




已阅读5页,还剩51页未读, 继续免费阅读
版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领
文档简介
以酸碱中和反应为基础的滴定分析法。,第三章 酸碱滴定法,不仅能用于水溶液体系,也能用于非水溶液体系。,3-1 酸碱平衡,一、酸碱质子理论,1. 酸碱的定义,电离理论,电子理论,质子理论,2. 特点,1)具有共轭性,酸失去1个质子后转化成它的共轭碱;碱得到1个质子后转化成它的共轭酸。,HA和A是一对能相互转化的酸碱,称为共轭酸碱对。 如HAc和Ac-为共轭酸碱对。,各共轭酸碱对的质子得失反应称为酸碱半反应,即酸给出质子和碱接受质子的反应。酸碱半反应在溶液中不可能单独进行!,醋酸在水中的离解:,氨在水中的离解:,3)具有广泛性,2)具有相对性,如:HCO3-在H2CO3HCO3-体系中表现为碱,在HCO3-CO32-体系中表现为酸。这种既能给出质子表现为酸,又可以接受质子表现为碱的物质称为两性物质。,酸碱可以是阳离子、阴离子,也可以是中性分子。,同一种物质,在某一条件下可能是酸,在另一条件下可能是碱,这主要取决于它们对质子的亲合力的相对大小。,3. 酸碱反应的实质,两个共轭酸碱对之间质子传递的反应。,HAc + NH3 NH4+ + Ac-,如:醋酸与氨在水溶液中的中和反应,共轭酸碱对,结论: 酸碱反应是两对共轭酸碱对共同作用的结果。 酸碱反应的实质是质子的转移。 质子的转移是通过溶剂合质子来实现的。,二、酸碱平衡,1. 一元弱酸弱碱的电离平衡,HA + H2O H3O+ + A-,酸度常数 (弱酸的电离常数),A-+ H2O OH- + HA,碱度常数 (弱碱的电离常数),强酸强碱无酸碱平衡存在!,Ka、Kb与温度有关,与浓度无关!,讨论:,(1) 酸碱的强弱取决于酸碱本身给出质子和接受质子能力的强弱。 Ka,给出质子能力越强,酸性越强 Kb,接受质子能力越强,碱性越强,(2)在共轭酸碱对中,如果酸越易给出电子,酸性越强,则其共轭碱的碱性就越弱。,P182 书后附录一 弱酸和弱碱的电离常数,2. 稀释定律和一元弱酸、弱碱溶液pH的计算,浓度变小,则电离度就变大 浓度越大,则电离度就越小,稀释定律,(1) ca(mol/L)强酸,HA H + + A - H2O H + + OH -,当ca 10-6 mol/L,忽略水的解离,(近似式),(精确式),(2) cb(mol/L)强碱,精确式,B + H + BH + H2O H + + OH ,近似式,当cb 10-6 mol/L,(3) 一元弱酸,(4) 一元弱碱,三、同离子效应及缓冲溶液,1. 同离子效应,在弱电解质溶液中,加入少量具有与弱电解质相同离子的其他强电解质,则弱电解质的电离度会降低这种作用称为同离子效应。,2. 缓冲溶液,一种能对溶液的pH起稳定作用的溶液。若往缓冲溶液中加入少量酸或少量碱,或因溶液中发生的化学反应产生了少量的酸或碱,或将溶液稍加稀释,溶液的pH基本上稳定不变。,缓冲溶液通常由浓度较大的弱酸及其共轭碱所组成。pH范围一般为212。例如:HAc-Ac-,NH4+-NH3等。,强酸(pH12)溶液也是缓冲溶液,可以抵抗少量外加酸或碱的作用,但不具有抗稀释作用。,弱酸和弱酸盐 HAc-NaAc 弱碱和弱碱盐 NH3H2O-NH4Cl 多元酸的两种盐 NaH2PO4-Na2HPO4,缓冲溶液中含抗酸成分和抗碱成分缓冲对,注:缓冲溶液的缓冲能力是有一定限度的。如果向其中加入大量强酸或强碱,当溶液中的抗酸成分或抗碱成分消耗将尽时,就没有缓冲能力了。,缓冲溶液的有效缓冲范围是pHpKa1,大多数用来控制溶液酸度,作用:,测量溶液pH时作为参照标准用(标准缓冲溶液),在生物化学和临床医学中十分重要,其中应用最广泛的是三(羟甲基)氨基甲烷(简称Tris)和它的共轭酸所组成的缓冲溶液,它可用作基准物质,在生理液中有较高的溶解度,且和生物体液相溶。