分析化学滴定分析概论

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50
100
200%
四、多元酸(碱)的滴定
1.多元酸的滴定的条件(P54) (1)cKai ≥10-8 能准确滴定(同一元弱酸) (2)Ka1/Ka2 ≥104能分步滴定 2.多元碱的滴定条件(P55) (1)cKbi ≥10-8 能准确滴定(同一元弱碱) (2)Kb1/Kb2 ≥104能分步滴定 3.选择各段突跃范围内变色的指示剂
Hale Waihona Puke Baidu
甲基橙是一种有机弱碱,在水溶液中的解离平衡 和颜色为:
甲基橙 (MO)
CH3 N CH3
H N N
SO3-
红3.1
橙4.0
H+ OH- pKa=3.4
CH3 CH3
N
N
N
SO3-
4.4黄
常用单一酸碱指示剂变色范围
3.1 4.4
甲基橙MO
4.0
甲基红MR
4.4 5.0
6.2
酚酞 PP
8.0
10.0 9.0
二、标准溶液浓度的配制 基准物质 : 能用于直接配制和标定标准溶液 的物质。 基准物质应具备条件: 1.纯度足够高(99.9%以上); 2.物质组成与化学式完全相符; 3.性质稳定; 4.摩尔质量大。 标准溶液配制方法有直接法和间接法两种。
三、标准溶液浓度计算
1. 直接配制法 称一定量的基准物质B(mB)g直接溶于一定量(V)L的溶 剂配制。标准溶液浓度为 cB=nB/V=mB/MBV 2.间接配制法 需标定 (1)基准物质标定法 (2)标准溶液比较法 根据滴定剂和被测物质的比计算求出。 bB+tT=aA cB=b/t * cT *VT/VB =bmT/tMT VB
△lgKa
pHsp1= 4.70
MO至黄 (4.4)
200 300 400 (T%)
5.08
第三节 常用酸碱标准溶液的配制与标定
一、 HCl标准溶液配制与标定(约0.1 mol· L-1)
1.配制: 由于HCl易挥发,只能选用稀释浓盐酸来配制成近似 0.1mol· L-1浓度溶液, 再用基准物质或已知准确浓度的 标准溶液标定其准确浓度。(HCl易挥发,配制时应 比计算 量多取一些,一般取9ml) 2.标定: 常用基准物质是无水 Na2CO3,标定反应为: 2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2O+CO2 用溴甲酚绿-甲基红混合指示剂(绿色 紫红色) 由于产物CO2易溶于水生成H2CO3,影响计量点酸度, 接近终点时, 应煮沸2~3分钟,充分振摇。
H2O
pH + pOH = pKw =14
例题: 0.1000 mol· L-1 NaOH滴定20.00 mL 0.1000mol· L-1 HCl
(1) 滴定前: 溶液pH [H+]=cHCl=0.1000mol· L-1 pH=1.00 (2) 滴定开始到sp前: [H+]=cHCl(剩余) -0.1%即当滴加NaOH溶液19.98mL时,剩余的HCl溶 液0.02mL: [H+]=(0.1000×0.02)/(20+19.98) =5.0×10-5 mol/L pH=-lg [H+]= 4.30 (3) sp时: [H+]=[OH-]=1.0×10-7mol· L-1 pH=7.00 (4) sp后: [OH-]=cNaOH(过量) +0.1%即当滴加NaOH溶液20.02mL时,剩余的NaOH溶液 0.02mL: [OH-]= (0.1000×0.02)/(20+20.02) =5.0×10-5 mol/L pOH = =-lg [OH-]= 4.30
pH=14.00-4.30=9.70
0.1000mol· L-1 NaOH滴定20.00mL 0.1000mol· L-1 HCl
NaOH HCl被 剩余HCl 滴定百 mL mL 分数
0.00 18.00 19.80 19.98 0.00 0.90 0.99 0.999 20.0 2.00 0.20 0.02
第三章 滴定分析概论
第一节 滴定分析法概述
滴定分析法:又称容量分析法,是最经 典的化学分析方法。
标准溶液
化学计量关系 指示剂
标准溶液
被测物质
概念:标准溶液;滴定;化学计量点;指 示剂;滴定终点;终点误差。
待测溶液
