酸碱滴定法(1)解读

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1、 第五章 酸碱滴定法 教学内容 第一节 酸碱指示剂 第二节 酸碱滴定曲线及指示剂的选择 第三节 酸碱滴定液的配制和标定 第四节 酸碱滴定法的应用示例 第四节 非水溶液酸碱滴定法 教学目的 掌握：强酸强碱、一元弱酸、一元弱碱滴定的基本原理 及指示剂的选择原则，酸碱滴定液的配制和标定 熟悉：酸碱指示剂变色原理、变色范围及常用酸碱指示 剂的性质，多元酸碱的滴定条件及指示剂的选择 了解：滴定曲线的绘制和意义，非水酸碱滴定法的原理 与应用 酸碱滴定法： 以质子转移反应为基础的滴定分析法 ，是基于酸和碱之间进行质子传递的滴定 分析方法，是重要的滴定方法之一。 利用该方法可以测定一些具有酸碱性 的物质、某些

2、能与酸碱作用的物质，包括 不具有酸碱性的物质，通过化学反应产生 酸碱，然后利用酸碱滴定法测定它们的含 量。 第一节 酸碱指示剂 一、指示剂的变色原理与变色范围 （一）指示剂的变色原理 常用的酸碱指示剂为一些有机弱酸或有机弱碱 酸碱指示剂的共轭酸碱对具有不同的结构， 因而具有不同的颜色（即其分子和离子呈现不同 颜色）。 当溶液的pH改变时,指示剂会失去或得到质子 使其结构发生转变，从而引起颜色的变化。 红3.1 橙4.0 4.4黄 当向溶液中加入酸时，溶液中H+增大，平衡向左移动 ，分子浓度增大，离子浓度减小，溶液整体对外显红色；反 之，向溶液中加入碱时，溶液中OH-增大，平衡向右移动， 离子浓

3、度增大，分子浓度减小，溶液整体对外显黄色； 当分子浓度和离子浓度相当时，溶液整体对外显现二者混合 色橙色。 1、甲基橙作指示剂 2、酚酞作指示剂 无色8.0 橙9.1 红色10.0 溶液PH的改变，不一定能引起指示剂颜色的改变。从上 边的例子中可以看出：在某一个PH区间范围内，指示剂的颜 色才会发生改变。 指示剂变色范围：能够引起指示剂溶液发生颜色改变的 有效PH范围。 （二）指示剂的变色范围 1、指示剂变色范围 2、指示剂变色范围的表示方法 PH = PKa 1 。 PKa是指示剂电离常数的负对数。当PH=PKa时，分子 离子浓度相等，溶液整体对外显二者混合色。该点称为指示 剂变色点。 酸碱

4、指示剂变色范围有理论变色范围和实际变色范围。理 论变色范围值为PH=PKa1，实际变色范围是实验测定值 甲基橙 甲基红 酚酞 3.1 4.4 4.4 6.2 8.0 9.6 4.0 5.0 9.0 百里酚酞 无色 9.4-10.0(浅蓝)-10.6蓝 常用 单一 酸碱 指示 剂 二、影响指示剂变色范围的因素 （一）温度。温度影响平衡常数。如需加热，应待冷却至室 温下才可再滴定。 （二）溶剂。不同溶剂中，指示剂的电离平衡常数不同。 （三）指示剂用量。用量过少，导致颜色深度不够； 用量过多，导致指示剂终点变色不敏锐； 应在：保证灵敏度的前提下 。 （四）滴定程序。因为人的眼睛的辨别能力是：颜色由浅

5、变 深易辨认，由深变浅时辨别能力较差。 所以，滴定时易选由浅变深的指示剂。 注意： 温度和溶剂改变变色点，影响变色范围的位置； 指示剂用量和滴定程序，影响变色范围宽度。 三、混合指示剂 单一指示剂都有约2个PH单位的变色范围，难以达 到要求，这时可采用混合指示剂，以缩小指示剂的变色 范围，使颜色变化更明显。 例如：甲基橙由黄色变到红色或者由红色变到黄 色时，有一过渡色橙色。 甲基橙 甲基橙靛蓝 甲基橙靛蓝混合指示剂，颜色由绿色变到紫色 或者由紫色变到黄绿色时，有一过渡色浅灰色。 变色点：4.1 变色点：3.14.4 分类 两种指示剂混合 指示剂与染料混合 例：甲基橙+靛蓝（紫色绿色） 例：溴甲