,3. 缓冲溶液pH值的计算,(最简式),(当cHA,cA-20H+或cHA,cA- 20OH-时),由弱酸HA及其共轭碱A组成的缓冲溶液,由弱碱及其共轭酸组成的缓冲溶液,多元酸的两种盐组成的缓冲溶液 pH1/2pKa1+1/2pKa2,4. 缓冲溶液的选择,缓冲溶液对分析过程应没有干扰。 例如:EDTA滴定Pb2+时,不用HAc-Ac-控制pH. (2) 所需控制的pH应在缓冲溶液的缓冲范围之内。如果缓冲溶液是由弱酸及其共轭碱组成的,pKa值应尽量与所需控制的pH一致,即pKapH。 (3) 缓冲溶液应有足够的缓冲容量,通常缓冲组分的浓度在0.011molL-1之间。 (4) 缓冲物质应廉价易得,避免污染。,3-3 酸碱滴定法,一、酸碱指示剂,酸碱指示剂(indicator)一般是有机弱酸或有机弱碱。它的酸式与其共轭碱式相比,具有明显不同的颜色。当溶液的pH改变时,指示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,由于结构上的改变,引起了颜色的变化。,1. 酸碱指示剂的变色原理,内因:指示剂本身结构的变化 外因:溶液酸度的变化,常用酸碱指示剂的变色原理,(1) 甲基橙(methyl orange,MO),pKa=3.4,(2) 甲基红(Methyl Red,MR),pKa=5.0,6.2 黄,红 4.4,5.0 橙,(3) 酚酞(Phenolphthalein,PP),pKa=9.1,2. 指示剂的变色范围,HIn = H+ + In- 酸式 碱式,理论变色范围 pH=PKa1,书p53表3-4 常用酸碱指示剂,注意: 实际与理论的变色范围有差别,深色比浅色灵敏。 指示剂的变色范围越窄,指示变色越敏锐,例: pKa 理论范围 实际范围 甲基橙 3.4 2.44.4 3.14.4 甲基红 5.1 4.16.1 4.46.2 酚酞 9.1 8.110.1 8.010.0 百里酚酞 10.0 9.011.0 9.410.6,影响酸碱指示剂变色范围的因素,指示剂本身的性质 不同指示剂的变色范围不同,(2) 指示剂的颜色变化 人眼对不同颜色的敏感程度不同,(3) 指示剂的用量,指示剂用量的多少对它的变色范围有影响,指示剂加入过多,终点提前。,例:50100mL溶液中加入酚酞 23滴,pH=9变色;加入1520滴,pH=8变色。,(4) 温度的影响 TKHIn变色范围 注意:如加热,须冷却后滴定 例:甲基橙 180C 3.14.4 1000C 2.53.7 灵敏度,溶剂的影响 极性介电常数KHIn 变色范围,(5) 滴定次序 无色有色,浅色有色 例:酸滴定碱 选甲基橙 碱滴定酸 酚酞,3. 混合指示剂(mixed indicator),非混合指示剂,终点颜色变化约有0.3pH的不确定度。用混合指示剂,有0.2pH的不确定度。,在酸碱滴定中,有时需要将滴定终点限制在很窄的pH范围内,可采用混合指示剂。,一类是同时使用两种或两种以上指示剂,利用彼此颜色之间的互补作用,使指示剂变色范围变窄,变色更加敏锐,有利于判断终点,减少滴定误差,提高分析的准确度。如溴甲酚绿和甲基红。 另一类是由某种指示剂与惰性染料(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高变色的敏锐度。,特点:变色敏锐 变色范围窄 终点易观察,5.0-5.1-5.2 酒红 灰 绿 用于Na2CO3标定HCl时指示终点,二、指示剂的选择,滴定曲线(titration curve):以溶液的pH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。