八章酸碱滴定法实用教案

1、18.1 酸碱指示剂的作用(zuyng)(zuyng)原理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不同的色调。当溶液的pHpH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(yuy)(yuy)结构上的改变，引起了颜色的变化。第1页/共33页第一页，共34页。2甲基橙（MO)-MO)-双色 pH 3.1, pH 3.1,酸式色，红色； pH pH 4.4, 4.4, 碱式色，黄色(hungs)(hungs)； pH 3.1-4.4 pH 3.1-4.4，两种形式共存，为混合色，橙色。第2页/共33页第二页，共34页。3酚酞（PPPP）- -

2、 单色在酸性溶液(rngy)(rngy)无色，在碱性溶液(rngy)(rngy)中转化为醌式后显红色。 无色(w s) 红色 (内酯式、酸式色) (醌式、碱式色) 甲基红（MRMR）- - 双色在酸性溶液红色(hngs)(hngs)，在碱性溶液中显黄色。第3页/共33页第三页，共34页。4 HIn = H+ + In- 酸式色 碱式色 1010， 碱式色； 0.1 0.1，酸式色； =1 =1， pH=pKapH=pKa HKHInInaHInIn8.1.2 指示剂的变色指示剂的变色(bins)范围范围指示剂 变色(bins)范围 酸式色 碱式色 pKHIn MO 3.14.4 6.2 9.6

3、 理论变色(bins)点： 酸碱式的混合色。理论变色(bins)范围： pH=PKa1常用的酸碱指示剂第4页/共33页第四页，共34页。5温度 pH 18 100 pH 18 100 指示剂用量：双色指示剂，指示剂用量不会影响指示剂变色点的pHpH。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(fnwi)(fnwi)是有影响的，指示剂加入过多，终点提前。离子强度和溶剂的影响：增加离子强度，指示剂的理论变色点变小。8.1.3 影响(yngxing)因素第5页/共33页第五页，共34页。6 一类同时使用两种指示剂，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。

4、 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高变色的敏锐度。 需要将滴定终点限制(xinzh)(xinzh)在很窄的pHpH范围内，可采用混合指示剂。 pHpH pHpH的不确定度。8.1.4 混合(hnh)指示剂第6页/共33页第六页，共34页。7HAc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的质子的质子(zhz)条件：条件：内容：酸碱反应达平衡内容：酸碱反应达平衡(p

5、nghng)时酸失时酸失去的质子数去的质子数 等于碱得到的质子数等于碱得到的质子数例：例：第7页/共33页第七页，共34页。8(1)(1)零水准零水准(shuzhn)(shuzhn)物质的选择物质的选择 (2) 质子条件质子条件(tiojin)式书写式书写方法方法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。 质子条件式中不应出现作为质子参考水 准的物质。注意：注意：第8页/共

6、33页第八页，共34页。9写出NH4H2PO4水溶液的质子(zhz)条件式：+H+ -H+H+ H2O OH- NH4+ NH3H3PO4 H2PO4-HPO42- H2PO4- PO43- H+H3PO4=OH-+NH3+2PO43-+HPO42-第9页/共33页第九页，共34页。102.一元弱酸一元弱酸(ru sun)(HA)的的c(H+)的计的计算算 质子质子(zhz)条件条件式式:代入平衡代入平衡(pnghng)关系式：关系式： HA H+ + A-2+aw(H ) =(HA)+cKcK+(HA)(H )(HA)(H )accccK+aawaw(H ) +(H )+(H )cKccKK

7、cK 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：第10页/共33页第十页，共34页。11若：若： c Ka 20Kw ，可忽略，可忽略(hl)Kw。若：若：， 且且 对于对于(duy)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+)c第11页/共33页第十一页，共34页。12同理，对于同理，对于(duy)(duy)一元一元弱碱弱碱-OH bcK2-4OH

8、2bbbKKcK最简式：最简式：条件条件(tiojin)：cKa20KW 近似近似(jn s)式：式：条件：条件：， 第12页/共33页第十二页，共34页。13 例：计算(j sun)298K时0.10molL-1 HAc 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(HAcc(H+)0.1(molL-1)CKa20Kw，C/Ka400第13页/共33页第十三页，共34页。14)L(mol107.7 101.3101)(OH112-3-14-c-3(

9、H )100%(HAc)1.3 10 100%1.3%0.1ccpH = -lgc(H+第14页/共33页第十四页，共34页。153. 多元多元(du yun)弱弱酸碱酸碱（1）多元）多元(du yun)弱酸：设多元弱酸：设多元(du yun)酸的浓度为酸的浓度为c1accK+（H ）1bccK-（O H ）（2 2）多元）多元(du yun)(du yun)弱碱：设多元弱碱：设多元(du yun)(du yun)弱碱的浓弱碱的浓度为度为c c12aaKKa1（，且c/K 400）12bbKKKb1（，且c/400）第15页/共33页第十五页，共34页。16NaHAa1a2cK K+（H ）a

10、2a3cK K+（H ）Na H2PO4 Na2HPO4 NH4Aca1a2cK K+（H ）abcK K+（H ）第16页/共33页第十六页，共34页。17 基本概念滴定曲线；以溶液的pHpH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。滴定分数或滴入百分率 ；衡量滴定反应(fnyng)(fnyng)进行的程度。突跃范围：pHpH值。指示剂的 pKa pKa应落在突跃范围内，此时滴定误差在0.1%0.1%。酸碱浓度通常为 mol/L mol/L，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第17页/共33页第十七页，共34页。188.2.2 强酸碱滴定强酸碱滴定 0.

