酸碱滴定法2-1.ppt
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1、1,3.3 酸碱滴定法原理,滴定曲线:滴定过程中,溶液pH 随滴定剂的用量(V)或中和百分数(T%)变化的曲线。,滴定能否准确进行(将终点误差控制在一定范围内) 滴定过程中pH的变化规律 怎样选择合适的指示剂,2,一、强酸(强碱)的滴定,举例: 用c (NaOH) = 0.1000 molL-1 的NaOH标准溶液滴定20.00 mL c (HCl) = 0.1000 molL-1的HCl溶液滴定反应平衡常数 Kt = 1/ Kw =1014,3,1、滴定过程中的pH 变化,(1)滴定前溶液的酸度等于HCl的原始浓度 (2)滴定开始到化学计量点前溶液的酸度取决于剩余的HCl溶液浓度 (3)化学
2、计量点时酸碱全部中和,溶液的酸度取决于水的离解 (4)化学计量点后溶液的酸度取决于过量NaOH溶液浓度,0.1000molL-1 NaOH滴定20.00mL 0.1000molL-1 HCl,突跃,V(NaOH)/mL HCl被滴定% c(H+) pH0.00 0.00 1.0010-1 1.00 18.00 90.00 5.2610-3 2.28 19.80 99.00 5.0210-4 3.30 19.98 99.90 5.0010-5 4.30 20.00 100.00 1.0010-7 7.00 20.02 100.10 2.0010-10 9.70 20.20 101.0 2.011
3、0-11 10.70 22.00 110.0 2.1010-12 11.68 40.00 200.0 5.0010-13 12.52,氢氧化钠溶液滴定盐酸溶液时,体系的pH变化,化学计量点附近,氢离子浓度的变化倍数大。,pH,V,4.30,7.00,9.70,酚酞,甲基红,甲基橙,强酸的滴定曲线,0.1000molL-1 NaOH 0.1000molL-1 HCl,PP 9.1 MR 4.4-6.2 MO 4.4,1.0,化学计量点前后一定误差范围内(如0.1%)pH的突变,称为酸碱滴定的pH突跃。,突跃范围:说明了化学计量点附近pH变化的规律;是选择指示剂的依据。 选择指示剂的原则:变色范围
4、全部或部分在突跃范围内的指示剂指示终点,即可保证终点误差在允许的范围。 若0.1%误差范围内突跃范围为4.309.70甲基红(4.4 6.2): 半滴溶液, 红突变橙(或橙突变黄)甲基橙(3.1 4.4):半滴溶液,橙突变黄;酚酞(8.0 10.0): 半滴溶液,无色变粉红。,8,0.1000molL-1 HCl滴定20.00mL 0.1000molL-1 NaOH,突跃,pH,V,4.30,7.00,9.70,酚酞,甲基红,强碱的滴定曲线,0.1000molL-1 HCl 0.1000molL-1 NaOH,PP 8.0 MR 5.0,13,用c(HCl)=0.1000molL-1 的盐酸标
5、准溶液滴定20.00mL c(NaOH)=0.1000molL-1的氢氧化钠溶液 突跃范围:9.70 4.30 (0.1%误差范围) 与强酸滴定的pH变化方向相反,滴定曲线走向相反。甲基红(6.2 4.4):黄色突变橙色或橙色突变红色 甲基橙(4.4 3.1):黄色至明显橙色,pH3.4,误差大于+0.1% 酚酞( 10.0 8.0 ):理论上适用,但从较深色至较浅色,肉眼不易观察,强酸碱滴定曲线,0.1000molL-1 NaOH 0.1000molL-1 HCl,0.1000molL-1 HCl 0.1000molL-1 NaOH,PP 9.0 MR 6.2 MO 4.4,PP 8.0 M
6、R 5.0,不同浓度的强碱滴定强酸的滴定曲线,NaOH HCl,浓度增大9倍,突跃增加2个pH单位。,13,影响强酸强碱滴定突跃范围大小的因素,酸碱的浓度:浓度各减小10倍,突跃范围减小2个pH单位。 故:酸碱滴定中,滴定剂和被测物溶液的浓度一般不可太低, 0.1mol/L 结论:影响滴定分析中突跃范围及终点误差的主要因素为反应的完全程度。,14,二、一元弱酸(碱)的滴定,OH+ HB = B +H2O Kt = Ka/KwB + H+ = HB Kt = Kb/Kw 用c (NaOH) = 0.1000molL-1氢氧化钠 溶液滴定c (HAc) = 0.1000molL-1的20.00mL
7、 HAc溶液,15,(1) 滴定前 (溶液中只有HAc) (2)滴定开始到化学计量点前(HAcNaAc缓冲) (3)化学计量点时 (弱碱NaAc的水溶液) (4)化学计量点后 (溶液组成是NaOH和NaAc)酸度主要由过量的NaOH溶液决定(此时计算与HCl滴定相同),滴定过程,一元弱酸 (Ka(HAc)=10-4.76, Ka(HA)=10-7.00),0.1%:pH=pKa+3,V(NaOH)/mL HAc被中和% pH 0.00 0.0 2.88 10.00 50.0 4.75 18.00 90.0 5.70 19.80 99.0 6.74 19.98 99.9 7.76 20.00 1
