分析化學(xué)-酸堿滴定的應(yīng)用ppt課件.ppt

1、3-6 酸堿滴定法的應(yīng)用,酸堿滴定法能直接滴定一般的酸堿以及能與酸或堿起反應(yīng)的物質(zhì)，也能間接地測定許多并不呈酸性或堿性的物質(zhì)，因此其應(yīng)用非常廣泛。,1,一、混合堿的分析 例如：燒堿中NaOH和Na2CO3含量的測定,燒堿(氫氧化鈉)在生產(chǎn)和貯藏過程中，因吸收空氣中的CO2而產(chǎn)生部分Na2CO3。在測定燒堿中NaOH含量的同時，常常要測定Na2CO3的含量，故為混合堿的分析。 分析方法有兩種：雙指示劑法 氯化鋇法,2,1. 雙指示劑法 雙指示劑法：是利用兩種指示劑在不同化學(xué)計量點的顏色變化，得到兩個終點，分別根據(jù)各終點時所消耗的酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，計算各成分的含量。 測定原理： 燒堿中NaOH和N

2、a2CO3含量的測定，可用甲基橙和酚酞兩種指示劑，以酸標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)滴定。,3,具體測定步驟：,首先在溶液中加酚酞指示劑，用酸(如HCl)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紅色剛好褪去。此時，溶液中NaOH已全部被滴定，Na2CO3只被滴定成NaHCO3 (即恰好滴定了一半)，設(shè)消耗HCl的體積為V1毫升。 然后加入甲基橙指示劑，繼續(xù)以HCl滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬@時NaHCO3已全部被滴定，記下HCl的用量，設(shè)體積為V2毫升。 整個滴定過程所消耗HCl的體積關(guān)系可圖解如下：,4,5,2. 氯化鋇法 先取1份試樣溶液，以甲基橙作指示劑，用HCl標(biāo)淮溶液滴定至橙色。此時混合堿中NaOH和Na2CO3均被滴定，設(shè)消

3、耗HCl V1 mL。 另取等份試樣溶液，加入過量BaCl2溶液，使其中的Na2CO3變成Ba2CO3沉淀析出。然后以酚酞作指示劑，用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至酚酞紅色剛好褪去，設(shè)消耗HCl V2毫升。此法用于滴定混合堿中的NaOH。 于是：,6,堿度及其測定：,堿度是判斷水質(zhì)以及廢水處理控制的重要指標(biāo)，也常用于評價水體的酸堿緩沖能力，及金屬在其中的溶解性和毒性等。 1、水的堿度：指水中能與強(qiáng)酸進(jìn)行中和反應(yīng)的物質(zhì)的總量，即水中能接受H+的物質(zhì)的總量。包括強(qiáng)堿（OH-）、弱堿、強(qiáng)堿弱酸鹽等；一般，天然水和經(jīng)處理后的清水中能產(chǎn)生堿度的物質(zhì)主要有CO32-鹽、HCO3-鹽和氫氧化物。,7,2、堿度的測定及

4、種類 堿度種類： 氫氧化物堿度：其離子狀態(tài)為OH-離子。 碳酸鹽堿度：CO32-存在，主要是強(qiáng)堿的碳酸鹽。 重碳酸鹽堿度： HCO3-存在，主要是Ca2+、Mg2+離子的鹽。,8, 測定堿度：雙指示劑法 雙指示劑法：是利用兩種指示劑在不同化學(xué)計量點的顏色變化，得到兩個終點，分別根據(jù)各終點時所消耗的酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，計算各堿性成分的含量。 測定原理：可用甲基橙和酚酞兩種指示劑，以酸標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)滴定。 因此，堿度類型包括：甲基橙堿度、酚酞堿度、碳酸鹽堿度、重碳酸鹽堿度、苛性堿度。,9,具 體 測 定 方 法：,1、在溶液中，先加酚酞指示劑，用酸(如HCl)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至紅色剛好褪去。此時，溶液中N

5、aOH已全部被滴定，Na2CO3只被滴定成NaHCO3 (即恰好滴定了一半)，設(shè)消耗HCl的體積為V1毫升。 V1 ：OH-堿度1/2CO32-堿度 2、然后加入甲基橙指示劑，繼續(xù)以HCl滴定至溶液由黃色變?yōu)槌壬?，這時NaHCO3已全部被滴定，記下HCl的用量，設(shè)體積為V2毫升。 V2 ：HCO3-堿度1/2CO32-堿度 酚酞堿度：由V1描述 總堿度 ：由T = V1 + V2描述,10,堿度的表示方法 mmol/L 根據(jù)滴定反應(yīng)，測定堿度時，反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)酸與堿性物質(zhì)的mol比都是1:1。 所以，堿度CHClVHClV水樣1000 m mol/L 德國度 或法國度 或mg/L（以CaCO3或C

