《酸堿滴定法》PPT課件

酸堿滴定法,Acid-base Titration,分析化學(xué),孟建新 生命科技學(xué)院化學(xué)系,在一定的pH范圍內(nèi)能發(fā)生顏色突變的指示劑叫酸堿指示劑。 酸堿指示劑通常是一類復(fù)雜的有機弱酸/堿。pH變化時導(dǎo)致酸堿的存在形式發(fā)生變化，從而引起顏色的變化。,酸堿指示劑,甲基橙 溴甲酚綠 石蕊 酚紅 酚酞,指示劑變色原理 pH變化時導(dǎo)致酸堿的存在形式發(fā)生變化，從而引起顏色的變化。,無色分子,無色分子,無色離子,無色離子,紅色離子,指示劑變色與溶液pH的定量關(guān)系,弱酸型指示劑的電離平衡：,電離平衡常數(shù)：,酸堿指示劑不同存在形式的濃度完全由電離常數(shù)和溶液的pH確定,=,1 ， 呈中間色,10， 呈堿(In-)色,<0.1，呈酸(HIn)色,介于0.1和10之間,即pH=pKHIn1時,顏色逐漸變化, 即變色范圍,pH,升高,甲基橙變色示意,指示劑的變色條件,pH=pKHin,pH=pKHIn1 的范圍內(nèi)，指示劑中酸堿存在形式的分布情況隨pH的變化非常明顯 在此范圍內(nèi)pH的明顯變化，可導(dǎo)致指示劑存在形式發(fā)生很大的變化，引起顏色的明顯變化,混合指示劑(自學(xué)),目的：使變色范圍變小，變色明顯。 方法：兩種指示劑混合； 指示劑與惰性染料混合。,混合指示劑,溴甲酚綠,甲基紅,混合指示劑,4.0,5.6,4.4,6.2,5.1,目的：使變色范圍變小，變色明顯。 方法：兩種指示劑混合； 指示劑與惰性染料混合。,pH試紙原理,指示劑變色范圍 百里酚藍1.2-2.8 甲基紅4.4-6.2 溴百里酚藍6.2-7.6 酚酞8.0-10.0 百里酚藍9.4-10.6,用上述指示劑混合溶液制成的試紙，可在pH1-14的范圍內(nèi)，每隔一個pH，便顯示出不同的顏色。這樣的試紙即廣泛pH試紙。 適當?shù)剡x取指示劑，可使在某一pH范圍內(nèi)，每隔0.2個pH就顯示不同的顏色，即精密pH試紙。,指示劑變色條件,在pH=pKHIn附近，指示劑顏色可發(fā)生變化。變色條件為為： pH=pKHIn1，體系pH在pKHIn附近發(fā)生足夠大的變化。 要使指示劑能夠指示滴定終點的到達，要求遠離終點時體系pH的變化不明顯，終點時pH的變化能夠滿足指示劑的變色條件,滴定過程中體系pH如何變化呢？,在酸堿滴定的過程中，隨著酸堿中和反應(yīng)的進行，體系的pH是不斷變化的，如用氫氧化鈉滴定鹽酸溶液時，隨著氫氧化鈉的不斷加入，溶液的pH逐漸升高。但溶液pH的變化規(guī)律對不同的酸堿是不同的，因此也決定了不同的酸堿滴定需要使用不同的指示劑。 酸堿滴定過程中pH的變化情況可以用酸堿滴定曲線來表示。酸堿滴定曲線是酸堿滴定選擇指示劑的基礎(chǔ)。,酸堿滴定曲線,強堿滴定強酸滴定曲線的計算,化學(xué)計量點前：按強酸的pH計算公式計算,化學(xué)計量點時，形成 NaCl溶液：pH=7.0,化學(xué)計量點后，按強堿的pH計算公式計算：,VNaOH=19.98mL 時， pH=4.3,VNaOH=20.02mL 時， pH=9.7,0.1M NaOH 滴 定 0.1M HCl,化學(xué)計量點,VNaOH 從19.98 到20.02mL,對應(yīng)的滴定劑體積為1滴,0.1M NaOH 滴 定 0.1M HCl,指示劑的選擇原則,理想的指示劑應(yīng)恰好在化學(xué)計量點變色，而實際操作很難做到。 