酸堿滴定法培訓(xùn)學(xué)習(xí)培訓(xùn)模板課件

1、第十八章 酸堿滴定法主要內(nèi)容18.1 酸堿指示劑18.2 酸堿滴定曲線及指示劑的選擇18.3 酸堿滴定液的配制和標(biāo)定18.4 應(yīng)用與示例18.5 非水酸堿滴定法18.1 酸堿指示劑一、酸堿指示劑的變色原理 酸堿指示劑是一類結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的有機(jī)弱酸或有機(jī)弱堿，它們?cè)谌芤褐心懿糠蛛婋x成指示劑的陰離子（或陽(yáng)離子）和氫離子（或氫氧根離子），并且由于結(jié)構(gòu)上的變化，它們的分子和離子具有不同的顏色，因而在pH不同的溶液中呈現(xiàn)不同的顏色。 例如，石蕊和酚酞指示劑的變色原理如下：18.1 酸堿指示劑一、酸堿指示劑的變色原理 石蕊（主要成分用HL表示）在水溶液中能發(fā)生如下電離過(guò)程和顏色變化： HL H+ + L- 紅

2、色 藍(lán)色 18.1 酸堿指示劑一、酸堿指示劑的變色原理 酚酞是一種有機(jī)弱酸（Ka=10-9），其電離過(guò)程如下： 18.1 酸堿指示劑二、指示劑的變色范圍 根據(jù)指示劑的酸式HIn和堿式In-在水溶液中達(dá)到平衡的關(guān)系式：HIn H+ + In- 18.1 酸堿指示劑二、指示劑的變色范圍 根據(jù)指示劑的酸式HIn和堿式In-在水溶液中達(dá)到平衡的關(guān)系式：HIn H+ + In- 式中Ka為指示劑的離解平衡常數(shù)，In-和HIn分別為指示劑的堿式色和酸式色離子的濃度。溶液的顏色是由 的比值來(lái)決定的。 18.1 酸堿指示劑二、指示劑的變色范圍 當(dāng) 10時(shí)，H+ ，所以pHpKa+1,此時(shí)只能看到堿式In-的顏

3、色； 當(dāng) 0.1時(shí)，H+10，所以pHpKa-1，此時(shí)只能看到酸式HIn的顏色； 當(dāng)10 0.1時(shí)，指示劑呈混合色，人眼一般難以辨別。18.1 酸堿指示劑二、指示劑的變色范圍 當(dāng) =1時(shí)，指示劑的酸式和堿式的濃度相等，此時(shí)pH=pKa為指示劑變色的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，稱為指示劑的理論變色點(diǎn)。指示劑的pH變色范圍可表示為: pH = pKa1 18.1 酸堿指示劑三、影響指示劑變色范圍的因素 1.指示劑的用量 2.指示劑的選擇 3.溫度對(duì)指示劑的影響 4.鹽類對(duì)指示劑的影響 5.溶劑對(duì)指示劑的影響18.1 酸堿指示劑四、混合指示劑 混合指示劑有兩種： 兩種或兩種以上的指示劑混合而成； 一種不隨H+變化而改變

4、顏色的惰性染料作底色，與另一種指示劑混合而成。 18.2酸堿滴定曲線及指示劑的選擇一、強(qiáng)酸強(qiáng)堿的滴定 這一類型滴定的基本反應(yīng)為： H+ + OH- H2O 現(xiàn)以0.1000molL-1NaOH溶液滴定20.00mL0.1000molL-1HCl溶液為例，設(shè)HCl的濃度為Ca，體積為Va；NaOH的濃度為Cb，滴定時(shí)加入的體積為Vb，整個(gè)滴定過(guò)程可分為四個(gè)階段來(lái)考慮：18.2酸堿滴定曲線及指示劑的選擇一、強(qiáng)酸強(qiáng)堿的滴定(1)滴定前（Vb=0）， H+=Ca=0.1000，pH=1.00(2)滴定開(kāi)始至計(jì)量點(diǎn)前（VaVb），溶液的酸度： 當(dāng)?shù)稳?8.00mlNaOH溶液時(shí), 溶液中18.2酸堿滴定

