:19.98~20.02mL;pH=9.7-7.7=
2
滴定开始点pH抬高,滴定突跃范围变小。2023/11/29表4-6用0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定
20.00mL0.1000mol·L-1HAc溶液2023/11/29弱酸滴定曲线的讨论:(1)滴定前,弱酸在溶液中部分电离,与强酸相比,曲线开始点提高;(2)滴定开始时,溶液pH升高较快,这是由于中和生成的Ac-产生同离子效应,使HAc更难解离,[H+]降低较快;(3)继续滴加NaOH,溶液形成缓冲体系,曲线变化平缓;(4)接近化学计量点时,剩余的HAc已很少,pH变化加快。2023/11/29(5)化学计量点前后产生pH突跃,与强酸相比,突跃变小;(7)随着弱酸pKa变小,突跃变小,pKa在10-9左右突跃消失;
直接滴定条件:
cKa≥10-8(6)甲基橙指示剂不能用于弱酸滴定;2023/11/29§4.6多元酸(碱)和混合酸(碱)的滴定4.6.1多元酸的滴定
以NaOH溶液滴定H3PO4溶液为例:分步滴定?全部H3PO4反应后,H2PO4-→HPO42-
?分布曲线:当pH=4.7时,H2PO4-的δ=99.4%
H3PO4和HPO42-各约占0.3%稍有交叉。对多元酸的滴定准确度不能要求太高,可认为H3PO4能够进行分步滴定。化学计量点时的pH?H++H2PO4-pKa1=2.12H3PO4H2PO4-
H++HPO42-pKa2=7.20HPO42-H++PO43-pKa3=12.362023/11/29滴定磷酸时化学计量点的pH计算第一化学计量点:
pH=4.66
第二化学计量点:
pH=9.78用溴甲酚绿和甲基橙(变色时pH4.3)、酚酞和百里酚酞(变色时pH9.9)混合指示剂,终点时变色明显。2023/11/29滴定多元酸过程的讨论:(1)首先要考虑该酸能否进行分步滴定;(2)能够直接滴定至多元酸的哪一级解离;(3)分步滴定必须满足下列条件±0.1%的终点误差,滴定突跃≥0.4pH
c0Ka1≥10-9(c0为酸的初始浓度)
Ka1/Ka2>104(4)测多元酸的总量,从强度最弱的那一级酸考虑,滴定可行性的条件与一元弱酸相同。
c0Kan≥10-8多元碱与多元酸的滴定相似,只需将Ka换成Kb。2023/11/294.6.2混合酸的滴定两种弱酸(HA+HB)混合±1%误差和滴定突跃≥0.4pH(1)测定其中较强的弱酸(如HA)需要满足下列条件:
cHAKHA≥10-9
cHAKHA/cHBKHB>104(2)测定其中较弱的酸(如HB)需要满足下列条件:
cHBKHB≥10-9
cHAKHA/cHBKHB>104强、弱混合?2023/11/294.6.3混合碱的滴定NaOH,Na2CO3,NaHCO3,组成(定性/定量)。Na2CO3能否直接滴定,有几个突跃?
H2CO3=H++HCO3-pKa1=6.38HCO3-
=H++CO32-pKa2=10.25
V1>V2:NaOH(V1–V2),Na2CO3(V2)
V1=V2:Na2CO3
V1<V2:Na2CO3(V1),NaHCO3(V2–V1)
V1=0:NaHCO3
V2=0:NaOH(动画)2023/11/29V1>V2
:NaOH,Na2CO3V1<V2
:
Na2CO3NaHCO3V1=0:
NaHCO3V2=0:
NaOHV1=V2
:
Na2CO32023/11/29§4.7酸碱滴定法应用示例4.7.1硼酸的测定1.pKa=9.24,不能用标准碱直接滴定,2.与多元醇作用生成酸性较强的配合酸(pKa=4.26),可用标准碱溶液直接滴定,化学计量点的pH值在9左右。用酚酞等碱性中变色指示剂指示终点。2023/11/294.7.2化合物中氮含量的测定1.蒸馏法
将铵盐试液置于蒸馏瓶中,加过量浓NaOH溶液进行蒸馏,用过量的H3BO3溶液吸收蒸出的NH3:
NH3+H3BO3=NH+4+H2BO3-用HCl标准溶液滴定反应生成的H2BO3-,H++H2BO3-=H3BO3
终点时的pH=5,选用甲基红作指示剂。2023/11/292.甲醛法反应式:
6HCHO+4NH4+=(CH2)6N4H++3H+
+6H2O
利用NaOH标准溶液滴定反应生成的4个H+。
