酸碱滴定法讲解课件.ppt

1、酸碱滴定法酸碱滴定法一、一、酸碱质子理论酸碱质子理论 酸酸能给出质子的物质。能给出质子的物质。例：例：HAcHAc、H H3 3POPO4 4碱碱能接受质子的物质。能接受质子的物质。例：例：AcAc-、COCO3 32-2-酸碱的定义酸碱的定义4-1 4-1 酸碱平衡的理论基础酸碱平衡的理论基础2.2.酸碱的形式酸碱的形式酸酸质子质子+碱碱HAcHAcH H+Ac+AcNHNH4 4+H H+NH+NH3 3H H2 2POPO4 4-H H+HPO+HPO4 42-2-HPOHPO4 42-2-H H+PO+PO4 43-3-共轭酸碱对之共轭酸碱对之间只差一个间只差一个H H+既可以给出质子

2、既可以给出质子又可以接受质子又可以接受质子的物质为两性物的物质为两性物质质二、共轭酸碱对的二、共轭酸碱对的K Ka a和和K Kb b关系关系1.1.一元酸：例：一元酸：例：HAcHAc AcAc-HAcHAcH H+Ac+Ac K Ka aAcAc-+H+H2 2O OHAcHAc +OH+OH K Kb b K Ka aK Kb b=K=KW W3.多元酸：例：多元酸：例：H3PO4Ka1Kb3=Ka2Kb2=Ka3Kb1=H+OH-=KwH3PO4 H+H2PO4-K Ka1a1H2PO4-H+HPO42-K Ka2a2HPO42-H+PO43-K Ka3a3 PO43-+H2O HPO

3、42-+OH-K Kb1b1 HPO42-+H2O H2PO4-+OH-K Kb2b2 H2PO4-+H2O H3PO4+OH-K Kb3b3一、基本概念一、基本概念平衡浓度：平衡浓度：分析浓度：分析浓度：1.1.平衡状态时溶液中存在的各平衡状态时溶液中存在的各种形式的浓度。种形式的浓度。用用B表示表示即总浓度，某种酸（或碱）存即总浓度，某种酸（或碱）存在形式平衡浓度之和。在形式平衡浓度之和。用用C C 表示表示不同不同pH溶液中酸碱存在形式的分布溶液中酸碱存在形式的分布 情况情况分布曲线分布曲线酸的浓度：酸的浓度：酸度：酸度：2.2.3.3.分布系数分布系数：物质某一存在形式的平衡浓度：物质

4、某一存在形式的平衡浓度 占总浓度的分数。占总浓度的分数。酸的分析浓度。用酸的分析浓度。用C表示。表示。指指H+，用，用pH表示。表示。CHAcHAcCAcAc例：例：C mol/L的的HAc溶液中：溶液中：二、分布系数二、分布系数一元弱酸一元弱酸HAHA-AHaK例：一元弱酸例：一元弱酸HA，其分析浓度为，其分析浓度为CHAHAHAH H+A+A CHA=HA+A-aaKKcHHHHAAAHAHAHAHA1111 则则aaKKcHAHAAA-A-ccaKHHHAHA ccaaKKHAA 结论：结论：1AHA aKcHHHAHA aaKKcHAA 分布系数决定分布系数决定于酸的特性于酸的特性Ka

5、和溶液酸度，和溶液酸度，与与C无关无关例：已知例：已知CHAc=0.10mol/L，当，当pH=4.0时，时，问此溶液的各组分的浓度是多少？问此溶液的各组分的浓度是多少？解：解：pH=4.0 H+=1.010-4mol/L85.0108.1100.1100.1544aKHHCHA 15085011.C-HAcA L/mol085.085.010.0CHACHA cLmol0150150100c/.cAAc-三、分布系数三、分布系数二元弱酸二元弱酸H2A HA-H+A2-HAHA22aKC =H2A+HA-+A2-AHAAHHAAHAAHAHAH2222222AH211c 211211HHHHH

6、222aaaaaaKKKKKK11H2A H+HA-AH21-HAHaK2112HHHAH222AHaaaKKKc 2111HHHHA2HAaaaaKKKKc 211212HHA22AaaaaaKKKKKc 122AHAAH 结论：结论：思考：多元酸思考：多元酸HnA溶液中各组分的分布系数如何？溶液中各组分的分布系数如何？n211-1nnnnAHHHHAHnaaaaKKKKc nn21121-1nn-nAHHA-naaaaaaaKKKKKKKc 注注:分布系数分布系数 只与酸的特性只与酸的特性Ka及溶液及溶液pH有关，有关，与酸的浓度与酸的浓度C无关。无关。4-3 4-3 酸碱溶液酸碱溶液pH

