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分析化学1-4酸碱滴定(4.3-4.5)

PH=3.30-10.70
选三种指示剂
2、0.1000mol\L(Ca,Cb)
PH=4.30-9.70
选三种指示剂
3、0.01000mol\L(Ca,Cb)
PH=5.30-8.70
不能选甲基橙
二、强碱(酸)滴定一元弱酸(碱)
(用NaOH滴定甲酸 乙酸 乳酸等)
滴定反应: 滴定常数:
Kt
A H O H K OH HA H Kw
——①(KHIn为指示剂
溶液的颜色,由[In- ] ∕[HIn]的比值决定, 而比值随[H+]的变化而变化。
的离解常数)
K HIn [ In ] [H ] [ HIn ]
①当
[ In ] 1 [ HIn ] 10
时,HIn 的颜色
pH≤pKHIn - 1
K HIn 1 [H ] 10 pK HIn pH 1
2. 滴定开始至化学计量点前(Va>Vb): 溶液的酸度由剩余HCl的量决定。 ( Va Vb ) Ca [H ] Va Vb ①当滴入18.00 mL时
(20 .00 18 .00) 0.1000 3 1 [H ] 5.26 10 mol L 20 .00 18.00 pH 2.28
当滴入Vb=19.98ml时
19.98 PH 4.74 lg 7.74 20.00 19.98
3 化学计量点时(Vb=Va):为NaAc的溶液
4.3
酸碱缓冲溶液
一、缓冲溶液的定义: 缓冲溶液是一种对酸度具有稳定作用 的溶液。能抵抗外加少量酸、碱或适度 稀释,而本身pH值不发生显著变化的溶 液叫缓冲溶液。
二、缓冲容量:
任何缓冲溶液的缓冲能力都有一定的限度。
缓冲能力可以用缓冲容量β 来表示。
缓冲容量β 是用改变一定的pH值时所允许 加入的强酸或强碱的量来度量。 数学定义为: dn
作用:用以校正仪器(主要用于仪器 分析)
生理缓冲溶液
人体液(37℃)正常pH 为7.35-7.45。每人每 天耗O2600L, 产生CO2酸量约合2L浓HCl, 除呼出 CO2及肾排酸外, 归功于血液的缓冲作用。 血红蛋白: HHb-KHb 血浆蛋白:HPr-NaPr 氧络血红蛋白:HHbO2-KHbO2 磷酸盐:H2PO4--HPO42碳酸盐:H2CO3-HCO3-
2 a
OH - HA A - H 2O
H B HB Kb Kw (一般情况下较强酸, 碱滴定弱酸、碱) Kt (以NaOH滴定HAc为例) Ca (0.1000 mol \ L) Cb(0.1000 mol \ L) Va 20 .00 ml Vb

极大(反应 进行完全)
Kt称为滴定常数,Kt值越大,反应进行 得越完全。
(以NaOH滴定HCl为例)
设:酸的浓度Ca(0.1000 mol· -1 ) L 体积Va(20.00mL) 碱的浓度Cb(0.1000 mol· -1) L 体积Vb(滴定时加入的体积)
(一)滴定曲线的绘制:(整个过程分四个阶 段) 1. 滴定前(Vb=0): 0.1000 mol· -1 HCl溶液 L ∵Ca>>10-6 mol· -1 L ∴[H+]=Ca=0.1000 mol· -1 L pH=1.00 滴定分数:T=0 滴定分数:所加滴定剂与被滴定组分的物质的 量之比。
pH
12
10 8 6 4 2 0 0 100
9.7 sp 7.0突 跃 4.3
0.10mol· -1 L NaOH ↓ 0.10mol· -1 L HCl
200%
滴定百分数,T%
(二)滴定突跃范围:计量点前后由1滴滴定 剂所引起的溶液pH值的急剧变化,称为滴定突 跃,突跃过程所对应的pH范围称为滴定突跃 范围。
4.5酸碱滴定的曲线及指示剂的选择 酸 碱 滴 定 法 的 基 本 原 理 滴定剂
被测物
确定滴定终点 适合指示剂 滴定剂V pH 变化 pH — V或T (滴定曲线)
一、强碱滴定强酸或强酸滴定强碱: 滴定基本反应:H++OH- =H2O
2
(平衡常数)
H O 1 Kt 1.0 1014 H OH Kw

pOH=4.30
pH=9.70
T=1.001
0.1000mol· -1 NaOH滴定20.00mL 0.1000mol· -1 HCl L L
NaOH mL 0.00 18.00 19.80 19.98 T% 0 90.0 99.0 99.9 剩余HCl 过量 mL NaOH 20.00 2.00 0.20 0.02 pH 1.00 2.28 3.00 4.30
B
dpH

dnA dpH
加入的强酸或强碱的物质的量 pH改变值
物理意义:使1L溶液的pH值增加dpH单位所 需加入强碱的物质的量dnB(mol),或使1L溶 液的pH值减少dpH单位所需加入强酸的物质的 量dnA(mol)。加酸使pH值降低,故在dnA/dpH 前加一负号以使β 为正值。 β 越大,缓冲能力越强。

