酸碱滴定：碳酸盐用盐酸滴定法测定

1、公式:CO32-+H+ HCO3-HCO3-+ H+H2CO3K2= H+ CO2-3/HCO-3K1 =H+ HCO-3/H2CO3CO32-+ H2O HCO3-+ OH-Kb = HCO3- OH-/CO32-Kw = H+ OH- = 10-14 at 25CK：/K2= HCO3- OH-/ CO32-HCO3- = OH-10-14/5 x 10-11= OH-2/0.1OH-= 4.5 x 10-3 MH+= 10-14/4.5 x 10-3 =2.2 x 10-12MHCO3-+ H2O H2CO3 + OH-H+= HCO3- K2/CO32-H+ =K1K2A1/2=(3.

2、5 x 10-7) (5 x 10-11) W2= 4.2 x 10-9 MK1 = 3.5 x 10-7 = H+ HCO3-/(0.1)50/(50 + 100) = H+2/0.033H+ = 1.07 x 10-4 M = 10-3-97H2CO3 H2O + CO2 (g)2HCl + Na2CO3 H2CO3 + 2Na ClMHCl = molesHCl/liter=moles Na2CO3 x 2 /(ml HCl/1000)=(wt of Na CO ) x 2/(molwt Na CO ) (ml HCl/1000)2323%Na2CO3 = wt of Na2CO3 in

3、 sample x100/g sample=(moles Na2CO3)(mol. wt. Na2CO3) x 100/wt of sample=(ml HCl) (molarity HCl) (molwt Na2CO3) x 100/1000 x 2 x wt. of sample酸碱滴定：碳酸盐用盐酸滴定法测定背景碳酸根平衡：实验中盐酸浓度已知，标准针对纯碳酸钠用来确定样品中碳酸盐的百分比。 盐酸的水溶液几乎完全离解成水合氢离子和氯离子。因此，在用盐酸滴定活性滴定剂物质是 水合氢离子，通常写为H3O+，尽管在溶液中的实际形式是更正确(H2O)nH+。为方便起见， 我们指定它只是H +。碳酸

4、盐的水溶液用作碱：也就是说，它是能够接受氢离子以形成碳酸氢根离子。CO32-+H+HCO3-碳酸氢根可以结合另一个氢离子变成碳酸： TOC o 1-5 h z HCO3-+ H+ H2CO3(2)碳酸氢根和碳酸根的平衡可以用下式表达K2= H+ CO2-3/HCO-3(3)和 K1 =H+ HCO-3/H2CO3(4)其中K1和K2是H2CO3的一级和二级酸溶解常数；实验测定数值为K1 = 3.5 x 10-7， K2 = 5 x 10-11。当连续脱质子化反应，如(1)和(2)发生，第二个反应开始前第一个反应能达到的程度， 取决于两个酸解离常数之差。由方程（3）和（4）的组合与那些电荷和质量

5、平衡，碳酸和盐 酸滴定曲线上任意一点的H+可以计算出来。因为完整和严密的解决方案是耗时的，这里只 对0.1M盐酸计算0.1M碳酸钠的几个方便的滴定点pH简要覆盖。若要详细讨论我们需要一 本教科书。图1点A的pH：A点没加酸，溶液中只有碳酸根，pH取决于碳酸根和水反应生成的HCO3-和 OH-： 公式（5）水是酸，提供一个质子给碳酸根，碳酸根是碱。平衡常数写为：公式（6）Figure 1.Curve forthe Figure 1.Curve forthe titration of carbonatewith hy dro- chloric acid.oo Q5 10 L5 20 HCI t M

6、ele Ratio右侧乘以H+/H+，可以看到，Kb=Kw/K2。Kw是水的溶度积。公式（7）K2是碳酸根的二级解离常数，公式（3）。如果碳酸根的总浓度和Kw和K2的值已知，则OH- 可以由下式计算： 公式（8）假设式（5）向左侧反应移动很多，因此碳酸根的浓度仍为0.1M，由于形成等摩尔量的碳酸氢根和氢氧根：公式（9）综合（8）和（9）得到：公式（10）和公式（11）从公式（7）：得到公式（ 12）所以 pH=11.7在（6）式中我们假设反应（13）几乎没有发生，不能代入公式（12）和（4）中计算H2CO3， 如果H2CO3大于CO32-的5%，H+的浓度用式（6）和计算明显是错的。在这种情况

7、 下表达式应该精确包含所有物相（很繁琐），或由连续逼近法。计算表明，H2CO3在A点小到可忽略，所以我们的假设有效。进一步的假设CO32-是0.1M 也是正确的。因为式（9）和（11）显示碳酸氢根比碳酸根的5%还小。注意到，Kw/K2=Kb或Kw=K2Kb，因此，如果一种酸HA的Ka已知，相应的碱A-的可以 在水溶液中进行计算。一种酸HA和碱A-叫做共轭酸碱对，HA是A-的共轭酸，而A-是HA 的共轭碱。（Kw=KaKb）B点的pH：图1中的B点，每摩尔碳酸盐加入0.5摩尔盐酸。现在碳酸根和碳酸氢根以相等浓度混合。我们能计算此点pH，通过把公式（3）改写成：公式（14）因为碳酸根和碳酸氢根浓度