8、00.0 8.73 20.02 100.1 9.70 20.20 101.0 10.70 22.00 110.0 11.68 40.00 200.0 12.50,氢氧化钠溶液滴定醋酸溶液时,体系的pH变化,7.76,8.73,9.70,pH,V,酚酞,醋酸的滴定曲线,HAc,HCl,强碱滴定弱酸滴定曲线,0.1000molL-1 NaOH HAc 0.1000molL-1,突跃处于弱碱性,只能选酚酞作指示剂.,20,pH,NaOH滴定HAc(浓度不同),浓度增大9倍,突跃增加1个pH单位,滴定突跃 HCl:4.3-9.7 HAc:7.7-9.7 HA:9.7-10.0,0.1molL-1NaO
9、H滴定0.1molL-1 HA(Ka不同),对于0.1molL-1 的HA, Ka10-7才能准确滴定. 即cKa10-8,影响一元弱酸滴定突跃大小的因素:反应完全程度 Kt= Ka/Kw酸的强弱(Ka值的大小) 弱酸的浓度 (浓度增大为原来的10倍时,突跃范围增加约1个多pH单位)以指示剂指示终点时,一元弱酸(碱)被准确滴定的条件: c Ka 10-8 或 c Kb 10-8 (终点误差0.2%) c为初始浓度 若被测液和滴定剂浓度均约为0.1molL-1 , 则可用 Ka 10-7 或 Kb 10-7,23,不同Ka的弱一元酸的滴定曲线,例题: 下列0.1molL-1 的一元弱酸能否被等浓
10、度的氢氧化钠准确滴定? HCN (Ka= 6.210-10 ) NH4Cl (Kb(NH3)= 1.810-5) HCOOH (Ka = 1.7710-4),因为cKa(HCN)10-8 HCN不能被准确滴定,cKa(NH4Cl)10-8 NH4Cl不能被准确滴定,因为cKa(HCOOH)10-8 HCOOH能被准确滴定,c(KHC8H4O4)=0.1molL-1 的邻苯二甲酸氢钾能否用等浓度的氢氧化钠标准溶液滴定? 化学计量点pH值为多少?选用何者作指示剂? 已知:邻苯二甲酸H2C8H4O4 Ka1= 1.110-3 Ka2= 3.910-6 解:c Ka2 10-8 能用氢氧化钠标准溶液滴
11、定 滴定反应: KHC8H4O4 + NaOH = NaKC8H4O4 +H2O二元弱碱,26,化学计量点时:c (C8H4O42-) = 0.05mol/L 化学计量点 pH = 9.00 可选酚酞作为指示剂 终点时溶液颜色由无色变为粉红色,27,强酸滴定一元弱碱,化学计量点:pH 7.0c Kb 10-8 (终点误差0.2%) NH3(Kb = 1.8 10-5)由于共轭酸碱Ka Kb = 1014,若弱酸可被强碱准确滴定,则其共轭碱不能被强酸准确滴定。反之亦然。 NH4+( Ka = 5.6 10-10),(1) B4O72 + 5H2O = 2 H3BO3 +2 H2BO3 硼砂水溶液
12、实际上是同浓度的H3BO3 和H2BO3- 的混合液 H3BO3 (一元弱酸 ! ) Ka = 5.91010 则H2BO3 碱性较强( Kb 107 ),所以可被HCl滴定:(2) 2 H2BO3 + 2H+ = 2H3BO3 总的反应式: B4O72 + 2H+ + 5H2O = 4H3BO3,硼砂为何能用HCl溶液滴定? Na2B4O7 10H2O +2HCl=4H3BO3 +2NaCl+5H2O,若用 c(Na2B4O710H2O) = 0.05molL-1 硼砂标定c(HCl) = 0.1 molL-1 盐酸溶液时,化学计量点相当c(H3BO3) = 0.1 molL-1 的硼酸溶液
13、 pH(计) = 5.12选甲基红为指示剂,黄色突变至橙色,B4O72 + 2H+ + 5H2O = 4H3BO3,30,HCl标准溶液滴定NH3H2O H+ + NH3=NH4+ Kt = Kb / Kw化学计量点pH = 5.28,突跃范围:6.30-4.30(终点误差0.1%),31,V(HCl)/mL NH3被中和% pH 0.00 0.00 11.12 10.00 50.0 10.25 18.00 90.0 8.30 19.96 99.8 6.55 19.98 99.9 6.25 20.00 100.0 5.28 20.02 100.1 4.30 20.04 100.2 4.00 2
14、0.20 101.0 3.30 22.00 110.0 2.32 40.00 200.0 1.48,盐酸溶液滴定氨水溶液时,体系的pH变化,0.1molL-1 HCl,NH3H2O 0.1molL-1 pKb=4.75,突跃处于弱酸性,选甲基红作指示剂.,强酸滴定弱碱,8.0,11.12,NH3的滴定,5.28,4.3,6.3,甲基红,34,HCl直接滴定氨水 突跃范围6.304.30 选甲基红 终点溶液由黄色突变橙用NaOH滴定NH4+和HCl的混合物时,可近似认为滴定曲线与用HCl滴定氨水情况相同,化学计量点pH及突跃范围也相同,只是曲线走向相反。 终点溶液由红色突变橙色,35,三. 酸碱
15、滴定中的返滴定法,问题:化学计量点的pH是否为7?应为多少?突跃范围有多大? 弱酸(碱)利用回滴法滴定时,化学计量点pH与直接滴定时相同,突跃范围相同; 凡不能用直接滴定法滴定的弱酸碱,也不能利用返滴法进行滴定。 返滴时,虽然发生的是强酸碱的滴定,但突跃范围大大减小。,36,四、强酸、弱酸(或强碱、弱碱) 混合溶液的滴定,解决问题: 能否测出强酸(或强碱)的分量?分步滴定 能否测出强酸(碱)及弱酸(碱)的总量?,37,H+HA HA A A+OH-,O NIII O NII O NI,MIII O MII O MI O,Ka=10-9 Kb=10-5,Ka=10-7 Kb=10-7,Ka=10
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