磷酸的电位滴定

讲解人：韩甜甜讲解人：韩甜甜分析测试实验室分析测试实验室 一、实验目的一、实验目的1掌握电位滴定法的操作及确定计量点的方法;2学习用电位滴定法测定弱酸pKa的原理及方法。电位滴定法的特点：1.终点确定没有主观性，不存在观测误差，结果更准确。2.可进行有色液、混浊液及无合适指示剂的样品溶液测定。3.可用于弱酸或弱碱的离解常数弱酸或弱碱的离解常数、配合物稳定常数等热力学常数的测定。4.易实现连续、自动和微量滴定，数据处理费时。电位滴定法属于滴定分析，电位滴定法属于滴定分析，根据滴定过程中电池电动势的突根据滴定过程中电池电动势的突变来确定终点变来确定终点。电位突跃代替了指示剂的变色。电位突跃代替了指示剂的变色。 磷酸(H3PO4)的电位滴定是以NaOH标准溶液为滴定剂标准溶液为滴定剂， 随滴定剂随滴定剂NaOH的不断加入，被测物的不断加入，被测物H3PO4与滴定剂与滴定剂NaOH发生反应，溶液的发生反应，溶液的pH值不断变化。值不断变化。 以加入的NaOH的体积V为横坐标，相应的pH值为纵坐标则可绘制pH-V滴定曲线 从曲线上不仅可以确定滴定终点，而且也能求算求算pKa1以及pKa2。二、实验原理二、实验原理 磷酸H3PO4为多元酸， 在水溶液中分步离解H3PO4 + H2O = H3O+ + H2PO4-当用NaOH标准溶液滴定到H3PO4=H2PO4-时，即半中和半中和时，溶液中氢离子浓度就是电离平衡常数溶液中氢离子浓度就是电离平衡常数Ka1Ka1H+ ，pKa1=pH第一半中和点对应的第一半中和点对应的pH值即为值即为pKa1434231POHPOHOHKa继续用Na0H标准溶液滴定H2PO4- = H3O+ +HP042-当用NaOH标准溶液滴定到HPO42-=H2PO4-时，即半中和半中和时，溶液中溶液中氢离子浓度就是电离平衡常数氢离子浓度就是电离平衡常数Ka2此时的Ka2H+，即pKa2=pH故第二半中和点体积对应的故第二半中和点体积对应的pH值即为值即为pKa2422432POHHPOOHKa绘制绘制pHV滴定曲线，确定化学计量点，滴定曲线，确定化学计量点，(半中和点的体积半中和点的体积)对应的对应的pH值，即为值，即为H3PO4的的pKa。三三切切线线法法三、仪器及试剂三、仪器及试剂 MP511型pH计 复合电极 电磁搅拌器 NaOH标准溶液(0.1021mo1L) 磷酸样品溶液 6743521工作电池工作电池指示电极指示电极参比电极参比电极待测溶液待测溶液H3PO4根据滴定过程中化学计量点根据滴定过程中化学计量点附近的电位突跃来确定终点附近的电位突跃来确定终点滴定装置连接示意图滴定装置连接示意图滴定剂滴定剂0.1021mol/LNaOH(-) Ag,AgClHCl溶液溶液膜膜H+(x)KCl (饱和饱和)Hg2Cl2,Hg (+) 多孔固体多孔固体饱和饱和KCl溶液溶液（参比电极的内部溶液）（参比电极的内部溶液）0.1mol/L HCl溶液（内参比溶液）溶液（内参比溶液）Ag-AgCl电丝（电丝（内参比电极内参比电极）Hg-Hg2Cl2电丝（电丝（外参比电极外参比电极）H+选择性玻璃膜选择性玻璃膜复合复合pHpH电极电极将将玻璃电极玻璃电极和和甘汞电极甘汞电极组合在组合在一起，构成一起，构成单一电极体单一电极体。优点：体积小，坚固，耐优点：体积小，坚固，耐用，有利于小体积溶液用，有利于小体积溶液pHpH测定测定四.实验步骤一.用用pH=4.00标准缓冲溶液校准标准缓冲溶液校准pH计计二.移取0.1mol/LH3PO410mL于100mL烧杯，加10mL水(记录pH)三.NaOH滴定：每次每次1.00mL，8次，分别记次，分别记pH 每次每次0.50mL至至pH=3.2 每次每次0.10mL至至pH6.0 每次每次1.00mL至至pH7.0 用用pH=9.18的标准缓冲溶液校准的标准缓冲溶液校准pH计计 每次每次1.00mL至至pH8.0 滴一次滴一次0.50mL，记，记pH 每次每次0.10mL至至pH=10.8 每次每次1.00mL至至pH=11.4 加入加入NaOH的的体积体积V/mLpH计读数计读数pHV VpH/ /V V2 2pH/ /V V2 2 : : : : : : : : : : : : :H3PO4电位滴定数据处理表电位滴定数据处理表错位对齐表格错位对齐表格一阶微商一阶微商二阶微商二阶微商1按表中记录的按表中记录的NaOH标准溶液体积及相应的标准溶液体积及相应的pH值，值，pHV法作图求出第一化学计量点消耗的第一化学计量点消耗的NaOH溶液体积溶液体积，计算计算磷酸溶液的确切浓度磷酸溶液的确切浓度。 2. 根据第一、第二半中和点所消耗根据第一、第二半中和点所消耗NaOH的体积，的体积， 由pHV曲线曲线找出第一个第一个与第二个与第二个半中和点对应的半中和点对应的pH值值，计算磷计算磷酸的酸的Ka1和和Ka2。 结论结论: : 在一定条件下在一定条件下（pH 1pH 11212）, , 电动势电动势E E与与pHpH成线性关系成线性关系2.303pHRTEKFNernstNernst方程方程 pH pH计的使用计的使用1）接入电源，）接入电源，按按键开机。键开机。2） 按按键仪器进入较准模式键仪器进入较准模式，屏幕显示闪烁的，屏幕显示闪烁的“CAL 1”,提示进入第一提示进入第一点较准。点较准。3） 将将pH电极在纯水中洗净并吸干，浸入电极在纯水中洗净并吸干，浸入pH6.86缓冲溶液中，等测量值稳定缓冲溶液中，等测量值稳定并且显示并且显示“ ” 图标时，再按图标时，再按键，屏幕显示闪烁的键，屏幕显示闪烁的“6.86”，几秒钟后，几秒钟后较准完成，显示稳定的较准完成，显示稳定的pH值和闪烁的值和闪烁的“CAL 2”图标，进入第二点较准。图标，进入第二点较准。4）将）将pH电极在纯水中洗净并吸干，浸入电极在纯水中洗净并吸干，浸入pH4.00缓冲溶液中，等测量值稳定缓冲溶液中，等测量值稳定并且显示并且显示“ ” 图标时，再按图标时，再按键，键，LCD显示闪烁的显示闪烁的“4.00”，几秒钟，几秒钟后较准完成。后较准完成。5）按按键确认两点校准并进入测量模式键确认两点校准并进入测量模式。屏幕左下角显示二点校准的指示图标屏幕左下角显示二点校准的指示图标“ ”。6） 测定：测定：将电极取出，用蒸馏水清洗，用吸水将电极取出，用蒸馏水清洗，用吸水纸吸干后插入待测溶液中，此时的读数便是该溶纸吸干后插入待测溶液中，此时的读数便是该溶液的液的pH值。值。注意事项1 滴定剂的加入，发生中和反应是迅速的，但电极响应是有一定时间的，所以应在滴加标准溶液平衡后读数（pH值不变时）。2 搅拌速度不宜太快，以免溶液溅失。