6、aO計） 1德國度 = 10 mg/L（以CaO計） 1法國度 = 10mg/L（以CaCO3計） 注意兩種表示方法間的換算。,11,例如：用0.02000mol/L的HCl溶液滴定100.00mL水樣，以測定其堿度。使酚酞指示劑變色時耗用3.00mL HCl溶液；再滴至甲基橙指示劑變色，又用去12.00 mL HCl溶液；求水樣的酚酞堿度、總堿度、碳酸鹽堿度和重碳酸鹽堿度。,12,解： V1 =3.00mL V2 =12.00mL 水樣中主要含碳酸鹽和重碳酸鹽 1molH+ 1/2molCaO （56.08/2=28.04） 酚酞堿度= 3.000.0228.04（mgCaO） 0.1L10

7、1.68度 總堿度= 15.000.0228.04（mgCaO） 0.1L108.41度 碳酸鹽堿度= 2酚酞堿度= 23.000.0228.04（mgCaO） 0.1L103.36度 重碳酸鹽堿度= （123）0.0228.04（mgCaO） 0.1L105.05度,13,酸度及其測定 1、水的酸度：指水中所含能與強(qiáng)堿發(fā)生中和作用的酸性物質(zhì)總量。 主要包括：強(qiáng)酸（H+）、弱酸和強(qiáng)酸弱堿鹽等。 離子酸度和后備酸度。 2、測定方法：酸堿指示劑滴定法。,14,3、酸度的種類： 酚酞酸度（總酸度）：以酚酞做指示劑，標(biāo)準(zhǔn)堿滴定至紅色（pH810）所描述的酸性物質(zhì)總量。 甲基橙酸度：以甲基橙做指示劑，標(biāo)

8、準(zhǔn)堿滴定至溶液呈黃色（pH3.14）所描述的強(qiáng)酸性物質(zhì)總量。是強(qiáng)酸性物質(zhì)產(chǎn)生的酸度強(qiáng)酸酸度，他們構(gòu)成的酸度都是離子酸度。 游離碳酸酸度（游離CO2酸度）：以酚酞做指示劑，標(biāo)準(zhǔn)堿滴定至粉紅色（pH8）所描述的酸性物質(zhì)總量：CO2HCO3-,15,一般，酸性污染嚴(yán)重的工業(yè)廢水，常以總酸度表示；天然水、生活污水，以及污染不嚴(yán)重的工業(yè)廢水，可用游離CO2酸度表示。,16,常將試樣中的各種形式的氮轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮，然后進(jìn)行測定，但銨鹽是很弱的酸(NH4+, Ka= 5.6l0-10 )，不能直接用標(biāo)準(zhǔn)堿溶液滴定。 常用下列兩種方法間接測定銨鹽中的氮。,二、銨鹽中氮的測定,17,1、蒸餾法 (1) 往銨鹽試樣

9、溶液中加入過量的濃堿溶液，并加熱使NH3釋放出來。 NH4+OH-NH3+H2O (2) 釋放出來的NH3吸收于H3BO3溶液中。NH3+ H3BO3= NH4+ + H2BO3- (3) 然后用酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定H3BO3吸收液。 滴定反應(yīng) H+ + H2BO3- = H3BO3 (對于0.1mol/L，pHsp=5.1) 產(chǎn)物H3BO3是極弱的酸(Ka5.8l0-10 )，它并不影響滴定。該滴定用甲基紅和溴甲酚綠混合指示劑(pH=5.1由酒紅色灰色綠色)，終點為粉紅色。根據(jù)HCl的濃度和消耗的體積，按下式計算氮的含量：,18,除用H3BO3吸收NH3外，還可用過量的酸標(biāo)準(zhǔn)溶液吸收NH3，然后以

10、甲基紅或甲基橙作指示劑，再用堿標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定剩余的酸。 該法的優(yōu)點是只需要一種標(biāo)準(zhǔn)溶液(HCl)。,19,2. 甲醛法 利用甲醛與銨鹽作用，釋放出相當(dāng)量的酸（質(zhì)子化的六亞甲基四胺和H+）： 4NH4+ + 6HCHO (CH2)6N4H+ + 3H+ + 6H2O (Ka7.1l0-6) 然后以酚酞作指示劑，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液成微紅色，由NaOH的濃度和消耗的體積，按下式計算氮的含量。 在此方法中：4N 4NH4+ 一個弱酸(CH2)6N4H+ 和3個強(qiáng)酸3H+ 需要4OH-，所以 甲醛法簡便快速，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。 如果試樣中含有游離酸，事先以甲基紅作指示劑，用堿中和。,20

