無機(jī)分析教案2第15章

1、第十五章酸堿滴定法（教案撰寫：）1一、教學(xué)內(nèi)容：第十五章 酸堿滴定法二、教學(xué)目的：了解酸堿指示劑的作用原理，掌握其理論變色點和變色范圍，理解影響其變色范圍的 ，掌握指示劑的選擇方法；掌握各類酸堿滴定曲線的特點、化學(xué)計量點 的計算以及指示劑的選擇；掌握影響突躍范圍大小的 ；掌握各類弱酸（堿）準(zhǔn)確滴定、分步滴定以及指示劑的選擇依據(jù)；3.了解酸堿滴定法的應(yīng)用，掌握酸堿滴定結(jié)果的計算。三、教學(xué)重點：酸堿滴定曲線與滴定條件，酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制與測定計算；四、學(xué)習(xí)難點：多元酸、多元堿的滴定;五、教學(xué)方法：強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸、強(qiáng)堿滴定弱酸的滴定曲線計算，要仔細(xì)分析講解，而強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿、強(qiáng)酸滴定弱堿的滴定曲線計算則

2、可通過對比略述；多元酸的滴定判據(jù)的應(yīng)用、終點計算均應(yīng)要求掌握。六、教學(xué)進(jìn)程：1酸堿指示劑：（1）變色原理；（2）變色范圍；（3）影響變色范圍的；（4）混合指示劑；酸堿滴定曲線和指示劑的選擇：強(qiáng)堿強(qiáng)酸的滴定：滴定曲線的繪制、影響突躍范圍的、指示劑的選擇原則；強(qiáng)堿滴定一元弱酸：弱酸可被準(zhǔn)確滴定的判斷；強(qiáng)酸滴定一元弱堿：弱堿可被準(zhǔn)確滴定的判斷；多元酸的滴定：各級H+可被準(zhǔn)確和分步滴定的判斷依據(jù)；多元堿的滴定：各級H+可被準(zhǔn)確和分步滴定的判斷依據(jù)；酸堿滴定中CO2的影響酸堿滴定法的應(yīng)用酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定、應(yīng)用實例備注：酸和堿有 廣義和狹 義之分，本章涉及的 是狹義范 疇的酸和 堿。2新課導(dǎo)入：酸

3、堿滴定法是最常用的，也是應(yīng)用范圍最為廣泛的滴定分析法，不僅可以用直接滴定法和返滴定法來測定一般的酸、堿以及能與酸、堿發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，還能用置換滴定法或間接滴定法測定一些能與酸、堿間接發(fā)生反應(yīng)的非酸、非堿性的物質(zhì)不僅可以在水溶液中進(jìn)行酸堿滴定，還能夠在非水介質(zhì)中進(jìn)行酸堿滴定，從而擴(kuò)大了酸堿滴定法的應(yīng)用范圍；酸堿滴定法是農(nóng)、林、牧、水等專業(yè)科研、生產(chǎn)、實踐中的重要分析方法，能用于土壤、肥料、果品等試樣的酸度、氮、磷的含量及某些含量的測定。在酸堿滴定法中，溶液的 是如何隨滴定劑的加入而發(fā)生變化，如何選擇合適的指示劑使其變色點與化學(xué)計量點接近，如何將酸堿滴定法用于實際測定中等，都是必須掌握的內(nèi)容。本章

4、將在第七章的基礎(chǔ)上介紹酸堿滴定法的基本原理、酸堿滴定的應(yīng)用示例等。第十五章酸堿滴定法酸堿滴定法的定義：以酸堿反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法。在酸堿滴定法中使用的指示劑稱為酸堿指示劑，先學(xué)習(xí)酸堿指示劑的有關(guān)知識。15.1酸堿指示劑酸堿指示劑的作用原理酸堿指示劑的定義：酸堿指示劑本身是有機(jī)弱酸或有機(jī)弱堿，其共軛酸堿對具有不同的顏色，當(dāng)溶液 值改變時，指示劑獲得質(zhì)子轉(zhuǎn)化為酸式結(jié)構(gòu)或失去質(zhì)子轉(zhuǎn)化為堿式結(jié)構(gòu)，從而引起溶液顏色的變化。備注：在學(xué)習(xí)本章內(nèi)容之前， 首先和學(xué)生一起回顧與本章內(nèi)容緊密相關(guān)的第七章酸堿平衡的有關(guān)內(nèi)容， 特別是各種類型溶液 值的計算公式及公式適用的條件。2酸堿指示劑變色原理：溶液中，甲基橙

