1、第四章 滴定分析和酸碱滴定,山东教育学院 生物科学与技术系 杨俊杰,1.了解滴定分析法的特点、分类、要求 2.了解误差的基本概念和有效数字的修约规则 3.掌握酸碱指示剂的原理及应用 4.掌握不同类型酸碱滴定过程中pH值的变化规律及滴定曲线的绘制,本章学习的目的与要求,一、滴定分析法的特点,已知准确浓度的溶液 被测物质的溶液中 试剂和被测物质完全反应所加溶液的浓度 滴定时所消耗的体积计算出被测物质含量,第一节 滴定分析法概述,滴定,二、滴定分析的分类,酸碱滴定法：以酸碱反应为基础的滴定方法氧化还原滴定法：以氧化还原反应为基础的滴定方法。可测定氧化剂和还原剂的含量,第一节 滴定分析法概述,二、滴定
2、分析的分类,配位滴定法：利用配合物对金属离子滴定，以EDTA标准溶液测定各金属离子的含量沉淀滴定法：以沉淀反应滴定方法,第一节 滴定分析法概述,三、滴定分析法对化学反应的要求,反应必须按一定的反应方程式进行，即被测物质与滴定剂 之间必须具有确定的化学计量关系，无副反应发生，而且 反应必须完全，在达到滴定终点反应至少达到 99.9% 以上,化学反应速率要快，对于速率较慢的反应，则终点不易或 不能确定,采用加热或加入催化剂的方法加速反应进行,有比较简单可靠的方法确定终点 （指示剂、其他物理方法）,一、误差产生的原因,第二节 误差的基本知识,随机误差,系统误差,由于某种特定原因造成的，通常是按一定的
3、规律重复出现的，误差的正负、 大小总是重复出现，具有单向性,也称偶然误差，它是由某些难以控制或无法避免的偶然因素所造成的误差， 随机误差的大小、正负都是不固定的,准确度 Accuracy 准确度用误差表示，准确度表征测量值与真实值之间的差值 精密度 precision 精密度用偏差表示，精密度表征平行测量值的相互接近的程度,二、误差的表示方法1、准确度与精密度,第二节 误差的基本知识,2 、误差与偏差,（1）误差（Error) : 表示准确度高低的量,测定结果的相对误差为：,单 次 测 量,测定结果的绝对误差为：,(2) 偏差（ deviation ）表示精密度高低的量,单 次 测 量,2 、
4、误差与偏差,有效数字：指测量时实际能测到的数字，在这个数字中，除最后一位数字是可疑的，有某种不确定性外，其他数字均是确定的,一、表示方法,第三节 有效数字及其运算规则,注意：保留的结果，必须与测量方法及使用仪器的精密度相匹配,一、表示方法,坩埚质量 有效数字位数 使用仪器 12.0g 3 台秤 12.021g 5 普通摆动天平 12.0212g 6 分析天平,第三节 有效数字及其运算规则,二、有效数字的修约规则,尾数4时，舍去尾数6时，进位,四舍六入五进双（凑偶）,0.2367460.2367,0.2367600.2368,例：修约为4位有效数字,第三节 有效数字及其运算规则,二、有效数字的修
5、约规则,尾数5时5为末位,5前一位为奇数，则进位5前一位为偶数，则舍去,四舍六入五进双（凑偶）,2.36752.368,2.36852.368,修约为4位有效数字,二、有效数字的修约规则,尾数5时5为非末位,5后面全为零，则同上5后面不为零，则进位,四舍六入五进双（凑偶）,2.377512.378,2.378512.379,2.377502.378,2.378502.378,修约为4位有效数字,三、有效数字的运算规则,1.加减法：几个数据相加减，有效数字的取舍应以小数点后位数最少的数字为依据 2.乘除法：几个数相乘时，通常以有效数字位数最少的那个数位准,第三节 有效数字及其运算规则,三、有效数
6、字的运算规则,3.对数运算：所取对数位数（对数首数除外）应与真数的有效数字相同注：如果第一位有效数字8时，则有效数字可多保留一位,第三节 有效数字及其运算规则,一、直接配制法在分析天平上准确称取一定质量的试剂，溶解后定量转移到容量瓶中，定容后摇匀。根据称取试剂的质量和容量瓶的体积，即可计算出所配制溶液的准确浓度，这种配制标准溶液的方法称为直接配制法,第四节 标准溶液的配制和标定,二、间接配置法先配制接近所需浓度的溶液，然后再用基准物质或另一种已知准确浓度的标准溶液，通过滴定确定其准确浓度。这种配制标准溶液的方法称为间接配置法，也称标定法,第四节 标准溶液的配制和标定,一、指示剂的作用原理,第五
7、节 酸碱指示剂,酸碱滴定过程本身不发生任何 外观的变化，需借助酸碱指示剂的 颜色变化来指示滴定的终点,一、指示剂的作用原理,第五节 酸碱指示剂,酸碱指示剂自身是弱的有机酸 或有机碱，其共轭酸碱对具有不同 的结构（颜色不同）当pH改变时，共轭酸碱对相互 转变，从而引起溶液颜色发生变化,PH4.4时：,PH3.1时：,甲基橙指示剂 （是有机弱碱）在碱性溶液中，平衡左移，指示剂由 红色转变成黄色，反之由黄色转变成红色 使用时，甲基橙常配成0.05%的水溶液,一、指示剂的作用原理,PH8时：,酚酞指示剂（是有机弱酸）在水溶液 中发生离解作用和颜色变化 使用时，酚酞一般配成0.5%酒精溶液,二、指示剂的
