04酸碱滴定法.ppt

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1、酸碱滴定法酸碱滴定法Acid-base Titration分析化学孟建新生命科技学院化学系 在一定的在一定的在一定的在一定的pHpH范围范围范围范围内能发生颜色突变的指示剂叫内能发生颜色突变的指示剂叫内能发生颜色突变的指示剂叫内能发生颜色突变的指示剂叫酸碱指示剂。酸碱指示剂。酸碱指示剂。酸碱指示剂。酸碱指示剂通常是一类复杂的有机弱酸酸碱指示剂通常是一类复杂的有机弱酸酸碱指示剂通常是一类复杂的有机弱酸酸碱指示剂通常是一类复杂的有机弱酸/碱。碱。碱。碱。pHpH变化变化变化变化时导致酸碱的存在形式发生变化，从而引起颜色的时导致酸碱的存在形式发生变化，从而引起颜色的时导致酸碱的存在形式发生变化，从而

2、引起颜色的时导致酸碱的存在形式发生变化，从而引起颜色的变化。变化。变化。变化。酸碱指示剂酸碱指示剂甲基橙 溴甲酚绿 石蕊 酚红 酚酞指示剂变色原理 pH变化时导致酸碱的存在形式发生变化，从变化时导致酸碱的存在形式发生变化，从而引起颜色的变化。而引起颜色的变化。无色分子无色分子无色离子无色离子红色离子指示剂变色与溶液pH的定量关系弱酸型指示剂的电离平衡：电离平衡常数：酸碱指示剂不同存在形式的浓度完全由电离常数和溶液的pH确定=1 ，呈中间色10，呈碱(In-)色0.1，呈酸(HIn)色介于0.1和10之间,即pH=pKHIn1时,颜色逐渐变化,即变色范围pH升高甲基橙变色示意指示剂的变色条件pH

3、=pKHinpH=pKHIn1的范围内，指示剂中酸碱存在形式的分布情况随pH的变化非常明显在此范围内pH的明显变化，可导致指示剂存在形式发生很大的变化，引起颜色的明显变化混合指示剂混合指示剂(自学自学)目的：使变色范围变小，变色明显。目的：使变色范围变小，变色明显。方法：两种指示剂混合；方法：两种指示剂混合；指示剂与惰性染料混合。指示剂与惰性染料混合。混合指示剂溴甲酚绿甲基红混合指示剂4.05.64.46.25.1目的：使变色范围变小，变色明显。目的：使变色范围变小，变色明显。方法：两种指示剂混合；方法：两种指示剂混合；指示剂与惰性染料混合。指示剂与惰性染料混合。pH试纸原理指示剂变色范围百里

4、酚蓝1.2-2.8甲基红4.4-6.2溴百里酚蓝6.2-7.6酚酞8.0-10.0百里酚蓝9.4-10.6 用上述指示剂混合溶液制成的试纸，可在pH1-14的范围内，每隔一个pH，便显示出不同的颜色。这样的试纸即广泛pH试纸。适当地选取指示剂，可使在某一pH范围内，每隔0.2个pH就显示不同的颜色，即精密pH试纸。指示剂变色条件在pH=pKHIn附近，指示剂颜色可发生变化。变色条件为为：pH=pKHIn1，体系pH在pKHIn附近发生足够大的变化。要使指示剂能够指示滴定终点的到达，要求远离终点时体系pH的变化不明显，终点时pH的变化能够满足指示剂的变色条件滴定过程中体系pH如何变化呢？在酸碱滴

5、定的过程中，随着酸碱中和反应的进行，体系的pH是不断变化的，如用氢氧化钠滴定盐酸溶液时，随着氢氧化钠的不断加入，溶液的pH逐渐升高。但溶液pH的变化规律对不同的酸碱是不同的，因此也决定了不同的酸碱滴定需要使用不同的指示剂。酸碱滴定过程中pH的变化情况可以用酸碱滴定曲线来表示。酸碱滴定曲线是酸碱滴定选择指示剂的基础。酸碱滴定曲线强碱滴定强酸滴定曲线的计算化学计量点前：按强酸的pH计算公式计算化学计量点时，形成 NaCl溶液：pH=7.0化学计量点后，按强碱的pH计算公式计算：VNaOH=19.98mL 时，pH=4.3VNaOH=20.02mL 时，pH=9.70.1M NaOH 滴 定 0.1

