北大分析化学第三章酸碱滴定法3(武夷学院).ppt
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1、北大分析化学第三章酸碱滴定法3(武夷学院)Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望质子条件质子条件:H+b=A-+OH-HA-A-体系:体系:HA(c)+OH-(b)根据根据 和和 换算得换算得:2强酸强酸:H+=2.3H+=2.3c(HCl)(pH11)HA A-:HA A-=2.3c x1x0 1.c,c增大则增大则 增大增大 2.H+=Ka,即,即 pH=pKa时时 max=0.575 c3.缓冲范围缓冲范围:pKa-1 pH pKa+1共轭体系缓冲容
2、量的特点:共轭体系缓冲容量的特点:32.884.76pKaH+0.1molL-1HAc 0.1molL-1Ac-8.88OH-HAc+Ac-0.1molL-1HAc 溶液的溶液的 -pH曲线曲线4 pKa-1x1=0.9,x0=0.1 =0.36 maxpKa+1x1=0.1,x0=0.9 =0.36 maxpKa-2x1=0.99,x0=0.01 =0.04 maxpKa+2x1=0.01,x0=0.99 =0.04 max53.4.2 缓冲溶液的选择缓冲溶液的选择1.有较大的缓冲能力有较大的缓冲能力:c 较大较大(0.011molL-1);pHpKa,即即ca:cb1:14.5 6810H
3、Ac NaAc:pKa=4.76 (pH 45.5)NH4Cl NH3:pKb=4.75 (pH )(CH2)6N4 (CH2)6N4H+:pKb=8.87 (pH )2.不干扰测定不干扰测定:例如例如EDTA滴定滴定Pb2+时时,不不用用HAc-Ac-控制控制pH.63.4.3 缓冲溶液的配制方法缓冲溶液的配制方法 1.按比例加入按比例加入HA和和A(NaAc+HAc,NH4Cl+NH3);2.溶液中溶液中H+大大,加过量加过量A-,溶液中溶液中OH-大大,加过量加过量HA;3.溶液中有溶液中有HA,可加可加NaOH中和一部分中和一部分,溶液中有溶液中有A-,可加可加HCl中和一部分中和一部
4、分.缓冲溶液缓冲溶液浓度的计算浓度的计算方法有方法有:缓冲容量法缓冲容量法、缓缓冲溶液冲溶液pH计算式法计算式法、及、及摩尔分数法摩尔分数法.7配制缓冲溶液的计量方法配制缓冲溶液的计量方法 缓冲容量法缓冲容量法:(引入酸碱均适用引入酸碱均适用)1.根据引入的酸根据引入的酸(碱碱)量求量求2.根据所需根据所需pH求总浓度求总浓度c:=2.3c x0 x13.按按x0与与x1的比值配成总浓度为的比值配成总浓度为c 的缓冲溶液的缓冲溶液.8缓冲溶液缓冲溶液pH计算式法计算式法(确定引入酸或碱时确定引入酸或碱时):1.按所需按所需pH求求ca/cb:2.按引入的按引入的酸酸(碱碱)量量 ca(cb)及
5、及pH变化变化限度计算限度计算ca和和cb:3.据据ca、cb及所需溶液体积配制溶液及所需溶液体积配制溶液.9摩尔分数法摩尔分数法(确定引入酸或碱时确定引入酸或碱时):1.分别计算分别计算pH0和和pH1时的时的x(HA)、x(A)2.引入酸的量引入酸的量c(HCl)=x(HA)c总总 (引入碱的量引入碱的量c(NaOH)=x(A)c总总)求出求出c总总3.pH0时时 ca=c总总 x(HA)0 cb=c总总 x(A)010 常用缓冲物质常用缓冲物质弱酸弱酸pKa 弱酸弱酸pKa氨基乙酸氨基乙酸2.5 9.7*硼砂硼砂9.24 氯乙酸氯乙酸2.7*磷酸磷酸2.0 6.9 11.7甲酸甲酸3.6
6、5弱碱弱碱pKb丁二酸丁二酸(琥珀酸琥珀酸)4.00 5.28*六次甲基四胺六次甲基四胺8.74*乙酸乙酸4.65三乙醇胺三乙醇胺7.9柠檬酸柠檬酸3.0 4.4 6.1*三羟甲基甲胺三羟甲基甲胺5.79碳酸碳酸 6.3 10.1*NH34.63 表中打表中打*者最为常用者最为常用.11常用标准缓冲溶液常用标准缓冲溶液(用于用于pH计校准计校准)标准缓冲溶液的标准缓冲溶液的pHpH是实验测定的是实验测定的,计算时应做活度校正计算时应做活度校正.缓缓 冲冲 溶溶 液液pH(25oC)饱和酒石酸氢钾饱和酒石酸氢钾(0.034 molkg-1)3.557邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾(0.050 mo
