大学分析化学经典课件第四章 酸碱滴定法.ppt
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1、第四章第四章酸碱滴定法酸碱滴定法 酸碱滴定法酸碱滴定法(中和滴定法):(中和滴定法):以酸碱反应以酸碱反应(水溶液中的质子转移反应水溶液中的质子转移反应)为为基础的定量分析法基础的定量分析法 n n“酸度酸度酸度酸度”决定各反应物的存在型体,影响物质决定各反应物的存在型体,影响物质决定各反应物的存在型体,影响物质决定各反应物的存在型体,影响物质在溶液中的分布和平衡在溶液中的分布和平衡在溶液中的分布和平衡在溶液中的分布和平衡酸碱的定义酸碱的定义电离理论电离理论电子理论电子理论质子理论质子理论酸能电离出H+的物质碱电离出OH-的物质酸凡能接受电子的物质碱凡能给出电子的物质酸凡能给出质子的物质碱凡能
2、接受质子的物质一、酸碱质子理论一、酸碱质子理论酸酸溶液中凡能给出质子的物质溶液中凡能给出质子的物质碱碱溶液中凡能接受质子的物质溶液中凡能接受质子的物质例子例子特点:特点:1 1)具有共轭性)具有共轭性)具有共轭性)具有共轭性 2 2)具有相对性具有相对性具有相对性具有相对性 3 3)具有广泛性)具有广泛性)具有广泛性)具有广泛性A A +H+H+HAHA如如如如:HCOHCO3 3-既为酸,也为碱既为酸,也为碱既为酸,也为碱既为酸,也为碱 (两性)(两性)(两性)(两性)如:如:如:如:HH2 2O O 中性分子,既可为酸,也可为碱中性分子,既可为酸,也可为碱中性分子,既可为酸,也可为碱中性分
3、子,既可为酸,也可为碱如:如:如:如:举例举例举例举例返回返回H3O+A-二、溶剂合质子二、溶剂合质子HA +H2O 例例:HAc+H2O H3O+Ac-HA +SH SH2+A-例例:HClO4+HAc H2Ac+ClO4-水合质子 醋酸合质子 三、三、酸碱反应的实质酸碱反应的实质酸碱半反应酸碱半反应:酸给出质子和碱接受质子的反应酸给出质子和碱接受质子的反应 醋酸在水中的离解:醋酸在水中的离解:醋酸在水中的离解:醋酸在水中的离解:半反应半反应半反应半反应1 1 1 1HAcHAc(酸酸酸酸1 1 1 1)AcAc-(碱碱碱碱1 1 1 1)+H+H+半反应半反应半反应半反应2 2 2 2HH
4、+H+H2 2OO(碱碱碱碱2 2 2 2)HH3 3OO+(酸酸酸酸2 2 2 2)HAcHAc(酸酸酸酸1 1 1 1)+H+H2 2O O(碱碱碱碱2 2 2 2)HH3 3OO+(酸酸酸酸2 2 2 2)+Ac+Ac-(碱碱碱碱1 1 1 1)氨在水中的离解:氨在水中的离解:氨在水中的离解:氨在水中的离解:半反应半反应半反应半反应1 1 1 1NHNH3 3(碱碱碱碱1 1)+H+H+NHNH4 4+(酸酸酸酸1 1 1 1)半反应半反应半反应半反应2 2 2 2HH2 2OO(酸酸酸酸2 2 2 2)OHOH-(碱碱碱碱2 2 2 2)+H+H+NHNH3 3(碱碱碱碱1 1 1 1
5、)+H+H2 2O O(酸酸酸酸2 2 2 2)OHOH-(碱碱碱碱2 2 2 2)+NH+NH4 4+(酸酸酸酸1 1 1 1)共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对 NHNH4 4ClCl的水解的水解的水解的水解 (相当于相当于相当于相当于NHNH4 4+弱酸的离解弱酸的离解弱酸的离解弱酸的离解)NaAcNaAc的水解的水解的水解的水解(相当于相当于相当于相当于AcAc弱碱的离解)弱碱的离解)弱碱的离解)弱碱的离解)NH4+H2O H3O+NH3 AcAc-+H+H2 2O OHO OH-+HAcHAc 共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭
6、酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对HAcHAc+NH+NH3 3 NH NH4 4+Ac+Ac-醋酸与氨在水溶液中的中和反应醋酸与氨在水溶液中的中和反应醋酸与氨在水溶液中的中和反应醋酸与氨在水溶液中的中和反应共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对小结小结 !酸碱半反应不可能单独发生酸碱半反应不可能单独发生酸碱反应是两对酸碱反应是两对共轭酸碱对共轭酸碱对共同作用的结果共同作用的结果 酸碱反应的实质是酸碱反应的实质是质子的转移质子的转移 质子的转移是通过质子的转移是通过溶剂合质子溶剂合质子来实现的来实现的 四、四、溶剂的质子自递反应及其常数溶剂的质子自递反应及其常数1 1水溶液中水溶液中 2
7、2非水溶液中非水溶液中 H2O+H2O H3O+OH SH+SH SH2+S-溶剂合质子溶剂合质子溶剂合质子溶剂合质子溶剂阴离子溶剂阴离子溶剂阴离子溶剂阴离子水的离子积水的离子积小结小结 发生在溶剂间的质子转移发生在溶剂间的质子转移溶剂的质子自递溶剂的质子自递 反应反应 该反应的平衡常数该反应的平衡常数K Ks s 溶剂的质子自递常数溶剂的质子自递常数 H2O 既能接受质子又能给出质子既能接受质子又能给出质子 两性物质两性物质 发生在水分子间的质子转移发生在水分子间的质子转移 水的质子自递水的质子自递 反应反应五、酸碱的强度五、酸碱的强度(一)(一)一元酸碱的强度一元酸碱的强度HA +H2O
8、H3O+A-酸度常数酸度常数(酸的解离常数)(酸的解离常数)A-+H2O OH-+HA 碱度常数碱度常数(碱的解离常数)(碱的解离常数)讨论:讨论:K Ka a,给质子能力给质子能力强,酸的强度强,酸的强度 K Kb b,得质子能力得质子能力强,碱的强度强,碱的强度 共轭酸碱对共轭酸碱对HAHA和和A A-有如下关系有如下关系(二)多元酸碱的强度(二)多元酸碱的强度H3PO4 H2PO4-+H+Ka1 Kb3 H2PO4-HPO42-+H+Ka2 Kb2 HPO42-PO43-+H+Ka3 Kb1 讨论:讨论:多元酸碱在水中逐级离解,强度逐级递减多元酸碱在水中逐级离解,强度逐级递减形成的多元共
9、轭酸碱对中最强酸的解离常数形成的多元共轭酸碱对中最强酸的解离常数 K Ka1a1对应最弱共轭碱的解离常数对应最弱共轭碱的解离常数K Kb3b3 练习练习例:计算HS-的pKb值 pKpKb b2 2=pKpKw w pKpKa1a1=14.00=14.007.02=6.987.02=6.98解:解:HSHS-+H+H2 2O HO H2 2S+OHS+OH-第一节第一节 酸碱溶液酸碱溶液pHpH值的计算值的计算 强酸强碱溶液强酸强碱溶液pHpH值的计算值的计算 弱酸弱碱溶液弱酸弱碱溶液pHpH值的计算值的计算 两性物质溶液(两性物质溶液(C)缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算一、强酸强碱
