第五章酸堿滴定法PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第五章酸堿滴定法第五章酸堿滴定法2學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)1.詳述酸堿質(zhì)子理論的酸堿定義和共軛酸堿概念.2.說出酸堿指示劑的變色原理,并明確酸堿指示劑的理論變色范圍和理論變色點3.敘述影響酸堿滴定突躍的因素與選擇指示劑的原則.4.簡述終點誤差產(chǎn)生的原因5.簡述非水滴定及其應(yīng)用第1頁/共87頁3酸堿堿滴定法：是以酸堿堿反應(yīng)應(yīng)（即質(zhì)質(zhì)子轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移反應(yīng)應(yīng)）為為基礎(chǔ)礎(chǔ)的滴定分析方法 HA HHA H+ +A+A- - H H+ +B+B- - HB HB HA+B HA+B- - HB+A HB+A- - 測測定對對象：酸、堿堿以及能與與酸堿堿起作用的物質(zhì)質(zhì)第1節(jié) 概 述第2頁/共87頁4特點1.一般都無明

2、顯的外觀效應(yīng)可用來判斷計量點到達(dá), 必須借助指示劑在計量點時的顏色變化來確定滴定終點的到達(dá)。2.由于滴定體系的酸、堿強(qiáng)度不同，計量點時的pH值也不同。第3頁/共87頁5第2節(jié) 水溶液中的酸堿平衡一、酸堿質(zhì)子理論（一）酸堿的定義（二）酸堿反應(yīng)的實質(zhì)（三）溶劑的質(zhì)子自遞反應(yīng)（四）酸堿的強(qiáng)度第4頁/共87頁6 ：凡是能給出質(zhì)子的物質(zhì)是酸，凡是能接受質(zhì)子的物質(zhì)是堿。HA A-+H+質(zhì)子酸堿（一）酸堿的定義第5頁/共87頁7共軛酸堿：對應(yīng)的酸堿構(gòu)成共軛酸堿對(HA、A-)多元酸堿：能給出或接受多個質(zhì)子的物質(zhì)兩性物質(zhì)：既能給出質(zhì)子又能接受質(zhì)子，被稱為兩性物質(zhì)。如 ，OH23HCO第6頁/共87頁8（二）酸

3、堿反應(yīng)的實質(zhì)：質(zhì)子的轉(zhuǎn)移HA+B- HB+A-HCl+H2O = H3O+Cl- Na+OH-+ H3O+=2H2OHCl+NaOH =NaCl+H2OHCl+NaOH =NaCl+H2O溶劑合質(zhì)子：由于質(zhì)子半徑很小，電荷密度高，游離質(zhì)子不能在溶液中單獨存在，易與極性溶劑結(jié)合成溶劑合質(zhì)子。第7頁/共87頁9質(zhì)子自遞反應(yīng)：溶劑分子之間發(fā)生的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng) H2O+H2O H3O+OH-Ks=H3O+ OH-H2O2Kw=Ks H2O2=H+OH-=1.010-14 (25)質(zhì)子自遞常數(shù)(三) 溶劑的質(zhì)子自遞常數(shù)14.00wpKpHpOH第8頁/共87頁10在水溶液中酸、堿的強(qiáng)度用其平衡常數(shù)Ka、K

4、b來衡量。 Ka（Kb）越大， 酸（堿）越強(qiáng)。(四) 酸 堿 的 強(qiáng) 度92 5.7 10bHACOHACH OHACOHKAC5 1.75 10aHACHACHACKHAC第9頁/共87頁11水溶液中共軛酸堿對離解常數(shù)的關(guān)系：Ka=KW/KbpKa+pKb=pKw可見：酸越強(qiáng)，Ka越大，pKa越小 堿越強(qiáng)，Kb越大，pKb越小酸：pKa=-logKa堿 pKb=-logKb第10頁/共87頁12二、酸堿溶液中各組分的分布HAc水溶液的體系中存在：HAc、Ac-、H+第11頁/共87頁13酸度：是指溶液中氫離子的活度，在稀酸溶液中常用pH表示，它的大小與酸的種類及其濃度有關(guān)。酸的濃度（即酸的分

5、析濃度）是指溶液中溶解酸的總濃度，常用C表示(一)酸的濃度、酸度和酸的平衡濃度第12頁/共87頁14例：試描述的HCl和HAc溶液中酸的濃度、酸度、平衡濃度的大小。平衡濃度：平衡時各組分的濃度稱為平衡濃度，用 表示。各組分平衡濃度之和即為該酸的總濃度即分析濃度。第13頁/共87頁15即各組分占總濃度的比率，用分布系數(shù)表示（二）各形態(tài)的分布某一型體的平衡濃度占分析總濃度的比值第14頁/共87頁16cYn分布系數(shù) 1210 第15頁/共87頁17（一）強(qiáng)酸堿溶液H+濃度的計算（二）一元弱酸（堿）溶液H+濃度的計算當(dāng)CaKa20Kw，Ca/Ka500時H+= KaCa例：計算的pH值三、酸堿水溶液中