6、M HCl化学计量点滴定突跃范围VNaOH 从19.98 到20.02mL,对应的滴定剂体积为1滴0.1M NaOH 滴 定 0.1M HCl指示剂的选择原则指示剂的选择原则 理想的指示剂应恰好在化学计量点变理想的指示剂应恰好在化学计量点变色，而实际操作很难做到。色，而实际操作很难做到。一般要求：指示剂变色范围全部或部一般要求：指示剂变色范围全部或部分落在滴定突跃的范围内。分落在滴定突跃的范围内。根据滴定曲线找出突跃范围根据滴定曲线找出突跃范围选择合适的指示剂选择合适的指示剂甲基橙溴百里酚蓝酚酞化学计量点滴定突跃范围VNaOH 从19.98 到20.02mL,对应的滴定剂体积为1滴0.1M N

7、aOH 滴 定 0.1M HCl浓度对滴定突跃的影响浓度对滴定突跃的影响0 1 2pH1210864210.79.78.77.05.34.33.30.01molL-1 0.1molL-1 1molL-1浓度增大浓度增大10倍，倍，突跃增加突跃增加2个个pH单位。单位。5.38.74.39.73.310.7如果溶液浓度太小，甲基橙和酚酞可能不能正确指示终点突跃范围大小与突跃范围大小与C有关有关:以以0.1000molL-1为宜。为宜。强酸滴定强碱化学计量点前：按强碱的pH计算公式计算化学计量点时，形成 NaCl溶液：pH=7.0化学计量点后，按强酸的pH计算公式计算：VHCl=19.98mL 时

8、，pH=9.7VHCl=20.02mL 时，pH=4.3甲基橙溴百里酚蓝酚酞 HCl强碱滴定弱酸(HAc)滴定开始前：按弱酸的pH计算公式计算化学计量点时，形成 NaAc溶液，按一元弱碱计算：化学计量点后，按强碱的pH计算公式计算：化学计量点前，按共扼酸碱缓冲溶液计算：VNaOH=19.98mL 时，pKa=4.74 pH=7.75VNaOH=20.02mL 时，pH=9.7 弱酸浓度c发生变化时，其滴定曲线的变化类似于强碱滴定强酸,也就是说弱酸的浓度也不可以太小。甲基橙溴百里酚蓝酚酞 Ka变小也会造成突跃范围变小，所以Ka也不能太小 弱酸浓度c发生变化时，其滴定曲线的变化类似于强碱滴定强酸,

9、也就是说弱酸的浓度也不可以太小。对弱酸，需要综合考虑浓度和Ka两个因素，滴定条件为：cKa10-8例例:能否用能否用0.1000molL-1 NaOH直接滴定直接滴定 0.1molL-1 NH4Cl？强酸滴定弱碱滴定开始前：按弱碱的pH计算公式计算化学计量点时，形成 NH4Cl溶液，按一元弱酸计算：化学计量点后，按强酸的pH计算公式计算：化学计量点前，按共扼酸碱缓冲溶液计算：甲基橙溴百里酚蓝酚酞滴定条件：cKb10-8 HCl弱酸弱碱间的互滴弱酸和弱碱进行互滴时，滴定曲线上没有明显的突跃，不能用指示剂法进行滴定。通常的酸碱标准溶液均为强酸（用于测定碱）或强碱（用于测定酸）多元酸总量滴定条件：c

10、Kan10-8分步滴定条件：cKan10-8Kan/Kan+1105顺丁烯二酸的分布曲线pKa1=1.75pKa2=5.83可以进行总量滴定，也可以分步滴定丙二酸的分布曲线pKa1=2.65pKa2=5.28可以滴定总量不能分步滴定磷酸的分布曲线pKa1=2.12pKa2=7.20pKa3=12.36磷酸的滴定pKa1=2.12pKa2=7.20pKa3=12.36前两级可以分步滴定，第三级不能滴定，不能进行酸总量滴定，但可以测定磷酸的浓度总量滴定条件：cKan10-8分步滴定条件：cKan10-8Kan/Kan+1104多元酸甲基橙溴百里酚蓝酚酞指示剂pKa应与化学计量点时pH基本相同X滴定