一、滴定分析法对化学反应的要求: 1.反应必须定量完成。反应严格按照一定的化学反应 式进行,无副反应发生,反应完成程度应达到 99.9%以上,这是滴定分析定量计算的基础。
ca
-0.1%即当滴加HCl溶液19.98mL时,溶液 pH=6.30
(3)
sp时: 酸碱完全反应生成NH4Cl , 为强酸弱碱盐水解
[H ] =
此时NH4Cl溶液pH=5.28
Kw ca Kb
强碱滴定弱酸滴定曲线的讨论: 1. 强酸滴定弱碱滴定曲线与强 碱滴定弱酸滴定曲线相似, pH 只是pH值变化由大到小, 滴定曲线形状相似,方向
(3)
sp时: 酸碱完全反应生成NaAc, 为强碱弱酸盐水解
[OH- ] = Kw cb Ka
此时NaAc 溶液pH=8.70
强碱滴定弱酸滴定曲线的讨论:
1. 滴定前,弱酸在溶液中部分离 (4) sp后: 溶液pH取决于过 + 解,溶液中[H ]离子浓度较低, 量的NaOH,计算方法与滴定 HCl溶液相同 pH=9.70 曲线开始点提高;
第二节 标准溶液
一、标准溶液浓度的表示方法
标准溶液: 已知准确浓度的试剂溶液,又称滴定液。 1.物质的量浓度cB: c nB B V 2.滴定度T: (1)TB(g/ml):每毫升标准溶液中所含溶质的质量。 (2)TT/A (g/ml):每毫升标准溶液相当于待测物质 的质量。(T代表标准溶液物质的化学式, A代表待测组分的化学式) 待测物质的质量mA = TT/A*VT
NaOH滴定0.1mol· L-1H3PO4
cKa3 < 10-8
cKa2 > 10-8
pH
HA2+A3-10.0
9.4
A3-+NaOH
pHsp2= 9.66 百里酚酞至浅 蓝(10.0)
sp2
cKa1> 10-8 pKa 2.12 7.20 12.36 5.160
100
H2A-+HA2sp1 H3A+H2A5.0 4.4
余的HAc已很少 ,pH变化加
2
0 0
快;
5. 化学计量点前后,产生pH突跃, 与强酸相比,突跃变小;
6.强碱滴定弱酸只能选择在酚酞作 指示剂,不能用甲基橙;
7.强碱滴定弱酸突跃范围不仅与弱 酸浓度有关,还与弱酸的强度Ka 有关。随着弱酸的Ka变小,突跃 变小,Ka在10-9左右,突跃消失 (右图),不能被准确滴定; 弱酸能被准确滴定的条件为: cKa≥10-8
按3:1混合
5.0------------5.1-------------5.2 橙红 灰 绿 (黄+红) (绿+橙红)(蓝+黄) 用于Na2CO3标定HCl时指示终点
第二节
酸碱滴定类型及指示剂的选择
滴定曲线:溶液pH 随标准溶液 加入体积变化的曲线
化学计量点(sp) 滴定终点(ep) 滴定突跃 (±0.1%)
0
1
2
二、强碱滴定弱酸
例:0.1000 mol/LNaOH滴定0.1000mol/LHAc(pKa=4.76)
反应方程式为:NaOH+HAc
NaAc+H2O
(1) 滴定前: 溶液pH [H+]= Kaca =0.0013mol· L-1 pH=2.88 (2) 滴定开始到sp前:溶液中HAc和NaAc形成了缓冲溶液, cb [H+]可根据缓冲溶液来计算。 pH = pK a +lg ca -0.1%即当滴加NaOH溶液19.98mL时,溶液 pH=7.74
pH
HA 12
10
8 6 4 2
A突 跃 9.70 8.70 7.70 4.30
A-+OH-
2.滴定开始时,曲线有一小段上 升高较快,这是由于生成的
Ac 产生同离子效应,使HAc
酚酞 甲基红
-
更难离解,[H ]降低较快; 3. 继续滴加NaOH,溶液形成缓
+
HA HCl
1
冲体系,曲线变化平缓;
甲基橙 4. 接近化学计量点时,溶液中剩
溶剂 溶剂影响酸碱指示剂的解离平衡常数KHIn
指示剂用量 不宜多,过多会使变色不敏锐。
例:50~100mL溶液中2~3滴PP,pH≈9变色, 而10~15滴PP, pH≈8变色
滴定程序 人眼对由浅到深的变化较为敏感
三、混合指示剂
通过颜色互补,使变色范围变窄, 变色更敏锐
溴甲酚绿+甲基红
突 sp: [H+]=[OH-] =10-7.00 跃
sp后:[OH-]=cNaOH(过量)
40.00
2.000
20.00
强碱滴定强酸滴定曲线的讨论:
1. 从滴定开始到加入NaOH溶液 19.98ml,溶液pH值从1.00上升到 4.30,仅改变3.30个pH单位,曲线 上升缓慢; 20.02ml时,共滴入NaOH溶液 0.04ml(约1滴),即化学计量点前后 相对误差为±0.1%范围内,溶液