8、相等，因此氢离子浓度等于K2，pH=10.3滴定期间物种的浓度的精确计算必须包括由滴定剂稀释的效果，但到目前为止没有考虑加入 盐酸所造成的那些影响。为了校正稀释造成的主要成分浓度的变化，通过添加因子V/（V + v），其中V是原始溶液的体积而v是加入盐酸的体积，在任何点乘以每个计算出的浓度。 虽然本实施例中的效果是轻微的，在许多系统中的修正是显著。C点的pH：第一个等当量点（C点）到达，当1摩尔碳酸盐中加入1摩尔盐酸的时候。该溶液只包含碳 酸氢钠，氢离子浓度为，（3）和（4）相乘：公式（15）pH=8.4D点的pH：一半的碳酸氢盐的质子化使碳酸氢盐和碳酸（点D）的等摩尔溶液。这又是一个缓冲系统

9、， 这次涉及碳酸的第一解离常数K1。计算是以同样的方式，作为B点处理，以K1代替K2 使用，得到pH =6.5E点的pH：在第二等价点（E）所述的p H由碳酸的离解的程度决定，碳酸以主要种类存在，和H + 是由式（4）计算：公式（16）因此公式（17）所以pH是3.97，或保留两位有效数字，为4.0。Figure 2. Effect of removal of carbon dioxide oa Figure 2. Effect of removal of carbon dioxide oa pH change the second equivalence point in a titrati

10、on of carhoiiiite with hydrochloric ucicL Bund indicates region of change of indjcator color.H C1 / C Oj , M0I9 Rot io等当量点的检测：不管是第一当量点C还是第二当量点E都能用来作碳酸根分析，在这两种情况下pH变化等 当点的区域大。终点0.1的pH值差导致约1%的浓度误差。如果滴定进行预选指示剂颜色 可以减小误差。当溶液滴定到第二等当点，更好的方法是利用在水溶液中碳酸会解离成二氧 化碳。公式（18）摇晃或煮沸使等式因失去二氧化碳而向右侧移动，如果碳酸盐或碳酸氢盐溶液在pH=4的滴

11、 定等当点到达之前，然后摇动或煮沸，pH将上升到约8,因为碳酸的浓度下降（图2中虚 线）。pH不再由较大浓度的碳酸控制，而是由低浓度的碳酸氢根控制。当滴定继续，pH骤 然下降，因为碳酸的形成量很小，缓冲作用可忽略不计（图2中的虚线）。标准溶液：一些标准溶液可以直接通过仔细称量或测量一定量的纯物质，把它在合适的溶剂中溶解，并 稀释至已知体积来制备。然而，强酸却是很方便地处理并以浓缩的形式精确地测量。因此逼 近理想的摩尔浓度的溶液可以制备出来，并且确切的值是由标准化的初始标准碱来决定。 初级标准碱是反应定量和易于纯化和处理的稳定的、不吸湿的物质。高当量是有利的，因为 称重误差达到最小化。在可用的优

12、良原标准中，邻苯二甲酸氢钾、苯甲酸、草酸二水合物和 氨基磺酸是标准酸；草酸钠、三（羟甲基）氨基甲烷、4-氨基毗啶和碳酸钠是标准碱。纯无 水碳酸钠，除了具有合适的初级标准碱的所有属性，附加优点是在这个实验中和待测物质是 相同的化合物。这往往以补偿了端点选择的仪器误差。程序试剂列表：未知样品-必须充分混合，干燥浓盐酸-约12M碳酸钠-必须干燥漠甲酚绿-指示剂在1升的干净容量瓶中加入小于1升的蒸馏水，计算配制1升0.2M盐酸所需的12M的浓盐 酸的体积，并用小量筒称量，并转移到容量瓶中混匀。贴标签。盐酸标准化和初始标准碳酸钠：1、在玻璃称量瓶或小瓶中干燥1.5至2.0克纯碳酸钠，150至160至少2

13、h。2、检查标准试剂是否为先前干燥的，如果需要，可在干燥器中冷却。3、然后称量上述干燥试剂，放入250mL锥形瓶中，称量34份，每份0.35至0.45g，精确 到 0.0001g。4、每份加约50mL蒸馏水，轻轻旋动溶解盐。5、加入4滴漠甲酚绿试剂，并用HCL滴定至绿色。6、此时停止滴定，轻轻煮沸溶液一两分钟，注意不要让溶液在这个过程中丢失。7、冷却溶液至室温，用蒸馏水洗涤烧瓶壁，再继续滴定至黄色的第一外观。8、在接近滴定结束点之前，滴定剂最好以一滴的几分之一滴入。9、记录读数并加上滴定管校准读数。计算盐酸溶液的摩尔浓度，该过程在下面的计算讨论中可能用做指导。每个人距离平均值 的相对偏差不应大于千分之二。碳酸盐样品的测定将样品混合透彻，按上述方法干燥一一称量一一滴定。计算和报告的Na2CO3在样品中的百分比。使用Q检验为准绳来拒绝可疑的实验数据。可报 告中值或平均值。如果选择中值，应使用盐酸的摩尔浓度中值来完成计算，而不用平均值。计算样品中