任務(wù)二 酸堿指示劑

第二講一、酸堿溶液pH值的計(jì)算二、酸堿指示劑的作用原理三、指示劑的變色范圍四、影響指示劑變色范圍的因素五、混合指示劑1、質(zhì)子平衡方程根據(jù)質(zhì)子得失數(shù)和相關(guān)組分濃度列出的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為質(zhì)子平衡方程(protonbalanceequation)或質(zhì)子條件列出質(zhì)子條件的步驟是：選參考水平(大量存在,參與質(zhì)子轉(zhuǎn)移的物質(zhì))，一般選取投料組分及H2O判斷溶液中哪些物質(zhì)是參考水平得質(zhì)子的產(chǎn)物，哪些物質(zhì)是參考水平失質(zhì)子后產(chǎn)物；并將參考水平得質(zhì)子產(chǎn)物濃度寫在等式一邊，失質(zhì)子產(chǎn)物濃度寫在等式另一邊將得失質(zhì)子產(chǎn)物濃度項(xiàng)前乘上得失質(zhì)子數(shù)Σn(得質(zhì)子產(chǎn)物)=Σn(失質(zhì)子產(chǎn)物)一、酸堿溶液pH值的計(jì)算如HAc水溶液參考水平：HAc和H2O

參考水平得失質(zhì)子的反應(yīng)：HAc+H2OH3O++Ac-

H2O+H2OH3O++OH-

得質(zhì)子產(chǎn)物失質(zhì)子產(chǎn)物質(zhì)子條件或質(zhì)子平衡方程：[H+]=[OH-]+[Ac-]

H3O+是得質(zhì)子產(chǎn)物(簡稱H+)如Na2CO3水溶液參考水平：CO32-

和H2O

參考水平得失質(zhì)子的反應(yīng)：H2O+H2O

H3O++OH-CO32-+H2O

HCO3-+OH-

HCO3-+H2OH2CO3+OH-得質(zhì)子產(chǎn)物失質(zhì)子產(chǎn)物質(zhì)子平衡方程：[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3]=[OH-]3、

一元弱酸（弱堿）2、

強(qiáng)酸強(qiáng)堿強(qiáng)酸(ca):

[H+]=ca

pH=-lgca(ca≥1*10-6mol/L)強(qiáng)堿(cb):

[OH-]=cb

pH=14-lgcb(cb≥1*10-6mol/L)4、

多元酸堿——只考慮一級(jí)解離5、

兩性物質(zhì)[H+]＝Ka1Ka2pH=1/2(pKa1+pKa2)緩沖溶液的組成一般可分為以下三類:弱酸及其共軛堿、弱堿及其共軛酸兩性物質(zhì)（鄰苯二甲酸氫鉀、氨基乙酸）高濃度酸、高濃度堿（濃H2SO4、濃H3PO4、濃NaOH）酸堿緩沖溶液是一種能對(duì)溶液酸堿度（或pH值）起穩(wěn)定（緩沖）作用的溶液，當(dāng)外加少量酸、堿，或因化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生少量酸、堿，以及適度稀釋時(shí)，其pH不發(fā)生顯著的變化，其緩沖原理在于存在著大量既抗酸又抗堿組分。如，HAc-NaAc、NH3-NH4Cl6、

酸堿緩沖溶液pH標(biāo)準(zhǔn)溶液pH（25℃）飽和酒石酸氫鉀(0.034mol·L-1)3.560.050mol·L-1鄰苯二甲酸氫鉀4.010.025mol·L-1KH2PO4–0.025mol·L-1Na2HPO46.860.010mol·L-1硼砂9.18一般緩沖溶液：控制溶液酸度，由共軛酸堿對(duì)組成酸堿標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液由規(guī)定濃度的某些逐級(jí)解離常數(shù)相差較小的兩性物質(zhì)或由共軛酸堿對(duì)組成當(dāng)使用酸度計(jì)測量溶液pH值時(shí)，選取與被測溶液pH值范圍接近的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液來校正儀器，以提高測定的準(zhǔn)確度，同時(shí)需注意溶液測定溫度例1：計(jì)算0.050mol·L-1H2SO4

溶液的pH。已知：Ka2=1.2×10-2

解：[H+]=2×0.050=0.10mol·L-1∴pH=-lg0.1=1.00例2：計(jì)算c(HAc)=0.083mol/L的HAc溶液的pH值已知：pKa(HAc)=4.76