三、强酸滴定弱碱
例:0.1000 mol/LHCl标液滴定0.1000mol/L NH3· H2O(pKb=4.75)
反应方程式为:HCl+NH3· H2O
(1) 滴定前: 溶液
[OH- ] = Kb cb
NH4Cl+H2O
pH=11.1
pH = pK a +lg
(2) 滴定开始到sp前:溶液中NH3·H2O和NH4Cl形成了缓冲 cb 溶液, [H+]可根据缓冲溶液来计算。
HIn
H+ + In-
KHIn= [HIn]
[H+][In-]
=
KHIn
[H+]
[In-]
[HIn]
[In-] / [HIn] > 10, 显示 In- 色
[In-] / [HIn] < 0.1, 显示 HIn 色 理论变色范围:pH = pKHIn 1
二、影响指示剂变色范围的因素
温度 温度影响酸碱指示剂的解离平衡常数KHIn
pH 12
2.当滴入的NaOH溶液19.98ml增加到 10
8 6 4 2 0
9.70 sp+0.1%
突 跃
sp 7.00
4.30 sp-0.1%
pH值从4.30迅速上升到9.70,改变
5.40个pH单位,曲线急剧上升;
0 3. 继续滴加NaOH,pH变化又比较小,
曲线变化缓慢。
20
40 mL
NaOH加入体积
(4) sp后: 溶液pH取决于过量 的HCl,pH=4.30
NaOH
NH3
相反;
2.滴定突跃pH范围是6.30 ~
8.0
6.25 5.28 6. 2 4. 4 3. 1 150
4.30,处于弱酸性范围,
只能选择甲基红或甲基橙
作指示剂。
4.30
3.同前,弱碱能被准确滴定 的条件为:cKb≥10-8
0
溶液浓度对滴定突跃的影响
pH
12
10.7
10
9.7 8.7 7.0
8
6
浓度增大10倍, 突跃增加2个pH 单位。
5.3 4.3
-1 0.01mol· L 3.3 0.1mol· L-1 1mol· L-1
5.3~8.7 4.3~9.7 2 3.3~10.7
4
适当范围内,酸碱 浓度越大,滴定突 跃范围越大,可供 选择的指示剂越多。 浓度过大也不行。 一般浓度控制在 0.1~0.5mol· L-1为宜。
过量
NaOH mL
pH
1.00 2.28 3.00 4.30
[H+]计算
滴定前:[H+]=cHCl sp前:[H+]=cHCl(剩余)
20.00
20.02 20.20 22.00
1.000
1.001 1.010 1.100
0.00
0.00
0.02 0.20 2.00
7.00
9.70 10.70 11.68 12.52
滴 定 突 跃
SP
指示剂选择: pHep与pHsp尽可能接近,以减小滴定误差
注:化学分析法相对误差一般不大于0.2%。
一、强碱滴定强酸和强酸滴定强碱
强酸碱滴定离子反应方程式均为: H++OH25℃时水溶液中:[H+] [OH-]=1.0×10-14 = Kw
(Kw是水的质子自递常数,仅与温度有关)
2.反应必须迅速完成。
3.待测物中的杂质不得干扰主反应,否则应预先除杂。
4.有适当简便的方法确定化学计量点。
二、滴定分析法的分类: 酸碱滴定法([H+]+[OH-] 非水溶液酸碱滴定法 沉淀滴定法 配位滴定法 氧化还原滴定法
H 2 O)
三、滴定分析法的主要滴定方式: 1.直接滴定法 标准溶液 滴定 待测溶液 2. 返滴定法 标准溶液(2) 滴定 待测溶液(加入过量标准溶液(1)) 3.置换滴定法 待测组分与滴定剂不能定量反应 如用重铬酸钾标准溶液滴定硫代硫酸钠溶液,由于 S存在变价,没有一定的计量关系。 4.间接滴定法 待测组分不能与滴定剂直接反应 如 Ca2+ 沉淀为 CaC2O4 ,再用硫酸溶解,用 KMnO4 滴定 C2O42-,间接测定Ca2+
第五章 酸碱滴定法
第一节 酸碱指示剂
一、酸碱指示剂的变色原理及变色范围 酸碱指示剂一般是有机的弱酸或弱碱,在水溶液中 存在一定的解离平衡,且在解离的同时发生结构变 化,酸式和其共轭碱式具有明显不同的颜色,随着 酸碱的加入平衡移动,从而显示酸或碱的颜色。 例如:酚酞、甲基橙指示剂
酚酞:有机弱酸,偶氮类结构,碱滴酸时用。 变色范围:810,无色变红色。
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