5、存在解離平衡和顏色變化：HInIn-（酸式色）（堿式色）甲基橙（雙色）紅色橙色黃色甲基紅（雙色）紅色橙色黃色酚酞（單色）無色粉紅色紅色15.1.2 酸堿指示劑的變色點和變色范圍指示劑的在溶液中達(dá)到解離平衡：+-HIn+ H 2OH3O + Inc (H+ )c (In- )存在： K (HIn) = r,er,eac (HIn)r,eK (HIn)c (In- ) a =r,ec (H+ )c (HIn)r,er,e比值cr,e (In )/cr,e (HIn) 決于了溶液的顏色。一般來說，c (In- )當(dāng) r,e10時，即p K (HIn) 1，看到純粹的In - 色；c (HIn)ar,

6、ec (In- )當(dāng) r,e0.1時，即p K (HIn) |1，看到純粹的HIn 色；c (HIn)ar,ec(In- )當(dāng)10 r,e 0.1時，即p K (HIn) 1 p K (HIn) |1， c(HIn)aar,e看到HIn和In- 混合色；c (In - )當(dāng) r,e 1時,即K (HIn)看到c (In - ) c (HIn)時的混合色c (HIn)ar,er,er,e當(dāng)由小于或等于p K (HIn) - 1變到大于或等于p K (HIn) + 1時,aa人眼看到由純粹的酸式色經(jīng)混合色變成了純粹的堿式色。備注：也可用 分布系 數(shù)來確 定指示 劑的變 色范圍。所以：K (HIn)

7、 1 稱為酸堿指示劑的理論變色范圍；aK (HIn) 是由酸式色變?yōu)閴A式色（或由堿式色變?yōu)閍酸式色）的轉(zhuǎn)折點，稱為酸堿指示劑的理論變色點。思考題：為什么指示劑的實際變色范圍與一般情況得出的理論變色范圍不同？要求：牢記常用指示劑甲基橙、甲基紅、酚酞的變色范圍、理論變色點及顏色的變化。指示劑應(yīng)具有的性能：變色范圍窄越好，變色點與化學(xué)計量點就越接近，可將滴定終點控制在較窄的范圍內(nèi)，減小終點誤差。15.1.3 影響指示劑變色范圍的 1.指示劑的用量：（1）主要影響單色指示劑的變色范圍c(In - )K (HIn)a r, e=a=c(HIn)c(H + )c - ar, er,e指示劑總量c增大，cr

8、,e(H+)會相應(yīng)地增大，指示劑在較低的時變色。不影響雙色指示劑；但用量太大也會造成終點顏色變化不敏銳，帶來誤差。指示劑用量的選擇原則：應(yīng)在變色明顯的前提下越少越好。溫度 溫度是通過影響pK (HIn) 的值來影響指示劑的變色點和a變色范圍的。一般情況下，指示劑的變色點和變色范圍是指在室溫下測定的。所以，當(dāng)用于需要加熱的滴定時應(yīng)考慮到溫度的影響。滴定方向：影響人眼對各種顏色的敏感程度。問題：為什么酚酞宜于堿滴定酸，甲基橙（紅）宜于酸滴定堿？溶劑 溶劑影響指示劑得、失質(zhì)子的能力不同，從而影響其pK (HIn) 值，故有不同的變色范圍。a備注：思考題：當(dāng)溶液中存在膠體或大量的強(qiáng)電解質(zhì)時(離子強(qiáng)度增

