分析化学课件之—— (7).ppt
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1、第第13,14课时课时教学要求教学要求 教学重点教学重点教学难点教学难点 课后作业课后作业 教学内容教学内容第第13,14学学时时教学内容教学内容titrimetric analysis本章小结本章小结 习题课习题课 449 9酸碱滴定结果计算示例酸碱滴定结果计算示例 教学要求教学要求 一一巩固本章所学重要内容;练习判巩固本章所学重要内容;练习判学计量点学计量点PHPH和和PHPH突跃范围;选择突跃范围;选择二二进一步掌握多元酸的分步滴定的进一步掌握多元酸的分步滴定的断滴定一元弱酸碱的条件;求化断滴定一元弱酸碱的条件;求化指示剂指示剂判断,并能判断有几个判断,并能判断有几个PHPH突跃突跃 教
2、学重点教学重点及难点及难点 教学重点:教学重点:教学难点教学难点:滴算定结果的计滴算定结果的计化学计量点时化学计量点时PHPH值的计算;值的计算;多元酸分步滴定的突跃、多元酸分步滴定的突跃、问题问题:下列各物质(浓度均为下列各物质(浓度均为0.1mol/L)能否用酸能否用酸碱滴定法直接滴定?应选用什么指示剂?碱滴定法直接滴定?应选用什么指示剂?NaOAc,酚钠,酚钠,盐酸羟胺(盐酸羟胺(NH2OHHCl)已知:已知:HOAc(pKa=4.74),苯酚苯酚(pKa=9.95),羟胺羟胺(pKb=3.46)判定:判定:NaOAc为为弱碱,判定式为:弱碱,判定式为:cKb10-8cKb=0.110(
3、14-4.74)=10 10.26 10-8,不能不能酚钠为弱碱,判定式为:酚钠为弱碱,判定式为:cKb10-8cKb=0.110(14-9.95)=10 5.05 10-8,能能盐酸羟胺为弱酸,判定式为:盐酸羟胺为弱酸,判定式为:cKa10-8cKa=0.110(14-3.46)=10 10.54 10-8,不能不能酚钠能用酸碱滴定法直接滴定,应选用什么指示剂?酚钠能用酸碱滴定法直接滴定,应选用什么指示剂?选用指示剂应根据滴定反应的最终产物来选择选用指示剂应根据滴定反应的最终产物来选择HCl+C6H5ONa=NaCl+C6H5OH(弱酸)(弱酸)c/Ka=0.05/10-9.95=10 8.
4、6 105cKa=0.05 10-9.95 10K w pH=5.63选甲基红(选甲基红(4.16.2)为指示剂)为指示剂可不判定可不判定4.6 4.6 多元酸和多元碱的滴定多元酸和多元碱的滴定4.6.1 多元酸的滴定多元酸的滴定:以以NaOH溶液滴定溶液滴定H3PO4溶液为例溶液为例:NaOH与与H3PO4的的酸碱反应是分步进行的,即:酸碱反应是分步进行的,即:酸碱滴定反应能否准确滴定到第后一步?酸碱滴定反应能否准确滴定到第后一步?回答:回答:不能!不能!因为因为pKa3 =12.36,用判定式:用判定式:CKa310-8 。所以所以 H3PO4第三步反应无法准确滴定。用第三步反应无法准确滴
5、定。用NaOH滴定滴定H3PO4 时,只能准确滴定到时,只能准确滴定到第二步第二步(HPO42-)。)。NaOH +H3PO4H2PO4-+H2 ONaOH +H2PO4-HPO42-+H2 ONaOH +HPO42-PO43-+H2 OpKa1=2.12pKa2=7.20pKa3=12.36 从从H3PO4 的分布曲线可知,当的分布曲线可知,当 pH=4.7时,时,H2PO4-的的=99.4%,H3PO4和和HPO42-各约占各约占0.3,即发生了中和即发生了中和反应交叉反应交叉的情况。同样的情况。同样,在在pH=9.8时,时,HPO42-的的=99.5%,H2PO4-和和PO43-各约占各
6、约占0.3,也,也存在中和反应交叉的情况。因此存在中和反应交叉的情况。因此,严格地说严格地说,NaOH滴滴定定H3PO4反应反应并不存在并不存在真正的化学计量点。真正的化学计量点。NaOH +H3PO4H2PO4-+H2 ONaOH +H2PO4-HPO42-+H2 ONaOH +HPO42-PO43-+H2 O理论上,理论上,NaOH滴定滴定H3PO4 时的反应为:时的反应为:动画动画 多元酸的滴定由于允许的误差比较大,不必确多元酸的滴定由于允许的误差比较大,不必确定其突越范围,可通过计算其定其突越范围,可通过计算其化学计量点时的化学计量点时的pH值值来来选择选择合适的指示剂。合适的指示剂。
