第4章酸堿滴定法1 ppt課件

1、第 4 章 酸堿滴定法Acid-Base Titrations第四章第四章 酸堿滴定法酸堿滴定法 4-1 酸堿平衡中氫離子濃度的計(jì)算酸堿平衡中氫離子濃度的計(jì)算4-2 酸堿滴定曲線及滴定終點(diǎn)的檢測(cè)酸堿滴定曲線及滴定終點(diǎn)的檢測(cè) 4-2-1 酸堿指示劑酸堿指示劑 4-2-2 典型酸堿體系的滴定曲線典型酸堿體系的滴定曲線 及終點(diǎn)誤差及終點(diǎn)誤差4-3 酸堿滴定法的運(yùn)用酸堿滴定法的運(yùn)用滴定分析對(duì)化學(xué)反響的要求滴定分析對(duì)化學(xué)反響的要求 (1) (1) 定量定量 ( (化學(xué)計(jì)量關(guān)系化學(xué)計(jì)量關(guān)系 完全完全) ) (2) (2) 迅速迅速 (3) (3) 有適宜確實(shí)定終點(diǎn)的方法有適宜確實(shí)定終點(diǎn)的方法 強(qiáng)度、濃度等

2、要素強(qiáng)度、濃度等要素 反響完全程度反響完全程度 pH突躍范圍突躍范圍酸堿指示劑的變色酸堿指示劑的變色 終點(diǎn)誤差終點(diǎn)誤差4-1 酸堿平衡中氫離子濃度的計(jì)算酸堿平衡中氫離子濃度的計(jì)算 質(zhì)子條件質(zhì)子條件 準(zhǔn)確計(jì)算式準(zhǔn)確計(jì)算式 近似計(jì)算式近似計(jì)算式 合理的近似計(jì)算規(guī)范合理的近似計(jì)算規(guī)范 pH 不超越不超越 0.02 個(gè)個(gè)pH單位單位 H+ 不超越不超越5 4-1-1 強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液HCl溶液為例溶液為例 準(zhǔn)確計(jì)算式準(zhǔn)確計(jì)算式 近似計(jì)算式近似計(jì)算式 H+ = c + OH- H+ = c c 20OH- 或或 c2 20 KWHHWKc4-1-2 一元弱酸或弱堿溶液一元弱酸或弱堿溶液 如濃

3、度為如濃度為 c 的的HA溶液溶液 H+ = A- + OH - 準(zhǔn)確計(jì)算式準(zhǔn)確計(jì)算式 近似計(jì)算式近似計(jì)算式 最簡(jiǎn)式最簡(jiǎn)式 H + 2 = K a ( c - H + ) H+2=Kac H+2+KaH+ - Kac = 0 HHHAHW KKaHHHW KKcKaa24H2cKKK aaa cKaHA- OH- 即即c 與與Ka都不太都不太小小H+ c 210 cKa24H2cKKK aaa 4-1-2 一元弱酸或弱堿溶液一元弱酸或弱堿溶液 如濃度為如濃度為 c 的的HA溶液溶液 H+ = A- + OH - 準(zhǔn)確計(jì)算式準(zhǔn)確計(jì)算式 近似計(jì)算式近似計(jì)算式 最簡(jiǎn)式最簡(jiǎn)式 H+2 =Ka(c-H

4、+) H+2=Kac H+2+KaH+ - Kac = 0 HHHAHW KKaHHHW KKcKaacKaHHHWKc HHHW KcKa WHKcKa 4-1-3 多元酸或堿溶液多元酸或堿溶液 準(zhǔn)確計(jì)算需解高次方程準(zhǔn)確計(jì)算需解高次方程n元酸元酸n+1種存在方式種存在方式解解n+2次方次方程程H+ = H2A- + 2HA2- + 3A3- + OH-HHAH3HAH2HAHH33233321211wKKKKKKK aaaaaa 假設(shè)假設(shè) C 較大，較大，Ka相差較多相差較多 經(jīng)常可以當(dāng)作一元酸思索經(jīng)?？梢援?dāng)作一元酸思索4-1-3 多元酸或堿溶液多元酸或堿溶液 近似計(jì)算式近似計(jì)算式 最簡(jiǎn)式最