11、化学计量点的滴定化学计量点的pH值的计算值的计算以以H3A为例：为例：前提：可以分步滴定前提：可以分步滴定 sp1:H2A-按按酸式盐酸式盐计算计算 pH=1/2(pKa1+pKa2)sp2:HA2-按按酸式盐酸式盐计算计算 pH=1/2(pKa2+pKa3)sp3:A3-按按多元碱多元碱计算计算OH-=Kb1c Kw/Ka3 c 混合弱酸1.滴定混合弱酸中的总酸量 cnKan10-8 n表示混合弱酸中的任何一种弱酸都要满足这个条件，才可以进行总酸量滴定。2.选择滴定混合弱酸中cKa较大的一个酸1,要满足的条件为：c1Ka110-8 c1Ka1/cnKan104n表示混合弱酸中的其他任何一种弱

12、酸都要满足这个条件，才可以对最强的酸进行选择性地滴定。多元碱和混合碱多元碱多元碱总量滴定条件：总量滴定条件：cKbn 10-8分步滴定条件：分步滴定条件：cKb1 10-8Kb1/Kb2 104混合碱混合碱总量滴定条件：总量滴定条件：cnKbn 10-8选择滴定条件：选择滴定条件：c1Kb1 10-8c1Kb1/c2Kb2 104判断滴定突跃的个数H2SO4+H3PO4NaOH+Na3PO4HCl+NH4ClHCl+H3BO3滴定曲线小结滴定过程中滴定过程中pHpH随滴定过程的进行并非呈线性变化，在化学随滴定过程的进行并非呈线性变化，在化学计量点附近有突跃，可引起合适的指示剂颜色的突变。计量点

13、附近有突跃，可引起合适的指示剂颜色的突变。弱酸或弱碱可以被滴定的条件是：弱酸或弱碱可以被滴定的条件是：总量滴定条件：总量滴定条件：cKan 10-8分步滴定条件：分步滴定条件：cKan 10-8&Kan/Kan+1 104指示剂的选择和用量选择指示剂应从两个方面考虑：指示剂的变色范围，滴定反应的突跃范围。指示剂的选择标准：指示剂的选择标准：指示剂变色范围全部或部分落在滴定突指示剂变色范围全部或部分落在滴定突跃的范围内跃的范围内对多数的酸碱滴定，通常指示剂的选择方法：对多数的酸碱滴定，通常指示剂的选择方法：强酸强碱强酸强碱互滴，可以使用各种常用的酸碱指示剂；互滴，可以使用各种常用的酸碱指示剂；测

14、定测定弱碱弱碱，用强酸滴定，使用，用强酸滴定，使用甲基橙甲基橙为指示剂；为指示剂；测定测定弱酸弱酸，用强碱滴定，使用，用强碱滴定，使用酚酞酚酞指示剂。指示剂。混合酸混合酸(碱碱)，用强碱，用强碱(酸酸)滴定，指示剂的滴定，指示剂的pKa(pKa(变色范围变色范围)尽量尽量接近化学计量点的接近化学计量点的pHpH指示剂适当少用，变色会更明显。指示剂用量过多，将引入误差。酸碱标准溶液的配制与标定酸碱标准溶液的配制与标定 基准物质基准物质:Na2CO3 Na2B4O7 10H2O 基准物质基准物质:H2C2O4 2H2O KHC8H4O4酸酸(HCl)(HCl)标准溶液的标定标准溶液的标定:碱碱(N