5、曲線及指示劑的選擇一、強(qiáng)酸強(qiáng)堿的滴定 當(dāng)?shù)稳隢aOH溶液19.98ml時(shí)，溶液中 H+=5.0010-5 ， pH=4.30(3)計(jì)量點(diǎn)時(shí)（Va=Vb），溶液呈中性。H+1.010-7, pH7.00(4)計(jì)量點(diǎn)后（VbVa），NaOH再繼續(xù)滴入就過(guò)量，溶液的酸度決定于過(guò)量的NaOH的濃度。此時(shí)： 18.2酸堿滴定曲線及指示劑的選擇一、強(qiáng)酸強(qiáng)堿的滴定 當(dāng)?shù)稳隢aOH溶液20.02ml時(shí), 此時(shí)僅多滴入0.02ml，相當(dāng)于0.1的過(guò)量： 當(dāng)?shù)稳隢aOH溶液22.00ml時(shí)： 18.2酸堿滴定曲線及指示劑的選擇一、強(qiáng)酸強(qiáng)堿的滴定 如此再計(jì)算滴加入NaOH溶液20.20ml，將計(jì)算結(jié)果列于表18-1

6、中:18.2酸堿滴定曲線及指示劑的選擇一、強(qiáng)酸強(qiáng)堿的滴定 以加入NaOH溶液的量（滴定體積百分?jǐn)?shù)）為橫坐標(biāo)，對(duì)應(yīng)溶液的pH值為縱坐標(biāo)，則可得到如圖18-1所示的曲線即為NaOH滴定HCl的酸堿滴定曲線。 18.2酸堿滴定曲線及指示劑的選擇一、強(qiáng)酸強(qiáng)堿的滴定 滴定突躍范圍：由滴定曲線可見(jiàn)，在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)附近，隨著NaOH的加入，pH值在滴定曲線上出現(xiàn)了突躍部分，我們把這種突躍部分所在的pH范圍，稱為滴定的pH突躍范圍，簡(jiǎn)稱突躍范圍。 滴定時(shí)指示劑的選擇以突躍范圍為依據(jù)。18.2酸堿滴定曲線及指示劑的選擇二、一元弱酸弱堿的滴定 以強(qiáng)堿滴定一元弱酸為例，這一類型的滴定反應(yīng)為： HA + OH- = A

7、-+ H2O 以NaOH滴定HAc為例，同前分四個(gè)階段進(jìn)行討論。 設(shè)：Ca=Cb=0.1000mol/L，Va=20.00ml18.2酸堿滴定曲線及指示劑的選擇二、一元弱酸弱堿的滴定(1)滴定前（Vb=0），這時(shí)溶液是0.1000 mol/L 的HAc，按照一元弱酸溶液的pH值計(jì)算公式，得： 20Kw， 500，則 1.3510-3 pH2.8718.2酸堿滴定曲線及指示劑的選擇二、一元弱酸弱堿的滴定(2) 滴定開(kāi)始至計(jì)量點(diǎn)前（VaVb），溶液中未被中和的HAc和反應(yīng)產(chǎn)生的Ac-組成緩沖體系，其溶液的酸度應(yīng)從緩沖計(jì)算公式求出:當(dāng)?shù)稳氲腘aOH為18.00ml時(shí)，同理計(jì)算滴入NaOH為19.98

8、ml時(shí)，PH=7.7418.2酸堿滴定曲線及指示劑的選擇二、一元弱酸弱堿的滴定(3)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，NaOH與HAc反應(yīng)生成NaAc，即一元弱堿的溶液。此時(shí)，NaAc=0.05000 mol/L，由于CbKb20Kw， 所以O(shè)H- 5.310-6 求得pH=8.72(4)計(jì)量點(diǎn)后溶液的pH值取決于過(guò)量NaOH的濃度計(jì)算方法和強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸相同。當(dāng)?shù)稳隢aOH溶液20.02ml時(shí), pH=9.70 18.2酸堿滴定曲線及指示劑的選擇二、一元弱酸弱堿的滴定 如此逐一計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果列于表18-2。18.2酸堿滴定曲線及指示劑的選擇二、一元弱酸弱堿的滴定 據(jù)表18-2制作強(qiáng)堿滴定一元弱酸的滴定曲線圖18-2

