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分析化学 滴定分析


实际变色范围 1-2pH单位
理论:pKa±1
pKHIn=3.4 pKHIn=9.1 pKHIn=5.0
甲基橙:pH = 3.1-4.4(红-黄) 酚酞: pH = 8-10(无-红)
甲基红:pH = 4.4 -6.2(红-黄)
变色范围越窄,越敏锐,越好!
指示剂选择:
变色范围部分或全部落在滴定突跃范围内。 原则 不宜过多 适量即可
[HAc ]〔Ac-〕 达平衡时实际存在的浓度
有关形式平衡浓度的总和
cHAC=[HAc ]+[Ac-] 滴定测得分析浓度
精确法
列出质子平衡方程 基于溶液平衡 列出有关[H+]浓度的方程式
近似法
或许很复杂 高次方程
合理忽略(误差5%以内,即20倍浓度) 进行简化!
质子条件式:得、失质子的物质量等衡 1.选择零水准;溶液中参与质子转移的物质; 2.以此为参照,分别列出得到质子后的产物和失去 质子后的产物. 3.列出等衡关系。 如:HAc: H2O, HAc
m 10 1.200g混合碱溶于水,用0.5000mol/LHCl滴定 VPP=30.00ml, V30=12.00ml。 ) 40 .01 0.5000 ( MO .00 12 .00
判断试样组成,计算百分含量。 1.200 10
% NaOH
30 .01
% Na 2 CO 3

Ka [H ]
指示剂的颜色完全由溶液中的[H+]来决定。
10 碱色 1 10 碱色略带酸色 1 Ka [ In ] 1 中间色 [ HIn ] [ H ] 1 10 酸色略带碱色 110 酸色
变 色 范 围
理论变色点pH=pKa 理论变色范围:pH=pKa±1
OH OH O OH
OH C OH COO -
H+
C COO -
酸式,无色
碱式,红色(醌式)
三苯甲烷类
无不 色是
醌 式
浓 碱
三苯甲烷类
甲基橙 (Methyl Orange, MO) 水溶液
HCl 滴定 NaOH 终点颜色: (CH 3)2N 黄色 橙色 NaOH 滴定 HCl 终点颜色: N N 红色 橙色
+
pH
-
14 12
SO 10 3
8 6 4 2 0 0
H+ OH -
碱型,黄色(偶氮式)
(CH 3 )2 N
N
10
NH
20
SO -3
30 V /mL
酸型,红色(醌式)
偶氮类
理论变色范围
HIn H In
[ H ][ In ] [ HIn ] Ka


决定碱/酸式 比例
[ In ] [ HIn ]
V1>V2,故含Na2c 3V M CO 和NaOH
HCl MO
Na 2 CO 3
m 1000 0.5000 12 .00 106 .0 53 .00 1.200 10
13.1
滴定情况 分步;2突跃 不分步;2H一步
仅1个H可滴;疑似1元酸
亚硫酸 1.8 草酸 1.1
水杨酸 2.9
多元碱的滴定
经典:碳酸钠
多元碱分步滴定的判据,参考多元酸
K b1 Kb2
10 ,c0 K b1 10 9 ,c0 K b 2 10 9
4
混合酸的概念
混合酸分步滴定
出现两个滴定突越的条件,与多元酸雷同
滴定:强~强
1. 突跃:19.98~20.02ml(±0.1%误差)
(1)起始: H +〕=0.1 pH=1 .00 〔
强碱滴强酸;