6、氫離子濃度的計算第16頁/共87頁18（三）多元酸（堿）溶液H+濃度的計算當(dāng)Ka1Ka2時，酸的二級離解可忽略，因此當(dāng)CaKa120Kw，Ca/Ka1500時H+= KaCa例：計算2SO3的pH值第17頁/共87頁19（四）兩性物質(zhì)溶液H+濃度的計算CaKa220Kw，Ca/Ka120時 H+=Ka1Ka2 例：計算3溶液的pH值第18頁/共87頁20（五）緩沖溶液H+濃度的計算abaKCCHabaCCpKpHlg計算NH4Cl（）-NH3(0.2mol/l)緩沖溶液的pH值（Ka=5.710-10）。第19頁/共87頁21一、變色原理:酸堿指示劑：一般為有機(jī)弱酸或弱堿，由于它們的共軛酸式和

7、共軛堿式的結(jié)構(gòu)不同而具有不同的顏色。當(dāng)溶液pH值改變時，其共軛酸堿式互相轉(zhuǎn)變，從而引起溶液顏色變化。第3節(jié) 酸堿指示劑(acid-base indicator)HA H+A-H+OH-甲色乙色第20頁/共87頁22-OHOHOH|C-OH-COH-H+=O= C|OH|-O+H+OCO酚 酞 弱 酸 型第21頁/共87頁23甲 基 橙 弱 堿 型 指 示 劑結(jié)論：酸堿指示劑的變色和溶液的pH值有關(guān)。 HOHInOHInOH 堿式色（黃色） 酸式色（紅色）第22頁/共87頁24指示劑常數(shù)第23頁/共87頁251.溶液pH值變值變化時時,In-/HIn隨隨之變變化,溶液的顏顏色亦改變變。2.當(dāng)當(dāng)

8、HInIn-時時,H+KHIn, 溶液呈二種顏種顏色的中間間色,此時時pH=pKHIn,稱稱指示劑劑的理論變論變色點3.不同的指示劑劑pKHIn不同,變變色點時時的pH也不同。第24頁/共87頁26如混合甲、乙二種顏料時,當(dāng)甲色/乙色10,只能看見甲色當(dāng)溶液中堿色濃度大于酸色濃度10倍時，就只能看到堿色第25頁/共87頁2710HKHInInHIn1HInpKpH101HKHInInHIn堿色1HInpKpH酸色指示劑的變色的pH范圍：理論值:pHpKHIn1 實際值:第26頁/共87頁28總結(jié)總結(jié):1.:1.指示劑劑的變變色點并并不恰在pH=7pH=7的中性區(qū)區(qū)，而是隨隨各指示劑劑的pKpK

9、HInHIn不同，變變色點不同。2.2.各種種指示劑劑的變變色范圍圍大小不同。一般為為1-21-2的單單位。 在實際實際工作當(dāng)當(dāng)中, ,選選用指示劑時劑時, ,希望: : a.a.指示劑變劑變色點愈接近滴定的計計量點愈好。 b.b.變變色范圍圍越窄越好。第27頁/共87頁291.指示劑用量: 指示劑用量不宜過多,并注意用量一致A 消耗滴定劑 B 顏色變化不敏銳三、影響指示劑變色范圍的因素第28頁/共87頁302溫度：滴定時宜在室溫下進(jìn)行，若須加熱，應(yīng)將溶液冷卻后再進(jìn)行滴定3.滴定程序:顏色變化從淺色深色4.中性電解質(zhì) : 不宜存在大量中性鹽第29頁/共87頁31四. 混 合 指 示 劑分類:

10、1、一種指示劑+一種惰性染料如甲基橙和靛藍(lán)組成的混合指示劑：時,紫色 ；pH=4時,淺灰色；時，綠色。2、由兩種或兩種以上的指示劑混合而成如溴甲酚綠和甲基紅按3：1混合。酸性條件下顯綠色，時，為灰色，變色十分敏銳。 第30頁/共87頁32作用：由于混合指示劑終點變色敏銳，用于p突躍范圍窄，使用一般指示劑難以判斷終點的反應(yīng)。第31頁/共87頁33第4節(jié) 酸堿滴定法的基本原理酸堿滴定中主要要掌握的是：1、估計被測物能否準(zhǔn)確被滴定2、滴定過程中的pH變化情況、如何選擇合適的指示劑來確定終點第32頁/共87頁340.1000mol/LNaOH0.1000mol/LNaOH滴定20.00ml0.1000