,滴定分数(fraction titrated)或滴入百分率:衡量滴定反应进行的程度。,突跃范围(titration jump):在0.999至1.001之间时的pH值。指示剂的pKa应落在突跃范围内,此时滴定误差在0.1%。,基本概念,一、强碱滴定强酸,1滴定过程中pH值的变化,(1) Vb = 0,滴定开始前,(2) Vb Va,滴定开始至化学计量点前,如在SP前0.1%时,加入NaOH 19.98mL,(3) Vb = Va,化学计量点时,(4) Vb Va,化学计量点后,如在SP后0.1%,加入NaOH 20.02mL,0.1000molL-1 NaOH滴定 20.00mL 0.1000molL-1 HCl,突跃,2. 滴定曲线的形状,滴定开始,强酸缓冲区,pH很小 随滴定进行,HCL的量,pH渐 SP前后0.1%,pH, 酸碱pH=9.7-4.3=5.4 继续滴NaOH,强碱缓冲区,pH很小,图3-1 0.1000mol/LNaOH溶液滴定20.00mL0.1000mol/LHCl的滴定曲线,3. 滴定突跃,滴定突跃:化学计量点前后0.1%的变化引起pH值 突然改变。,滴定突跃范围:滴定突跃所在的范围。,用途:利用滴定突跃选择指示剂,指示终点。,4. 影响滴定突跃的因素和指示剂的选择,影响因素:溶液的浓度 酸碱溶液浓度越大,滴定突跃越长,可选指示剂越多。 例:当酸碱浓度增大10倍时,pH2个单位 如用1mol/LNaOH滴定1mol/LHCl,突跃为3.310.7。,选择原则: 指示剂变色点pH处于滴定突跃范围内 (指示剂变色范围部分或全部落在滴定突跃范围内),甲基橙(3.14.4) 3.4 甲基红(4.46.2) 5.2 酚酞 (8.09.6) 9.1,图3-2 不同浓度NaOH溶液滴定不同浓度HCl的滴定曲线,二、强酸滴定强碱,滴定曲线形状类似强碱滴定强酸,pH变化相反 滴定突跃范围取决于酸碱溶液浓度 指示剂的选择:甲基红,酚酞,三、强碱滴定弱酸,OH- + HA A- + H2O,1. 滴定过程中pH值的变化,(1) Vb = 0,滴定开始前,(2) Vb Va ,化学计量点前:HAc + NaAc,如在SP前0.1% 时,已加入NaOH 19.98mL,(3) Vb = Va,化学计量点时:完全中和,全部HAc NaAc,(4) Vb Va,化学计量点后:NaOH + NaAc 如在SP后0.1%时,已加入NaOH 20.02mL,2. 滴定曲线的形状,图3-3 0.1000mol/LNaOH溶液分别滴定0.1000mol/LHAc和0.1000mol/LHCl的滴定曲线,与NaOH滴定HCl的滴定曲线相比,具有以下特点:,(1) 滴定前,曲线起点较高(HAc是弱酸,溶液中的H浓度比同浓度的HCl的H浓度低),(7) SP后,pH逐渐(同强碱滴强酸),(2) 滴定开始后,曲线的坡度比滴定HCl的更倾斜,这是因为HAc的离解度很小,由于Ac的同离子效应,使得HAc的离解度变得更小,H浓度迅速降低,pH很快增加。,(3) 随滴加NaOH,缓冲能力,pH增加缓慢,(4) 滴定接近SP时,由于溶液中HAc已很少,缓冲能力减弱,pH增加又加快。,(5) SP前后0.1%,pH发生突变,滴定突跃为7.79.7,相对滴定HCl而言,滴定突跃小得多。,(6) SP时,溶液中仅含NaAc,为一碱性物质,pH值为8.72,因而此时溶液呈碱性。,影响因素:被滴定酸的性质、浓度 (1) 当酸的浓度一定时,Ka, 滴定突跃范围; Ka10-9无明显突跃,无法准确滴定 (2) 当Ka一定时,酸的浓度, 滴定突跃范围。,3. 