7、lkg-1)4.0080.025 molkg-1 KH2PO4+0.025 molkg-1 Na2HPO4 6.865硼砂硼砂(0.010 molkg-1)9.180饱和氢氧化钙饱和氢氧化钙12.45412pKa:3,5,7,9,11五种弱酸五种弱酸c 0.1molL-1,max=0.058 全域缓冲溶液全域缓冲溶液 pH图图13练习1、欲配制pH9的缓冲溶液,下列物质可用的是()AHCOOH(pKa=3.45)BNH3H2O(pKb=4.74)C六次甲基四胺(pKb=8.85)DHAc(pKa=4.74)143.5 酸碱指示剂酸碱指示剂甲基橙甲基橙 Methyl Orange(MO)pKa=
8、3.4(CH3)2N(CH3)2N=N=N H=NNSO3-SO3-OH-H+4.4黄黄红红3.14.0橙橙15甲基橙的甲基橙的 x-pH 图图0 2 4 6 8 pHpKa=3.4,pT=4.0(滴定指数滴定指数)红红 橙橙 黄黄3.1 4.40.660.340.910.090.80.21.00.50.0 x16甲基红甲基红 Methyl Red(MR)pKa=5.0N=NNCH3CH3CH3CH3=NNN=COO-COOHH+OH-H+6.2黄黄红红4.45.0橙橙17酚酞酚酞 Phenolphthalein(PP)pKa=9.1OH-OCCOCOO-COO-HOOHOH-H+8.0无色无
9、色 粉红粉红9.0 红色红色9.618MO 3.1 4.44.0 pTpKa=3.4 4.4 6.2 5.0 pT=pKaMR 8.0 9.6 pKa=9.1 9.0PP19混合指示剂混合指示剂甲基红甲基红+溴甲酚绿溴甲酚绿 5.0-5.1-5.2 暗红暗红 灰灰 绿绿 用于用于Na2CO3标定标定HCl时指示终点时指示终点由于颜色互补使变色间隔变窄由于颜色互补使变色间隔变窄,变色敏锐变色敏锐.203.6 酸碱滴定曲线和指示剂的选择酸碱滴定曲线和指示剂的选择3.6.1 强酸碱滴定强酸碱滴定(0.1000 molL-1 NaOH 20.00 mL滴定滴定 0.1000 molL-1 HCl)滴定
10、前滴定前:H+=c(H+)=0.1000 molL-1sp前前:sp:sp后后:210.1000molL-1 NaOH滴定滴定 20.00mL 0.1000molL-1 HClNaOHmLT%剩余剩余HClmL过量过量NaOHpHH+计算计算0.00020.001.00滴定前滴定前:H+=c(HCl)18.0090.02.002.28sp前前:H+=19.8099.00.203.3019.9899.90.024.30 sp:H+=OH-=10-7.0020.00100.00.000.007.0020.02100.10.029.7020.20101.00.2010.70sp后后:OH-=22.0
11、0110.02.0011.6840.00200.020.0012.52突突跃跃220.10 molL-1 HCl0.10 molL-1 NaOHPP 8.0MR 5.0 滴定曲线滴定曲线 0.10 molL-1 NaOH0.10 molL-1 HClPP 9.0MR 6.2MO 4.4*9.08.0PP*6.2*4.4MRMO5.04.0sp-0.1%突突跃跃sp+0.1%3.1T/%pH23 不同浓度的强碱滴定强酸的滴定曲线不同浓度的强碱滴定强酸的滴定曲线 NaOHHCl7.05.38.74.39.710.73.302468101214050100150200 T/%pH0.01molL-1
12、1molL-10.1molL-1PP9.03.16.24.45.04.0MRMO浓度增浓度增大大10倍倍,突跃增突跃增加加 2个个pH单位单位.243.6.2 强碱滴定一元弱酸(强碱滴定一元弱酸(HA)0.1000 molL-1 NaOH 滴定滴定 20.00 mL 0.1000 molL-1 HAcsp:sp后后:滴定前:滴定前:sp前:前:250.10molL-1 NaOH滴定滴定0.10molL-1 HAc或或HA(20.00mL,Ka(HAc)=10-4.76,Ka(HA)=10-7.00)NaOHmLT%组成组成pH(HAc)pH(HA)H+计算式计算式00HA2.884.00 与滴