11、mol/L HCl20.00ml0.1000mol/L HCl HClNaOH NaClH2O（一） 強(qiáng)堿、強(qiáng)酸間的滴定第33頁/共87頁35 滴定前 開始滴定至計量點前計量點時計量點后VNaOH(ml)0.0018.00 19.8019.9820.0020.0220.2022.00 VHCl(ml)20.002.000.200.02VNaOH(過量) 0.020.202.00pH1.02.33.34.34.37.0 7.0 9.79.710.711.7第34頁/共87頁36pHVNaOH第35頁/共87頁37不同濃濃度滴定體系的滴定曲線線 NaOHNaOH滴定HCl HCl 滴定突躍個躍個p

12、H)pH)滴定HCl HCl 突躍為個躍為個pH) pH) 滴定 突躍為個躍為個pH)pH)第36頁/共87頁38滴定體系的溶液濃度越大，突躍范圍越大，溶液濃度越小，突躍范圍越小，指示劑的選擇受到限制。滴定濃度的選擇：附近第37頁/共87頁39強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿的情況：滴定曲線滴定曲線第38頁/共87頁40（二） 強(qiáng) 堿 滴 定 弱 酸 0.1000mol/LNaOH0.1000mol/LNaOH滴定20.00ml0.1000mol/L HAC20.00ml0.1000mol/L HAC HACNaOH NaACH2O滴定前 HAC H+AC- H+ =KaCHAC =1.810-50.1000 =

13、1.3410-3 PH=2.9第39頁/共87頁41滴定前 pH pH 滴定開開始至計計量點前 pH=pKpH=pKa a+lgC+lgC堿堿/C/C酸 a.加入10mlNaOH10mlNaOH時時，溶液中HAc=AcHAc=Ac- - pH=pkpH=pka a b.加入NaOHNaOH時時, pHpH第40頁/共87頁42計量點后 OH-=CNaOH. 加入時, VNaOH(過)V(總)bawbbCKKCKOH (7）計量點時第41頁/共87頁43滴定前滴定前滴定至滴定至計計量點前量點前計量點時計量點時計量點后計量點后V VNaOHNaOH(ml)(ml)0.000.0010.0010.0

14、019.8019.8019.9819.9820.0020.0020.0220.0220.2020.20 V VHAcHAc(ml)(ml)20.0020.0010.0010.000.200.200.020.02V VNaOHNaOH( (過量過量) ) 0.020.020.200.20pHpH2.92.94.754.756.756.757.757.758.73 8.73 9.709.7010.7010.70第42頁/共87頁44強(qiáng)堿滴定弱酸的特點：1、滴定曲線起點高2、滴定曲線的形狀與強(qiáng)堿強(qiáng)酸滴定不同3、突躍范圍小指示劑的選擇：選擇在堿性區(qū)變色的指示劑如酚酞第43頁/共87頁45NaOH滴定幾

15、種不同強(qiáng)度的一元酸（）的滴定曲線（P53）1)被滴的酸愈弱（Ka越?。味ǖ交瘜W(xué)計量點時溶液的pH值越高，突躍范圍越小。當(dāng)Ka10-9時,在滴定曲線上無明顯突躍。影響滴定突躍范圍大小的因素第44頁/共87頁462)滴定物質(zhì)濃度C越小，突躍范圍越窄。滴定物濃度一般為3)弱酸的Ca、Ka越大，其滴定突躍范圍越大。在水溶液中直接滴定的條件:弱酸CaKa10-8，弱堿CbKb10-8 。第45頁/共87頁47（三）多元酸（堿）的滴定1、多元酸的滴定：常見的多元酸在水溶液中分步離解H3PO4 H+ H PO24-pKa1=2.12HPO4- H+ PO4-pKa3=12.663H PO24- H+ H

16、PO4-pKa2=7.212第46頁/共87頁481、CKa110-8，且Ka1/Ka2104,堿只與第一步離解的H+作用，在第一化學(xué)計量點出現(xiàn)突躍。2、CKa210-8，且Ka2/Ka3104,酸第二步離解的質(zhì)子H+與堿作用，第三步離解的氫不同時作用，在第二化學(xué)計量點時出現(xiàn)突躍。第47頁/共87頁493、 CKa3 10-8 ，第三步不能被滴定，不能形成突躍。4、對多元酸滴定:能直接滴定的條件為:CKa10-8，則形成滴定突躍。能分步滴定的條件為Kn /Kn-1 104，則形成兩個或兩個以上的突躍。例：求H2C2O4的滴定反應(yīng)過程中的突躍個數(shù)第48頁/共87頁50多元酸滴定計量點時的pH計算