10、溶液一、强酸强碱溶液pHpH值的计算值的计算1强酸(强酸(Ca)HA HHA H+A+A-H H2 2O HO H+OH+OH-当当当当Ca Ca 1010-6-6 mol/Lmol/L,忽略水的解离忽略水的解离忽略水的解离忽略水的解离精确式精确式精确式精确式近似式近似式近似式近似式*2强碱(强碱(Cb)精确式精确式精确式精确式B+H+BH+H2O H+OH 近似式近似式近似式近似式*二、弱酸弱碱溶液二、弱酸弱碱溶液pHpH值的计算值的计算1一元弱酸碱溶液一元弱酸碱溶液(1 1)一元弱酸()一元弱酸()一元弱酸()一元弱酸(C Ca a)精确式精确式近似式近似式近似式近似式最简式最简式最简式最
11、简式*当当(忽略酸的离解)(忽略酸的离解)且且当当(忽略水的离解)(忽略水的离解)(忽略水的离解)(忽略水的离解)(2 2)一元弱碱()一元弱碱()一元弱碱()一元弱碱(C Cb b)最简式最简式最简式最简式*近似式近似式近似式近似式2 2多元弱酸碱多元弱酸碱(1 1)多元弱酸:设二元酸分析浓度为)多元弱酸:设二元酸分析浓度为)多元弱酸:设二元酸分析浓度为)多元弱酸:设二元酸分析浓度为C Ca a(2 2 2 2)多元弱碱:设二元弱碱分析浓度为多元弱碱:设二元弱碱分析浓度为多元弱碱:设二元弱碱分析浓度为多元弱碱:设二元弱碱分析浓度为C Cb b三、两性物质溶液三、两性物质溶液pH值的计算值的计
12、算NaHANa H2PO4 Na2HPO4 四、缓冲溶液四、缓冲溶液pHpH值的计算值的计算HA HA(浓度浓度C Ca a)+NaANaA(浓度浓度C Cb b)强酸强碱溶液的强酸强碱溶液的pHpH值值弱酸弱碱溶液的弱酸弱碱溶液的pHpH值值两性物质溶液两性物质溶液的的pHpH值值缓冲溶液的缓冲溶液的pHpH值值计算0.10mol/L NaH2PO4的pH值。已知:已知:Ka16.910-3,Ka26.210-8,Ka34.810-13已知:已知:NH4+Ka5.610-10 HCN Ka6.210-10计算0.10mol/L NH4CN的pH值。计算计算0.30mol/L 吡啶溶液与吡啶溶
13、液与0.10mol/L HCl溶液等体积混合,计算此溶液的溶液等体积混合,计算此溶液的pH值。已值。已知:吡啶知:吡啶 Kb1.710-9第二节第二节酸碱指示剂酸碱指示剂o o酸碱指示剂的变色原理酸碱指示剂的变色原理o o酸碱指示剂的变色范围酸碱指示剂的变色范围o o影响酸碱指示剂变色范围的因素影响酸碱指示剂变色范围的因素o o混合指示剂混合指示剂一、酸碱指示剂的变色原理一、酸碱指示剂的变色原理1.1.指示剂的特点指示剂的特点指示剂的特点指示剂的特点 a a弱的有机酸碱弱的有机酸碱弱的有机酸碱弱的有机酸碱 b b酸式体和碱式体颜色明显不同酸式体和碱式体颜色明显不同酸式体和碱式体颜色明显不同酸式
14、体和碱式体颜色明显不同指示终点指示终点指示终点指示终点 c c溶液溶液溶液溶液pHpH变化变化变化变化指示剂结构改变指示剂结构改变指示剂结构改变指示剂结构改变指示终点变化指示终点变化指示终点变化指示终点变化2.2.常用酸碱指示剂的变色原理常用酸碱指示剂的变色原理常用酸碱指示剂的变色原理常用酸碱指示剂的变色原理 酸碱式体混合色酸碱式体混合色酸碱式体混合色酸碱式体混合色1 1)InIn-/HInHIn 10 10 或或pH p KpH p Kinin+1 +1 碱式色碱式色碱式色碱式色2 2)InIn-/HInHIn 1/10 1/10 或或 pH p KpH p Kinin1 1 酸式色酸式色酸
