第八章酸碱滴定法(2).ppt

1、8.5酸碱滴定终点指示方法 -酸碱指示剂,酸碱滴定分析中终点的判断一般有两类方法，即指示剂法 和电势滴定法。 指示剂法是利用指示剂在某一固定条件（如某一PH范围） 时的变色来指示终点； 电势滴定法则是通过测量两个电极的电势差，根据电势差 的突然变化来确定终点。,8.5.1酸碱指示剂的变色原理,指示剂的变色原理 酸碱指示剂一般为有机弱酸或有机弱碱，它们的共轭酸与共轭碱具有不同的结构和颜色。当溶液pH发生变化时，发生下列变化： 有机弱酸 HIn + OH- = 有机弱碱 In- + H2O 酸色 碱色 例如，甲基橙为一元弱碱，当溶液的pH变化时，甲基橙的结构发生下列变化：,黄色(偶氮式),红色(醌

2、式),(CH3)2 N+= =NNH,SO3-,红色(醌式),(CH3)2 N N=N,SO3-,黄色(偶氮式),8.5.2酸碱指示剂(HIn)的变色范围,HIn的离解平衡式: HIn H+ + In- 移项并取对数得: 讨论: 指示剂的颜色由比值 的大小决定, 而 的大小决定于溶液的pH。,指示剂的变色范围：pH=pK(HIn) 1 指示剂的变色点：pH=pK(HIn) 是指酸色和碱色各占一半时溶液的pH值。,由于各种指示剂的平衡常数不同，因此各种指示剂的变色 范围也不相同。P268表8-4. 指示剂的颜色转变依赖于In-和HIn的比值。 In-代表 碱式颜色的浓度，而HIn代表酸式颜色的浓

3、度，浓度越大， 颜色越深。,结论： 1.指示剂的变色范围随各种指示剂常数值KHIn的不同而不同； 2.各种指示剂在变色范围内显示出逐渐变化的过渡颜色； 3.各种指示剂的变色范围值的幅度各不相同。 由于指示剂具有一定的变色范围，因此只有当溶液中PH的改变超过一定数值，也就是说只有在酸碱滴定的化学计量点附近PH发生突跃时，指示剂才从一种颜色突然变为另一种颜色。,8.5.3使用酸碱指示剂应注意的问题,1.指示剂的理论变色范围和实际变色范围不完全相同。 2.指示剂用量不宜过少或过多。 3.温度会影响指示剂的变色范围。 4.指示剂的颜色变化方向应由浅到深。,指示剂用量过多： 消耗滴定剂； 对双色指示剂会

4、影响指示剂变色的敏锐程度； 对单色指示剂还会改变指示剂的变色范围。,常用的几种酸碱指示剂：,指示剂 变色范围 颜色变化 用量 甲基橙 3.14.4 红黄 1滴 甲基红 4.46.2 红黄 1滴 酚酞 8.010.0 无红 1滴,10ml试液中,8.5.4混合指示剂,组成： 由两种或两种以上指示剂混合而成； 由一种指示剂加惰性染料组成。 目的： 使终点颜色变化敏锐； 使指示剂变色范围更窄。 P270表8-5几种常用混合指示剂,8.6 一元酸、碱的滴定,1、强酸强碱的滴定 2、一元弱酸弱碱的滴定 3、多元弱酸弱碱的滴定,酸碱滴定 演示,8.6.1强酸强碱的滴定,用0.1000mol.L-1NaOH

5、滴20.00mL0.1000mol.L-1HCl 滴定反应：NaOH+HClNaCl+H2O 如何选择指示剂？ 在滴定开始前，HCl溶液呈强酸性，PH很小。随 着NaOH溶液的不断加入，不断地发生中和反应，PH 逐渐升高。,1）、强碱滴定强酸,当加入的NaOH与HCl的量符合化学计量关系时，中和反应恰好进行完全，滴定到达化学计量点。此时溶液为NaCl溶液，则有：H+=OH-=10-7，PH=7.0 化学计量点以后如再继续加入NaOH溶液，溶液PH不断升高。 上例中整个滴定过程中溶液有四种不同的组成情况，可分为四个阶段进行计算：,1.滴定开始前 溶液中仅有HCl存在，所以溶液的PH取决于HCl的

6、原始浓度，即PH=1 2.滴定开始至化学计量点前 由于加入NaOH，部分HCl被中和，组成HCl+NaCl溶液，期中Na+、Cl-对PH 无影响，所以可根据剩余的HCl量计算PH值。,等量点前差半滴： 假设VNaOH19.98ml,3.等量点时：VNaOH=20.00ml pH=7.00,等量点后过量半滴：VNaOH=20.02ml,4.化学计量点后：构成NaOH+NaCl溶液，其PH值取决于过量的NaOH,pH突跃范围: 4.30 9.70,P272表8-6,以NaOH溶液的加入量为横坐标，对应的 溶液PH为纵坐标，绘制关系曲线则可得到 以下滴定曲线。,横坐标也可用中和百分数表示,选择指示剂

7、 酚酞8.0-10.0 甲基红4.4-6.2 甲基橙3.1-4.4,强碱滴定强酸的滴定曲线和选择指示剂,由滴定曲线可以看出，在滴定开始时，溶 液中还存在着较多HCl，对碱有比较大的缓 冲能力，因此PH升高十分缓慢。随着滴定 不断进行，溶液中的HCl含量的减少，PH的 升高逐渐增快。尤其是当滴定接近化学计量 点时，溶液中剩余的HCl已经极少，少量碱 的加入也会使PH升高极快。化学计量点前 后0.1%范围内PH的急剧变化称为“滴定突 跃”，经过滴定突跃后，溶液由酸性转变为 碱性，溶液的性质由量变引起了质变。,指示剂选择原则,指示剂的变色范围应全部或部分落在滴定突跃范围之内。 或：凡在突跃范围内变色

