第五章 酸碱滴定法.ppt

酸碱滴定法 第5章 Chapter5 了解酸碱指示剂的作用原理 变色点和变色范围等概念 掌握强酸 碱 滴定强碱 酸 或弱碱 酸 的滴定曲线 滴定突跃大小及其影响因素 指示剂的选择原则 了解滴定方式及应用实例 熟悉滴定相关计算 1 熟悉滴定法中的基本术语及概念 2 5 1酸碱滴定原理Principleofacid basetitration 5 2滴定方式和应用实例Titrationmethodsandapplicationexamples 自学内容 基准物质 标准溶液的配制 滴定度 滴定分析结果的计算 3 5 1酸碱滴定原理Principleofacid basetitration 5 1 2酸碱指示剂Acid baseindicator 5 1 3滴定曲线Titrationcurve 5 1 1滴定分析法基本术语 5 1 4滴定终点误差 4 滴定分析法 titrimetry 标准溶液 被滴定溶液 锥形瓶 滴定管 5 1 确定的化学计量关系 2 反应定量完成 99 9 3 反应速度快 4 有比较简便的方法确定反应终点 5 无副反应 6 反应完全 K 大 滴定分析对化学反应的要求 不满足以上某些要求是否一定不能用于滴定分析 6 4 用途广泛 工业 产品质量检测安全 锅炉水分析环境 水中有机物的测定生活 水 食品质量监测 1 准确度高 常量分析 相对误差 0 2 半微量分析 相对误差 2 2 仪器设备简单 3 分析速度较快 滴定分析的特点 7 非水滴定法 水以外的有机溶剂中进行 滴定分析的分类及方式 滴定方式 直接滴定 标液滴定待测物 基本 返滴定 剩余滴定法 置换滴定间接滴定 分类 按反应类型 酸碱滴定络合滴定氧化还原滴定沉淀滴定 8 5 1 1 滴定 Titration 标准溶液由滴定管滴加到被测物质溶液中 使滴加的试剂与被测物质按照化学计量关系定量反应 根据标准溶液的浓度和用量计算被测物质含量 标准溶液 standardtratingsolution 滴定剂 已知其准确浓度的试剂溶液 基准物质 primarystandardsubstance 配制标准溶液用的物质 化学计量点sp 等当点 stoichiometricpoint 加入的滴定剂与被滴定物质按照化学计量关系完全反应时的情况 9 滴定终点ep endpoint 滴定时指示剂的变色点 滴定终点与化学计量点往往不一致 会造成终点误差 指示剂 indicator 通过其颜色的变化来指示滴定终点的物质 滴定曲线 titrationcurve 滴定过程中 溶液的pH值随滴定剂体积变化的关系曲线 pH V关系曲线 怎么得到滴定曲线 10 5 1 2酸碱指示剂 acid baseindicator 1 酸碱指示剂作用原理 甲基橙 MethylOrange MO 偶氮类结构指示剂 4 4黄4 0橙3 1红 碱式结构 酸式结构 11 酚酞 三苯甲烷类指示剂 酸式结构 碱式结构 pH 8 0时 无色 pH 10 0时 红色 12 HIn H2O H3O In 当 In HIn 时 当 HIn In 时 2 pH值对酸碱指示剂变色的影响 指示剂的颜色变化与 H3O 有关 溶液呈碱式色 溶液呈酸式色 pH 酸式碱式 13 3 酸碱指示剂的变色范围 指示剂理论变色点 理论变色点 人眼勉强辨认出酸 HIn 色 人眼勉强辨认出碱 In 色 14 指示剂理论变色范围 指示剂的理论变色范围 15 4 常用酸碱指示剂及其实际变色范围 16 5 混合指示剂 mixedindicator 利用颜色之间的互补作用 使变色范围窄 在酸碱滴定终点时颜色变化敏锐 17 5 1 3滴定曲线 titrationcurve 18 1 强碱 酸 滴定强酸 碱 滴定前 c H3O c HCl 0 10mol L 1pH 1 00 在化学计量点之后 当加入20 