15、式色酸式色3 3)1/10 In1/10 In-/HInHIn 10 10 或或 p Kp Kinin1 pH p K1 pH p Kinin+1 +1 二、酸碱指示剂的变色范围二、酸碱指示剂的变色范围*讨论:讨论:K Kinin一定,一定,HH+决定比值大小,影响溶液颜色决定比值大小,影响溶液颜色 HIn H+In-酸式体酸式体酸式体酸式体碱式体碱式体碱式体碱式体指示剂理论变色范围指示剂理论变色范围指示剂理论变色范围指示剂理论变色范围 pH=p KpH=p Kinin 1 1指示剂理论变色点指示剂理论变色点指示剂理论变色点指示剂理论变色点 pH=p KpH=p Kinin ,InIn-=HI
16、nHIn 注:注:注:注:实际与理论的变色范围有差别,深色比浅色灵敏实际与理论的变色范围有差别,深色比浅色灵敏 指示剂的变色范围越窄,指示变色越敏锐指示剂的变色范围越窄,指示变色越敏锐 pKpKa a 理论范围理论范围 实际范围实际范围甲基橙甲基橙 3.4 2.44.4 3.14.43.4 2.44.4 3.14.4甲基红甲基红 5.1 4.16.1 4.46.25.1 4.16.1 4.46.2 酚酞酚酞 9.1 8.110.1 8.010.09.1 8.110.1 8.010.0百里酚酞百里酚酞 10.0 9.011.0 9.410.610.0 9.011.0 9.410.6三、影响酸碱指
17、示剂变色范围的因素三、影响酸碱指示剂变色范围的因素1指示剂的用量 2温度的影响 3溶剂的影响 4滴定次序 1指示剂的用量指示剂的用量变色点变色点变色点变色点pHpH取决于酸、碱式体浓度的比值,与取决于酸、碱式体浓度的比值,与取决于酸、碱式体浓度的比值,与取决于酸、碱式体浓度的比值,与C C C CHInHInHInHIn无关无关无关无关 变色点变色点变色点变色点pHpHpHpH取决于取决于取决于取决于C C;C C 则则则则pHpH,变色点酸移变色点酸移变色点酸移变色点酸移1 1)双色指示剂:)双色指示剂:)双色指示剂:)双色指示剂:甲基橙甲基橙甲基橙甲基橙2 2)单色指示剂:)单色指示剂:)
18、单色指示剂:)单色指示剂:酚酞酚酞酚酞酚酞 例:例:例:例:50100ml50100ml溶液中加入酚酞溶液中加入酚酞溶液中加入酚酞溶液中加入酚酞 2323滴,滴,滴,滴,pH=9pH=9变色变色变色变色 15201520滴,滴,滴,滴,pH=8pH=8变色变色变色变色2温度的影响温度的影响 T KT KT KT Kin in in in 变色范围变色范围变色范围变色范围 !注意:如加热,须冷却后滴定注意:如加热,须冷却后滴定注意:如加热,须冷却后滴定注意:如加热,须冷却后滴定 3溶剂的影响溶剂的影响 电解质电解质电解质电解质离子强度离子强度离子强度离子强度K K K Kinininin 变色范
19、围变色范围变色范围变色范围4滴定次序滴定次序 无色无色无色无色有色,浅色有色,浅色有色,浅色有色,浅色有色有色有色有色例:例:例:例:酸滴定碱酸滴定碱酸滴定碱酸滴定碱 选甲基橙选甲基橙选甲基橙选甲基橙 碱滴定酸碱滴定酸碱滴定酸碱滴定酸 酚酞酚酞酚酞酚酞四、关于混合指示剂四、关于混合指示剂组成组成 1 1指示剂指示剂指示剂指示剂+惰性染料惰性染料惰性染料惰性染料 例:甲基橙例:甲基橙例:甲基橙例:甲基橙+靛蓝(紫色靛蓝(紫色靛蓝(紫色靛蓝(紫色绿色)绿色)绿色)绿色)2 2两种指示剂混合而成两种指示剂混合而成两种指示剂混合而成两种指示剂混合而成 例:溴甲酚绿例:溴甲酚绿例:溴甲酚绿例:溴甲酚绿+