9、大)，指示劑的變色范圍為什么會發(fā)生變化？15.1.4混合指示劑優(yōu)點：變色范圍窄、變色敏銳等。作用原理：利用顏色的互補(bǔ)作用。配制方法：（1）在某種指示劑中加入不隨溶液值變化而改變顏色的“惰性”；（2）將兩種或兩種以上的指示劑混合配成。15.2酸堿滴定曲線和指示劑的選擇酸堿滴定曲線：被滴定溶液體系值隨滴定劑加入量(V)的增加而變化的規(guī)律曲線。滴定曲線繪制方法：“兩點兩；滴定過程：(1)滴定前；滴定開設(shè)至化學(xué)計量點前；化學(xué)計量點時；(4)化學(xué)計量點后。15.2.1強(qiáng)酸強(qiáng)堿的滴定H OHH 2 O0.1000 mol L1 NaOH 溶液滴定 20.00mL 同濃度的 HCl 溶液：滴定前：即滴定曲線

10、的起點，溶液的取決于 HCl 的起始濃度， cr,e (H ) 0.1000 ， 1.00滴定開始至化學(xué)計量點前：溶液的取決于剩余 HCl 的濃度，cr,e (H ) 0.1000 V (HCl) V (NaOH)V (HCl) V (NaOH)當(dāng) V(NaOH)19.98mL 時（滴定曲線下拐點，存在-0.1%誤差），c (H ) = 0.1000 20.00mL |19.98mL = 5.0 10 |5 ，r,e20.00mL + 19.98mL=4.30化學(xué)計量點時： V(NaOH)20.00mL，cr,e (H ) cr,e (OH ) 1.0107 ， 7.00備注：影響活 度系數(shù)4

11、化學(xué)計量點后：溶液的取決于過量的 NaOH 的濃度，cr,e (OH ) 0.1000 V (NaOH) V (HCl)V (HCl) V (NaOH)當(dāng) V(NaOH)20.02mL 時(對應(yīng)滴定曲線上拐點，有+0.1%誤差)，c (OH ) 0.1000 20.02mL 20.00mL = 5.0 10 |5 r,e20.02mL 20.00mLpOH = 4.30= 9.700.1000 mol L1 NaOH 滴定 20.00mL 同濃度 HCl 溶液(實線)和.1000 mol L1 HCl 滴定 20.00mL 同濃度 NaOH 溶液(虛線)的滴定曲線滴定突躍范圍：化學(xué)計量點前后0

12、.1相對誤差范圍內(nèi)溶液值的突變范圍稱為酸堿滴定的滴定突躍范圍。0.1000 mol L1 強(qiáng)堿滴定同濃度強(qiáng)酸溶液的滴定突躍范圍為：4.309.70， =5.4指示劑可選用：甲基橙、甲基紅、酚酞，酚酞最佳，甲基橙最次（為什么？）酸堿指示劑的選擇原則：指示劑的變色范圍全部或部分落在滴定的突躍范圍之內(nèi)。0.1000 mol L1 強(qiáng)酸滴定同濃度強(qiáng)堿溶液的滴定突躍范圍為：9.704.30， =5.4指示劑可選用：甲基橙、甲基紅、酚酞，甲基紅最佳，酚酞次之，甲基橙最次（為什么？）備注：7強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸的滴定突躍范圍大小僅與酸堿溶液的濃度有關(guān)，濃度越大，突躍范圍越大；濃度越小，突躍范圍也就越小，常用的酸堿溶

13、液的濃度在 0.011molL-1之間。不同濃度 NaOH 溶液滴定不同濃度 HCl 溶液的滴定曲線15.2.2 強(qiáng)堿滴定一元弱酸OH HAA H 2 O以 0.1000 mol L1 NaOH 溶液滴定 20.00mL 同濃度 HAc 為例. 1.滴定前：溶液的酸度由 HAc 決定，c K 20K ，且c /K 500rawrac (H+ ) =K c = .3 10-3r,ea r= 2.892.滴定開始至化學(xué)計量點前：HAc 與Ac 的酸堿共軛體系，= pK |lg cr (HAc)ac (Ac- )r當(dāng) V(NaOH)19.98mL 時（滴定曲線下拐點，存在-0.1%誤差），c (HA

14、c) 0.1000 20.00 19.98 5.0 105 r20.00 19.98c (Ac ) 0.1000 19.98 5.0 102 r20.00 19.98備注：85.0 10-5= 4.74 - lg 5.0 10-2 = 7.74化學(xué)計量點時：溶液為Ac 弱堿溶液，c (Ac ) 0.1000 20.00 0.05000 ，r40.00且c (Ac- )K (Ac- ) 20K ， c (Ac- )/K (Ac- ) 500 ，rbwrbc (OH ) =K (Ac )c (Ac )r,ebr=0.0500 5.5 10 -10 = 5.2 10 -6pOH = 5.28，= 8