02mLNaOH溶液时 c OH 5 0 10 5mol L 1pOH 4 30pH 9 70 在化学计量点 加入20 00mLNaOH溶液时c H3O mol L 1 c OH mol L 1 1 0 10 7pH 7 00 19 加入NaOH中和的过量NaOH体积 mL百分数体积 mL0 000 001 00 10 31 0018 0090 005 26 10 32 2819 8099 005 02 10 43 3019 9699 801 00 10 44 0019 9899 905 00 10 54 3020 00100 01 00 10 77 0020 02100 10 022 00 10 109 7020 04100 20 041 00 10 1010 0020 20101 00 202 00 10 1110 0722 00110 02 002 10 10 1211 7044 00200 020 003 33 10 1312 5 用0 1000mol L 1NaOH滴定20 00mL0 1000mol L 1HCl c H mol L 1 pH 20 滴定曲线 21 滴定突跃范围与酸碱溶液浓度的关系 1mol dm 3 0 1mol dm 3 0 01mol dm 3 滴定剂和被测溶液的浓度越大 滴定突跃范围也越大 pH突跃范围分别为 3 3至10 7 pH 7 4 4 3至9 7 pH 5 4 5 3至8 70 pH 3 4 22 2 强碱 酸 滴定弱酸 碱 NaOHc 0 10mol dm 3 HAc 20 00cm3 c 0 10mol dm 3 出发点的pH就较高 HAc是弱酸 化学计量点的pH大于7 由于滴定突跃范围变小 强碱 强酸滴定中使用的某些指示剂 如甲基橙和甲基红 就不再适用了 滴定过程中溶液pH值如何计算 23 Question 所有的酸溶液都能用强碱进行滴定吗 Solution 不是 太弱的酸 特别是太弱而浓度又低的酸溶液不能用强碱滴定 被滴定的酸越弱 值越小 突跃范围越小 很难找到一种变色区间落在突跃范围内的酸碱指示剂 一元酸能被强碱准确滴定的判据定为 c HA 10 8 24 Question c HA Ka 10 8的一元弱酸一定不能用滴定法测定吗 多元酸能否用滴定法测定 两性物质能否用滴定法测定 混合碱或混合酸能否用滴定法作定性及定量测定 25 知识介绍 另外 通过非水滴定 间接滴定 线性滴定也可测定较弱的一元弱酸 26 用NaOH滴定H3PO4溶液的情况 试分析 H3PO4 H2O H3O H2PO4 pKa1 2 16H2PO4 H2O H3O HPO42 pKa2 7 21HPO42 H2O H3O PO43 pKa3 12 32 过程复杂 涉及到分步滴定 滴定突跃较小 所以一般允许误差较大 绘制滴定曲线的计算较复杂 通过实验测得 特点 各级离解的H3O 可准确滴定的条件 相邻两级离解的H3O 可分步滴定的条件 每一步化学计量点pH的确定 指示剂的选择 解决的主要问题 cKi 10 8 cKi 10 8 27 cK1 10 8 K1 K2 104 一级解离 一级解离的H3O 能被准确滴定 二级解离 cK2 10 8 K2 K3 104 二级解离的H3O 能被准确滴定 第1个滴定突跃 第2个滴定突跃 三级离解的H3O 不能准确滴定 cK3 10 8 三级解离 结论 有2个滴定突跃 只能滴定到HPO42 第1个滴定突跃 第2个滴定突跃 28 化学计量点pH值及指示剂的选择 第一化学计量点 反应产物为 指示剂 甲基红 pKIn 5 0 溴甲酚绿 pKIn 4 9 第二化学计量点 指示剂 酚酞 pKIn 9 1 百里酚蓝 pKIn 8 9 反应产物为 pH 4 68时 存在形式 H3PO4H2PO4 HPO42 分布系数 0 0030 9940 003 