11、10molL-1 NaOH滴定滴定20.00mL 0.10molL-1 HCl H+OH- =H2O Kt=1/Kw=10+-+-c(H )V(H )-c(OH )V(OH )H =V(H )+V(OH )-0.1%时:+-1-520.00 0.1000-19.98 0.1000H =5.0 10 mol L20.00+19.982. 滴定开始(kish)到sp前: H+=c(HCl)(未中和)1. 滴定前: H+=c(HCl)=0.1000molL-1第18页/共33页第十八页，共34页。193. sp时时: H+=OH-4. sp后:OH-=c(NaOH)(过量(guling)-+-+-(

12、OH) (OH)(H ) (H )OH =(H )(OH)cV-cVV+V+0.1%时:-5-10.02OH =0.1000=5.0 10 mol L40.02H+=2.010-10molL-1 第19页/共33页第十九页，共34页。200.1000molL-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- =1

13、0-7.0020.00100.00.000.007.0020.02100.10.029.7020.20101.00.2010.70sp后后:OH-=22.00110.02.0011.6840.00200.020.0012.52+-+-(H ) (H )(OH) (OH)(H )(OH)cV-cVV+V-+-(OH) (OH)(H ) (H )(H )(OH)cV-cVV+V突跃第20页/共33页第二十页，共34页。21pHsp=7.00pHsp=7.00，突跃范围(fnwi)(fnwi)：pHpH为4.30-9.704.30-9.70；指示剂：pKapKa在突跃范围(fnwi)(fnwi)内。

14、第21页/共33页第二十一页，共34页。22当酸碱浓度增大1010倍时，滴定突跃部分的pHpH变化范围增加(zngji)(zngji)两个pHpH单位。1mol/L1mol/L， 突跃3.310.73.310.7，3 3种指示剂。0.1 mol/L0.1 mol/L，突跃 ，2 2种指示剂。0.01 mol/L0.01 mol/L， 突跃5.38.75.38.7，甲基红，煮沸溶液驱除CO2CO2。.第22页/共33页第二十二页，共34页。238.2.3 一元一元(y yun)弱酸（碱）的滴定弱酸（碱）的滴定 (Ka(HAc)=10, Ka(HA)=10)NaOHmLT%组成组成pHHAcpHH

15、AH+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-8.739.8520.02100.1A-+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

16、=(A )K c-OH = (NaOH)+HAc-0.1%:pH=pKa+3第23页/共33页第二十三页，共34页。24 mol/LNaOH滴定相同浓度(nngd)的HAc：pHsp突跃：之间。指示剂：酚酞Ka值对突跃范围(fnwi)的影响：酸愈弱，Ka越小，突跃范围越小。第24页/共33页第二十四页，共34页。25强酸滴定一元弱碱 mol/LHCl mol/LHCl滴定相同(xin tn)(xin tn)浓度的NH3NH3。pHsppHsp突跃：之间。指示剂：甲基红第25页/共33页第二十五页，共34页。26 多元酸的滴定： 用等浓度NaOH mol/L H3PO4 NaOH mol/L H

17、3PO4 pHsp1=4.70 pHsp1=4.70 甲基橙 pHsp2=9.66 pHsp2=9.66 酚酞 * * CKa110-8 CKa110-8 准确的滴定， * * 相邻(xin ln)(xin ln)两级KaKa比值 104104， 分步滴定。8.2.4 多元酸和混合(hnh)酸的滴定多元(du yun)(du yun)碱的滴定：用HClHCl滴定Na2CO3Na2CO3pHsp1 =8.3 pHsp1 =8.3 酚酞pHsp2 =3.9 pHsp2 =3.9 甲基橙第26页/共33页第二十六页，共34页。27强酸或强碱强酸或强碱 C 10-4 mol/L C 10-4 mol/

18、L弱酸的滴定弱酸的滴定 Cka 10-8 Cka 10-8弱碱的滴定弱碱的滴定 Ckb 10-8 Ckb 10-8强碱滴定酸式盐强碱滴定酸式盐NaHA Cka2 10-8NaHA Cka2 10-8强酸滴定酸式盐强酸滴定酸式盐NaHA Ckb2 10-8NaHA Ckb2 10-8多元酸分步滴定多元酸分步滴定 两级两级KaKa比值比值(bzh) 104(bzh) 104多元碱分步滴定多元碱分步滴定 两级两级KbKb比值比值(bzh) 104(bzh) 104混合酸分别滴定混合酸分别滴定 （C1Ka1C1Ka1）/ /（C2ka2C2ka2） 1041048.2.5 酸碱滴定中准确(zhnqu)

19、滴定的判据第27页/共33页第二十七页，共34页。28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(bio dn): 1. 邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4), Mr pKa2=5.4, PP, 称小样称小样, 平行平行3份份. 2. 草酸草酸(H2C2O42H2O), Mr pKa1=1.25, pKa2=4.29, PP, 称大样称大样. 8.3 酸碱滴定法的应用(yngyng)8.3.1 酸碱标准溶液的配制酸碱标准溶液的配制(pizh)与标定与标定第28页/共33页第二十八页，共34页。29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 Na