第八部分酸碱滴定法PPT课件.ppt

1、1第八章第八章 酸碱滴定法酸碱滴定法酸碱滴定的基本原理酸碱滴定的基本原理酸碱滴定法的应用酸碱滴定法的应用酸碱滴定的基本原理、滴定酸碱滴定的基本原理、滴定 突跃大小的影响因素突跃大小的影响因素酸碱滴定法的应用酸碱滴定法的应用28.1 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一般是弱的有机酸或有机碱，酸碱指示剂一般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它的酸式与其共轭碱式相比应具有明显不同的色调。当溶液的不同的色调。当溶液的pHpH改变时，指示改变时，指示剂失去质子由酸式转化为碱式，或得到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，由于结构上的质

2、子由碱式转化为酸式，由于结构上的改变，引起了颜色的变化。改变，引起了颜色的变化。3甲基橙甲基橙（MOMO)-)-双色双色 pH 3.1,酸式色，红色；酸式色，红色；pH 4.4,碱式色，黄色碱式色，黄色；pH 3.1-4.4，两种形式共存，为混合色，橙色。，两种形式共存，为混合色，橙色。4酚酞酚酞（PP）-单色在酸性溶液无色，在碱性溶单色在酸性溶液无色，在碱性溶液中转化为醌式后显红色。液中转化为醌式后显红色。COHOHCOCOCOOOH+2O 无色无色 红色红色(内酯式、酸式色内酯式、酸式色)(醌式、碱式色醌式、碱式色)甲基红甲基红（MR）-双色双色在酸性溶液红色，在酸性溶液红色，在碱性溶液中

3、显黄色。在碱性溶液中显黄色。5 HIn =H+In-酸式色酸式色 碱式色碱式色 1010，碱式色；碱式色；0.10.1，酸式色；，酸式色；=1=1，pH=pKapH=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 黄 5.0 PP 8.09.6 无 红 9.1理论变色点：理论变色点：酸碱式的混合色。酸碱式的混合色。理论变色范围：理论变色范围：pH=PKa1常用的酸碱指示剂常用的酸碱指示剂6温度温度 pH 18 100 MO 3.1

4、4.4 2.53.7 PP 8.09.6 8.19.0指示剂用量：指示剂用量：双色指示剂，指示剂用量不会影响双色指示剂，指示剂用量不会影响指示剂变色点的指示剂变色点的pHpH。但用量太多，带来误差。单。但用量太多，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，指示剂加入过多，终点提前。有影响的，指示剂加入过多，终点提前。离子强度和溶剂的影响：离子强度和溶剂的影响：增加离子强度，指示剂增加离子强度，指示剂的理论变色点变小。的理论变色点变小。8.1.3 影响因素影响因素7 一类同时使用两种指示剂，利用彼此颜色之间的一类同时使用两种指示剂，

5、利用彼此颜色之间的互补作用，使变色更加敏锐。如溴甲酚绿和甲基红。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。需要将滴定终点限制在很窄的需要将滴定终点限制在很窄的pH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0.3pH的不确的不确定度。用混合指示剂，有定度。用混合指示剂，有0.2pH的不确定度。的不确定度。8.1.4 混合指

6、示剂混合指示剂8HAc水溶液：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：酸碱反应达平衡时酸失去的质子数内容：酸碱反应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：9(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参与质子转移反应参与质子转移反应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

7、后产物c.根据根据质子得失相等原则质子得失相等原则列出质子条件式列出质子条件式 在处理多元酸碱时应注意浓度前的系数。在处理多元酸碱时应注意浓度前的系数。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。注意：注意：10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-+HPO42-112.一元弱酸一元弱酸(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：代入平衡关系式：HA

8、 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)精确计算式：精确计算式：由分布系数：由分布系数：12若若：c Ka 20Kw，可忽略，可忽略Kw。若：若：，且且 对于对于则则:+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则：则：c(HA)=c c(H+)c13同理，对于同理，对于一元弱碱一元弱碱-OH bcK2-4OH

9、2bbbKKcK最简式：最简式：条件：条件：近似式：近似式：条件：条件：，14 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/Ka40015)L(mol107.7 101.3101)(OH112-3-14-c-3(H)100%(HAc)1.3 10 100%1.3%0.1ccpH=-lgc(H+)=2.89163.多元弱酸碱多元弱酸碱（

10、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c12aaKKa1（，且c/K 400）12bbKKKb1（，且c/400）17NaHAa1a2cK K+（H）a2a3cK K+（H）Na H2PO4 Na2HPO4 NH4Aca1a2cK K+（H）abcK K+（H）188.2.1 基本概念基本概念滴定曲线滴定曲线；以溶液的以溶液的pH为纵坐标，所滴入的滴为纵坐标，所滴入的滴定剂的物质的量或体积为横坐标作图。定剂的物质的量或体积为横坐标作图。滴定分数或滴入百分率滴定分数或

11、滴入百分率；衡量滴定反应进行的衡量滴定反应进行的程度。程度。突跃范围突跃范围：在在0.999 0.999 至至1.0011.001之间时的之间时的pHpH值。值。指示剂的指示剂的 pKapKa应落在突跃范围内，此时滴定误应落在突跃范围内，此时滴定误差在差在0.1%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 酸碱滴定的基本原理酸碱滴定的基本原理198.2.2 强酸碱滴定强酸碱滴定 0.10molL-1 NaOH滴定滴定20.00mL 0.10molL-1 HCl H+OH-=H2O Kt=1/Kw=1014.00+-+-c(H)V(H)-c(

12、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.滴定开始到滴定开始到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=1.00203.sp时时:H+=OH-pH=7.004.sp后后:OH-=c(NaOH)(过量过量)-+-+-(OH)(OH)(H)(H)OH=(H)(OH)cV-cVV+V+0.1%时时:-5-10.02OH=0.1000=5.0 10 mol L40.02H+=2.010-1