20、甲基红(酒红色甲基红(酒红色甲基红(酒红色甲基红(酒红色绿色)绿色)绿色)绿色)特点特点 变色敏锐;变色范围窄变色敏锐;变色范围窄变色敏锐;变色范围窄变色敏锐;变色范围窄第三节第三节 酸碱滴定法的基本原理酸碱滴定法的基本原理 酸碱滴定反应常数酸碱滴定反应常数K Kt t 强酸强碱的滴定强酸强碱的滴定 一元弱酸(碱)的滴定一元弱酸(碱)的滴定 多元酸(碱)的滴定多元酸(碱)的滴定一、酸碱滴定反应常数一、酸碱滴定反应常数KtH3O+OH-H2O+H2OOH-+HA A-+H2OH3O+A-HA +H2O讨论:讨论:水溶液中酸碱滴定反应完全程度取决于水溶液中酸碱滴定反应完全程度取决于Kt大小大小 强
21、酸强碱的反应程度最高强酸强碱的反应程度最高 弱酸弱碱反应程度较差弱酸弱碱反应程度较差Kt大小取决于被滴定酸碱的大小取决于被滴定酸碱的Ka或或Kb Ka或或Kb是影响酸碱滴定的最重要因素是影响酸碱滴定的最重要因素二、强酸强碱的滴定二、强酸强碱的滴定H3O+OH-H2O+H2O反应完全程度高反应完全程度高反应完全程度高反应完全程度高(一)强碱滴定强酸(一)强碱滴定强酸NaOHNaOH(0.1000mol/L0.1000mol/L)HClHCl(0.1000mol/L0.1000mol/L,20.00mL20.00mL)1 1滴定过程中滴定过程中滴定过程中滴定过程中pHpH值的变化值的变化值的变化值
22、的变化2 2滴定曲线的形状滴定曲线的形状滴定曲线的形状滴定曲线的形状3 3滴定突跃滴定突跃滴定突跃滴定突跃4 4影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择1 1滴定过程中滴定过程中滴定过程中滴定过程中pHpH值的变化值的变化值的变化值的变化(1 1)滴定开始之前)滴定开始之前)滴定开始之前)滴定开始之前 (2 2)滴定开始至化学计量点之前)滴定开始至化学计量点之前)滴定开始至化学计量点之前)滴定开始至化学计量点之前 SPSP前前前前0.1%0.1%时时时时 ,加入,加入,加入,加入NaOHNaOH 19.98
23、ml 19.98ml (3 3)化学计量点时()化学计量点时()化学计量点时()化学计量点时(SPSP):):):):(4 4)化学计量点后)化学计量点后)化学计量点后)化学计量点后 SPSP后后后后0.1%0.1%,加入加入加入加入NaOHNaOH 20.02ml 20.02ml2 2滴定曲线的形状滴定曲线的形状滴定曲线的形状滴定曲线的形状3 3滴定突跃滴定突跃滴定突跃滴定突跃 滴定突跃:滴定突跃:滴定突跃:滴定突跃:化学计量点前后化学计量点前后化学计量点前后化学计量点前后0.1%0.1%0.1%0.1%的变化引起的变化引起的变化引起的变化引起pHpHpHpH值值值值 突然改变的现象突然改变
24、的现象突然改变的现象突然改变的现象 滴定突跃范围:滴定突跃范围:滴定突跃范围:滴定突跃范围:滴定突跃所在的范围滴定突跃所在的范围滴定突跃所在的范围滴定突跃所在的范围 用途:利用滴定突跃指示终点用途:利用滴定突跃指示终点用途:利用滴定突跃指示终点用途:利用滴定突跃指示终点4影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响因素:浓度影响因素:浓度影响因素:浓度影响因素:浓度CC,pHpH,可选指示剂可选指示剂可选指示剂可选指示剂 多多多多例:例:例:例:C10C10倍,倍,倍,倍,pH2pH2个单位个单位个单位个单位选择原则:选择原则:选择原则:选择原则:指示剂变色点指示剂变色
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