8、pH变色范围,溶液颜色取决于 的比值,二、指示剂的pH变色范围,第五节 酸碱指示剂,二、指示剂的pH变色范围,一、滴定过程中pH的计算 和滴定曲线的绘制,(一) 强碱滴定强酸强碱滴定强酸的基本反应为：,第五节 酸碱滴定,以0.1000mol/LNaOH 溶液滴定20.00mL0.1000 mol/L HCl 溶液为例讨论滴定过程中溶液pH的变化规律,滴定过程的4阶段： (1)滴定前：滴定开始前，溶液的PH值取决于HCl溶液的初始浓度 c(H3O+)=c(HCl)=0.1000 molL-1 pH = -lg0.1000=1.00 (2)滴定开始至化学计量点前：HCl过量，溶液PH值为剩余HCl
9、的浓度,(2)滴定开始至化学计量点前： 加入18.00 mL NaOH溶液(中和百分数90)时PH=2.28 加入19.98 mL NaOH溶液(中和百分数99.9)PH=4.30,(3) 化学计量点时：加入20.00 mL NaOH 溶液时，NaOH 与 HCl 恰好完全反应，溶液呈中性H+=OH-=1.010-7mol/L PH =7.0,(4)计量点后：NaOH 过量，溶液的 OH-浓度决定于过量的 NaOH 的浓度当加入 20.02 mL NaOH溶液(中和百分数100.01）,滴定开始前：,等量点：,等量点前：,等量点后：,溶液为盐酸,NaOH完全反应，盐酸过量,HCl与NaOH等量
10、反应,HCl完全中和，NaOH过量,H+=cHCl,pH=7,总结,相对误差0.1%,18.00,0.02,1.28,0.3,2.7,2.7,0.02,0.02,3.3,突跃范围：4.39.7,甲基橙：3.14.4,甲基红：4.46.2,酚酞：8.010.0,百里酚蓝： 1.22.8,强碱滴定一元弱酸 HA 的基本反应为：OH-(aq) + HA(aq) = A-(aq) + H2O(l),（二）强碱（酸）滴定弱酸（碱）,1、滴定过程中pH的计算 和滴定曲线的绘制,以0.1000mol/LNaOH 溶液滴定20.00mL0.1000 mol/L HAc 溶液为例讨论滴定过程中溶液pH的变化规律
11、,（1）滴定前：溶液的H+主要来自HAc的解离:,（二）强碱（酸）滴定弱酸（碱）,(2)滴定开始前至化学计量点前： 滴加的NaOH 与 HAc 反应生成 NaAc ，溶液中同时还有剩余的HAcHAc 与 NaAc 组成了缓冲系统：,（二）强碱（酸）滴定弱酸（碱）,1、滴定过程中pH的计算 和滴定曲线的绘制,(2)滴定开始前至化学计量点前： HAc 与 NaAc 组成了缓冲系统,(2)滴定开始前至化学计量点前： HAc 与 NaAc 组成了缓冲系统：当加入 19.98 mL NaOH 溶液时,(3) 化学计量点时：滴加 20.00 mL NaOH 溶液，HAc 全部与 NaOH 反应生成 NaA
12、c，溶液的 OH- 主要取决于 Ac- 的解离：,(4)化学计量点后： NaOH 过量，溶液中含有NaAc和NaOH，Ac-的碱性比NaOH弱得多，因此溶液的 OH- 浓度取决于过量的 NaOH：当加入 20.02 mL NaOH 溶液时：,滴定开始前：,等量点时：,等量点前：,等量点后：,溶液为醋酸,NaOH完全反应，醋酸过量，与醋酸钠组成缓冲溶液,HAc与NaOH等量反应，形成盐溶液,总结,HAc完全中和，NaOH过量,相对误差0.1%,突跃范围： 7.749.70,甲基橙：3.14.4,甲基红：4.26.2,酚酞：8.010.0,1、两条滴定曲线的比较,二、pH的突跃范围与指示剂的选择,
13、与 NaOH 滴定 HCl 滴定曲线相比较，NaOH滴定HAc的滴定曲线有以下特点：(1) 滴定曲线的起点高：由于 HAc 是弱酸，其解离度较小，溶液中的H+ 浓度小于强酸的起始浓度，起始pH也不同 （pH=12.87）,与 NaOH 滴定 HCl 滴定曲线相比较，NaOH滴定HAc的滴定曲线有以下特点：(2) 滴定曲线的形状不同：开始滴定时溶液pH 增大较快，随后稍慢（pH=2.87-5.7）在化学计量点附近pH发生突变，（pH=7.76-9.7） 化学计量点后，滴定曲线的变化情况与 NaOH 滴定 HCl 时相同,(3) 化学计量点为碱性：滴定至化学计量点时，HAc与 NaOH反应完全，生
14、成 NaAc，发生盐类水解，pH=8.72而 NaOH 滴定 HCL 至化学计量点时pH=7,(4) 滴定突跃范围小：0.1000molL-1 NaOH 溶液滴定0.1000 molL-1HAc溶液的滴定突跃范围为 7.74-9.70，比相同浓度的NaOH溶液滴定HCl溶液小得多（4.30-9.70），而且滴定突跃处在碱性范围内,三 滴定分析计算,aA + bB cC + dD（滴定剂） （被测物） （生成物）,被测物为溶液,被测物为固体,1.标准溶液的标定,2.被测物质质量百分含量WB（%）=m B/m S 100%=b cAVAMB/amS 100% 3.被测物质质量浓度的计算p = mB/V = MBnB/VB = b cAVAMA/aVB,三 滴定分析计算,