9、18.3酸堿滴定液的配制和標(biāo)定 一、標(biāo)準(zhǔn)堿溶液（1）0.1molL-1 NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 配制標(biāo)準(zhǔn)堿溶液最常用的是NaOH，在配制前應(yīng)設(shè)法除去Na2CO3，且不能用直接法配置標(biāo)準(zhǔn)溶液，必須先配成大致濃度的溶液，然后進(jìn)行標(biāo)定。 18.3酸堿滴定液的配制和標(biāo)定一、標(biāo)準(zhǔn)堿溶液（1）0.1mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制用小燒杯在臺(tái)秤上稱取120g固體NaOH，加100ml水，振搖使之溶解成飽和溶液，冷卻后注入聚乙烯塑料瓶中，密閉，放置數(shù)日，澄清后備用。準(zhǔn)確吸取上述溶液的上層清液5.6ml到1000毫升無(wú)二氧化碳的蒸餾水中，搖勻，貼上標(biāo)簽。18.3酸堿滴定液的配制和標(biāo)定一、標(biāo)準(zhǔn)堿溶液（2）0.1

10、mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的標(biāo)定 標(biāo)定堿溶液的基準(zhǔn)物質(zhì)常用鄰苯二甲酸氫鉀或草酸。 鄰苯二甲酸氫鉀的優(yōu)點(diǎn)是容易制得純品，性質(zhì)穩(wěn)定，摩爾質(zhì)量（204.2gmol-1）也較大。 草酸（H2C2O42H2O）也可以用于標(biāo)定堿溶液，它的優(yōu)點(diǎn)是容易提純，也相當(dāng)穩(wěn)定。 18.3酸堿滴定液的配制和標(biāo)定二、標(biāo)準(zhǔn)酸溶液（1）0.1molL-1 HCl滴定液的配制 配制標(biāo)準(zhǔn)酸溶液最常用的是鹽酸。其濃度一般為0.11 molL-1。配制HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí)只能先配制成近似濃度的溶液，然后用基準(zhǔn)物質(zhì)標(biāo)定其準(zhǔn)確濃度，或者用另一已知準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定該溶液，再根據(jù)它們的體積比計(jì)算該溶液的準(zhǔn)確濃度。 18.3酸堿滴定液的配制

11、和標(biāo)定二、標(biāo)準(zhǔn)酸溶液 （2）鹽酸溶液濃度的標(biāo)定 基準(zhǔn)物質(zhì)常用無(wú)水碳酸鈉和硼砂。 無(wú)水碳酸鈉的優(yōu)點(diǎn)是容易制得純品，價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是有強(qiáng)烈的吸濕性，使用前需進(jìn)行處理。 硼砂的優(yōu)點(diǎn)是吸濕性較小，摩爾質(zhì)量（381.4gmol-1）較大，缺點(diǎn)是容易風(fēng)化失去部分水。 18.4 應(yīng)用與示例一、直接滴定法 1、各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿都可以用標(biāo)準(zhǔn)堿溶液或標(biāo)準(zhǔn)酸溶液直接進(jìn)行滴定。 2、無(wú)機(jī)弱酸或弱堿及能溶于水的有機(jī)弱酸或弱堿，只要其濃度和離解常數(shù)的乘積滿足CKa10-8或CKb10-8 ，都可以用標(biāo)準(zhǔn)堿溶液或標(biāo)準(zhǔn)酸溶液直接滴定。18.4 應(yīng)用與示例一、直接滴定法下面介紹一些實(shí)例：食醋中總酸度的測(cè)定 滴定反應(yīng)如下： HAc