7、NaOH滴定滴定H3PO4滴定曲线滴定曲线 由于交叉反应的存在,造由于交叉反应的存在,造成两个滴定成两个滴定突越较小突越较小,并且,并且曲曲线倾斜线倾斜,使,使终点不易判断终点不易判断。因。因此,对多元酸的滴定准确度不此,对多元酸的滴定准确度不能要求太高,能要求太高,若多元酸的滴定允许有若多元酸的滴定允许有1%的误差,这样多元酸也可以的误差,这样多元酸也可以采用指示剂采用指示剂法来滴定。法来滴定。多元酸的滴定曲线可通过实验的方法绘制出来。多元酸的滴定曲线可通过实验的方法绘制出来。滴定磷酸时化学计量点的滴定磷酸时化学计量点的pH计算计算 第一化学计量点:第一化学计量点:产物为:产物为:H2PO4
8、-,两性物质,应采用两性物质两性物质,应采用两性物质的计算公式计算第一化学计量点时的的计算公式计算第一化学计量点时的pHpH值。值。pH=4.66,选择溴甲酚绿和甲基橙混合指示剂选择溴甲酚绿和甲基橙混合指示剂(变色时(变色时pH 4.3)。pH=9.78,选择酚酞和百里酚酞(变色时选择酚酞和百里酚酞(变色时pH 9.9)混合指示剂,终点时变色明显。混合指示剂,终点时变色明显。第二化学计量点:第二化学计量点:产物为:产物为:HPO42-,还是两性物质。还是两性物质。注意:即使采用混合指示剂,由于滴定中存在交注意:即使采用混合指示剂,由于滴定中存在交叉反应,滴定误差仍然比较大。叉反应,滴定误差仍然
9、比较大。在实际工作中,多元酸能否进行分步滴定主要取决在实际工作中,多元酸能否进行分步滴定主要取决于于Ka1/Ka2比值,比值比值,比值越大越大,交叉反应就越小,分步滴,交叉反应就越小,分步滴定的定的可能性就越大可能性就越大,反之,交叉反应就越严重,造成滴,反之,交叉反应就越严重,造成滴定曲线倾斜,终点判断困难,分步滴定无法进行。定曲线倾斜,终点判断困难,分步滴定无法进行。满足:满足:c0Ka1 10-9 (第一级准确滴定判定式第一级准确滴定判定式)Ka1/Ka2 104 (分步滴定判定式分步滴定判定式)多元酸能否进行分步滴定与滴定要求的误差有关,多元酸能否进行分步滴定与滴定要求的误差有关,滴定
10、多元酸时应考虑如下两方面的问题:滴定多元酸时应考虑如下两方面的问题:(1)能够直接滴定至多元酸的能够直接滴定至多元酸的哪一级离解哪一级离解;(2)能否进行能否进行分步滴定分步滴定;多元酸具有多级离解,理论上可以进行分步滴定,多元酸具有多级离解,理论上可以进行分步滴定,多元酸就能进行分步准确滴定多元酸就能进行分步准确滴定当允许有当允许有1的终点误差,滴定突跃的终点误差,滴定突跃0.4pH时,时,当要测定多元酸的当要测定多元酸的总酸量总酸量时,应从强度时,应从强度最弱最弱的那的那一级离解考虑,滴定可行性的条件与一元弱酸相同。一级离解考虑,滴定可行性的条件与一元弱酸相同。多元碱与多元酸的滴定相似,只
11、需将多元碱与多元酸的滴定相似,只需将Ka换成换成 Kb。c0Kb1 10-9 (c0为碱的初始浓度为碱的初始浓度)Kb1/Kb2 104 误差误差1,pH0.4pHc0Kbn 10-8要测定总碱量时的判定式:要测定总碱量时的判定式:误差误差0.1,pH0.3pHc0Kan 10-8 误差误差0.1,pH0.3pH例例1.判断判断 0.1000mol/L H2C2O4能否分步滴定?能能否分步滴定?能否滴定酸总量?计算化学计量点时的否滴定酸总量?计算化学计量点时的pH?H2C2O4Ka1=10-1.23Ka2=10-4.19cKa1=0.110-1.23 10-9Kb1/Kb2=10-1.23/1