5、簡(jiǎn)式HAHH1n aK )H-(H12c aK c aK1H H+ c 2101 cK a混合酸堿溶液混合酸堿溶液 類似處置類似處置HHHCOHCOHHW3321KKK aa 4-1-5 兩性物質(zhì)的溶液兩性物質(zhì)的溶液從質(zhì)子條件出發(fā)從質(zhì)子條件出發(fā)準(zhǔn)確計(jì)算需解高次方程準(zhǔn)確計(jì)算需解高次方程如如 NaHCO3 溶液溶液 H+ + H2CO3 = CO32- + OH-HHHCOHCOHHW3321KKK aa 假設(shè)進(jìn)一步離解的假設(shè)進(jìn)一步離解的Ka和和Kb都不大，那么所得都不大，那么所得HA- C，就，就可簡(jiǎn)化可簡(jiǎn)化CC4-1-5 兩性物質(zhì)的溶液兩性物質(zhì)的溶液 近似計(jì)算式近似計(jì)算式 最簡(jiǎn)式最簡(jiǎn)式cKKc

6、KK aaa 121WH)(21H aaKK cKKcKK aaa 121W2H)(c aK 1 當(dāng)當(dāng)W2KKc a 當(dāng)當(dāng) C“主要平衡法主要平衡法 p.72 如如 HA NaA 溶液溶液 從質(zhì)子條件出發(fā)，從質(zhì)子條件出發(fā)， H+ = OH- + A- cNaA H+ + HA cHA = OH- 代入代入 準(zhǔn)確計(jì)算式準(zhǔn)確計(jì)算式 近似計(jì)算式近似計(jì)算式 最最簡(jiǎn)式簡(jiǎn)式HOHHOH H-AHA cca HH H -AHA cca 酸酸性性： OHOH H -AHA cca 堿堿性性： -AHA Hcca HAAH a C 較大，較大， 0.05、cH cOH 4-1-6 弱酸及其共軛堿的溶液 從質(zhì)子條

7、件出發(fā)從質(zhì)子條件出發(fā) 合理簡(jiǎn)化合理簡(jiǎn)化 改用近似式乃至準(zhǔn)確式改用近似式乃至準(zhǔn)確式 最簡(jiǎn)式入最簡(jiǎn)式入手手 逐漸逼近法逐漸逼近法準(zhǔn)確計(jì)算式準(zhǔn)確計(jì)算式 近似計(jì)算式近似計(jì)算式 最簡(jiǎn)式最簡(jiǎn)式H+ + H2A = A2- + OH- H+ = OH- + A- cNaA H+ + HA cHA = OH-cKaHcHc aK1H 21H aaKK -AHA Hcca OHH cOHAH OHAHAAHH322 - - - -32判斷合理與否判斷合理與否指示劑的變色點(diǎn)指示劑的變色點(diǎn) 變色范圍變色范圍 pH = pKHIn pH = pKHIn 1 1 HIn H+ + In- 酸色酸色 堿色堿色4-2 酸堿

8、滴定曲線及滴定終點(diǎn)的檢測(cè)酸堿滴定曲線及滴定終點(diǎn)的檢測(cè)4-2-1 滴定終點(diǎn)的檢測(cè)滴定終點(diǎn)的檢測(cè) 指示劑法和電位法指示劑法和電位法 酸堿指示劑：構(gòu)造酸堿指示劑：構(gòu)造顏色顏色HInHInIn HK HHInIn HIn K101 110 114-2-1 滴定終點(diǎn)的檢測(cè)滴定終點(diǎn)的檢測(cè)常用指示劑：甲基橙常用指示劑：甲基橙 甲基紅甲基紅 酚酞酚酞 p.77 p.77 混合指示劑：顏色的互補(bǔ)混合指示劑：顏色的互補(bǔ) 幾種指示劑幾種指示劑 指示劑指示劑 惰性染料惰性染料 影響要素：影響要素： 溫度溫度 溶劑溶劑 用量用量 4-2-2 酸堿滴定曲線及終點(diǎn)誤差酸堿滴定曲線及終點(diǎn)誤差 1. 強(qiáng)堿酸滴定強(qiáng)酸堿強(qiáng)堿酸滴定

9、強(qiáng)酸堿 0.1000mol/L NaOH 20.00ml 0.1000mol/L HCl 1滴定曲線滴定曲線 2指示劑的選擇指示劑的選擇 3影響要素影響要素 4終點(diǎn)誤差終點(diǎn)誤差 滴定前滴定前 pH CHCl pH = 1.00 滴定至滴定至Ep前前 pH C剩余剩余HCl (-0.1%) pH = 4.30 Ep 時(shí)時(shí) 中性中性NaCl pH = 7.00 Ep 后后 pH C過量過量NaOH (+0.1%) pH = 9.70滴定突躍范圍滴定突躍范圍1. 強(qiáng)堿酸滴定強(qiáng)酸堿強(qiáng)堿酸滴定強(qiáng)酸堿 0.1000mol/L NaOH 20.00ml 0.1000mol/L HCl 1滴定曲線滴定曲線 2

