强酸碱和一元弱酸碱的滴定.ppt

第六节 强酸（碱）和一元弱酸（碱） 的滴定 酸碱滴定反应常数 Kt 强酸强碱的滴定 一元弱酸（碱）的滴定 多元酸（碱）的滴定 一、酸碱滴定反应常数 Kt 1411 1. 0 10 t w K KH O H 1 a t bW A K K KKH A O H 1 b t aW HA K K KKHA (1)强酸碱的滴定 H+OH-=H2O (2)强碱滴定一元弱酸 OH- + HA=H2O+A- (3)强酸滴定一元弱碱 H+ + A- = HA 讨论： 水溶液中酸碱滴定反应完全程度取 决于 Kt大小 强酸强碱的反应程度最高 弱酸弱碱反应程度较差 Kt大小取决于被滴定酸碱的 Ka或 Kb， Ka或 Kb是影响酸碱滴定的最 重要因素 二、强酸强碱的滴定 强碱滴定强酸 强酸滴定强碱 H3O+ + OH- H2O+ H2O 14 t w 11K 1. 0 10 H O H K 反应完全程度高 要了解酸碱滴定的规律 ， 需 要研究： 1 滴定过程中 pH值的变化 2滴定曲线及其形状 3 滴定突跃范围 4 影响滴定突跃范围的因素 5. 指示剂的选择 （一）强碱滴定强酸 NaOH（ 0.1000mol/L）滴定 HCl（ 0.1000mol/L, 20.00mL） 滴定过程中溶液组成的变化： 开始 计量点之前 计量点 计量点之后 HCl NaCl+HCl(剩余） NaCl NaOH(过量） 问题： 溶液的 pH与滴定剂 NaOH的加入量之间 的关系是怎样的？ 滴定反应： NaOH + HCl = NaCl +H2O 滴定过程中的质子等恒式 PBE： Na+ H+ HCl NaOH H2O Cl- OH- H+ + Na+ = Cl- + OH- CBE H+ + = + V a+Vb Va+Vb CbVb CaVa Kw H+ 2 ( ) ( ) 4 2 b b a a b b a a W a b a b C V C V C V C V K V V V V H 2 ( ) 0b b a a W ab C V C VH H K VV 续强碱滴定强酸 1 滴定过程中 pH值的变化 （ 1）滴定开始之前， Vb = 0，溶液 pH值由 HCl的原始浓度决定 （ 2）滴定开始至化学计量点之前， Vb Va， 溶液 pH值由剩余 HCl的浓度决定，例如 SP前 0.1% 时 ，加入 NaOH 19.98mL： 0. 10 00 /aH C m ol L 1.0pH 520 .0 0 19 .9 8 0. 1 5. 0 10 / 20 .0 0 19 .9 8 ab a ab VVH C m ol L VV 4.3pH 续前 （ 3）化学计量点， Vb = Va（ SP）： （ 4）化学计量点之后， Vb Va ，溶液的 pH 值由过量 NaOH的浓度决定。例如， SP后 0.1%， 加入 NaOH 20.02mL 7 1 0 / wH O H K m o l L 7.0pH 520 .0 2 20 .0 0 0. 1 5. 0 10 / 20 .0 0 20 .0 2 ab b ab VVO H C m ol L VV 4.3pO H 9 . 7pH V NaOH pH V NaOH pH 0.00 1.00 20.02 9.70 2.00 1.09 22.00 11.68 4.00 1.18 24.00 11.96 6.00 1.27 26.00 12.12 8.00 1.37 28.00 12.22 10.00 1.48 30.00 12.30 12.00 1.60 32.00 12.36 14.00 1.75 34.00 12.41 16.00 1.95 36.00 12.46 18.00 2.28 38.00 12.49 19.98 4.30 40.00 12.52 20.00 7.00 2滴定曲线的形状 N a O H 滴定 H C l 0.1000-0.1000 mol/L 0 2 4 6 8 10 12 14 0 10 20 30 40 50 V NaOH (ml) pH 7.0 4.3 9.7 3 滴定突跃 滴定突跃： 化学计量点附近溶液 pH值突然变 化的现象 。 滴定突跃范围： 化学计量点前后 0.1% 时溶液 pH值 的变化范围 。 续强碱滴定强酸 4 影响滴定突跃的因素和指示剂的选择 影响因素：浓度 C ， pH ， 可选指示剂 多 例： C 10倍 ， pH 2个单位 选择原则： 1.指示剂变色点 pH接近化学计量点 2.