7、pH的计算的计算一、处理酸碱平衡的方法一、处理酸碱平衡的方法1.物料平衡：物料平衡：MBE（即material balance equation)a.依据：某组分的总浓度等于其各有关存在依据：某组分的总浓度等于其各有关存在形式平衡浓度之和。形式平衡浓度之和。b.表达式：表达式：C=M例：例：0.1mol/LNaHCO3 溶液溶液NaHCO3 Na+HCO3-H2CO3 CO32-H+-H+Na+=0.1mol/LH2CO3+HCO3-+CO32-=0.1mol/L物料平衡式：物料平衡式：2.电荷平衡：电荷平衡：CBE（即charge balance equation)a.依据：溶液呈电中性依据

8、：溶液呈电中性 即正电荷量即正电荷量(mol)=负电荷量负电荷量(mol)例：例：0.1mol/LCaCl2溶液。溶液。CaCl2Ca2+2Cl-H2OH+OH-即：即：H+Ca2+=OH-+Cl-23.质子条件：PBE（即proton balance equation)a.依据：酸失去的质子数依据：酸失去的质子数=碱得到的质子数碱得到的质子数列出质子条件的步骤：列出质子条件的步骤：(1)确定质子参考水平确定质子参考水平 一般以最初组分为一般以最初组分为参考水平。参考水平。(2)以参考水平确定得质子后产物、失质子后以参考水平确定得质子后产物、失质子后产物以及得失质子数。产物以及得失质子数。(3

9、)根据得失质子数相等原理列质子条件。根据得失质子数相等原理列质子条件。二、酸碱溶液二、酸碱溶液pH的计算的计算一般步骤：一般步骤：列列PBE（质子条件）（质子条件）取代非取代非H+项项 进行简化进行简化 解关于解关于H+的方程的方程1.强酸或强碱溶液强酸或强碱溶液例：例：C mol/L的的HCl溶液。溶液。HClH2OH+OH-、Cl-质子条件：质子条件：H+=OH-+Cl-即即CHKHWHCKHW2CHKHW24H2WKCC（1）C10-6mol/L忽略水离解产生的忽略水离解产生的H+。（2）10-8mol/LC10-6mol/L考虑水的离解考虑水的离解WKH（3）C10-8mol/L（H+

10、主要来自水）主要来自水）H+=C2.一元弱酸（或弱碱）溶液一元弱酸（或弱碱）溶液HHW KKcKaaaaKcKHH 例：例：C mol/L的的HA溶液。溶液。HAH2OH+OH-、A-PBE：H+=A-+OH-24H2cKKK aaa HH cKacKaH105CaK（1）C Ka 10KW,(2)C Ka 10KW 105aKCHHW KKcKaaWKH例：例：C mol/L的的HA溶液。溶液。PBE：H+=OH-+A-（3）C Ka 10KW,极稀极稀(4)C Ka Ka2Ka3，即，即H3PO4 溶液中溶液中H+主要主要来自来自H3PO4 的第一级离解，其它离解可忽略不计。的第一级离解，

11、其它离解可忽略不计。只考虑第一级离解只考虑第一级离解例：求例：求0.20 mol/L H3PO4溶液的溶液的pH值。值。105326106720031.aKC解：解：C Ka1=0.207.610310Kw24H2cKKK 111aaa 2107.60.2043-3106.7=3.510-2(mol/L)pH=1.464.盐溶液：盐溶液：（1）强酸弱碱盐（例：）强酸弱碱盐（例：NH4Cl)已知已知Kb，求，求Ka 强碱弱酸盐强碱弱酸盐(例：例：NaAc)已知已知Ka，求，求Kb 解题步骤：解题步骤：（2）判断能否用近似公式）判断能否用近似公式或或C Kb 10KW，105bKCC Ka 10K

12、W105aKC（3）代公式计算）代公式计算例例2：计算计算1.0104 mol/LNaCN溶液的溶液的pH值。值。（KHCN=6.21010）解：解：51014awb106.1102.6100.1KKK C Kb10Kw 105361061100154.bKC24OH2cKKK bbb 2445100.106.(106.5111 =3.310-5（mol/L）pOH=4.48pH=14-4.48=9.525.弱酸混合溶液弱酸混合溶液:例：一元弱酸例：一元弱酸HA和和HB混合（离解常数为混合（离解常数为KHA及及KHB）HBHBHAHACKKCH6.两性物质：两性物质：酸式盐：酸式盐：例：例：C