10、指示劑的選擇指示劑的選擇 指示劑的變色范圍指示劑的變色范圍 滴定突躍范圍滴定突躍范圍 3影響要素影響要素 4終點(diǎn)誤差終點(diǎn)誤差4-2-2 酸堿滴定曲線及終點(diǎn)誤差酸堿滴定曲線及終點(diǎn)誤差 滴滴定定突突躍躍范范圍圍4-2-2 酸堿滴定曲線及終點(diǎn)誤差酸堿滴定曲線及終點(diǎn)誤差 1. 強(qiáng)堿酸滴定強(qiáng)酸堿強(qiáng)堿酸滴定強(qiáng)酸堿 1滴定曲線滴定曲線 2指示劑的選擇指示劑的選擇 3影響要素影響要素濃度濃度大大 滴定突躍范圍就滴定突躍范圍就大大小小 滴定突躍范圍就滴定突躍范圍就小小十倍十倍 Ep Ep前后各前后各 1 1 個(gè)個(gè)pHpH單位單位 滴定突躍范圍相差滴定突躍范圍相差 2 2 個(gè)個(gè)pHpH單位單位NaOH NaOH

11、滴定滴定HCl 1mol/L HCl 1mol/L pH3.3 pH3.3 10.7 10.7 0.1mol/L 4.3 0.1mol/L 4.3 9.7 9.7 0.01mol/L 5.3 0.01mol/L 5.3 8.7 8.7pH 3.3 10.74.3 9.75.3 8.74-2-2 酸堿滴定曲線及終點(diǎn)誤差酸堿滴定曲線及終點(diǎn)誤差 1. 強(qiáng)堿酸滴定強(qiáng)酸堿強(qiáng)堿酸滴定強(qiáng)酸堿 1滴定曲線滴定曲線 2指示劑的選擇指示劑的選擇 3影響要素影響要素濃度濃度大大 滴定突躍范圍就滴定突躍范圍就大大小小 滴定突躍范圍就滴定突躍范圍就小小十倍十倍 Ep Ep前后各約前后各約 1 1 個(gè)個(gè)pHpH單位單位

12、滴定突躍范圍相差約滴定突躍范圍相差約 2 2 個(gè)個(gè)pHpH單位單位 滴定允許的相對(duì)誤差滴定允許的相對(duì)誤差 0.1 顏色判別的不確定性顏色判別的不確定性 0.2pH 以為以為 滴定突躍范圍滴定突躍范圍 0.4pH4-2-2 酸堿滴定曲線及終點(diǎn)誤差酸堿滴定曲線及終點(diǎn)誤差 1. 強(qiáng)堿酸滴定強(qiáng)酸堿強(qiáng)堿酸滴定強(qiáng)酸堿 1滴定曲線滴定曲線 2指示劑的選擇指示劑的選擇 3影響要素影響要素 4終點(diǎn)誤差終點(diǎn)誤差 Ep時(shí)時(shí) H+ = OH- Ep前前 a = H+ - OH- Ep后后 a = OH- - H+ 100%)10-(10TE pEWpHpH cK- -100%HOH 100% 100% 100% TE

13、ppppepeeee ccacannVV 總總余余( (過過）pepEpH-pHpH 2. 強(qiáng)堿酸滴定弱酸堿強(qiáng)堿酸滴定弱酸堿 0.1000mol/L NaOH 20.00ml 0.1000mol/L HAc Ka = 1.810-5 1滴定曲線滴定曲線 2指示劑的選擇指示劑的選擇 3影響要素影響要素 4終點(diǎn)誤差終點(diǎn)誤差 滴定前滴定前 pH CHCl pH = 1.00 滴定至滴定至Ep前前 pH C剩余剩余HCl (-0.1%) pH = 4.30 Ep 時(shí)時(shí) 中性中性NaCl pH = 7.00 Ep 后后 pH C過量過量NaOH (+0.1%) pH = 9.70cKa-AHA cca

14、cKbOH pH2.887.748.72pH 9.70 7.742 2指示劑的選擇指示劑的選擇2. 強(qiáng)堿酸滴定弱酸堿強(qiáng)堿酸滴定弱酸堿3影響要素影響要素強(qiáng)度與濃度強(qiáng)度與濃度弱酸強(qiáng)度的影響弱酸強(qiáng)度的影響:濃度一定時(shí)濃度一定時(shí)弱酸強(qiáng)度越大，滴定反響越完全，突躍范圍越大弱酸強(qiáng)度越大，滴定反響越完全，突躍范圍越大 Ka 大小大小 Ep和和Ep前的滴定曲線前的滴定曲線 1/10 Ep前前 各點(diǎn)各點(diǎn)pH增大增大 1 個(gè)單位個(gè)單位 Ep時(shí)時(shí) pH增大增大 0.5 個(gè)單位個(gè)單位 Ep后后 pH值根本不變值根本不變 滴定突躍減小滴定突躍減小 1 個(gè)單位個(gè)單位2. 強(qiáng)堿酸滴定弱酸堿強(qiáng)堿酸滴定弱酸堿3影響要素影響要素