6、酚绿（4.05.6）甲基红（4.46.2） pH 0 2 4 6 8 甲基红 溴甲酚绿 溴甲酚绿甲基红 三、混合指示剂 PH5.0呈暗红色，PH=5.1呈灰绿色，PH5.2呈绿色 第二节 酸碱滴定曲线及指示剂的选择 滴定曲线 在酸碱滴定过程中，真正的变量有两个， 一个是溶液的体积，一个是溶液的PH，滴定过 程中溶液的PH值随着滴定剂加入的变化情况即 为滴定曲线。 滴定曲线在滴定分析中，不但可以从理论 上解释滴定过程的变化规律，对指示剂的选择 更具有重要的实际意义。 滴定曲线的绘制通常采用四点计算法：即 起点、计量点、-0.1%相对误差点、+0.1%相对 误差点。 一、一元酸（碱）的滴定 （一）

7、强酸（HCI）强碱（NaOH）滴定 1、滴定曲线 强酸与强碱的滴定反应完全，滴定结果比较准确， 其滴定的基本反应为： 例： 用0.1000 mol.L-1 NaOH 滴定 20.00 mL 0.1000 mol.L-1 HCl。 当RE=0.1%时，E=0.02，也就是， 滴定液的体积为19.98ml时 (3) 化学计量点时: H+=OH-=10-7mol/L VNaOH=20.00mL， pH=7.00 (4) 化学计量点后: OH-=cNaOH(过量) (1) 滴定前: (2) VNaOH=0 H+=cHCl=0.1000molL-1 pH=1.00 (2) 滴定开始到化学计量点前: H+

8、=cHCl(剩余) 当VNaOH=19.98mL， H+=5.010-5 mol/L pH=4.30 当VNaOH=20.02mL， OH-=5.010-5 mol/L pH=9.70 0.1000molL-1 NaOH滴定20.00mL 0.1000molL-1 HClpH变化 12.52 20.0 0 2.00040.00 11.682.001.10022.00 sp后:OH- =cNaOH(过量) 10.7 0 0.20 1.01 0 20.20 9.7 0 0.02 1.00 1 20.02 7.0 0 0.000.00 1.00 0 20.00 sp: H+=OH- =10-7.00

9、 4.3 0 0.02 0.9 99 19.98 3.0 0 0.20 0.9 9 19.80 sp前:H+=cHCl（ 剩余） 2.2 8 2.00 0.9 0 18.00 滴定前:H+=cHCl 1.0 0 20.0 0.0 0 0.00 H+计算 p H 过 量 N a O H m L 剩 余 HCl mL 滴 定 分 数 Na O H m L 突 跃 滴定曲线：溶液pH 随滴定液体积变化的曲线 滴 定 突 跃 SP 滴定突跃：在化学计量点附近溶液的pH值发生突然改变的现象 滴定突跃范围：滴定突跃所在的pH值范围。 最大亮点：在化学计量点前 后，滴定由不足到过量0.1%， NaOH体积变

10、化仅0.04ml，而溶 液的PH却出现跨越式跃迁，从 4.31增加到9.70，变化5.4个单 位，形成曲线的突跃部分。 2、滴定突跃范围的用途 3、滴定突跃范围的影响因素 强酸滴定强碱，突跃范围的大小决定于酸碱的浓度。 滴定液浓度每增大10倍，滴定突跃范围上下各延伸一个单 位。可见溶液浓度越大，突跃范围越大，可供选择的指示剂 越多。 常用的酸碱溶液的浓度为0.1mol/L，若溶液浓度太稀， 滴定突跃范围会太小，指示剂选择将受到限制，待测液 c 1.010-4mol/L作为强酸强碱准确滴定的判别式。若溶液 浓度太高，计量点附近引入的误差较大（易过量）。 另外，酸碱溶液的浓度也应相近。 指示剂的选