15、.72化學(xué)計量點后：體系的酸度由過量的 NaOH 決定。當(dāng)加入 NaOH 溶液 20.02mL 時(對應(yīng)滴定曲線上拐點，有+0.1%誤差)，c (OH ) 0.1000 20.02 20.00 5.0 105 r,e20.02 20.00pOH = 4.30，= 9.70.1000 mol L1 強(qiáng)堿滴定同濃度一元弱酸 HAc 溶液的滴定突躍范圍為： ：7.749.70， =2.0指示劑可選用：只能選擇酚酞、百里酚酞等（為什么？）0.1000 mol L1 NaOH 滴定 20.00mL 同濃度 HAc 溶液(實線)和0.1000 mol L1 NaOH 滴定 20.00mL 同濃度 HCl

16、溶液(虛線)的滴定曲線備注：9強(qiáng)堿滴定弱酸滴定突躍范圍的大小與濃度和弱酸的強(qiáng)度有關(guān)。當(dāng)濃度一定時，酸的 K 值越大，即酸越強(qiáng)時，滴定突躍范圍越大，a酸的 K 值越小，即酸越弱時，滴定突躍范圍越小，即滴定突躍的a大小將由濃度 c 與 K 的乘積所決定。c K 越大，突躍范圍越大；arac K 越小，突躍范圍越小。raNaOH 溶液滴定濃度一定但強(qiáng)度不同的酸溶液的滴定曲線弱酸能夠被直接準(zhǔn)確滴定的條件為： c K 110 8 。ra15.2.3 強(qiáng)酸滴定一元弱堿強(qiáng)酸滴定弱堿的情況與強(qiáng)堿滴定弱酸的情況十分相似，所不同的是強(qiáng)酸滴定弱堿由大到小，與強(qiáng)堿滴定弱酸的變化方向相反。0.1000 mol L1 H

17、Cl溶液滴定 20.00mL同濃度NH3溶液(實線)和0.1000 mol L1 HCl 滴定20.00mL 同濃度NaOH 溶液(虛線)的滴定曲線備注：10指示劑應(yīng)選擇在酸性范圍內(nèi)變色的指示劑（為什么？）。直接準(zhǔn)確滴定弱堿的條件是： c K 110 8 。rb多元酸的滴定應(yīng)解決：1 有幾個H+可以被準(zhǔn)確滴定；能否分步滴定；如何選擇指示劑。：1利用判據(jù)c K 110 |8 判斷多元酸中有幾個H+可被準(zhǔn)確滴定；ra,i2 當(dāng)多元酸中有兩個或兩個以上的H+ 可被準(zhǔn)確滴定時， 若c K 110 |8 且 K /K 1104 ，則第i級解離的H+可被分 ra ，ia,ia,i+1步滴定，否則，不能被分

18、步滴定；3指示劑的選擇通常依據(jù)計算化學(xué)計量點時溶液的值。提示：此處為理解難點，各化學(xué)計量點 值的計算較復(fù)雜，應(yīng)多舉例題，多做練習(xí)！比如，0.1000 mol L1 NaOH滴定同濃度的H3PO4、檸檬酸等。多元堿的滴定與多元酸類似，多元堿能否被準(zhǔn)確滴定及分步滴定用c K 1 0-8 與 K / K 1104 判斷，以化學(xué)計量點值為依rbb,ib,i+1據(jù)選擇指示劑。提示：應(yīng)多舉例題，多做練習(xí)！比如，0.1000 mol L1 HCl滴定同濃度的Na2CO3、乙二胺等。酸堿滴定中CO2的影響CO2的來源：水中溶解的CO2；配制標(biāo)準(zhǔn)溶液的試劑本身吸收的CO2；配好了的標(biāo)準(zhǔn)溶液在放置過程中吸收的CO

