2022年酸碱平衡与酸碱滴定法教案 .pdf

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1、名师精编优秀教案第七章酸碱平衡与酸碱滴定法7-5 酸碱滴定曲线和指示剂的选择教学要求：1、掌握强酸（碱） 、一元弱酸（碱）被滴定时化学计量点与pH 突跃范围的计算；2、了解酸碱滴定曲线的绘制；3、掌握影响滴定突跃大小(长短 )的因素；4、能根据pH 突跃范围正确的选择指示剂；5、掌握一元弱酸（碱）直接准确滴定的条件；6、掌握多元酸（碱）分步滴定的可行性条件，会计算多元酸（碱）各化学计量点的pH值。教学内容：一、重要概念：酸碱滴定曲线：以滴定过程中滴定剂用量或中和反应分数为横坐标，以溶液PH为纵坐标，绘出的一条溶液pH随滴定剂的加入量而变化的曲线pH 突跃范围：化学计量点前后 0.1%相对误差范

2、围内，溶液pH 值的变化范围。二、对几种典型的酸碱滴定类型的研究1、强酸（碱）滴定举例：以分析浓度为0.1000 mol.L-1 NaOH 溶液滴定20 mL 0.1000 mol.L-1 HCl 溶液设滴定过程中加入NaOH 的体积为V mL ：a. V = 0：H+ = CHCl = 0.1000 mol.L-1b. V V0：=NaOHC NaOH V NaOHC HCl V HClOHCV HClV NaOH过量pH 跃迁范围的计算当 V = 19.98 mL 时，误差为-0.1%：pH = 4.3 15100 .598.3902.01000.098.391000.098.191000

3、. 000.20LmolcHCl 余00.7pHKHW精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页名师精编优秀教案当 V=20.02 mL 时，误差为0.1%：pOH =4.3 pH =9.7 pH 跃迁范围为4.3-9.7。总结：滴定阶段滴定前计量点前计量点计量点后溶液组成V=0 HCl 、 H2O VV0HCl余、NaCl、H2O V=V0NaCl、H2OVV0NaCl、 NaOH过量、H2O pH 值H+=CHCl H+=0.1000 PH=1.00H+=CHCl余当 V=19.98 mL （ Er=0.1）时，H+=5

4、.0 10-5pH=4.30 H+=H+水H+=10-7pH=7OH-= CNaOH过量当 V=20.02mL （Er= 0.1）时，OH-=5.0 10-5pOH=4.30 pH=9.70滴定曲线从图中也可看出该滴定过程的pH 突跃范围为4.30-9.70。酸碱指示剂的选择滴定突跃范围凡变色范围全部或大部分落在滴定突跃范围之内的指示剂均可用。故该滴定过程的突跃范围为4.30-9.70，可选用指示剂：酚酞、甲基橙、甲基红。浓度对突跃范围的影响15100.502.4002.01000.002.401000. 000.201000.002.20LmolcNaOH 过量精选学习资料 - - - -

5、- - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页名师精编优秀教案从图中可见， 被测液浓度越大, 突跃范围越大。思考题以分析浓度为0.1000 mol.L-1 HCl 溶液滴定 20 mL 0.1000 mol.L-1NaOH 溶液（酸碱滴定曲线见图 5-5 的虚线部分）（1）滴定过程的pH 突跃范围为？（9.704.30）（2）酚酞、甲基橙、甲基红还可选用为指示剂吗？（酚酞、甲基红（误差在0.1%内） ；甲基橙：滴定至橙色（pH=4.0） （误差为 +0.2%）2、一元弱酸（碱）滴定举例：以分析浓度为0.1000 mol.L-1 NaOH 溶液滴定20 mL

6、0.1000 mol.L-1 HAc 溶液。(HAc: Ka=1.810-5pKa4.74) 设滴定过程中加入NaOH 的体积为V mL ：a. V = 0：31.3 10HCKapH =2.89 b. b. V V0：=NaOHC NaOH V NaOHC HAc V HAcOHCV HAcV NaOH过量HAAcclgpKapH精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页名师精编优秀教案pH 跃迁范围的计算当 V=19.98 mL 时，误差为 -0.1%：当 V=20.02 mL 时，误差为0.1%：pOH =4.3 pH

7、 =9.7该滴定过程的pH 突跃范围为7.74-9.70。总结：滴定阶段滴定前计量点前计量点计量点后溶液组成V=0 HAc 、H2O VV0HAc余、 NaAc 、 H2O V=V0NaAc、H2O VV0NaAc 、NaOH过量、H2O pH 值H+=CKaPH=2.89当 V=19.98 mL （Er=0.1 ）时，pH=7.74 OHCKaOH-=5.3 10-6pOH=5.28 pH =8.72 OH-= CNaOH过量当 V=20.02mL （Er= 0.1）时，OH-=5.0 10-5pOH=4.30 pH=9.70滴定曲线从图中可见，曲线的突跃范围(pH7.74-9.70)较 N