11、,三、某些有機(jī)化合物含量的測定,某些本身不是酸堿的有機(jī)化合物，不能直接用酸堿滴定法測定，但可通過某些化學(xué)反應(yīng)或加熱回流等方法，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槟苡盟釅A滴定的物質(zhì)，然后利用返滴定法測定。 例如酸酐、醇、酯、醛和酮等帶羥基、羰基等的有機(jī)化合物的測定。,21,酯的測定,酯是非酸堿物質(zhì)，不能直接利用酸堿滴定進(jìn)行測量，但可通過轉(zhuǎn)變后直接測定。 (1) 將酯與已知濃度的過量的NaOH溶液共熱使其發(fā)生皂化反應(yīng)： CH3COOC2H5 + NaOH = CH3COONa + C2H5OH (2) 待反應(yīng)完全，以酚酞作指示劑，用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定過量的NaOH，即可測得酯的含量。,22,醛、酮的測定,醛類化合物既非

12、酸又非堿，當(dāng)然不能用酸堿滴定法直接測定。但醛類化合物可通過某些化學(xué)反應(yīng)，釋放出相當(dāng)量的酸或堿，便可間接地測定其含量。 用酸堿滴定法測醛酮常用鹽酸羥胺法和亞硫酸鈉法。,23,例如：丙烯醛與鹽酸羥胺在醇溶液中起反應(yīng)，釋放出相當(dāng)量的鹽酸(HCl)： CH2=CHCHO +NH2OHHCl CH2=(CH2)2=NOH + HCl + H2O 生成的HCl，以甲基橙作指示劑，用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。 注意：為了避免滴定劑與溶液中過量NH2OHHCl反應(yīng)，應(yīng)選擇在酸性范圍內(nèi)變色的指示劑，如甲基橙、溴酚藍(lán)等。,24,例如：甲醛與亞硫酸鈉在水溶液中發(fā)生下述反應(yīng)： HCHO + Na2SO3 + H2O H2

13、(OH)C-SO3Na + NaOH 釋放出NaOH，以酚酞或百里酚酞作指示劑，用酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定之。根據(jù)酸標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度及其體積，便可求得甲醛的百分比含量。,25,四、某些無機(jī)物含量的測定,氟硅酸鉀法測定硅： 1、試樣用堿熔融：將SiO2轉(zhuǎn)化為可溶性硅酸鹽。 2、在強(qiáng)酸性溶液中加入過量KF和KCl(降低沉淀的溶解度)，轉(zhuǎn)變?yōu)榉杷徕洺恋怼?K2SiO3 + 6F- +6H+ =K2SiF6+ 3H2O 3、氟硅酸鉀沉淀用KCl-乙醇洗滌；用酚酞作指示劑中和其吸附的游離酸。 4、加入沸水使其水解出HF。 K2SiF6 + 3H2O = 2KF + H2SiO3 + 4HF 5、生成的HF用堿標(biāo)準(zhǔn)

14、溶液滴定。 則 1molSiO2 1mol K2SiO3 1mol K2SiF6 4molHF 4mol NaOH,26,無機(jī)磷含量的測定方法 1、 含磷試樣用硝酸和硫酸處理后使磷轉(zhuǎn)化為磷酸。 2、 然后在硝酸介質(zhì)中加入鉬酸銨，生成黃色的磷鉬酸銨沉淀： 12MoO42- + 2NH4+ +H3PO4 + 22H+ = (NH4)2HPO412MoO3H2O+ H2O 3、 將沉淀過濾并洗滌后，溶于過量的定量的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液中： (NH4)2HPO412MoO3H2O + 27OH- =PO43- + 12MoO42- + 16H2O + 2NH3 4、以酚酞為指示劑，用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液返滴定剩

15、余的NaOH至試液的紅色褪去(pH8)。 生成的: 2NH3 + 2H+ = 2NH4+ PO43- + H+ = HPO42-,27,所以，1mol (NH4)2HPO412MoO3H2O 要消耗24mol的堿， 計量關(guān)系：1P 24OH- 據(jù)此求出試樣中的含量：,28,例 題,稱取含Na3PO4-Na2B4O7.10H2O試樣1.000g，溶解后，通過氫型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂RH收集流出液，以甲基紅為指示劑，用0.1000mol.L-1 的NaOH滴定，耗去30.00mL。隨后加入足量的甘露醇，以百里酚酞為指示劑，繼續(xù)用NaOH滴定，耗去40.00mL。 (1) 求原混合試樣中Na3PO4(M=164.0)和Na2B4O7.10H2O (M=381.0)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 (2) 為何用甲基紅作指示劑？,29,解：(1) Na2B4O7 + 5H2O = 2NaH2BO3 + 2H3BO3 Na3PO4 + 3RH = H3PO4 + 3RNa NaH2BO3+ RH = H3BO3 + RNa 試樣溶解后，通過氫型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂RH，收集的流出液為H3PO4和H3BO3的混合液， H3BO3是弱酸不能被準(zhǔn)確滴定， H3PO4在甲基紅變色范圍(pH=4