12、0-4.19 103 104c0Ka2=0.1 10-4.19 10-8判定式:判定式:结论:结论:不能不能进行分步滴定。进行分步滴定。能否滴定酸总量?能否滴定酸总量?判定式:判定式:结论:结论:可以可以滴定酸总量。滴定酸总量。计算化学计量点时的计算化学计量点时的pH值值终点时的产物为终点时的产物为C2O42-,为二元弱碱为二元弱碱,按一元弱碱处理按一元弱碱处理,解解:(第一级能准确滴定第一级能准确滴定)(不能分步滴定不能分步滴定)例例2.判断判断 0.1000mol/L H3PO4 能否分步滴定?能否分步滴定?解解:H3PO4Ka1=10-2.12Ka2=10-7.20Ka3=10-12.3
13、6判定式:判定式:cKa1 10-9Ka1/Ka2=105.08 104结论:结论:可进行可进行第一级分步滴定。第一级分步滴定。判定式:判定式:cKa2 10-9Ka2/Ka3=105.16 104结论:结论:可进行可进行第二级分步滴定。第二级分步滴定。判定式:判定式:cKa3 10-9结论:结论:不能进行不能进行第三级滴定,无突越,无法第三级滴定,无突越,无法判断终点。判断终点。4.6.2 多元碱的滴定多元碱的滴定例例3.判断判断 0.1000mol/L HCl能否分步滴定能否分步滴定 Na2CO3?解解:CO32-+H2OHCO3-+OH-HCO3-+H2OH2CO3+OH-Na2CO3为
14、二元碱,在水中的离解反应为:为二元碱,在水中的离解反应为:pKb1=pKw-pKa2=3.75pKb2=pKw-pKa1=7.62判定式:判定式:cKb1 10-9Kb1/Kb2=0.8104 104结论:结论:勉强勉强可进行可进行第一级分步滴定。第一级分步滴定。由于由于Kb1/Kb2比比值小,交叉反应严重,曲线倾斜,终点判断困难。值小,交叉反应严重,曲线倾斜,终点判断困难。H2CO3Ka1=10-6.38Ka2=10-10.25 产物为:产物为:HCO3-,两性物质,应采用两性物质两性物质,应采用两性物质的计算公式计算第一化学计量点时的的计算公式计算第一化学计量点时的pHpH值。值。第一化学
15、计量点第一化学计量点pHpH值值:CO32-+H+HCO3-+H2O 第二化学计量点第二化学计量点pHpH值值:HCO3-+H+H2CO3+H2O 产物为:产物为:H2CO3,二元弱酸,按一元弱酸处理,二元弱酸,按一元弱酸处理,再用判定式再用判定式2Ka2/H+1判定判定。由于由于pKb2=7.62,第二个突越较小,终点不明显。第二个突越较小,终点不明显。问题:问题:判断下列二元酸如何滴定:丙二酸、判断下列二元酸如何滴定:丙二酸、顺丁烯二酸、琥珀酸。分别采用何种指示顺丁烯二酸、琥珀酸。分别采用何种指示剂指示滴定终点?剂指示滴定终点?丙二酸丙二酸:Ka1=10-2.65 Ka2=10-5.28顺
16、丁烯二酸顺丁烯二酸:Ka1=10-1.75 Ka2=10-5.83琥珀酸:琥珀酸:Ka1=10-4.19 Ka2=10-5.57判定式:判定式:cKa1 10-9Ka1/Ka2 104解:解:顺丁烯二酸可分步滴定,顺丁烯二酸可分步滴定,pH1=3.79,pH2=9.26 丙二酸、琥珀酸只能滴定总酸量。丙二酸、琥珀酸只能滴定总酸量。丙二酸丙二酸化学计量点时化学计量点时pH=8.99琥珀酸琥珀酸化学计量点时化学计量点时pH=9.134.7 酸碱标准溶液的配制和标定酸碱标准溶液的配制和标定 4.7.1 酸标准溶液酸标准溶液(1)常用常用 HCl 溶液配制;溶液配制;(2)常用的浓度为常用的浓度为 0
17、.1 molL-1;0.2 molL-1。(3)间接法配制间接法配制;(4)标定用的基准物:常用的有标定用的基准物:常用的有无水无水 Na2CO3和和硼砂硼砂;Na2CO3:易获得纯品易获得纯品;易吸收水易吸收水(270 左右干燥,然后密左右干燥,然后密封于瓶封于瓶),称量误差比硼砂大;称量误差比硼砂大;硼硼砂砂(Na2B4O710H2O):易易制制得得纯纯品品、摩摩尔尔质质量量较较大大、称称量量误误差差小小。但但当当空空气气中中相相对对湿湿度度小小于于39时时,容容易易失失去去结结晶晶水水,因此应把它保存在相对湿度为因此应把它保存在相对湿度为 60的恒湿器中。的恒湿器中。标定原理:标定原理:
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