一般要求：指示劑變色范圍全部或部分落在滴定突躍的范圍內(nèi)。,根據(jù)滴定曲線找出突躍范圍,選擇合適的指示劑,化學(xué)計量點,VNaOH 從19.98 到20.02mL,對應(yīng)的滴定劑體積為1滴,0.1M NaOH 滴 定 0.1M HCl,濃度對滴定突躍的影響,0 1 2,pH 12 10 8 6 4 2,10.7 9.7 8.7 7.0 5.3 4.3 3.3,0.01molL-1 0.1molL-1 1molL-1,濃度增大10倍， 突躍增加2個pH單位。,5.38.7,4.39.7,3.310.7,如果溶液濃度太小，甲基橙和酚酞可能不能正確指示終點,突躍范圍大小與C有關(guān):以0.1000molL-1為宜。,強酸滴定強堿,化學(xué)計量點前：按強堿的pH計算公式計算,化學(xué)計量點時，形成 NaCl溶液：pH=7.0,化學(xué)計量點后，按強酸的pH計算公式計算：,VHCl=19.98mL 時， pH=9.7,VHCl=20.02mL 時， pH=4.3,HCl,強堿滴定弱酸(HAc),滴定開始前：按弱酸的pH計算公式計算,化學(xué)計量點時，形成 NaAc溶液，按一元弱堿計算：,化學(xué)計量點后，按強堿的pH計算公式計算：,化學(xué)計量點前，按共扼酸堿緩沖溶液計算：,VNaOH=19.98mL 時， pKa=4.74 pH=7.75,VNaOH=20.02mL 時， pH=9.7,弱酸濃度c發(fā)生變化時，其滴定曲線的變化類似于強堿滴定強酸,也就是說弱酸的濃度也不可以太小。,Ka變小也會造成突躍范圍變小，所以Ka也不能太小 弱酸濃度c發(fā)生變化時，其滴定曲線的變化類似于強堿滴定強酸,也就是說弱酸的濃度也不可以太小。 對弱酸，需要綜合考慮濃度和Ka兩個因素，滴定條件為： cKa10-8,例:能否用0.1000molL-1 NaOH直接滴定 0.1molL-1 NH4Cl ？,強酸滴定弱堿,滴定開始前：按弱堿的pH計算公式計算,化學(xué)計量點時，形成 NH4Cl溶液，按一元弱酸計算：,化學(xué)計量點后，按強酸的pH計算公式計算：,化學(xué)計量點前，按共扼酸堿緩沖溶液計算：,滴定條件： cKb10-8,HCl,弱酸弱堿間的互滴,弱酸和弱堿進行互滴時，滴定曲線上沒有明顯的突躍，不能用指示劑法進行滴定。 通常的酸堿標準溶液均為強酸（用于測定堿）或強堿（用于測定酸）,多元酸,總量滴定條件： cKan10-8 分步滴定條件： cKan10-8 Kan/Kan+1105,順丁烯二酸的分布曲線,pKa1=1.75 pKa2=5.83 可以進行總量滴定，也可以分步滴定,丙二酸的分布曲線,pKa1=2.65 pKa2=5.28 可以滴定總量 不能分步滴定,磷酸的分布曲線,pKa1=2.12 pKa2=7.20 pKa3=12.36,磷酸的滴定,pKa1=2.12 pKa2=7.20 pKa3=12.36 前兩級可以分步滴定， 第三級不能滴定， 不能進行酸總量滴定，但可以測定磷酸的濃度,總量滴定條件： cKan10-8 分步滴定條件： cKan10-8 Kan/Kan+1104,多元酸,甲基橙,溴百里酚藍,酚酞,指示劑pKa應(yīng)與化學(xué)計量點時pH基本相同,X,滴定化學(xué)計量點的pH值的計算,以H3A為例： 前提：可以分步滴定 sp1: H2A-按酸式鹽計算 pH=1/2(pKa1+pKa2) sp2: HA2-按酸式鹽計算 pH=1/2(pKa2+pKa3) sp3: A3- 按多元堿計算,混合弱酸,1. 