19、2；滴定過程中溶液吸收空氣中的CO2等。備注：溶液中CO2的離解及存在形式：6.4 時，H2CO3（CO2）；6.410.3 時， HCO- ；310.3 時， CO 2-3提問：值 6.4、10.3 是怎么得來的？對酸堿滴定結(jié)果的影響：影響的大小主要取決于酸堿滴定中滴定終點的值?；瘜W(xué)計量點6.4 時，有影響措施：盡可能選用在酸性范圍內(nèi)變色的指示劑采取同條件下標(biāo)定和滴定滴定過程要快減小CO2影響的其他方法：配溶液所用的水先經(jīng)煮沸(趕除CO2)，冷卻后即刻使用；除去NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收CO2生成的CO2- ，如濃堿法、改用3Ba(OH)2作堿標(biāo)準(zhǔn)溶液、取稍多于理論量的固體NaOH固體配成溶液等。

20、思考：標(biāo)定過的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收了CO2、滴定過程中吸收了CO2、配制NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液時吸收了CO2滴定過程使用甲基橙、酚酞為指示劑，結(jié)果各有怎樣的影響？15.3酸堿滴定法的應(yīng)用酸堿標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制和標(biāo)定酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：通常用鹽酸或硫酸配制（各自的優(yōu)缺點？）。如 HCl 標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定：無水Na2CO3Na2CO3 + 2HCl = 2NaCl + H2O + C化學(xué)計量點：= 3.9指示劑：甲基紅或甲基橙(2)硼砂（Na2B4O710H2O）：備注：備注：草酸可不能作 一元酸 使用Na2B4O72HCl5H2O4H3BO32NaCl化學(xué)計量點： =5.1指示劑：甲基紅注：HCl溶液與Na2CO3

21、、Na2B4O710H2O的反應(yīng)方程式、化學(xué)計量關(guān)系要掌握！堿標(biāo)準(zhǔn)溶液：常用NaOH和KOH或強(qiáng)堿Ba(OH)2。 NaOH 標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定：鄰苯二甲酸氫鉀(KHC8H4O4)：是標(biāo)定堿標(biāo)準(zhǔn)溶液較好的基準(zhǔn)物質(zhì)（為什么？）KHC8H4O4 + NaOH = KNaC8H4O4 + H2O化學(xué)計量點： =9.1指示劑：酚酞(2)草酸(H2C2O42H2O)：2NaOHH2C2O4Na2C2O42H2O化學(xué)計量點：=8.4，突躍范圍為7.710.0，指示劑：酚酞應(yīng)用實例 1.混合堿的測定雙指示劑法：在一次滴定過程中，先后使用兩種指示劑，有兩個滴定終點，依據(jù)兩個滴定終點時對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，進(jìn)行樣品

22、定性和定量分析的方法。提問：雙指示劑與混合指示劑的區(qū)別。判斷NaOH Na 2 CO3 或Na 2 CO3 NaHCO3 混合物的組成操作過程為：ms溶液加入酚酞(粉紅色)HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，V1(HCl)無色甲基橙(黃色)HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，V2(HCl)橙色13滴定混合堿 NaOH Na 2 CO3 或Na 2 CO3 NaHCO3所用酸液的體積與組分的關(guān)系備注是否還 有別的 測量方 法？試樣V1和V2的關(guān)系各組分的物質(zhì)的量NaOH Na2CO3 NaHCO3NaOH+Na2CO3Na2CO3+NaHCO3V10，V2=0 V1=V20 V1=0,V20 V1V20V2V10cV1 cV1

23、 cV2NaOH：c(V1V2)，Na2CO3：cV2NaHCO3：c(V2V1)，Na2CO3：cV1(3)判斷NaOH + Na3PO4和Na3PO4 + Na2HPO4混合堿組成操作過程為：ms溶液加入酚酞(粉紅色)HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，V1(HCl)無色甲基橙(黃色)HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，V2(HCl)橙色滴定混合堿NaOH + Na3PO4和Na3PO4 + Na2HPO4所用酸液的體積與組分的關(guān)系試樣V1和V2的關(guān)系各組分的物質(zhì)的量NaOH Na3PO4Na2HPO4 （ 或Na2HPO4+NaH2PO4） NaOH+ Na3PO4Na3PO4+Na2HPO4V10，V2=0 V1=V20 V1=0,V20V1V20 V2V10cV1 cV1Na2HPO4：cV2NaOH：c(V1V2)， Na3PO4：cV2 Na2HPO4：c(