13、定强酸的与滴定强酸的pH相同相同10.0050.0HA+A-4.767.0018.0090.0HA+A-5.717.9519.8099.0HA+A-6.679.0019.9699.8HA+A-7.469.5619.9899.9HA+A-7.769.7020.00100.0A-8.739.8520.02100.1A-+OH-9.7010.0020.04100.2A-+OH-10.0010.1320.20101.0A-+OH-10.7010.7022.00110.0A-+OH-11.6811.68例例8例例6267.79.78.74.302468101214050100150200T/%pH突突跃
14、跃HAc Ac-Ac-+OH-9.0 PP6.24.43.1MRMOHAcHCl(0.10molL-1)强碱强碱滴定滴定弱酸弱酸滴定曲线滴定曲线 0.10molL-1NaOH0.10molL-1HAc突跃处于突跃处于弱碱性弱碱性,只只能选能选酚酞酚酞作指示剂作指示剂.27NaOH 滴定滴定HAc(浓度不同浓度不同)pH1molL-10.1molL-10.01molL-1642810129.238.738.23HAcHCl10.709.708.707.76突跃范围突跃范围 0 50 100 150 T%4.76浓度增大浓度增大1010倍,突倍,突跃增加跃增加1 1个个pHpH单位单位28HClH
15、AcHApKa=7pKa=4.76甲基红甲基红百里酚酞百里酚酞 酚酞酚酞109.7甲基橙甲基橙7.764.30.10molL-1NaOH滴定滴定0.10molL-1 HA(Ka不同不同)滴定突跃滴定突跃HCl:4.3-9.7HAc:7.7-9.7HA:9.7-10.0Ka增大增大10倍倍,突跃突跃增加增加1个个pH单位单位.29121210108 86 64 42 20 010010011.126.255.284.30滴定百分数滴定百分数NaOHNH3 0.1000mol/L HCL 0.1000mol/L HCL滴定滴定0.1000mol/L NH0.1000mol/L NH3 3的滴定曲线
16、的滴定曲线当当K Kb bC10C10-8-8时,才能准确滴定,误差不大于时,才能准确滴定,误差不大于0.2%0.2%。30 强酸强酸滴定滴定弱碱弱碱(NH3)的滴定曲线的滴定曲线 0.10molL-1HClNH3 0.10molL-1 pKb=4.75 0 50 100 150 200 T/%NaOHNH312108642pH 9.0 6.255.284.30突突跃跃3.14.46.2MR(5.0)MO(4.0)8.0 PP突跃处于弱突跃处于弱酸性酸性,选选甲甲基红基红或或甲基甲基橙橙作指示剂作指示剂31一元一元弱酸弱酸(碱碱)及其与及其与强酸强酸(碱碱)混合物的滴定曲线总结混合物的滴定曲线
17、总结T/%O NIIIO NIIO NIMIII OMII OMI OKa=10-9Kb=10-5Ka=10-7Kb=10-7Ka=10-5Kb=10-9(c=0.10molL-1)pH (Q)(T)(S)(R)H+HA HA A-A-+OHOH-OH-OH-H+H+H+Ka=10-7 为界为界K10-7时返滴时返滴定可以定可以吗吗?323.6.43.6.4多元酸和多元碱的滴定多元酸和多元碱的滴定以强碱滴定以强碱滴定0.10 mol/L0.10 mol/L H H3 3POPO4 4 为例为例第一化学计量点:第一化学计量点:KaKa2 2C C KwKw1、多元酸的滴定、多元酸的滴定33第二化
18、学计量点:第二化学计量点:HH+=K Ka a 2 2(K(Ka a3 3C+KC+Kw w)=6.36.31010-8-8(4.4(4.41010-13-130.0033+1.00.0033+1.01010-1414)0.0330.033=2.2=2.21010-10-10 mol/Lmol/LpH=9.66pH=9.66K Ka a2 2+C+C34H H2 2A A可被滴定的条件可被滴定的条件1.1.C CK Ka a1 1spsp1 11010-8-8,C CK Ka a2 2spsp2 21010-8-8,且且 K Ka a1 1a a2 2/K/K 10105 5,则二个则二个H
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