滴定混合弱酸中的總酸量 cnKan10-8 n表示混合弱酸中的任何一種弱酸都要滿足這個條件，才可以進行總酸量滴定。,2. 選擇滴定混合弱酸中cKa較大的一個酸1,要滿足的條件為： c1Ka110-8 c1Ka1/cnKan104 n表示混合弱酸中的其他任何一種弱酸都要滿足這個條件，才可以對最強的酸進行選擇性地滴定。,多元堿和混合堿,多元堿 總量滴定條件： cKbn10-8 分步滴定條件： cKb110-8 Kb1/Kb2104,混合堿 總量滴定條件： cnKbn10-8 選擇滴定條件： c1Kb110-8 c1Kb1/c2Kb2104,判斷滴定突躍的個數(shù),H2SO4+H3PO4 NaOH+Na3PO4 HCl+NH4Cl HCl+H3BO3,滴定曲線小結(jié),滴定過程中pH隨滴定過程的進行并非呈線性變化，在化學(xué)計量點附近有突躍，可引起合適的指示劑顏色的突變。 弱酸或弱堿可以被滴定的條件是：,總量滴定條件：cKan10-8 分步滴定條件：cKan10-8 & Kan/Kan+1104,指示劑的選擇和用量,選擇指示劑應(yīng)從兩個方面考慮：指示劑的變色范圍，滴定反應(yīng)的突躍范圍。 指示劑的選擇標準：指示劑變色范圍全部或部分落在滴定突躍的范圍內(nèi) 對多數(shù)的酸堿滴定，通常指示劑的選擇方法： 強酸強堿互滴，可以使用各種常用的酸堿指示劑； 測定弱堿，用強酸滴定，使用甲基橙為指示劑； 測定弱酸，用強堿滴定，使用酚酞指示劑。 混合酸(堿)，用強堿(酸)滴定，指示劑的pKa(變色范圍)盡量接近化學(xué)計量點的pH,指示劑適當少用，變色會更明顯。指示劑用量過多，將引入誤差。,酸堿標準溶液的配制與標定,基準物質(zhì): Na2CO3 Na2B4O710H2O,基準物質(zhì): H2C2O42H2O KHC8H4O4,酸(HCl)標準溶液的標定:,堿(NaOH)的標定:,酸堿滴定法的應(yīng)用,雙指示劑法：利用兩種指示劑在不同等量點的顏色變化，得到兩個終點，然后根據(jù)兩個終點消耗標準溶液的體積和酸的濃度，算出各成分的含量。,1.混合堿的分析,OH- H+ H2O H+ H2O CO32- V1ml HCO3- V2ml H2O+CO2 酚酞 甲基橙,1)燒堿中NaOH與Na2CO3含量的測定,V1和V2體積的變化 試樣的成分 V10 V20 NaOH V1V20 Na2CO3 V1V20 NaOHNa2CO3,HCO3- H+ HCO3- H+ H2O +CO2 CO32- V1ml HCO3- V2ml H2O+CO2 酚酞 甲基橙,2)純堿中Na2CO3與NaHCO3含量的測定,V1和V2體積的變化 試樣的成分 V10 V20 NaHCO3 V1V20 Na2CO3 V2V10 Na2CO3NaHCO3,未知堿樣的組成判斷 匯總,V1和V2體積的變化 試樣的成分 V10 V20 NaOH V10 V20 NaHCO3 V1V20 Na2CO3 V1V20 NaOHNa2CO3 V2V10 Na2CO3NaHCO3,例：稱取含有惰性物質(zhì)的混合物（Na2CO3和NaOH或Na2CO3 和Na2HCO3混合物）試樣1.200g，溶于水后用0.5000mol.L-1的鹽酸滴定至酚酞褪色，用去30.00ml，然后加入甲基橙作指示劑，用鹽酸繼續(xù)滴定至橙色出現(xiàn)，又用去5.00ml。問試樣由什么組成，各占多少含量？