六次甲基四胺(CH2)6N4是一种极弱有机碱,应选用酚酞作指示剂。2023/11/293.克氏(Kjeldahl)定氮法氨基酸、蛋白质、生物碱中的氮常用克氏法测定。将适量浓硫酸加入试样中加热,使转化为CO2和H2O。
N元素在铜盐或汞盐催化下生成NH4+,消化分解后的溶液中加入过量NaOH溶液,再用蒸馏法测定NH3。C、H浓H2SO4△CO2
+H2O
N
催化剂NH4+
2023/11/294.7.3硅含量的测定试样处理过程:
SiO2→K2SiO3→K2SiF6↓→
4HFKOH6HF热H2O滴定生成的强酸HF;2023/11/294.7.4酸酐和醇类的测定
1.(RCO)2O+H2O→2RCOOH试样中加入过量NaOH标准溶液,回流。多余的碱用标准酸溶液滴定,用酚酞或百里酚蓝指示终点。2.利用酸酐与醇的反应(CH3CO)2O+ROH→CH3COOR+CH3COOH(CH3CO)2O(剩余)+H2O→2CH3COOH以NaOH标准溶液滴定二反应所生成的乙酸,再另取一份相同量的乙酸酐,使之与水作用,以NaOH标准溶液滴定。从两份测定结果之差即可求得醇的含量。2023/11/294.7.5醛和酮的测定1.盐酸羟胺法(或称肟化法)
盐酸羟胺与醛、酮反应生成肟和游离酸。生成的酸用标准碱溶液滴定。溴酚蓝指示终点。2023/11/292.亚硫酸钠法:
醛、酮与过量亚硫酸钠反应,生成加成化合物和游离碱:生成的NaOH可用标准酸溶液滴定,采用百里酚酞指示终点。测定较多种醛和少数几种酮。常用这种方法测定甲醛。2023/11/29§4.8酸碱标准溶液的配制和标定
4.8.1酸标准溶液(1)常用HCl溶液配制;(2)常用的浓度为0.1mol·L-1;(3)间接法配制;(4)标定用的基准物:常用的有无水Na2CO3和硼砂;
Na2CO3:易获得纯品;易吸收水(270℃左右干燥,然后密封于瓶),称量误差比硼砂大;硼砂:易制得纯品、不易吸水、称量误差小。但当空气中相对湿度小于39%时,容易失去结晶水,因此应把它保存在相对湿度为60%的恒湿器中。2023/11/29
4.8.2碱标准溶液(1)常用NaOH溶液配制;(2)常用的浓度为0.1mol·L-1;(3)间接法配制;(4)标定用的基准物:H2C2O4·2H2O、KHC2O4、苯甲酸等。最常用的是邻苯二甲酸氢钾。
含有Na2CO3的标准碱溶液:用甲基橙作指示剂滴定强酸时,不会因Na2CO3的存在而引入误差。为什么?用酚酞作指示剂滴定弱酸时,会引起一定的误差。为什么?2023/11/29§4.9酸碱滴定法结果计算示例例1:纯CaCO30.5000g,溶于50.00mLHCl溶液中,用NaOH溶液回滴,计消耗6.20mL。1mLNaOH溶液相当于1.010mLHCl溶液。求两种溶液的浓度。
解:6.20mL×1.010=6.26mL
与CaCO3反应的HCl溶液的体积实际为:50.00mL-6.26mL=43.74mL
nHCl=2nCaCO32023/11/29cHCl
=0.2284mol·L-1cNaOH=0.2307mol·L-12023/11/29例2:
可能含Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4或其混合物,及惰性物质。称取试样2.000g,溶解后用甲基橙指示终点,以0.5000mol·L-1HCl溶液滴定时需用32.00mL。同样质量的试样,当用酚酞指示终点,需用HCl标准溶液12.00mL。求试样中各组分的质量分数。解:滴定到酚酞变色时,发生下述反应:
Na3PO4+HCl=Na2HPO4+NaCl
滴定到甲基橙变色时,还发生了下述反应:
Na2HPO4+HCl=NaH2PO4+NaCl2023/11/29设试样中Na3PO4的质量分数量为wNa3PO4,可得:
wNa3PO4
=0.4917=49.17%甲基橙指示终点时,用去的HCl消耗在两部分:中和Na3PO4和试样中原有的Na2HPO4所需的HCl量,后者用去的HCl溶液体积为:32.00mL-2×12.00mL=8.00mL
wNa2HPO4=0.2840=28.40%2023/11/29§4.10非水溶液中的酸碱滴定为什么要进行非水滴定?(1)大部分有机化合物难溶于水;(2)弱酸、弱
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