pH 9 76时 存在形式 H2PO4 HPO42 PO43 分布系数 0 00250 9950 0025 滴定反应没有真正的化学计量点 29 强酸或强碱弱酸的滴定弱碱的滴定强碱滴定酸式盐NaHA强酸滴定酸式盐NaHA多元酸分步滴定多元碱分步滴定混合酸分别滴定 NaOH滴定H2CO3有几个滴定突跃 pKa1 6 38 pKa2 10 25 NaOH滴定H2C2O4有几个滴定突跃 pKa1 1 25 pKa2 4 29 30 5 1 4滴定终点误差 化学计量点与滴定终点不一致所引起的误差 滴定终点误差Et 强酸 强碱滴定的终点误差 强碱滴定弱酸 强酸滴定弱碱终点误差的通式为 pH pHep pHspCsp 被滴定物终点产物浓度Kt 终点反应常数 终点产物的离解平衡常数 31 5 2酸滴定方式和应用实例Titrationmethodsandapplicationexamples 5 2 1直接滴定法Directtitrationmethod 5 2 2间接滴定法Indirecttitrationmethod 32 5 2 3滴定计算问题 5 2 1直接滴定法 强酸 或强碱 和浓度不是很低的某些弱酸 或弱碱 可用标准碱溶液 或标准酸溶液 直接滴定 测定烧碱样品中NaOH和Na2CO3的含量 1 滴定方程 33 2 滴定曲线 050100 滴定分数 2 12 10 8 6 4 pH 酚酞 甲基橙 34 pKa1 6 38 pKa2 10 25 H2CO3 3 滴定关系图 双指示剂法 35 双指示剂法测定纯碱中Na2CO3和NaHCO3 36 双指示剂法定性分析混合碱的组成 37 5 2 2间接滴定法 蒸馏法测定铵盐中的氮 HCl滴定 38 2 滴定反应 39 H3BO3 一元酸Ka 5 8 10 10 克氏 Kjeldahl 定氮法测定粗蛋白的含量 间接滴定法 含氮有机物质 如含蛋白质的食品 饲料以及生物碱等 可通过化学反应将有机氮转化为NH4 再依NH4 的蒸馏法进行测定 该法称为克氏 Kjeldahl 定氮法 将试样与浓H2SO4共煮 进行消化分解 加入K2SO4以提高沸点 氮在CuSO4催化下成为NH4 溶液以过量NaOH碱化后 再以蒸馏法测定 粗蛋白质总量 换算系数 N含量 换算系数 6 25 蛋白质中N的含量一般为16 00 40 钢铁和矿石中微量磷的测定 1 滴定流程 HNO3标准溶液返滴定 试样 H3PO4 HNO3 钼酸铵 磷钼酸铵沉淀 无色 处理 水洗 溶于过量的标准碱溶液中 酞 酚 41 42 TA B与cB的关系 g mL mol L 公式不能死记学会简单推导 5 2 3滴定计算问题 表示 T待测物 标液单位 g mL 1 一 滴定度T 每mL标准溶液相当的待测组分的质量 43 表示 1mLKMnO4标准溶液相当于0 007590gFe T与c 标液 之间的关系 1LKMnO4对应待测物含Fe的物质的量 KMnO4与Fe的物质的量之间的关系 nFe T 1000 MFe 例 高锰酸钾滴定Fe2 44 二 滴定计算示例 关键 正确确定化学计量关系 例1 用Na2B4O7 10H2O标定HCl 45 例2 KOH溶液22 59mL恰好能中和纯草酸 H2C2O4 2H2O 0 3000g 求该KOH溶液的浓度 解 2OH H2C2O4 C2O42 2H2O计量关系 21 46 例3 称取0 5085g含铜试样 溶解后加入过量KI 用0 1034mol L 1Na2S2O3溶液滴定释出的I2至终点 耗去27 16mL 求试样中铜的质量分数 解 2Cu2 4I 2CuI I2I2 2S2O32 2I S4O62 2Cu2 I2 2S2O32 47 例4 称取K2Cr2O7基准物质标定0 020mol L 1的Na2S2O3问怎么做才使称量误差在 0 1 之内 解 取V 25mL 为使