8、的指示剂均可选用。 颜色变化: 由浅色深色； 实用时也可以根据等量点的pH来选择，选择原则是等量点pHpK(HIn)。,滴定突跃为等量点前后差半滴，即Er=0.1%范围，溶液pH值的变化范围。 突跃范围的大小与浓度有关，c ，突跃。,滴定突跃的大小与浓度的关系,不同浓度的强碱滴定强酸的滴定曲线,强酸滴定强碱的滴定曲线,pH,VHCl,HCl NaOH 滴定突跃: 9.7 4.3 选择指示剂: 酚酞 红-无色(8.0) 甲基红 黄-橙(5.0) 甲基橙 黄-橙(4.0) 误差较大,8.6.2强酸滴定强碱,pH=9.7,pH=4.3,8.6.3 一元弱酸(弱碱)的滴定,滴定进程 溶液组成 溶液pH

9、的计算 滴定前： HAc 一元弱酸 等量点前： HAc-NaAc 缓冲溶液 等量点时： NaAc 一元弱碱 等量点后： NaAc+NaOH 强碱,用0.1000mol.l-1NaOH滴定20.00mL 0.1000mol.l-1HAc 滴定反应 NaOH+HAc NaCl+H2O,强碱滴定弱酸,滴定过程溶液pH的计算（P274）,1.滴定前：用一元弱酸pH计算公式计算。,2.滴定开始至化学计量点前 等量点前差半滴：VNaOH19.98ml， 溶液中剩余HAc：0.1*0.02mmol 生成Ac-：0.1*19.98mmol 可用缓冲溶液pH计算公式计算。,3.等量点时：VNaOH=20.00m

10、l， 完全中和生成0.05mol.L-1Ac- ，用一元弱碱pH计算公式计算。,4.等量点后过量半滴：VNaOH=20.02ml pH=9.70 pH突跃范围: 7.75 9.70,9.7,7.75,2.87,0 5 10 15 20 25 30 VNaOH,pH,强碱滴定弱酸的滴定曲线和选择指示剂,选择指示剂: 酚酞 无色粉红(9.0) 百里酚酞 无色蓝色(10.0),强酸滴定弱碱(P276),pH突跃范围: 6.24 4.30 选择指示剂：甲基红 黄橙红 滴定曲线：,HClNH3,0 5 10 15 20 25 30 VNaOH,6.24,4.30,pH,影响突跃范围大小的因素： (1)

11、浓度越大，突跃范围越大。 (2) 弱酸的Ka越大，突跃范围越大。,一元弱酸弱碱能否被准确滴定的条件：,当弱酸或弱碱的酸碱性太弱时，即滴定突跃0.3pH时， pH变化所引起的颜色变化肉眼无法辨别，滴定误差大，无法进行准确滴定。 结论: 一元弱酸准确滴定的条件： ca .Ka 10-8 一元弱碱准确滴定的条件： cb .Kb 10-8,例：能否用酸碱滴定法准确滴定下列浓度为0.1mol.L-1的溶液？若能，计算等量点时的pH，并选择合适的指示剂。,(1) H3BO3， pKa =9.14; ca Ka 10-8 ，不能准确滴定。 (2) NH4+， pKa=14-4.75=9.25; ca Ka

12、10-8 不能准确滴定。 (3) CN-， pKb =14-9.31=4.69; cb Kb 10-8 ，能准确滴定。 等量点： HCN, pH=5.30 指示剂：甲基红(黄橙红),1、酸碱标准溶液的配制和标定 2、酸碱滴定法的应用,8.7（9） 酸碱滴定法的应用,1.酸标准溶液：一般用HCl溶液配制，常用浓度为0.1mol/l。HCl标准溶液相当稳定，浓度可以长时间保持不变。 HCl标准溶液的标定：用间接法配制，即先配成近似浓度的溶液，然后用基准物标定，基准物常用无水Na2CO3。,8.7.1酸碱标准溶液的配制和标定,用Na2CO3作基准物，其优点是容易获得纯品，可用市售“分析纯”作基准物。

13、Na2CO3吸湿性强，使用前必在2703000C加热1小时，放入干燥器中备用。 用甲基橙作指示剂。 Na2CO3 M=105.99(分子量较小) Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2+H2O 终点pH值由CO2决定。,2.碱标准溶液：一般用NaOH配制，常用浓度为0.1mol/l。 NaOH标准溶液的标定,用邻苯二甲酸氢钾作基准物，用酚酞作指示剂。 C6H4COOHCOOK M=204.23 HA- +NaOH=A2- +H2O+Na+ 终点pH值由A2-决定。 易制得纯品，无吸湿性，易保存。 用H2C2O4.2H2O作基准物，用酚酞作指示剂。 M=126.07 H2C2O4.+2NaOH= C2O42- +2H2O 终点pH值由C2O42-决定。 摩尔质量较小。,酸碱滴定中CO2的影响 不同pH值时H2CO3 溶液中各种存在形式的分布,甲基橙：终点时pH4，主要以CO2存在， 不影响； 甲基红：终点时pH=56，有少量HCO3- 有影响； 酚酞： 终点时pH9，主要以HCO3-存在， 影响很大。 强碱滴定弱酸的等量点均在碱性范围，CO2的影