12、 + NaOH = NaAc + H2O 此滴定類型屬?gòu)?qiáng)堿滴定弱酸，滴定突躍在堿性范圍，其理論終點(diǎn)的 pH在8.7左右，可選用酚酞作為指示劑。18.4 應(yīng)用與示例一、直接滴定法食醋中總酸度的測(cè)定 按下式計(jì)算食醋中HAc的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(食醋的密度近似為1g/cm3)。18.4 應(yīng)用與示例一、直接滴定法混合堿的分析 藥用的NaOH易吸收空氣中的CO2，部分變成Na2CO3，形成NaOH和 Na2CO3混合堿，現(xiàn)介紹一種雙指示劑法來(lái)分別測(cè)定混合堿中NaOH和Na2CO3的含量。 18.4 應(yīng)用與示例一、直接滴定法混合堿的分析：具體操作如圖18-4所示：18.4 應(yīng)用與示例一、直接滴定法混合堿的分析 根據(jù)

13、滴定體積的關(guān)系可得，消耗Na2CO3的體積為2V2，而消耗NaOH的體積為V1 V2，NaOH和Na2CO3百分含量的計(jì)算如下：（ms為樣品重量）18.4 應(yīng)用與示例二、間接滴定法1.蒸餾法 把銨鹽試樣放入蒸餾瓶中，加入過(guò)量的NaOH使轉(zhuǎn)化為NH3，然后加熱蒸餾，蒸出的NH3用過(guò)量的HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收，然后再以NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴過(guò)量的HCl。蒸餾反應(yīng) NH4+ + OH- = NH3 + H2O吸收反應(yīng) HCl（過(guò)量）+ NH3 = NH4Cl18.4 應(yīng)用與示例二、間接滴定法1.蒸餾法滴定反應(yīng)：HCl（剩余）+ NaOH = NaCl + H2O例如，蛋白質(zhì)的含氮量測(cè)定如下：（1）蛋白質(zhì)的

14、消化 18.4 應(yīng)用與示例二、間接滴定法1.蒸餾法（2）蒸餾蒸餾器的洗滌：微量凱氏定氮儀（見(jiàn)圖18-5）在使用前應(yīng)洗滌干凈。蒸餾 18.4 應(yīng)用與示例二、間接滴定法1.蒸餾法（3）滴定： 用0.01molL-1的標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定各錐形瓶中收集的氨量，硼酸指示劑溶液由綠色變淡紫色為滴定終點(diǎn)。（4）含量計(jì)算： 18.4 應(yīng)用與示例二、間接滴定法1.蒸餾法（4）其中：A為滴定樣品用去的鹽酸溶液平均ml數(shù)； B為滴定對(duì)照液用去的鹽酸溶液平均ml數(shù)；C為所取樣品溶液的ml數(shù)。18.4 應(yīng)用與示例二、間接滴定法2.甲醛法 甲醛法適用于銨鹽中銨態(tài)氮的測(cè)定，方法簡(jiǎn)便，生產(chǎn)中實(shí)際應(yīng)用較廣。該方法的原理是利用甲醛

15、與銨鹽反應(yīng)生成H+和六次甲基四胺(Ka7.110-6)和H2O。反應(yīng)如下： 然后用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。 18.4 應(yīng)用與示例二、間接滴定法2.甲醛法例如，（NH4）2SO4中氮的含量測(cè)定如下：（1）配制和標(biāo)定500ml0.1 molL-1NaOH溶液（參考標(biāo)準(zhǔn)堿溶液的配制與標(biāo)定）（2）稱取質(zhì)量為ms（0.100.20g）克的（NH4）2SO4樣品三份于錐形瓶中。18.4 應(yīng)用與示例二、間接滴定法2.甲醛法（3）將稱量得到的（NH4）2SO4用20-30ml水溶解后，加入5ml中性甲醛溶液，加入1-2滴酚酞，用已標(biāo)定的0.1 mol/LNaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淡紅色，半分鐘內(nèi)不變色，即為終點(diǎn)。