13、 mol/L的的NaHA溶液。溶液。质子条件：质子条件：H+H2A=OH-+A2-（若（若HA-给出质子与接受质子的能力都比较给出质子与接受质子的能力都比较弱，则弱，则HA-C）HAK)KHAK(KH1aW2a1aHHAKHKKHAHH2aW1acKKcKK aaa 121WH)(C/Ka110且且CKa210Kw 若若CKa210Kw （忽略水解）（忽略水解）21H aaKK 得最简式：得最简式：cKKcK aaa 121H得近似计算式：得近似计算式：7.酸碱缓冲溶液酸碱缓冲溶液（1）pH值的计算值的计算：a.弱酸及其共轭碱组成（例弱酸及其共轭碱组成（例HAcNaAc）：）：盐酸酸共轭碱CC

14、pKpKpHaalglgb.弱碱及其共轭酸组成（例弱碱及其共轭酸组成（例 NH3H2ONH4Cl）：）：盐碱碱共轭酸CClgpKlgpKpOHbbpH=14-pOH最简式最简式（2）影响缓冲溶液缓冲能力的因素）影响缓冲溶液缓冲能力的因素a.缓冲溶液的浓度：缓冲溶液的浓度：C 缓冲能力大缓冲能力大（3）缓冲范围）缓冲范围a.弱酸及其共轭碱组成（例弱酸及其共轭碱组成（例HAcNaAc）：）：pH=pKa1b.弱碱及其共轭酸组成（例弱碱及其共轭酸组成（例 NH3H2ONH4Cl）：）：pOH=pKb1b.缓冲溶液的组成比缓冲溶液的组成比 1：1 ，缓冲能力大缓冲能力大4-4 4-4 酸碱滴定终点的指

15、示方法酸碱滴定终点的指示方法一、酸碱指示剂的变色原理：一、酸碱指示剂的变色原理：HIHIn nH H+I+In n酸式颜色酸式颜色碱式颜色碱式颜色溶液溶液pH的变化的变化指示剂分子结指示剂分子结构改变构改变溶液颜色溶液颜色改变改变以弱酸型指示剂以弱酸型指示剂HIn为例为例:HIHIn nH H+I+In n酸式颜色酸式颜色碱式颜色碱式颜色HInHIn-HInKHInnnKHIHII HInn10 酸式酸式(HIn)颜色颜色 即即pHpKHIn-11/10 碱式碱式(In-)颜色颜色 即即pHpKHIn1a.指示剂变色范围：指示剂变色范围：pH=pKHIn1b.理论变色点：理论变色点：HIn=I

16、n-时，时，pH=pKHIn4-4 酸碱滴定终点的指示方法酸碱滴定终点的指示方法指示剂指示剂变色范围变色范围pH颜色颜色变化变化pKHIn浓度浓度用量用量（滴（滴/10mL试液）试液）百里酚蓝百里酚蓝1.22.8红红黄黄1.70.1的的 20乙醇溶液乙醇溶液l2甲基黄甲基黄2.94.0红红黄黄3.30.1的的 90乙醇溶液乙醇溶液1甲基橙甲基橙3.14.4红红黄黄3.40.05%的水溶液的水溶液1溴酚蓝溴酚蓝3.04.6黄黄紫紫4.10.1的的 20乙醇溶液乙醇溶液或其钠盐水溶液或其钠盐水溶液1溴甲酚绿溴甲酚绿4.15.6黄黄蓝蓝4.90.1的的 20乙醇溶液乙醇溶液或其钠盐水溶液或其钠盐水溶

17、液13甲基红甲基红4.46.2红红黄黄5.00.1的的 60乙醇溶液乙醇溶液或其钠盐水溶液或其钠盐水溶液1溴百里酚篮溴百里酚篮6.27.6黄黄蓝蓝7.30.1的的 20乙醇溶液乙醇溶液或其钠盐水溶液或其钠盐水溶液1中性红中性红6.88.0红红黄橙黄橙7.40.1的的 60乙醇溶液乙醇溶液1苯酚红苯酚红6.88.4黄黄红红8.00.1的的 20乙醇溶液乙醇溶液或其钠盐水溶液或其钠盐水溶液1百里酚蓝百里酚蓝8.09.6黄黄蓝蓝8.90.1的的 20乙醇溶液乙醇溶液14酚酚 酞酞8.010.0无无红红9.10.5的的 90乙醇溶液乙醇溶液13百里酚酞百里酚酞9.410.6无无蓝蓝10.00.1的的