,例：取相同體積的兩份混合堿溶液,用濃度為C的HCl標準溶液進行滴定:第一份用酚酞,另一份用甲基橙,消耗HCl體積為V1與V2，根據(jù)V1與V2的關(guān)系,判別混合堿的組成,并計算含量。,V1和V2體積的變化 試樣的成分 V1= V2 0 NaOH V2 0 V10 NaHCO3 V2 2V1 0 Na2CO3 2V1 V2 0 NaOHNa2CO3 V22V10 Na2CO3NaHCO3,其他混合酸堿的滴定,H2SO4+H3PO4 NaOH+Na3PO4,硼酸是極弱酸(pKa =9.24)不能用標準堿直接滴定,但能與多元醇作用生成酸性較強的絡(luò)合酸(pKa =4.26), 可用標準堿溶液直接滴定，化學(xué)計量點的pH值在9左右。用酚酞等堿性指示劑指示終點。,極弱酸的滴定： 硼酸的測定,將銨鹽試液置于蒸餾瓶中，加入過量濃NaOH溶液進行蒸餾，過量的HCl溶液吸收蒸發(fā)出的NH，用NaOH標準溶液返滴定剩余的HCl (NH4)2SO4+NaOH = NH3+Na2SO4+H2O NH3+HCl = NH4Cl HCl+NaOH = NaCl+H2O,NH4+的測定,1)蒸餾法,NH4+的pKa=9.26(Ka=5.510-10), 不可以用堿直接準確滴定,也可以用過量的HBO溶液吸收蒸發(fā)出的NH, 用HCl標準溶液滴定反應(yīng)生成的H2BO3- , 終點時的pH=5，選用甲基紅作指示劑。 優(yōu)點：不需定量加入HBO。 NHHBO = NH4H2BO H H2BO = HBO,1)蒸餾法,很弱的酸，在用甲基紅為指示劑時不會發(fā)生反應(yīng),HBO的共軛堿，較強的堿，可以用甲基紅為指示劑進行滴定,6HCHO 4NH4 = (CH2) 6N4H6H2O 利用NaOH標準溶液滴定反應(yīng)生成的4個可與堿作用的H。六次甲基四胺 (CH2)6N是一種極弱有機堿，其共軛酸是較強的酸，可選用酚酞作指示劑。 設(shè)計實驗：HCl及NH4Cl的混合體系滴定,2)甲醛法,3)克氏(Kjeldahl)定氮法,測量氨基酸、蛋白質(zhì)、生物堿中的氮： 將適量濃硫酸加入試樣中加熱，使C、H轉(zhuǎn)化為CO和HO，N元素在銅鹽或汞鹽催化下生成NH4，消化分解后的溶液中加入過量NaOH溶液，再用蒸餾法測定NH3。 奶粉中三聚氰胺事件 C3N6H6 N%=66.7% 一般牛奶 N%= 16%,1.掌握酸堿指示劑的變色原理、指示劑的變色點、變色范圍； 2.掌握強酸（堿）滴定一元弱堿（酸）的原理，滴定曲線的概念，影響滴定突躍的因素，化學(xué)計量點pH值及突躍范圍的計算，指示劑的選擇，掌握直接準確滴定一元酸（堿）的判據(jù)其應(yīng)用； 3.掌握多元酸（堿）分步滴定的判據(jù)及滴定終點的pH值計算，指示劑的選擇，了解混合酸準確滴定的判據(jù)及強酸弱酸混合情況下滴定終點pH值計算，指示劑的選擇； 4.了解酸堿滴定法的應(yīng)用及相關(guān)計算，掌握酸堿標準溶液的配制及標定，掌握混合堿的分析方法及銨鹽中含氮量的測定方法。,本章學(xué)習(xí)要求,本章課后習(xí)題,本章下列思考題和習(xí)題是應(yīng)該可以完成的，其它題目超出了教學(xué)大綱的要求 P162 思考題：3，4，5，6，8，9，13，14 P163 習(xí)題：2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，21，22，23，24，25，26，,