(2)计量点之前 如: .98 ml : [ H ] C HCl 19 pH=4.30 (3)化学计量点: pH=7.00 (4)计量点之后 如: 20.02ml : OH 〕= C OH -= 〔
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
c1 K a1 c2 K a 2
10 ,c1 K a1 10 9 ,c2 K a 2 10 9
4
思考:
出现一个滴定突越的条件? 混合碱分步滴定的条件?
混合酸碱滴定
混合碱的特定含义
特指由Na2CO3,NaHCO3,NaOH组成的混合碱 Na2CO3,NaHCO3 三种组成 Na2CO3 ,NaOH Na2CO3
滴定方式:
连续滴定,分步滴定
以HCl标准溶液滴定
用PP,MO指示终点
成分de判别
If V1≈0, 如何?
连续滴定2次分别用去HCl溶液V1和V2(ml)
若V1>V2, 则含Na2CO3和NaOH, 若V1<V2, 则含Na2CO3和NaHCO3 若V1=V2, 则含Na2CO3
混合碱分析实例 (VPP VMO ) M NaOH c HCl
一般滴加 1~2d,否则色变反而不明显 原因
1
指示剂本身是弱酸弱碱,会消耗滴定剂
直接准确滴定一元弱酸(碱)的可行性判据
突跃要大,它由c求Ka决定,因此cKa为依据
pH
有明显pH突跃
指示剂的 变色范围
pH
无明显pH突跃
指示剂的 变色范围
ΔV <0.04mL
V
ΔV » 0.04mL
V
滴定条件:KaC≥ 10-8或KbC≥ 10-8 ET<±0.1%
Ac-
dHAc
0.50
0.09 0.01
dAc
0.50
0.91 0.99
pKa
HAc
pKa+1 pKa+2
pKa+3 交点pH=pKa
0.001柠檬酸 0.999
滴定曲线
NaOH 滴定 HCl 终点颜色: 无色 微红色
pH
14 12 10 8 6 4 2 0 0 10 20 30
V /mL
强滴弱:NaOH滴HAc(pKa=4.74)
KaKb [ H ][ Ac ] [ HAc ] [ HAc ][ OH [ Ac ]

]
[ H ][ OH

] Kw
共轭酸碱对离解常数的关系
S H HS H H 2S
K b1 Kb2




S H HS H H 2S
化学计量点: NaAc 〔 OH -〕= K Ac - C Ac - n Ac - 1 1 0 .1 20 pOH = ( pK Ac - - lg )= (14 4 .74- lg )=5 .28 2 V 2 20 20 pH =14- pOH =14 - 5.28 =8.72 20.02ml : OH -〕= C OH -= 〔 pOH =4 .30 滴定突跃: 0 .1 0 .02 20+20 .02 pH =14 4 .3=9 .70 =5 10 5
2 2


pH=9.8
H PO 4 ( pK a 3 12 .36 )
NaOH滴定H3PO4溶液。
3
以0.1000
mol/L
多元酸的滴定
多元酸分步滴定的可行性判据
K a1 Ka2
10 5, c0 K a1 10 8 , c0 K a 2 10 8
ET可保±0.3%
若允许ET稍大,cKa要求也放宽 仪器法指示ep,较小突跃也有可能得较准确结果
pH
2.4 多元酸碱滴定
多元酸的滴定
V1
酚 酞
甲 基 橙
V2 V
H 3 PO 4 H H 2 PO 4 ( pK a1 2.12 ) H 2 PO 4 H HPO 4 ( pK a 2 7.20 ) pH=4.7 HPO 4
[H ]= K a
+
+
一元弱酸(碱) :如HAc
多元弱酸(碱) :如H3PO4
+
+
两性物质:如 H 2 PO
4
+
缓冲溶液:如HAc-Ac-
cHA cA -
标准缓冲溶液
邻苯二甲酸氢钾0.050 mol/L
KH2PO4 0.025 mol/L
标准pH值
pH=4.008 pH=6.865
Na2HPO4 0.025 mol/L

CV V总

0.1 0 .02 20 19 .98
=5.00 10 5 mol/L
0 .1 0 .02
20+20 .02 pOH =4 .30 pH=14 4 .3=9 .70
=5 10 5
滴定突跃: pH 9.7 4 .3 5 .4
分布曲线
pH
HAc
pH 9 .7 7 .7 2
c 越大,突跃范围越大 Ka (Kb)越大,突跃范围越大
2.2 酸碱指示剂
指示剂一般是有机弱酸/碱 其共轭酸、碱颜色不同
变色原理
HIn H In
酸式色


碱式色
常用的有酚酞(PP)和甲基橙(MO)等
酚酞(Phenolphthalein, PP)1%酒精溶液
H+ + A- [ H ][ Ac ] Ka 共轭碱 [ HAc ] 酸 = 质子 + 碱 NH4+ + OH- 共轭酸
[ NH 4 ][ OH ] [ NH 3 ]

NH3+H2O 碱
Kb
酸:凡是能给出质子(H+)的物质 如:H2SO4、 HAc、NH4+、H2PO4-
碱:凡是能接受质子(H+)的物质 如:NaOH、Ac-、NH3、H2PO4可以是阴、阳离子或中性分子 共轭酸碱对:因一个质子的得失而互相 转变的一对酸碱。
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