18、90乙醇溶液乙醇溶液12 4.采用混合指示剂。采用混合指示剂。二、指示剂使用注意事项二、指示剂使用注意事项3.减少视觉误差。减少视觉误差。浅浅深深碱滴酸碱滴酸 酚酞酚酞 酸滴碱酸滴碱 甲基橙甲基橙1.指示剂用量适当。指示剂用量适当。2.标定与测定实验指示剂用量一致。标定与测定实验指示剂用量一致。减少减少系统误差系统误差无无 红红黄黄 橙橙 混合指示剂的特点：混合指示剂的特点：颜色互补，变色范围减小，颜色互补，变色范围减小，过渡色消失，变色明显。过渡色消失，变色明显。4.采用混合指示剂。采用混合指示剂。二、指示剂使用注意事项二、指示剂使用注意事项1.指示剂用量适当。指示剂用量适当。2.标定与测定

19、实验指示剂用量一致。标定与测定实验指示剂用量一致。减少系统误差减少系统误差3.减少视觉误差。减少视觉误差。浅浅深深碱滴酸碱滴酸 酚酞酚酞 无无 红红酸滴碱酸滴碱 甲基橙甲基橙 黄黄 红红4-5 一元酸碱的滴定一元酸碱的滴定一、强碱滴定强酸一、强碱滴定强酸基本反应：基本反应：H+OH-=H2O现以现以NaOH 溶液溶液HCl溶液为例：溶液为例：NaOHHClCb：0.1000mol/LVb：Ca：0.1000mol/LVa：20.00ml1.滴定曲线：滴定曲线：（1）滴定前：（）滴定前：（Vb=0)（3）化学计量点时）化学计量点时（2）滴定开始至化学计量点前）滴定开始至化学计量点前abababa

20、bbaaCVVVVVVVCVCH（4）滴定至化学计量点后）滴定至化学计量点后pH=7.000.1000 mol/L HCl溶液溶液 pH=1.00（VaVb)：pH C剩余剩余HCl（Va=Vb)：（Va10KW5-100.1000acK8.1H=1.3 10-3(mol/L)pH=2.89（2）滴定开始至化学计量点前）滴定开始至化学计量点前HAc NaAcAcHAcaaCClgpKAcHAclgpKpHbabbaaHAcVVVCVCCbabbAcVVVCC Ca=Cb=0.1000mol/LbbaaVVVlgpKpH（VaVb)：例：滴入例：滴入NaOH 19.98 ml(-0.1%相对误差

21、）相对误差）bbaaVVVlgpKpH98.1998.1900.20lg74.4=7.74（3）化学计量点时）化学计量点时NaAc溶液溶液10514aWb106.5108.1100.1KKKAcAc-+H+H2 2O OHAcHAc +OH+OH CNaAc=0.1000/2=0.05000mol/L105bCAKCCKb10KW10106.505000.0bCKOH=5.310-6(mol/L)pOH=5.28 pH=8.72（Va=Vb):（4）滴定至化学计量点后）滴定至化学计量点后bbaabbaaabbCVVVVVVVCVCOH例：滴入例：滴入NaOH 20.02ml(+0.1%相对误差

22、）相对误差）1000.000.2002.2000.2002.20OH=5.0=5.0 1010-5-5(mol/L)(mol/L)pOH=4.30pH=9.70（VaVb)：HAc NaAc（3）化学计量点时（）化学计量点时（Va=Vb):NaAc溶液溶液（4）滴定至化学计量点后（）滴定至化学计量点后（Va10-8 HB能被准确滴定。能被准确滴定。pH突跃范围：化学计量点前突跃范围：化学计量点前-0.1%相对误差相对误差85.798.1902.0lg85.4BHBlgpKpHa化学计量点后化学计量点后+0.1%相对误差相对误差突跃范围：突跃范围：7.859.701000.000.2002.20

23、00.2002.20=5.0=5.0 1010-5-5(mol/L)(mol/L)bbaabCVVVVOHpOH=4.30pH=9.704-6 多元酸、混合酸和多元碱的滴定多元酸、混合酸和多元碱的滴定一、多元酸一、多元酸多元酸的滴定，有两个问题需要解决：多元酸的滴定，有两个问题需要解决：多元酸是分步离解的，那么分步离解出多元酸是分步离解的，那么分步离解出 来的来的H+是否均可被滴定？是否均可被滴定？如果分步离解出来的如果分步离解出来的H+能被滴定，那么能被滴定，那么是否会形成多个明显的是否会形成多个明显的pH突跃？如何选择指突跃？如何选择指示剂？示剂？1.多元酸分步滴定原则：多元酸分步滴定原则