15、強(qiáng)度與濃度強(qiáng)度與濃度弱酸濃度的影響弱酸濃度的影響:Ka一定時(shí)，一定時(shí)，濃度越大，滴定突躍范圍越大濃度越大，滴定突躍范圍越大 濃度大小濃度大小 Ep和和Ep后的滴定曲線后的滴定曲線 1/10 Ep前前 各點(diǎn)各點(diǎn)pH值根本不變值根本不變 Ep時(shí)時(shí) pH減小減小 0.5 個(gè)單位個(gè)單位 Ep后后 各點(diǎn)各點(diǎn)pH減小減小 1 個(gè)單位個(gè)單位 滴定突躍減小滴定突躍減小 1 個(gè)單位個(gè)單位2. 強(qiáng)堿酸滴定弱酸堿強(qiáng)堿酸滴定弱酸堿3影響要素影響要素強(qiáng)度與濃度強(qiáng)度與濃度 Ka c思索思索: 指示劑顏色判別不確定性指示劑顏色判別不確定性 0.2 個(gè)個(gè)pH單位單位 滴定突躍應(yīng)滴定突躍應(yīng) 0.4 個(gè)個(gè)pH單位單位 Ka c

16、210-8 假設(shè)指示劑選擇恰當(dāng)，誤差假設(shè)指示劑選擇恰當(dāng)，誤差 0.1 0.1000mol/L HCl 溶液滴定溶液滴定0.1000mol/L NH3 溶液溶液4-2-2 酸堿滴定曲線及終點(diǎn)誤差酸堿滴定曲線及終點(diǎn)誤差 2. 強(qiáng)堿酸滴定弱酸堿強(qiáng)堿酸滴定弱酸堿 1滴定曲線滴定曲線 2指示劑的選擇指示劑的選擇 3影響要素影響要素 4終點(diǎn)誤差終點(diǎn)誤差 Ep時(shí)時(shí) H+ HA = OH- Ep前前 a = HA - OH- Ep后后 a = OH- - HA 100%)10-(10TE pEWpHpH cK- -100%OH 100%OHTE100%) HOH 100%TEHAepepepep cccca(

17、 Ep c a 分步滴定：分步滴定： c 210-8 106 104 c 210-10 3. 多元酸堿的滴定多元酸堿的滴定 以以NaOH H2A為例為例 H2AHA- A2- 21 aaKK 總量滴定總量滴定: c 210-81 aK2 aK21 aaKK 1 aK第一第一EpHCO3- 104 pH = 8.3第二第二EpH2CO3 c 210-10 pH = 3.9Na2CO3 溶液設(shè)溶液設(shè) 0.1mol/L H2CO3 = 4.310-7 = 4.810-11 Na2CO3 = 2.110-4 = 2.310-81b K2b K1 aK2 aK21bb KK 2b K改善措施：改善措施：

18、近近EpEp時(shí)煮沸，時(shí)煮沸，CO2CO2過量過量HClHCl煮沸，回滴煮沸，回滴CaK1H 21H aaKK 4-3 酸堿滴定法的運(yùn)用酸堿滴定法的運(yùn)用4-3-1 酸堿規(guī)范溶液酸堿規(guī)范溶液 基準(zhǔn)物質(zhì)基準(zhǔn)物質(zhì)(指示劑指示劑) 標(biāo)定標(biāo)定HCl: 無水無水Na2CO3 Na2B4O7 10H2O 標(biāo)定標(biāo)定NaOH: KHC8H4O4 H2C2O4 2H2O NaOH溶液中溶液中 CO2 的影響的影響 存在方式存在方式 終點(diǎn)終點(diǎn)pH值體系值體系 CO2含量含量 標(biāo)定與測(cè)定終點(diǎn)標(biāo)定與測(cè)定終點(diǎn)pH一致一致 保管中吸收保管中吸收回復(fù)回復(fù)CO2方式方式 pH 52. 銨鹽中氮的測(cè)定銨鹽中氮的測(cè)定 (1) 甲醛法甲醛法 4 NH4+ + 6 HCHO = (CH2)6 N4H+ + 3 H+ + 6 H2O (2) 蒸餾法蒸餾法 NH4+ NH3 NH4+H3BO3吸收吸收 H2BO3 HCl滴滴定定 過量過量 H3BO3 (甲基紅甲基紅) HCl吸收吸收 NH4Cl+HCl知知,過量過量 NaOH