15、aOH)的标定的标定:酸碱滴定法的应用酸碱滴定法的应用 双双指指示示剂剂法法：利利用用两两种种指指示示剂剂在在不不同同等等量量点点的的颜颜色色变变化化，得得到到两两个个终终点点，然然后后根根据据两两个个终终点点消消耗耗标标准准溶溶液液的的体体积积和和酸酸的的浓浓度度，算算出出各各成成分分的的含量。含量。1.1.混合碱的分析混合碱的分析OHOH-H H+H H2 2O HO H+H H2 2O OCOCO3 32-2-V V1 1ml HCOml HCO3 3-V V2 2mlml H H2 2O+COO+CO2 2 酚酞酚酞 甲基橙甲基橙1)1)烧碱中烧碱中NaOHNaOH与与NaNa2 2C

16、OCO3 3含量的测定含量的测定 V1和和V2体积的变化体积的变化 试样的成分试样的成分nV10 V20 NaOHnV1V20 Na2CO3n V1V20 NaOHNa2CO3HCOHCO3 3-H H+HCO HCO3 3-H H+H H2 2O+COO+CO2 2COCO3 32-2-V V1 1ml HCOml HCO3 3-V V2 2mlml H H2 2O+COO+CO2 2 酚酞酚酞 甲基橙甲基橙2)2)纯碱中纯碱中NaNa2 2COCO3 3与与NaHCONaHCO3 3含量的测定含量的测定 V1和和V2体积的变化体积的变化 试样的成分试样的成分n V10 V20 NaHCO3

17、n V1V20 Na2CO3n V2V10 Na2CO3NaHCO3未知碱样的组成判断未知碱样的组成判断 汇总 V1和和V2体积的变化体积的变化 试样的成分试样的成分nV10 V20 NaOHn V10 V20 NaHCO3n V1V20 Na2CO3n V1V20 NaOHNa2CO3n V2V10 Na2CO3NaHCO3 例例：称称取取含含有有惰惰性性物物质质的的混混合合物物（Na2CO3和和NaOH或或Na2CO3 和和Na2HCO3混混合合物物）试试样样1.200g，溶溶于于水水后后用用0.5000mol.L-1的的盐盐酸酸滴滴定定至至酚酚酞酞褪褪色色，用用去去30.00ml，然然后

18、后加加入入甲甲基基橙橙作作指指示示剂剂，用用盐盐酸酸继继续续滴滴定定至至橙橙色色出出现现，又又用用去去5.00ml。问问试试样样由由什什么么组组成成，各各占多少含量？占多少含量？例：取相同体积的两份混合碱溶液例：取相同体积的两份混合碱溶液,用浓度用浓度为为C的的HCl标准溶液进行滴定标准溶液进行滴定:第一份用酚第一份用酚酞酞,另一份用甲基橙另一份用甲基橙,消耗消耗HCl体积为体积为V1与与V2，根据，根据V1与与V2的关系的关系,判别混合碱的组成判别混合碱的组成,并计算含量。并计算含量。V1和和V2体积的变化体积的变化 试样的成分试样的成分nV1=V2 0 NaOHn V2 0 V10 NaH

19、CO3n V2 2V1 0 Na2CO3n2V1 V2 0 NaOHNa2CO3n V22V10 Na2CO3NaHCO3 其他混合酸碱的滴定H2SO4+H3PO4NaOH+Na3PO4 硼酸是极弱酸硼酸是极弱酸(pKa(pKa =9.24)=9.24)不能用标准碱不能用标准碱直接滴定直接滴定,但能与多元醇作用生成酸性较强的但能与多元醇作用生成酸性较强的络合酸络合酸(pKa(pKa=4.26),=4.26),可用标准碱溶液直接可用标准碱溶液直接滴定，化学计量点的滴定，化学计量点的pHpH值在值在9 9左右。用酚酞等左右。用酚酞等碱性指示剂指示终点。碱性指示剂指示终点。极弱酸的滴定：极弱酸的滴定

20、：硼酸的测定硼酸的测定 将铵盐试液置于蒸馏瓶中，加入过量浓将铵盐试液置于蒸馏瓶中，加入过量浓NaOHNaOH溶溶液进行蒸馏，过量的液进行蒸馏，过量的HClHCl溶液吸收蒸发出的溶液吸收蒸发出的NHNH，用，用NaOHNaOH标准溶液返滴定剩余的标准溶液返滴定剩余的HClHCl (NH4)2SO4+NaOH=NH3+Na2SO4+H2O NH3+HCl=NH4Cl HCl+NaOH=NaCl+H2ONHNH4 4+的测定的测定1)1)蒸馏法蒸馏法NH4+的pKa=9.26(Ka=5.510-10),不可以用碱直接准确滴定 也可以用过量的也可以用过量的HBO溶液吸收蒸发出的溶液吸收蒸发出的NH,用