17、H3PO4 +H PO24NaOH+NaH O2H PO24 HPO4NaNa2+ H O2第一計量點時 H+=Ka1Ka2=4.66第二計量點時 H+=Ka2Ka3=9.94第49頁/共87頁51多元堿的滴定：Na2CO3 已知H2CO3的Ka1=4.3010-7，Ka2=5.6110-11其滴定反應(yīng)為：CO32-+H+=HCO3- pKb1 HCO3-+H+=H2CO3 pKb2第一計量點時：H+ =Ka1Ka2 pH=8.31 指示劑為酚酞第二計量點時： H+ =Ka1C pH=3.89 指示劑為甲基橙第50頁/共87頁52第5節(jié) 酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定一、酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與標(biāo)定Na

18、OHHCl待測液基準(zhǔn)物無水Na2CO3或硼砂(Na2B4O710H2O)鄰苯二甲酸氫鉀、草酸 ，配制間接配制法間接配制法COOHCOOKH2C2O4指示劑甲基橙酚酞第51頁/共87頁53第6節(jié) 應(yīng)用與示例例：藥用NaOH的測定藥用NaOH易吸收空氣中的CO2，形成NaOH和Na2CO3混合物，可采用雙指示劑法測定過程：第52頁/共87頁54以水為介質(zhì)進(jìn)行酸堿滴定的局限性：1、CaKa（CbKb）10-8，滴定突躍小2、有些弱酸（堿）在水中溶解度小3、一些混合酸（堿）由于K值接近， 不能分步或分別滴定第53頁/共87頁55 第7節(jié) 非水酸堿滴定法第54頁/共87頁56非水滴定法：在除水以外的溶劑

19、中進(jìn)行滴定的方法。常用溶劑：冰HAc、甲醇、乙二胺與水溶液滴定比較： 原理、操作、儀器設(shè)備相似 可以滴定弱酸、弱堿（K 10-7） 缺點：成本高、污染環(huán)境一、概 述第55頁/共87頁57：能給出質(zhì)子或接受質(zhì)子的溶劑。酸性溶劑：冰HAc 酸性溶劑適用于作為滴定弱堿性物質(zhì)的介質(zhì)。二、基 本 原 理第56頁/共87頁58堿性溶劑：乙二胺、液氨等。適于作為滴定弱酸性物質(zhì)的介質(zhì)。兩性溶劑：第57頁/共87頁59第58頁/共87頁60第59頁/共87頁61H2O + H2O H3O+ + OH-Ks = = 第60頁/共87頁62第61頁/共87頁63溶劑劑pKpKs s計計量點前0.1%計計量點后0.1

20、%突躍躍范圍圍水14pH=4.3pH=14-4.3 =9.74.39.7乙醇19.1pH=4.3 pH=19.1-4.3 =14.84.314.8分別在水和乙醇中用強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸自身離解常數(shù)大小對滴定突躍范圍的影響第62頁/共87頁64。第63頁/共87頁65H+ S-SHKbSH=SH2+SH H+第64頁/共87頁66同理，2SHHSHKSHb SHbaHAKKHASHHHASHHASHASHKa22HA + SH SH2+ + A-HA H+ +A-HAAHKaH+SH SH2+ 第65頁/共87頁67第66頁/共87頁68第67頁/共87頁69第68頁/共87頁70第69頁/共87頁71

21、第70頁/共87頁72第71頁/共87頁73第72頁/共87頁74（三）滴定弱酸用堿性溶劑，滴定弱堿用酸性溶劑，滴定混合酸（堿）的總量選擇具有均化性溶劑，分別滴定混合酸（堿）中各組分則選擇區(qū)分性溶劑。第73頁/共87頁75第74頁/共87頁76第75頁/共87頁77 三、非水溶液酸堿滴定的類型及應(yīng)用第76頁/共87頁78注意：市售(CH3CO)2O+H2O=2CH3COOH第77頁/共87頁791、溶劑：中強(qiáng)酸：甲醇 弱酸：乙二胺 混合酸的分別滴定：甲基異丁酮2、指示劑：百里酚藍(lán)、偶氮紫3、標(biāo)準(zhǔn)溶液：甲醇鈉的苯-甲醇溶液二、酸 的 滴 定第78頁/共87頁80第79頁/共87頁811.酸堿滴定法中,計量點時pH值取決于酸堿反應(yīng)生成物的性質(zhì)強(qiáng)度計量點pH 當(dāng)KbKa PH7(酸堿強(qiáng)度相等) NaOH滴定HCl Kb Ka PH7(強(qiáng)堿滴定弱酸) NaOH滴定HAC Kb Ka PH7(強(qiáng)酸滴定弱堿) HCl滴定NH3小 結(jié)第80頁/共87頁822