指示剂变色范围部分或全部落在滴定 突跃范围内 甲基橙 甲基红 酚酞 C (mol.L-1) 强 碱 滴 定 强 酸 化学计量点 1.0 0.10 0.010 0.0010 滴 定 突 跃 -0.1% +0.1% 0 2 4 6 8 10 12 14 0 40 80 120 160 200 滴定百分数% pH 酸缓冲区 突跃区 碱缓冲区 V(NaOH) 中和 % pH 0.00 0.00 1.00 18.00 90.00 2.30 19.80 99.00 3.30 19.98 99.90 4.30 20.00 100.0 7.00 20.02 100.1 9.70 C (mol.L-1) 滴定突跃 1.000 3.30 10.70 0.1000 4.30 9.70 0.01000 5.30 8.70 （二）强酸滴定强碱 0.1000mol/L HCl标准溶液滴定 0.1000mol/L的 NaOH 滴定曲线形状类似强碱滴定强酸 ， pH 变化相反 滴定突跃范围决定于酸标液浓度及被 测碱浓度 指示剂的选择：甲基红 ， 酚酞 三、一元弱酸（碱）的滴定 （ 一 ） 强碱滴定弱酸 （ 二 ） 强酸滴定弱碱 （一）强碱滴定弱酸 NaOH（ 0.1000mol/L） HAc（ 0.1000mol/L , 20.00mL） 1 滴定过程中 pH值的变化 2滴定曲线的形状 3 影响滴定突跃的因素和指示剂的选择 4 弱酸被准确滴定的判别式 1 a t bW KAK H A O H K K 反应完全程度不高 HA + OH- = A- + H2O 根据质子等衡式： H N a A c O H + + - -+ = + O H O H a w H A c H A c O H a C V K K H C V V H K H + + + = + + aw H A c H A c a OH aw O H H A c a KK V C H H K H V KK C C H H K H + + + + 骣 +- + 桫 = - - + + OH- + HA A- + H2O 1滴定过程中 pH值的变化 （ 1）滴定开始之前， Vb = 0 HAc水溶液。 53 1 . 8 1 0 0 . 1 0 0 0 1 . 3 4 1 0 / aaH C K m o l L 2 .8 7pH （ 2）滴定开始至化学计量点前， Vb Va ： HAc + NaAc pH缓冲溶液。 SP前 0.1% 时 ，已加入 NaOH 19.98mL 11( ) ( 4. 74 1 ) 2. 87 22 aa pH pK pC 2 5 5 .0 1 0l g 4 .7 4 l g 7 .7 4 5 .0 1 0 AC a H A C C p H p K C 520 .0 0 19 .9 8 0. 10 00 5. 0 10 / 20 .0 0 19 .9 8HA C C m ol L 219.98 0. 10 00 5. 0 10 / 20 .0 0 19 .9 8AC C m ol L 9 9 .9 %l g 4 .7 4 l g 7 .7 4 0 .1 % AC a H A C C p H p K C （ 3）化学计量点， Vb = Va ， NaAc水溶液 5.28pO H 8 . 7 2pH 14 6 5 10 0.05 5.3 10 1.8 10 w b b b a K OH K C C K 0.1000 0. 05 00 0 / 2bC m ol L （ 4）化学计量点之后， Vb Va ： NaOH + NaAc SP后 0.1% 时 ，已加入 NaOH 20.02mL 5 20 .0 2 20 .0 0 0. 10 00 20 .0 2 20 .0 0 5. 0 10 / ba b ba VV O H C VV m ol L 4.30pO H 9 . 7 0pH 5 0.1% 0.1% 0.1 20.00 20.00 20.02 5.0 10 / aa ab CV OH VV mol L 0 2 4 6 8 10 12 14 0 50 100 150 200 滴定百分数% pH 强 碱 滴 定 弱 酸 HAc HCl 突跃区 碱缓冲区 共轭缓冲区 pKa aKppH1 A H A %50 ， 时，滴定至 化学计量点： 8.72 突跃 突跃 滴定突跃： 7.76 9.70 在弱碱性范围， Et = -0.1%， pH = pKa + 3 强碱滴定弱酸，只 可用弱碱性范围变 色的指示剂。 0.1000 mol.L-1 NaOH 滴定同浓度、不同强度的酸 0 2 4 6 8 10 12 14 0 50 100 150 200 滴定百分数% pH HCl 10-5 10-6 10-7 10-8 可 行 性 判 断 Ka 目测终点准确滴定的可 行性判断： CKa 10-8 3影响滴定突跃的因素和指示剂的选择 影响因素：被滴定酸的性质 ， 浓度 C一定， Ka ， Kt ， pH Ka一定， C ， pH （滴定准确性越差） 指示剂的选择： pH =7.74 9.7， 选碱性范围变色的酚酞 ， 百 里酚酞 4 弱酸能被准确滴定的判别式： Ca Ka 10-8 （二）强酸滴定弱碱 HCl（ 0.1000mol/L） NH3（ 0.1000mol/L,20.00mL） 1. 