21、用HCl标准溶液滴定反应生成的标准溶液滴定反应生成的H2BO3-,终点时的终点时的pH=5，选用甲基红作指示剂。，选用甲基红作指示剂。优点：不需定量加入优点：不需定量加入HBO。NHHBO=NH4H2BO H H2BO=HBO 1)1)蒸馏法蒸馏法很弱的酸，在用甲基红为指示剂时不会发生反应HBO的共轭碱，较强的碱，可以用甲基红为指示剂进行滴定 6HCHO 4NH4=(CH2)6N4H6H2O 利用利用NaOHNaOH标准溶液滴定反应生成的标准溶液滴定反应生成的4 4个可与碱作个可与碱作用的用的H H。六次甲基四胺。六次甲基四胺 (CH(CH2 2)6 6N N是一种极弱有机碱，是一种极弱有机碱

22、，其共轭酸是较强的酸，可选用酚酞作指示剂。其共轭酸是较强的酸，可选用酚酞作指示剂。设计实验：设计实验：HClHCl及及NHNH4 4ClCl的混合体系滴定的混合体系滴定2)2)甲醛法甲醛法3)3)克氏克氏(Kjeldahl)(Kjeldahl)定氮法定氮法 测量测量氨基酸、蛋白质、生物碱氨基酸、蛋白质、生物碱中的氮：中的氮：将适量浓硫酸加入试样中加热，使将适量浓硫酸加入试样中加热，使C C、H H转转化为化为COCO和和H HO O，N N元素在铜盐或汞盐催化下生成元素在铜盐或汞盐催化下生成NHNH4 4，消化分解后的溶液中加入过量，消化分解后的溶液中加入过量NaOHNaOH溶液，溶液，再用蒸

23、馏法测定再用蒸馏法测定NHNH3 3。奶粉中三聚氰胺事件奶粉中三聚氰胺事件 C C3 3N N6 6H H6 6 N%=66.7%N%=66.7%一般牛奶 N%=N%=16%1.1.掌掌握握酸酸碱碱指指示示剂剂的的变变色色原原理理、指指示示剂剂的的变变色色点点、变变色色范围；范围；2.2.掌握强酸（碱）滴定一元弱碱（酸）的原理，滴定曲掌握强酸（碱）滴定一元弱碱（酸）的原理，滴定曲线的概念，影响滴定突跃的因素，化学计量点线的概念，影响滴定突跃的因素，化学计量点pHpH值及值及突跃范围的计算，指示剂的选择，掌握直接准确滴定突跃范围的计算，指示剂的选择，掌握直接准确滴定一元酸（碱）的判据其应用；一元

24、酸（碱）的判据其应用；3.3.掌握多元酸（碱）分步滴定的判据及滴定终点的掌握多元酸（碱）分步滴定的判据及滴定终点的pHpH值值计算，指示剂的选择，了解混合酸准确滴定的判据及计算，指示剂的选择，了解混合酸准确滴定的判据及强酸弱酸混合情况下滴定终点强酸弱酸混合情况下滴定终点pHpH值计算，指示剂的选值计算，指示剂的选择；择；4.4.了解酸碱滴定法的应用及相关计算，掌握酸碱标准溶了解酸碱滴定法的应用及相关计算，掌握酸碱标准溶液的配制及标定，掌握混合碱的分析方法及铵盐中含液的配制及标定，掌握混合碱的分析方法及铵盐中含氮量的测定方法。氮量的测定方法。本章学习要求本章学习要求本章课后习题本章下列思考题和习题是应该可以完成的，其它题目超出了教学大纲的要求P162 思考题：3，4，5，6，8，9，13，14P163 习题：2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，21，22，23，24，25，26，