分析化学-酸碱滴定的应用

3-6酸碱滴定法的应用

酸碱滴定法能直接滴定一般的酸碱以及能与酸或碱起反应的物质，也能间接地测定许多并不呈酸性或碱性的物质，因此其应用非常广泛。2021/6/271一、混合碱的分析

——例如：烧碱中NaOH和Na2CO3含量的测定

烧碱(氢氧化钠)在生产和贮藏过程中，因吸收空气中的CO2而产生部分Na2CO3。在测定烧碱中NaOH含量的同时，常常要测定Na2CO3的含量，故为混合碱的分析。分析方法有两种：双指示剂法氯化钡法2021/6/2721.双指示剂法双指示剂法：是利用两种指示剂在不同化学计量点的颜色变化，得到两个终点，分别根据各终点时所消耗的酸标准溶液的体积，计算各成分的含量。

测定原理：烧碱中NaOH和Na2CO3含量的测定，可用甲基橙和酚酞两种指示剂，以酸标准溶液连续滴定。2021/6/273具体测定步骤：

首先在溶液中加酚酞指示剂，用酸(如HCl)标准溶液滴定至红色刚好褪去。此时，溶液中NaOH已全部被滴定，Na2CO3只被滴定成NaHCO3(即恰好滴定了一半)，设消耗HCl的体积为V1毫升。

然后加入甲基橙指示剂，继续以HCl滴定至溶液由黄色变为橙色，这时NaHCO3已全部被滴定，记下HCl的用量，设体积为V2毫升。整个滴定过程所消耗HCl的体积关系可图解如下：2021/6/274

2021/6/275

2.氯化钡法

先取1份试样溶液，以甲基橙作指示剂，用HCl标淮溶液滴定至橙色。此时混合碱中NaOH和Na2CO3均被滴定，设消耗HClV1mL。

另取等份试样溶液，加入过量BaCl2溶液，使其中的Na2CO3变成Ba2CO3沉淀析出。然后以酚酞作指示剂，用HCl标准溶液滴定至酚酞红色刚好褪去，设消耗HClV2毫升。此法用于滴定混合碱中的NaOH。于是：2021/6/276碱度及其测定：

碱度是判断水质以及废水处理控制的重要指标，也常用于评价水体的酸碱缓冲能力，及金属在其中的溶解性和毒性等。1、水的碱度：指水中能与强酸进行中和反应的物质的总量，即水中能接受H+的物质的总量。包括强碱（OH-）、弱碱、强碱弱酸盐等；一般，天然水和经处理后的清水中能产生碱度的物质主要有CO32-盐、HCO3-盐和氢氧化物。

2021/6/2772、碱度的测定及种类⑴碱度种类：氢氧化物碱度：其离子状态为OH-离子。碳酸盐碱度：CO32-存在，主要是强碱的碳酸盐。重碳酸盐碱度：HCO3-存在，主要是Ca2+、Mg2+离子的盐。2021/6/278⑵测定碱度：双指示剂法双指示剂法：是利用两种指示剂在不同化学计量点的颜色变化，得到两个终点，分别根据各终点时所消耗的酸标准溶液的体积，计算各碱性成分的含量。

测定原理：可用甲基橙和酚酞两种指示剂，以酸标准溶液连续滴定。因此，碱度类型包括：甲基橙碱度、酚酞碱度、碳酸盐碱度、重碳酸盐碱度、苛性碱度。2021/6/279具体测定方法：1、在溶液中，先加酚酞指示剂，用酸(如HCl)标准溶液滴定至红色刚好褪去。此时，溶液中NaOH已全部被滴定，Na2CO3只被滴定成NaHCO3(即恰好滴定了一半)，设消耗HCl的体积为V1毫升。

V1

：OH-碱度＋1/2CO32-碱度2、然后加入甲基橙指示剂，继续以HCl滴定至溶液由黄色变为橙色，这时NaHCO3已全部被滴定，记下HCl的用量，设体积为V2毫升。

V2

：HCO3-碱度＋1/2CO32-碱度酚酞碱度：由V1描述总碱度：由T=V1+V2描述2021/6/2710碱度的表示方法⑴mmol/L

根据滴定反应，测定碱度时，反应的标准酸与碱性物质的mol比都是1:1。所以，碱度＝CHClVHCl／V水样×1000mmol/L⑵德国度或法国度或mg/L（以CaCO3或CaO计）