16、18.4 應(yīng)用與示例二、間接滴定法2.甲醛法（4）含氮量的計(jì)算：18.5 非水酸堿滴定法一、基本原理（一）溶劑的分類 非水溶劑： 質(zhì)子溶劑 無(wú)質(zhì)子溶劑1.質(zhì)子溶劑 酸性溶劑 堿性溶劑 兩性溶劑 18.5 非水酸堿滴定法一、基本原理（一）溶劑的分類2. 無(wú)質(zhì)子溶劑 顯堿性的非質(zhì)子性溶劑 惰性溶劑 18.5 非水酸堿滴定法一、基本原理(二) 溶劑的性質(zhì)1.溶劑的酸堿性 根據(jù)酸堿質(zhì)子理論，一種酸（堿）在溶液中的酸（堿）性強(qiáng)弱，不僅與酸（堿）的本性有關(guān)，還與溶劑的堿（酸）性有關(guān)。酸、堿的強(qiáng)弱具有相對(duì)性。18.5 非水酸堿滴定法一、基本原理(二) 溶劑的性質(zhì) 2. 溶劑的離解性 無(wú)質(zhì)子溶劑不能發(fā)生離解，

17、為非離解性溶劑。質(zhì)子溶劑能發(fā)生離解，為離解性溶劑。用Ks表示溶劑的自身解離常數(shù) ，Ks值的大小對(duì)酸堿滴定突躍范圍的改變有一定影響。 18.5 非水酸堿滴定法一、基本原理(二) 溶劑的性質(zhì)3.溶劑的極性4.均化效應(yīng)和區(qū)分效應(yīng) 均化效應(yīng)：把各種不同強(qiáng)度的酸均化到溶劑合質(zhì)子水平的效應(yīng)稱為均化效應(yīng)。具有均化效應(yīng)的溶劑為均化性溶劑。 區(qū)分效應(yīng)：區(qū)分酸堿強(qiáng)弱的效應(yīng)成為區(qū)分效應(yīng)，具有區(qū)別效應(yīng)的溶劑為區(qū)分性溶劑。18.5 非水酸堿滴定法一、基本原理(三) 溶劑的選擇 1. 溶劑能完全溶解樣品及滴定產(chǎn)物 2. 溶劑能增強(qiáng)樣品的酸堿性 3. 溶劑不能引起副反應(yīng) 4. 溶劑的純度要高 5.溶劑的黏度、揮發(fā)性和毒性都

18、應(yīng)小， 并易于回收和精制。18.5 非水酸堿滴定法二、非水溶液酸堿滴定的類型及應(yīng)用(一)酸的滴定 1.溶劑的選擇： 滴定不太弱的羧酸，以醇類作溶劑； 滴定弱酸或極弱酸，以乙二胺、二甲基甲酰胺等堿性溶劑為宜； 滴定混合酸，以甲基異丁酮為區(qū)分性溶劑，有時(shí)也用甲醇-苯、甲醇-丙酮等混合溶劑。 18.5 非水酸堿滴定法二、非水溶液酸堿滴定的類型及應(yīng)用(一)酸的滴定 2.滴定液和基準(zhǔn)物質(zhì) 常用的堿滴定液為甲醇鈉的苯-甲醇溶液： 2CH3OH2Na 2CH3ONaH2 也用堿金屬氫氧化物的醇溶液或氨基乙醇鈉以及氫氧化四丁基胺的甲醇-甲苯溶液作為滴定酸的滴定液。 18.5 非水酸堿滴定法二、非水溶液酸堿滴定的類型及應(yīng)用(一)酸的滴定3.指示劑 在非水介質(zhì)中用標(biāo)準(zhǔn)堿滴定液滴定酸時(shí)常用百里酚藍(lán)、偶氮紫和溴酚藍(lán)等作為指示劑。 18.5 非水酸堿滴定法二、非水溶液酸堿滴定的類型及應(yīng)用(一)酸的滴定4.應(yīng)用范圍 具有酸性基團(tuán)的化合物，如羧酸類、酚類、磺酰胺類、巴比妥類和氨基酸類及某些銨鹽等，可以用甲醇鈉滴定液進(jìn)行滴定。18.5 非水酸堿滴定法二、非水溶液酸堿滴定的類型及應(yīng)用(一)酸的滴定4.應(yīng)用范圍 羧酸類 酚類 磺酰胺類及其它例 乙琥胺(C7H11NO2)的測(cè)定。 18.5 非水酸堿滴定法二、非水溶液酸堿滴定的類型及應(yīng)用(二)堿的滴定1.溶劑 冰醋酸是滴定弱堿最常用的酸性溶劑。