24、：(以以H2A为例，误差为例，误差为为0.1%)C Ka10-8（判断有无突跃，能否被准确滴定）（判断有无突跃，能否被准确滴定）Ka1/Ka2105 (判断能否分步滴定）判断能否分步滴定）注：注：C C为被滴定为被滴定物质的浓度物质的浓度以滴定以滴定H2A为例：为例：（1）CKa1 10-8a2a1KK 105第一级有第一级有pH突跃，且能突跃，且能被准确滴定被准确滴定CKa2 10-8第二级有第二级有pH突跃，能被准突跃，能被准确滴定确滴定第一级第一级第二级第二级（2）CKa1 10-8a2a1KK 105第一级有第一级有pH突跃，且能突跃，且能被准确滴定被准确滴定CKa2 10-8第二级无

25、第二级无pH突跃，不能被突跃，不能被准确滴定准确滴定第一级第一级（3）CKa1 10-8a2a1KK10-8a2a1KK 105第一级有第一级有pH突跃，且突跃，且能被准确滴定能被准确滴定(2)CKa2=0.10/2 6.3 10-8 10-8a3a2KK 105第二级有第二级有pH突跃突跃(3)CKa3=0.10/3 4.4 10-13KHB），），问能否分步滴定？问能否分步滴定？CHAKHA10-8HBHBHAHAKCKC 105HA能被准确滴定能被准确滴定CHBKHB10-8HB能被准确滴定能被准确滴定1.混合碱的分析混合碱的分析双指示剂法双指示剂法（1）Na2CO3+NaOH滴定过程滴

26、定过程的图解：的图解：NaOHNa2CO3HCl加入酚酞加入酚酞NaClNaHCO3酚酞红色刚好褪酚酞红色刚好褪去，加入甲基橙去，加入甲基橙HClV1V2甲基橙（黄甲基橙（黄 橙）橙）H2CO3中和中和NaOH：V1-V2Na2CO3 H2CO3:消耗消耗2V24-7酸碱滴定法的应用酸碱滴定法的应用%100mM)VV(C%NaOHsNaOHHCl21HCl结果计算：结果计算：%100mMV2C21%CONasCONa2HCl3232（2）NaHCO3+Na2CO3滴定过程的图解：滴定过程的图解：NaHCO3：消耗：消耗V2-V1Na2CO3 H2CO3:消耗消耗2V1V1V2甲基橙（黄甲基橙（

27、黄 橙）橙）H2CO3HClNaHCO3Na2CO3加入酚酞加入酚酞NaHCO3NaHCO3酚酞红色刚好褪酚酞红色刚好褪去，加入甲基橙去，加入甲基橙HCl%100mM)VV(C%NaHCOsNaHCOHCl12HCl33结果计算：结果计算：%100mMV2C21%CONasCONa1HCl3232（3）定性分析（混合碱中组分）定性分析（混合碱中组分）组分组分酚酞酚酞甲基橙甲基橙关系关系NaOHV10V2=0Na2CO3V10V20V1=V2NaHCO3V1=0V20NaOH+Na2CO3V10V20V1 V2NaHCO3+Na2CO3V10V20V1 V2NaOH+NaHCO3()NaOH+N

28、aHCO3=Na2CO3+H2O4-8 酸碱标准溶液的配制和标定酸碱标准溶液的配制和标定一、一、酸标准溶液酸标准溶液1.HCl溶液的配制溶液的配制 间接配制法间接配制法2.标定用的基准物：标定用的基准物：无水无水 Na2CO3硼砂（硼砂（Na2B4O710H2O)Na2B4O7+2 HCl+5 H2O=4 H3BO3+2 NaCl（甲基红作指示剂）（甲基红作指示剂）Na2CO3+2 HCl=2NaCl+CO2 +H2O（甲基橙作指示剂）（甲基橙作指示剂）二、二、碱标准溶液碱标准溶液1.NaOH溶液的配制溶液的配制 间接配制法间接配制法2.标定用的基准物：标定用的基准物：H2C2O42H2O、KHC2O4、邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾、苯甲酸等。、苯甲酸等。