1德国度=10mg/L（以CaO计）

1法国度=10mg/L（以CaCO3计）注意两种表示方法间的换算。2021/6/2711例如：用0.02000mol/L的HCl溶液滴定100.00mL水样，以测定其碱度。使酚酞指示剂变色时耗用3.00mLHCl溶液；再滴至甲基橙指示剂变色，又用去12.00mLHCl溶液；求水样的酚酞碱度、总碱度、碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度。2021/6/2712解：V1=3.00mL＜V2=12.00mL水样中主要含碳酸盐和重碳酸盐

1molH+～1/2molCaO（56.08/2=28.04）酚酞碱度=3.00×0.02×28.04（mgCaO）÷0.1L／10＝1.68度总碱度=15.00×0.02×28.04（mgCaO）÷0.1L／10＝8.41度碳酸盐碱度=2酚酞碱度=2×3.00×0.02×28.04（mgCaO）÷0.1L／10＝3.36度重碳酸盐碱度=（12－3）×0.02×28.04（mgCaO）÷0.1L／10＝5.05度2021/6/2713酸度及其测定1、水的酸度：指水中所含能与强碱发生中和作用的酸性物质总量。主要包括：强酸（H+）、弱酸和强酸弱碱盐等。

离子酸度和后备酸度。2、测定方法：酸碱指示剂滴定法。2021/6/27143、酸度的种类：酚酞酸度（总酸度）：以酚酞做指示剂，标准碱滴定至红色（pH8～10）所描述的酸性物质总量。甲基橙酸度：以甲基橙做指示剂，标准碱滴定至溶液呈黄色（pH3.1～4）所描述的强酸性物质总量。是强酸性物质产生的酸度——强酸酸度，他们构成的酸度都是离子酸度。游离碳酸酸度（游离CO2酸度）：以酚酞做指示剂，标准碱滴定至粉红色（pH～8）所描述的酸性物质总量：CO2→HCO3-2021/6/2715

一般，酸性污染严重的工业废水，常以总酸度表示；天然水、生活污水，以及污染不严重的工业废水，可用游离CO2酸度表示。2021/6/2716

常将试样中的各种形式的氮转化为铵态氮，然后进行测定，但铵盐是很弱的酸(NH4+,Ka=5.6×l0-10)，不能直接用标准碱溶液滴定。

常用下列两种方法间接测定铵盐中的氮。二、铵盐中氮的测定2021/6/27171、蒸馏法(1)往铵盐试样溶液中加入过量的浓碱溶液，并加热使NH3释放出来。

NH4++OH-＝NH3↑+H2O(2)释放出来的NH3吸收于H3BO3溶液中。NH3+H3BO3=NH4+

+H2BO3-(3)然后用酸标准溶液滴定H3BO3吸收液。滴定反应H++H2BO3-=H3BO3(对于0.1mol/L，pHsp=5.1)

产物H3BO3是极弱的酸(Ka＝5.8×l0-10)，它并不影响滴定。该滴定用甲基红和溴甲酚绿混合指示剂(pH=5.1由酒红色←灰色←绿色)，终点为粉红色。根据HCl的浓度和消耗的体积，按下式计算氮的含量：2021/6/2718

除用H3BO3吸收NH3外，还可用过量的酸标准溶液吸收NH3，然后以甲基红或甲基橙作指示剂，再用碱标准溶液返滴定剩余的酸。该法的优点是只需要一种标准溶液(HCl)。2021/6/2719

2.甲醛法利用甲醛与铵盐作用，释放出相当量的酸（质子化的六亚甲基四胺和H+）：

4NH4++6HCHO＝(CH2)6N4H++3H++6H2O(Ka′＝7.1×l0-6)

然后以酚酞作指示剂，用NaOH标准溶液滴定至溶液成微红色，由NaOH的浓度和消耗的体积，按下式计算氮的含量。在此方法中：4N→4NH4+→一个弱酸(CH2)6N4H+