11、择： 指示剂的变色范围全部或一部分处在滴定突 跃范围内的指示剂均可。但实际操作中要求变色比较明显。 一般标准溶液浓度控制在0.10.5mol.L-1mol.L-1较适宜 。 甲基橙 甲基红 酚酞 C (mol.L-1) 强碱滴定不同浓度强酸 化学计量点 1.0 0.10 0.010 0.0010 滴定突跃 -0.1% +0.1% 酸缓冲区 突跃区 碱缓冲区 V(NaOH)中和%pH 0.000.001.00 18.0090.002.30 19.8099.003.30 19.9899.904.30 20.00100.07.00 20.02100.19.70 c (mol.L-1)滴定突跃 1.0

12、003.30 10.70 0.10004.30 9.70 0.010005.30 8.70 （二）强碱（NaOH）滴定弱酸（CH3COOH） 例： 用0.1000 mol.L-1 NaOH 滴定20.00 mL 初始浓度Ca为 0.1000 mol.L-1 的弱酸CH3COOH。 滴定反应 滴定阶段体系H+ 计算式 滴定前HA 计量点前HA-A- 化学计量点A- 计量点后A-+OH-OH- = b 设滴定过程中，溶液中剩余的弱酸浓度为 Ca mol.L-1 , 生成的共轭碱浓 度为Cb mol.L-1 ，或过量的强碱浓度为 b mol.L-1。 1、滴定曲线 0.1000 mol/LNaOH滴

13、定0.1000 mol/LHA c(pKa=4.76)pH变化 11.68 A- +OH- 1.1 00 22.0 0 10.70 A- +OH- 1.0 10 20.2 0 10.00 A- +OH- 1.0 02 20.0 4 9.70 A- +OH- 1.0 01 20.0 2 8.72A- 1.0 00 20.0 0 7.76 HA+ A- 0.9 99 19.9 8 7.46 HA+ A- 0.9 98 19.9 6 6.67 HA+ A- 0.9 9 19.8 0 5.71 HA+ A- 0.9 0 18.0 0 4.76 HA+ A- 0.5 0 10.0 0 2.88HA 0.

14、0 0 0.00 H+计算式 pH 组 成 a Na OH mLH+ Kaca H+= Ka HA A- sp后:OH-=cNaOH(过量) OH-= Kbcb sp前 滴定 前 sp 突 跃 强碱滴定弱酸 HAc HCl 突跃区 碱缓冲区 共轭缓冲区 pKa 化学计量点： 8.72 突跃 突跃 滴定突跃： 7.76 9.70 在弱碱性范围， Et = -0.1%， pH = pKa + 3 强碱滴定弱酸，只 可用弱碱性范围变 色的指示剂。 甲基红 酚酞 甲基橙 2、曲线特征分析 起点高：滴定前，弱酸在溶液中部分电离，与强酸 相比，曲线开始点提高。 曲线呈“陡缓陡”：滴定开始时溶液PH变化较快

15、，其后 变化缓慢，接近化学计量点时又渐加快。这是由不同阶段的反 应特点决定的。滴定一开始PH升高较快，是因为NaAc生产， 由于Ac-的同离子效应，抑制了HAc的电离，因而H+迅速降 低，PH很快增大；随着滴定继续进行，不断生成NaAc在溶液 中与HAc构成缓冲体系，使溶液的PH值变化缓慢；接近化学 计量点时，溶液中的HAc已经很低，缓冲作用减弱，PH值的 变化又逐渐加快。 计量点PH 7：突跃范围处在偏碱性区，常用酚酞作指示剂 突跃范围小：化学计量点前后产生PH突跃，与强酸相比，突 跃变小。 3、影响滴定突跃范围的因素 弱酸的浓度：当酸的Ka值一定时，酸的浓度越大，突跃 范围也越大。 弱酸的强度：当酸的浓度一定时，酸越强，曲线的起点就 越低，突跃范围就越大，当Ka10-9时已无明显突跃。 指示剂的选择： 要有明显的滴定突跃范围。 弱酸准确滴定的条件： 必须要求cKa10-8，才能保 证误差不大于0.2%。 pH 12 10 8 6 4 2 0 HA HCl 9.7 8.7 7.7 4.3 突 跃 0