13、0molL-1 pH=9.70210.1000molL-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-=10-7.0020.00100.00.000.007.0020.02100.10.029.7020.20101.00.2010.70sp后后:OH-=22.00110.02.0011.6840.00200.02

14、0.0012.52+-+-(H)(H)(OH)(OH)(H)(OH)cV-cVV+V-+-(OH)(OH)(H)(H)(H)(OH)cV-cVV+V突突跃跃22pHsp=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。23当当酸碱浓度酸碱浓度增大增大1010倍时，倍时，滴定突跃部分的滴定突跃部分的pHpH变化变化范围增加两个范围增加两个pHpH单位。单位。1 1mol/L，突跃突跃3.310.7，3种指示剂。种指示剂。0.1 mol/L，突跃突跃4.304.309.709.70，2 2种指示

15、剂。种指示剂。0.01 mol/L，突跃突跃5.38.7，甲基红，煮沸，甲基红，煮沸溶液驱除溶液驱除CO2。.248.2.3 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.

16、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%:pH=pKa+325用用0.10.1 mol/LNaOH滴定滴定相同浓度的相同浓度的HAc：pHsp为为8.72突跃：突跃：pH7.749.70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，K Ka a越小，突跃范越小，突跃范围越

17、小。围越小。26强酸滴定一元弱碱强酸滴定一元弱碱用用0.10.1 mol/LHCl滴定滴定相同浓度的相同浓度的NH3。pHsp：5.28突跃：突跃：pH4.306.25之间。之间。指示剂：甲基红指示剂：甲基红27 多元酸的滴定：多元酸的滴定：用等浓度用等浓度NaOHNaOH滴定滴定0.100.10 mol/L H3PO4 pHpHsp1sp1=4.70 =4.70 甲基橙甲基橙 pHpHsp2sp2=9.66 =9.66 酚酞酚酞 *CK Ka1a11010-8-8 准确的滴定，准确的滴定，*相邻两级相邻两级K Ka a比值比值 10 104 4，分步滴定。分步滴定。8.2.4 多元酸和混合酸

18、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NaNa2 2COCO3 3pHpHsp1 sp1=8.3 =8.3 酚酞酚酞pHpHsp2 sp2=3.9 =3.9 甲基橙甲基橙28强酸或强碱强酸或强碱 C C 1010-4-4 mol/L mol/L弱酸的滴定弱酸的滴定 C Ck ka a 1010-8-8弱碱的滴定弱碱的滴定 C Ck kb b 1010-8-8强碱滴定酸式盐强碱滴定酸式盐NaHA NaHA C Ck ka2 a2 1010-8-8强酸滴定酸式盐强酸滴定酸式盐NaHA NaHA C Ck kb2 b2 1010-8-8多元酸分步滴定多元酸分步

19、滴定 两级两级K Ka a比值比值 10 104 4多元碱分步滴定多元碱分步滴定 两级两级K Kb b比值比值 10 104 4混合酸分别滴定混合酸分别滴定 （C C1 1K Ka1a1）/（C C2 2k ka2a2）10 104 48.2.5 酸碱滴定中准确滴定的判据酸碱滴定中准确滴定的判据29碱标准溶液碱标准溶液: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(H2C

20、2O42H2O),Mr=126.07 pKa1=1.25,pKa2=4.29,PP,称大样称大样.8.3 8.3.1 酸碱标准溶液的配制与标定酸碱标准溶液的配制与标定30酸标准溶液酸标准溶液:HCl(HNO3,H2SO4)配制配制:用市售用市售HCl(12 molL-1),HNO3(16 molL-1),H2SO4(18 molL-1)稀释稀释.标定标定:1.Na2CO3,270-300烘烘1hr,MO or MR+溴甲酚绿溴甲酚绿();2.硼砂硼砂(Na2B4O710H2O NaH2BO3+2H3BO3),60%相对湿度保存相对湿度保存,防失水防失水.pHep=5.1,MR.31混合碱的测定

21、（混合碱的测定（NaOH+NaNaOH+Na2 2COCO3 3）：）：（1）BaCl2 法法 一份试样一份试样+HCl-测定总量测定总量 一份试样一份试样+BaCl2+HCl-测定测定NaOH甲基橙甲基橙酚酞酚酞（2）双指示剂法）双指示剂法 NaOH和和Na2CO3混合混合物的测定可用双指示剂法，物的测定可用双指示剂法，即先用酚酞指示第一计量即先用酚酞指示第一计量点，再用甲基橙指示第二点，再用甲基橙指示第二计量点。计量点。第一计量点 第二计量点 NaOHNa2CO3NaClH2OCO2NaHCO3H2OV1V2+V1V2V2V28.3.2 酸碱滴定法应用示例酸碱滴定法应用示例32 理论变色范围理论变色范围 pH=PKa1第第 八八 章章 总总 结结当当酸碱浓度酸碱浓度增大时，滴定突跃部分的增大时，滴定突跃部分的pH变化范围越大；变化范围越大；酸或碱愈酸或碱愈 弱，即弱，即Ka或或Kb越小，突跃范围越小。越小，突跃范围越小。弱酸的滴定弱酸的滴定 Cka 10-8 弱碱的滴定弱碱的滴定 Ckb 10-8 33多元酸分步滴定多元酸分步滴定 两级两级Ka比值比值 104 多元碱分步滴定多元碱分步滴定 两级两级Kb比值比值 104 强酸或强碱强酸或强碱 C 10-4 mol/L 混合酸分别滴定混合酸分别滴定 （C1Ka1）/（C2ka2）104