分析化学-酸碱滴定的应用ppt课件.ppt

1、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。,1,一、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,2,1. 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N

2、a2CO3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。,3,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：,4,5,2. 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

3、耗HCl V1 mL。 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HCl V2毫升。此法用于滴定混合碱中的NaOH。 于是：,6,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。,7,2、碱度的测定及

4、种类 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。,8, 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。,9,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N

5、aOH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,10,碱度的表示方法 mmol/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CHClVHClV水样1000 m mol/L 德国度 或法国度 或mg/L（以CaCO3或C

6、aO计） 1德国度 = 10 mg/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。,11,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3.00mL HCl溶液；再滴至甲基橙指示剂变色，又用去12.00 mL HCl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。,12,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= 3.000.0228.04（mgCaO） 0.1L10

7、1.68度 总碱度= 15.000.0228.04（mgCaO） 0.1L108.41度 碳酸盐碱度= 2酚酞碱度= 23.000.0228.04（mgCaO） 0.1L103.36度 重碳酸盐碱度= （123）0.0228.04（mgCaO） 0.1L105.05度,13,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。,14,3、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（pH810）所描述的酸性物质总量。 甲基橙酸度：以甲基橙做指示剂，标

8、准碱滴定至溶液呈黄色（pH3.14）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（pH8）所描述的酸性物质总量：CO2HCO3-,15,一般，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。,16,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= 5.6l0-10 )，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,17,1、蒸馏法 (1) 往铵盐试样

9、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(Ka5.8l0-10 )，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：,18,除用H3BO3吸收NH3外，还可用过量的酸标准溶液吸收NH3，然后以

10、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)。,19,2. 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 (Ka7.1l0-6) 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。,20

11、,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。,21,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。,22,醛、酮的测定,醛类化合物既非

12、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。,23,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 +NH2OHHCl 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NH2OHHCl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。,24,例如：甲醛与亚硫酸钠在水溶液中发生下述反应： HCHO + Na2SO3 + H2O H2

13、(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。,25,四、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+ 3H2O 3、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 + 4HF 5、生成的HF用碱标准

14、溶液滴定。 则 1molSiO2 1mol K2SiO3 1mol K2SiF6 4molHF 4mol NaOH,26,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)2HPO412MoO3H2O+ H2O 3、 将沉淀过滤并洗涤后，溶于过量的定量的NaOH标准溶液中： (NH4)2HPO412MoO3H2O + 27OH- =PO43- + 12MoO42- + 16H2O + 2NH3 4、以酚酞为指示剂，用HCl标准溶液返滴定剩

15、余的NaOH至试液的红色褪去(pH8)。 生成的: 2NH3 + 2H+ = 2NH4+ PO43- + H+ = HPO42-,27,所以，1mol (NH4)2HPO412MoO3H2O 要消耗24mol的碱， 计量关系：1P 24OH- 据此求出试样中的含量：,28,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。 (2) 为何用甲基红作指示剂？,29,解：(1) Na2B4O7 + 5H2O = 2NaH2BO3 + 2H3BO3 Na3PO4 + 3RH = H3PO4 + 3RNa NaH2BO3+ RH = H3BO3 + RNa 试样溶解后，通过氢型强酸性阳离子交换树脂RH，收集的流出液为H3PO4和H3BO3的混合液， H3BO3是弱酸不能被准确滴定， H3PO4在甲基红变色范围(pH=4