18.00 T (滴定分数) 0.900 20.00
②当滴入19.98 mL时
20.00 19.98 [H ] 0.1000 5.0 10 3 mol L1 20.00 19.98 pH 4.30

T=0.999
3.化学计量点时(Va=Vb): 溶液呈中性(NaCl) [H+]来自H2O的离解。 pH=7.00 T=1.000
②当
[ In ] 10 时,In- 的颜色 [ HIn ] pH≥pKHIn +1
①pH≤pKHIn-1 ②pH≥pKHIn+1
呈酸式色 呈碱式色 呈混合色
当:pKHIn-1<pH<pKHIn+1
当 [In- ] = [HIn]时,[H+]=KHIn,即 pH=pKHIn
此时的pH值称为指示剂的理论变色点。
PBE:[H+]+[HA]-Ca =[OH- ] (A- -H2O) [HA]= Ca-[H+]+[OH- ] —— ① PBE:[H+] =[A- ] -Cb +[OH- ] (HA-H2O) [A- ]= Cb +[H+]-[OH- ] —— ② 由HA H++A- 平衡关系得
[H ] [A ] Ka [ HA ] [ HA ] [H ] Ka [A ]
三、缓冲溶液的分类: 从其作用来说主要分为两大类。 (一)一般缓冲溶液: 是由具有一定浓度的共轭酸碱对所组成的 溶液。 例如:HAc-NaAc、NH3-NH4Cl 作用:主要用于控制溶液酸度 (即控制反应条件)
(二)标准缓冲溶液:
是由规定浓度的某些逐级离解常数相 差极小的两性物质或由共轭酸碱对直接配 制而成。 例如:酒石酸氢钾、Na2HPO4—KH2PO4 标准缓冲溶液的pH值是在一定温度下,经 实验确定的。

Cb
Ka
Cb pH pKa lg Ca
pH pKa lg c A c HA
(最简式)
即:
(HA—A-)
Cb pOH pKb lg Ca
(B—HB+)
4.4 酸碱指示剂 一、酸碱指示剂的变色原理: 变色原理:酸碱指示剂一般是弱的有机酸或有 机碱,随酸碱滴定的进行,也参与质子的转移 作用,即:随着[H+]的变化,其结构发生变化, (指示剂获得质子转化为酸式或失去质子转化 为碱式)从而引起颜色的变化。 例1:酚酞(PP):是有机弱酸,称酸型指示剂
(三)较浓的强酸或强碱溶液: 高酸度 pH<2 用HCl作缓冲溶液 高碱度 pH>12 用NaOH作缓冲溶液
四、缓冲溶液pH值的计算:(本节重点) 标准缓冲溶液:通过实验得到pH值
一般缓冲溶液: 以一元弱酸及其共轭碱体系为例 CHA ——Ca (mol·-1)(分析浓度) L CA- ——Cb (mol·-1)(分析浓度) L
HIn - H In
OH 酸型无色
H



碱型红色
例2:甲基橙(MO):是有机碱,称碱型指示剂
H In HIn H



OH
碱型(偶氮式) 黄色
酸型(醌式) 红色
二、指示剂变色的pH范围:
HIn H In
酸型


碱型

K HIn [ In ] [ H ] [ HIn ]
(一) 滴定曲线的绘制: 1 滴定前(Vb=0):为HAc溶液 ∵Cka>20Kw C/Ka>400 ∴
H

CKa 0.1000 1.8 10 5 1.3 10 3 mol \ L PH 2.89
2 滴定开始至化学计量点前(Va>Vb): 溶液为HAc-Ac 缓冲体系
pH = pKHIn±1,称为指示剂的变色范围(变色 域)。
指示剂的变色范围:指示剂颜色变化的pH间 隔。不同的指示剂,因pKHIn 不同,所以,各 有不同的变色范围和理论变色点。 理论变色范围:二个单位
实际变色范围:一般为1.6-1.8个单位
∴指示剂的变色范围:不据计算,而根据实际 测定结果。
20.00
20.02 20.20 22.00
100.0
100.1 101.0 110.0
0.00
0.00
0.02 0.20 2.00
7.00
9.70 10.70 11.68
突 跃
40.00
200.0
20.00
12.52
0.10mol· -1 L HCl ↓ 0.10mol· -1 L NaOH
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