和3个强酸3H+→需要4OH-，所以甲醛法简便快速，在工农业生产中应用广泛。如果试样中含有游离酸，事先以甲基红作指示剂，用碱中和。2021/6/2720三、某些有机化合物含量的测定

某些本身不是酸碱的有机化合物，不能直接用酸碱滴定法测定，但可通过某些化学反应或加热回流等方法，使其转变为能用酸碱滴定的物质，然后利用返滴定法测定。例如酸酐、醇、酯、醛和酮等带羟基、羰基等的有机化合物的测定。2021/6/2721

酯的测定

酯是非酸碱物质，不能直接利用酸碱滴定进行测量，但可通过转变后直接测定。(1)将酯与已知浓度的过量的NaOH溶液共热使其发生皂化反应：

CH3COOC2H5+NaOH=CH3COONa+C2H5OH(2)待反应完全，以酚酞作指示剂，用HCl标准溶液返滴定过量的NaOH，即可测得酯的含量。2021/6/2722

醛、酮的测定

醛类化合物既非酸又非碱，当然不能用酸碱滴定法直接测定。但醛类化合物可通过某些化学反应，释放出相当量的酸或碱，便可间接地测定其含量。用酸碱滴定法测醛酮常用盐酸羟胺法和亚硫酸钠法。2021/6/2723例如：丙烯醛与盐酸羟胺在醇溶液中起反应，释放出相当量的盐酸(HCl)：

CH2=CHCHO+NH2OH·HCl→CH2=(CH2)2=NOH+HCl+H2O

生成的HCl，以甲基橙作指示剂，用NaOH标准溶液滴定。注意：为了避免滴定剂与溶液中过量NH2OH·HCl反应，应选择在酸性范围内变色的指示剂，如甲基橙、溴酚蓝等。2021/6/2724例如：甲醛与亚硫酸钠在水溶液中发生下述反应：

HCHO+Na2SO3+H2O→H2(OH)C-SO3Na+NaOH

释放出NaOH，以酚酞或百里酚酞作指示剂，用酸标准溶液滴定之。根据酸标准溶液的浓度及其体积，便可求得甲醛的百分比含量。2021/6/2725四、某些无机物含量的测定氟硅酸钾法测定硅：

1、试样用碱熔融：将SiO2转化为可溶性硅酸盐。2、在强酸性溶液中加入过量KF和KCl(降低沉淀的溶解度)，转变为氟硅酸钾沉淀。K2SiO3+6F-+6H+=K2SiF6↓+3H2O3、氟硅酸钾沉淀用KCl-乙醇洗涤；用酚酞作指示剂中和其吸附的游离酸。4、加入沸水使其水解出HF。K2SiF6+3H2O=2KF+H2SiO3+4HF5、生成的HF用碱标准溶液滴定。则1molSiO2→1molK2SiO3→1molK2SiF6→4molHF→4molNaOH2021/6/2726无机磷含量的测定方法1、含磷试样用硝酸和硫酸处理后使磷转化为磷酸。2、然后在硝酸介质中加入钼酸铵，生成黄色的磷钼酸铵沉淀：

12MoO42-+2NH4++H3PO4+22H+=(NH4)2HPO4•12MoO3•H2O↓+H2O3、将沉淀过滤并洗涤后，溶于过量的定量的NaOH标准溶液中：

(NH4)2HPO4•12MoO3•H2O+27OH-=PO43-

+12MoO42-+16H2O+2NH34、以酚酞为指示剂，用HCl标准溶液返滴定剩余的NaOH至试液的红色褪去(pH≈8)。

生成的:2NH3+2H+=2NH4+PO43-+H+=HPO42-2021/6/2727所以，1mol(NH4)2HPO4•12MoO3•H2O要消耗24mol的碱，计量关系：1P≎24OH-

据此求出试样中的含量：2021/6/2728例题

称取含Na3PO4-Na2B4O7.10H2O试样1.000g，溶解后，通过氢型强酸性阳离子交换树脂RH收集流出液，以甲基红为指示剂，用0.1000mol.L-1的NaOH滴定，耗去30.00mL。随后加入足量的甘露醇，以百里酚酞为指示剂，继续用NaOH滴定，耗去40.00mL。

(1)求原混合试样中Na3PO4(M=164.0)和Na2B4O7.10H2O(M=381.0)的质量分数。