解：

例3：計(jì)算c(Na2CO3)=0.31mol/L的Na2CO3水溶液的pH值。解:CO32-在水溶液中是一種二元弱堿，其對(duì)應(yīng)的共軛酸H2CO3的離解常數(shù)為

pKa1=6.38，pKa2=10.25由Ka和Kb的關(guān)系得弱堿CO32-的離解常數(shù)為：pKb1=14-pKa2=6.38,

pKb2=14-pKa1=10.25例4：計(jì)算0.10mol/LNaH2PO4溶液的pH值。解:查表得H3PO4的pKa1=2.12,pKa2=7.20,pKa3=12.36

例5：某緩沖溶液含0.10mol·L-1HAc和0.15mol·L-1NaAc，試問此時(shí)溶液的pH為多少?酸堿指示劑是在某一特定pH區(qū)間隨介質(zhì)酸度條件的改變顏色明顯變化的物質(zhì)。常用的酸堿指示劑一般是有機(jī)弱酸或弱堿，其酸式與其共軛堿式具有不同的顏色。當(dāng)溶液的pH改變時(shí)，酸堿指示劑獲得質(zhì)子轉(zhuǎn)化為酸式，或失去質(zhì)子轉(zhuǎn)化為堿式，由于酸堿指示劑的結(jié)構(gòu)不同，因而呈現(xiàn)不同的顏色。二、酸堿指示劑的作用原理如:甲基橙methylorange簡寫MO

酸色堿色此時(shí)pH=pKHIn，該點(diǎn)稱為指示劑的理論變色點(diǎn)[In-][HIn]=1當(dāng)[H+]=KHIn，上式中兩者濃度相等,溶液表現(xiàn)出酸式色和堿式色的中間色,三、指示劑的變色范圍顯的In-顏色pH=pKHIn+1顯的HIn顏色pH=pKHIn-1酸色pH=pKHIn-1堿色pH=pKHIn+1指示劑的變色范圍:pH=pKHIn±1,間隔為2個(gè)pH單位中間色由于人眼對(duì)顏色敏感程度差別,實(shí)際多數(shù)指示劑變色范圍小于2個(gè)pH單位，理論變色點(diǎn)也不在中間。實(shí)際變色范圍是3.1～4.4，而不是2.4～4.4幾種常用酸堿指示劑在室溫下水溶液中的變色范圍幾點(diǎn)結(jié)論：（1）指示劑的變色范圍不是恰好在pH值7.0左右，而是隨KHIn而異（2）指示劑的變色范圍不是根據(jù)pKHIn計(jì)算出來的，而是依靠眼睛觀察出來的（3）各種指示劑在變色范圍內(nèi)顯示出逐漸變化的過渡色（4）各種指示劑的變色范圍不同，但一般來說，不大于2個(gè)pH也不小于1個(gè)pH單位，多在1.6～1.8個(gè)pH單位為了確保滴定結(jié)果的準(zhǔn)確性，滴定分析宜在室溫下進(jìn)行。如果必須在加熱時(shí)進(jìn)行，也應(yīng)當(dāng)將標(biāo)準(zhǔn)溶液在同樣條件下進(jìn)行標(biāo)定。四、影響指示劑變色范圍的因素1.溫度------對(duì)KHIn的影響2.指示劑用量宜少不宜多，對(duì)單色指示劑影響較大。實(shí)際滴定過程中，通常都是使用指示劑濃度為1g/L的溶液，用量比例為每10mL試液滴加1滴左右的指示劑溶液。3.離子強(qiáng)度——影響pKHIn由于在離子強(qiáng)度較低(<0.5)時(shí)，值變化不大，所以一般忽略不計(jì)4.滴定次序由于深色較淺色明顯，所以當(dāng)然溶液由無色或淺色變?yōu)樯钌珪r(shí)，人眼容易辨別例:酸滴堿→選甲基橙堿滴酸→酚酞深色←淺色無色→有色特點(diǎn)：變色敏銳，變色范圍窄作用原理：顏色互補(bǔ)在酸堿滴定中，(有時(shí)如弱酸、堿滴定)需將滴定終點(diǎn)限制在很窄的范圍內(nèi)，需要采用變色范圍窄，色調(diào)變化鮮明指示劑—混合指示劑。分類