影响滴定突跃的因素和指示剂的选择,图3-4 用0.1000mol/LNaOH溶液分别滴定0.1000mol/L各种强度的酸的滴定曲线,4. 弱酸能被准确滴定的判别式,cKa 10-8,pH =7.79.7,滴定突跃范围较小,只能选择在弱碱性范围内变色的酚酞、百里酚酞、百里酚蓝等。,指示剂的选择:,如要求滴定误差0.1%,滴定突跃超过0.3pH单位,人眼才可以辨别出指示剂颜色的变化,滴定才可以顺利进行。,对于cKa10-8,即在水溶液中不能直接滴定的弱酸,可以利用化学反应使其转化为解离常数较大的弱酸后再测定,也可以采用非水滴定法测定。,H+ + A- HA + H2O,四、强酸滴定弱碱,2. 影响滴定突跃的因素和指示剂的选择 (1) 影响因素:被滴定碱的性质、浓度 当酸的浓度一定时,Kb,滴定突跃范围 (2) 指示剂选择:pH =6.34.3,选甲基红,1. 滴定曲线 与强碱滴定强酸类似,曲线变化相反,3. 弱碱能被准确滴定的判别式: c Kb 10-8,图3-5 用0.1000mol/LHCl溶液滴定0.1000mol/NH3H2O的滴定曲线,三、酸碱滴定法的应用,1. 酸碱标准溶液的配制与标定,c0.1molL-1 稀则突跃小,浓则浪费!,(1) 酸标准溶液,配制方法:间接法(HCl易挥发,H2SO4易吸湿),标定方法 基准物: a. 无水碳酸钠 易吸湿,1802000C干燥23小时,干燥器中冷却保存 标定反应:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2 化学计量点时pH:3.89 指示剂:甲基橙,黄色橙色,b. 硼砂 易风化失水,保存在相对湿度为40%-60%的密闭容器。 标定反应:Na2B4O710H2O+2HCl=4H3BO3+2NaCl+5H2O 化学计量点时pH:5.27 指示剂:甲基红,黄色红色,其它基准物:KHCO3、酒石酸氢钾,(2) 碱标准溶液,标定方法 基准物:邻苯二甲酸氢钾 性质:有机弱酸盐,水溶液呈酸性,易保存
温馨提示
- 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
- 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
- 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
- 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
- 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
- 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
最新文档
- 公私账户集中管理制度
- 列车餐车夜班管理制度
- 出海作业用具管理制度
- 中西结合医院消防水池基坑支护设计报告
- 垃圾分类存储管理制度
- 宿舍备用钥匙管理制度
- 小学辅导学生管理制度
- 公司重大事项管理制度
- 小区物业车位管理制度
- 入室消毒现场管理制度
- 电解铝厂项目施工组织设计
- 中职电子类面试题及答案
- 作风建设学习教育读书班交流发言提纲
- 2025年会考生物学专题复习题型03 情境分析题 (含答案)
- 2025年非煤矿山安全生产自查自纠报告
- 2025年玉林市博白县小升初必考题数学检测卷含解析
- 民法典侵权责任编解析
- 船舶轻量化结构设计-深度研究
- 红色体育知到智慧树章节测试课后答案2024年秋西安体育学院
- 源网荷储一体化试点项目可行性研究报告模板
- 贵州省黔南州都匀市2020年部编版小升初考试语文试卷(原卷版+解析)
评论
0/150
提交评论