8、aOH-HCl 小得多。可选择的指示剂：酚酞15100.502.4002.01000. 002.401000.000.201000.002.20LmolcNaOH 过量74.7%1 .0lg74.402.098.19lg74.4pH98.3902.01000.098.3998.191000.000.201000. 0c98.3998.191000. 0cHAAHAAcclgpKapH精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页名师精编优秀教案突跃范围的影响因素a.当被测液浓度一定，Ka 值愈大，突跃范围越宽。b.被测液浓度越大

9、，突跃范围越宽。c.直接准确滴定一元弱酸（碱）的可行性判据用指示剂指示终点（目测法），当 pH=0.2（即：滴定突跃0.4 pH ） ，Et0.1%，此时必须满足C.Ka（Kb） 10-8。因此， C.Ka （Kb ） 10-8是一元弱酸（碱）被直接准确滴定的依据和条件。思考题：下列一元弱酸 （碱）溶液浓度均为0.1 mol.L-1，能否被等浓度的滴定剂直接准确滴定？（1） HF （Ka=7.2 10-5）; （2）(CH2)6N4（Kb=1.4 10-9） ; （3） CH3NH2（Kb=4.2 10-4）解答：（1）C.Ka=0.1 7.2 10-5=7.2 10-610-8 （2）C.K

10、b=0.1 1.4 10-9=1.4 10-1010-8因此， HF、CH3NH2可以被直接准确滴定，而(CH2)6N4则不能被直接准确滴定。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页名师精编优秀教案3、多元弱酸（碱）的滴定准确滴定多元弱酸（碱）的可行性判据：以二元酸为例：条件结论指示剂选择80110aC K80210aC K412/10aaKK可分步准确滴定，形成两个突跃根据 pHa1、pHa2选择分步滴定的两种指示剂412/10aaKK只 能 一 次 滴 定 （ 总量） ，形成一个突跃根据 pHa2选择指示剂80110a

11、C K80210aC K412/10aaKK第一级离解出的H+可被分步滴定，形成一个突跃根据 pHa1选择指示剂412/10aaKK不能准确滴定举例：能否用 0.1000 mol.L-1 NaOH 溶液滴定0.1000 mol.L-1 H3PO4溶液？能否分步滴定？如果能滴定，应选什么指示剂？（H3PO4的 Ka1=7.6 10-3，Ka2=6.3 10-8，Ka3=4.4 10-13）解： C0Ka1=0.1 7.6 10-3=7.2 10-610-8 C0Ka2=0.1 6.3 10-8=6.3 10-910-8 C0Ka3=0.1 4.4 10-13=4.4 10-14104Ka2/Ka

12、3=1.4 105104根据多元酸（碱）准确滴定的条件可见，H3PO4前两个 H+可被分步滴定。第一化学计量点：因为 C0Ka2/KW10，C0/ Ka110，所以 H+根据近似式计算：得到 H+=2.0 10-5pH=4.7 第二化学计量点：因为 C0Ka3/KW10， 所以 H+根据近似式计算：得到 H+=2.2 10-10pH=9.66 121KaCKaCKaH所以C)KCKa(KaHw32精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页名师精编优秀教案其滴定曲线为：指示剂选择：一级解离指示剂：甲基橙（3.1-4.4）二级解

13、离指示剂：酚酞（8.2-10）三、本节小结1. pH 突跃范围是指化学计量点前后 0.1%相对误差范围内，溶液 pH 值的变化范围。 因此可通过计算终点误差 0.1%处的 H+浓度确定 pH 突跃范围。2. 影响滴定pH 突跃范围的因素主要是溶液浓度和反应完全程度。（1）浓度越大，突跃范围越大，常用的酸碱滴定浓度一般为0.1 mol.L-1。（2）反应完全程度越高，突跃范围越大，即解离常数Ka越大，突跃范围越大。（3）强酸强碱反应完全程度高，通常突跃范围大，容易滴定准确。（4）一元弱酸弱碱与强酸强碱相比，滴定突跃范围减小，且当C.Ka（Kb）10-8时无明显突跃，此时溶液无法直接准确滴定。（5

14、）多元弱酸弱碱能否分步滴定和准确滴定的判据如下（以二元酸为例）：当 C0Ka1 10-8， C0Ka2 10-8时，若 Ka1/Ka2 104，则溶液可以分步滴定和准确滴定，若 Ka1/Ka2104，则溶液只能准确滴定，不能分步滴定。当 C0Ka1 10-8，C0Ka210-8时，若 Ka1/Ka2 104，则溶液可以对第一级离解的H+分步滴定和准确滴定，而不能准确滴定第二级离解的H+。若 Ka1/Ka2104，则溶液不能准确滴定。3. 指示剂的选择可根据pH 突跃范围来确定。当指示剂变色范围全部或大部分落在滴定突跃范围之内时，则其可作为此滴定过程的指示剂。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页