滴定曲线：与强碱滴定强酸类似 ， 曲线变化相反 2弱碱能被准确滴定的判别式： Cb Kb 10-8 3. 影响滴定突跃的因素和指示剂的选择 H3O+ + A- HA + H2O 1 b t aW HA K K KKHA 反应完全程度不高 sp: pH=(pKa+pC)/2=(pKw-pKb+pC)/2 =(14-4.74+1.30)/2=5.28 -0.1%: pH=pKa+lg(CNH3/CNH4+) =9.26+lg(0.1/0.99)=6.26 pH=6.26 +0.1%: H+=0.1% 0.05=5 10-5 pH=4.30 续 H C l滴定 NH 3 0.1000-0.1000mol/L 0 2 4 6 8 10 12 14 0 20 40 60 V HCl (ml) pH H C l 滴定N a O H H C l 滴定N H 3 酚酞 强酸滴定弱碱 -A H H A b t aw K1K KK （ 3） 强酸滴定弱碱，只 可用在酸性介质变色的指 示剂。 s p a s p1 H K C （ ） （ 2） 化学计量点落在酸 性介质； pH 7 0 2 4 6 8 10 12 0 50 100 150 200 滴定百分数% pH 甲基橙 甲基红 四、终点误差 Et = CT, ep - CA , ep C A , ep 100% (一 )强碱（酸）滴定强酸（碱） 终点时 CBE： Na+ep+H+ep =Cl-ep +OH-ep 即： Na+ep- Cl-ep = OH-ep - H+ep Et = OH-ep - H+ep CA， ep 100% (一 )强碱（酸）滴定一元弱酸（碱） 终点时 CBE： Na+ep+H+ep =A-ep +OH-ep 即： Na+ep-A-ep-HAep = OH-ep-H+ep-HAep CNaOH,ep CHA, ep = OH-ep-H+ep-HAep Et = OH -ep-H+ep-HAep CHA, ep Et = OH -ep-H+ep CHA, ep -HA, ep 100% 林邦误差公式： p H p H t e p t 1 0 1 0 E 1 0 0 % CK 当 Et 0.1%， pH=pHep-pHsp= 0.2时： 20 . 2 0 . 2 5 a , e p t 1 0 1 0C K 9 .1 0 1 0 0 .1 % Kt=Ka/Kw Ca Ka10-8（ 准确滴定弱酸碱的条件） 例：用 0.10mol/L NaOH滴定 0.10mol/L HAc， 终点时 pHep=9.00，计算终点误差。 解： e p e p t H A c , e p H A c , e p O H H E 1 0 0 % C 9. 00 5. 00 H A c , e p H 1 0 O H 1 0 C 0 .0 5 0 m o l / L 其 中 ： ， ， 9.00 5 9 . 0 0 5 . 0 a H 1 0 5 .5 6 1 0 H K 1 0 1 .8 1 0 H A c ,e p 5. 00 9. 00 5 t 1 0 1 0 E 5 .5 6 1 0 1 0 0 % 0 .0 5 0 0 .0 1 4 % 解： p H p H t e p t 1 0 1 0E 1 0 0 % CK ep 5 9 t 14 W e p sp e p sp b A c , e p sp C 0.050 m ol / L K a 1.8 10 K 1.8 10 K 10 pH pH pH pH 9.00 1 pO H ( pK pC ) 2 1 ( 9.03 1.30) 5.28 pH 8.72 2 pH 9.00 8.72 0.28 ， ， ， pH pH t e p t 0. 28 0. 28 9 10 10 E 100 % CK 10 10 100 % 0.01 5% 0.05 0 1.8 10 练习 1. 浓度均为 1.0mol/L的 HCL溶液滴定 NaOH溶液 的滴定突跃范围是 pH=3.310.7， 当浓度变为 0.01mol/L时 ， 其滴定突跃范围如何变化 ？ 解： 根据浓度缩小 10倍 ， 滴定突跃范围缩小 2个单位 所以浓度缩小 100倍 ， 滴定突跃范围缩小 4个 pH单位 0.1000mol/L NaOH 滴 定一元弱酸 2 4 6 8 10 12 14 0 10 20 30 40 50 V NaOH (ml) pH Ka=1.8E-5 Ka=1.0E-6 Ka=1.0E-8 Ka=1.0E-10 Ka=1.0E-12 酸 强 度 的 影 响