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分析化学 酸碱平衡与酸碱滴定法(5)

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滴定突跃:pKa?3~lgKWcNaOH(剩余)

? 浓度:增大10倍,突跃增加1个pH单位(上限); ? Ka:增大10倍,突跃增加1个pH单位(下限) 4、弱酸弱碱准确滴定条件

若以?pH=±0.30作为借助指示剂判别终点的极限,要使滴定误差在±0.2%以内,则突跃范围应大于0.6pH,这要求cKa?10?8(弱碱:cKb?10?8)。 ? 随着弱酸Ka变小,突跃变小,Ka在10—9左右突跃消失,这就说明,当Ka<10—9时,该酸无法

准确滴定。 5、强酸滴定弱碱

强酸→弱碱与强碱→弱酸类似,只要符合cKb?10?8这一条件,即可在误差允许的范围内准确滴定。

以HCl滴定NH3·H2O为例:

2.7.3 多元酸、混合酸和多元碱的滴定 1、多元酸能分步滴定的条件: ? 被滴定的酸足够强,cKan≥10—8

? 相邻两步解离相互不影响,?lgKa足够大。若?pH=±0.2,允许Et=±0.3%,则需?lgKa≥5(即相

邻的两级解离常数的比值必须大于105)。 2、滴定化学计量点的pH值的计算

以H3A为例(前提:可以分步滴定):

1H??※ sp1:H2A—按酸式盐计算——pH??pKa1?pKa2?或????Ka1Ka2 21—??H?Ka2Ka3 ※ sp2:HA2按酸式盐计算——pH??pKa2?pKa3?或???2KW??※ sp3:A3—按多元碱计算——?OH?Kc?c b1??Ka33、强碱滴定多元酸

以NaOH滴定0.1mol·L-1H3PO4为例:

NaOH滴定0.1mol·L-1H3PO4cKa3 < 10-8cKa2 > 10-8cKa1> 10-8pKa △lgKa2.127.2012.365.085.160 100 200 300 400 (T%)sp1H3A+H2A-pHA3-+NaOHHA2-+A3-10.09.4pHsp2= 9.66百里酚酞至浅蓝(10.0)sp2H2A-+HA2-5.04.4pHsp1= 4.70 MO至黄(4.4)4、混合酸分步滴定

A、两弱酸混合(HA+HB) ※ 被滴定的酸足够强, cKa≥10-8

cK※ 1a'>105

c2KaB、强酸+弱酸(H++HA) ※ Ka>10-7, 测总量

※ Ka<10-7, 测强酸量

§2.8 滴定误差 (了解)

2.8.1 终点误差

1、终点误差的定义与计算公式

在酸碱滴定中,通常利用指示剂来确定滴定终点。若滴定终点与化学计量点不一致,就会产生滴定误差,这种误差称为终点误差。它不包括滴定操作本身所引起的误差。终点误差一般以Et表示。

滴定剂过量或不足的物质的量?100% 计算公式:Et?被测物质的物质的量2、滴定强酸的终点误差

以NaOH滴定HCl为例:设用浓度为c的NaOH滴定HCl滴定体积为V0、浓度为c0的HCl。滴定至终点时,消耗的NaOH体积为V,则过量(或不足)的NaOH的量为(cV- c0V0),滴定终点误差为:

epepepepnNaOH?nHClcV?c0V0?cNaOH?cHCl?VepcNaOH?cHClEt???? epepnHClc0V0cHClVepcHCl ep时PBE:[H+]ep+[Na+]ep= [OH]ep+[Cl]ep

即cepNaOH-cepHCl=[OH-]ep-[H+]ep

?????OH?H??ep???ep Et? epcHCl

若ep与sp的pH差值为?pH,则

Ringbon误差公式: Et?KW?10?pH?10??pH?epcHCl10?pH?10??pH?100%=?100%

1ep?cHClKW若以HCl滴定NaOH,则Ringbon误差公式为:

10?pH?10??pHEt?=?100%

1ep?cNaOHKW3、弱酸弱碱滴定

以NaOH滴定一元弱酸HA为例:

Etc??epNaOHep?cHA?VepepcHAVepepepcNaOH?cHA? spcHAPBE:[H+] +[Na+] = [OH—] + [A—]

cepNaOH =[Na+]ep=[OH—]ep+ [A—]ep-[H+]ep

—ep+

=[OH]ep+ cHA-[HA]ep-[H]ep

即cepNaOH - cepHA =[OH—]ep-[HA]ep ??????OH?HAOH????ep??epepepEt????HA spspcHAcHA?pH = pHep - pHsp

KWspcHA?10?pH?10??pH?KaepcHARingbon误差公式: Et?10?pH?10??pHepsp?100%=?100%(其中cHA?cHA)

Kasp?cHClKW

4、多元酸滴定

以NaOH 滴定H3A为例:

10?pH?10??pH※ sp1:Et??100%

Ka1Ka210?pH?10??pH※ sp2:Et??100%

Ka22Ka3

2.8.2 酸碱滴定中CO2的影响 1、CO2的影响的来源:

①标准碱溶液或配制标准碱溶液的试剂吸收了CO2; ②配制溶液的蒸馏水吸收了CO2; ③在滴定过程中吸收了 CO2。

2、酸碱滴定中CO2的影响的程度由滴定终点的pH决定。

※ MO,MR(终点为酸性):Na2CO3 + 2H+ → H2CO3,1nNaOH=1nH+?对结果无影响! ※ PP(终点为碱性):Na2CO3 + H+→HCO3—,2nNaOH=1nH+?测得的c(HCl)偏高!

例8:配制标准NaOH溶液所用的固体NaOH中含有少量Na2CO3,标定后 。当用此NaOH

滴定未知酸时,如果用甲基橙作指示剂对结果有什么影响?如果用酚酞作指示剂对结

果有什么影响?

解:因为,标定NaOH的基准物质都是有机弱酸,因此必须选用酚酞做指示剂,此时Na2CO3 会被滴定成NaHCO3。 ※ 甲基橙作指示剂,Na2CO3会被滴定成H2CO3,结果偏低; ※ 酚酞作指示剂,Na2CO3会被滴定成NaHCO3,结果无影响。 §2.9 酸碱滴定法的应用 (重点)

1、常用酸碱标准溶液的配制与标定

①酸标准溶液:HCl (HNO3,H2SO4) 配制:用市售HCl(12 mol·L-1),HNO3(16 mol·L-1),H2SO4(18 mol·L-1)稀释。 标定:

a、无水Na2CO3,270-300℃烘1hr,MO or MR+溴甲酚绿(△); b、硼砂(Na2B4O7·10H2O ):60%相对湿度保存, 防失水。pHep=5.1, MR.

②碱标准溶液:NaOH

配制:以饱和的NaOH(约19 mol·L-1),用除去CO2 的去离子水稀释。 标定:

a、邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4),Mr=204.2,pKa2=5.4,PP; b、草酸(H2C2O4·2H2O),Mr=126.07,pKa1=1.25,pKa2=4.29,PP。

2、NaOH与Na2CO3混合碱的测定 A、BaCl2 法

①以MO为指示剂测总碱

②以酚酞为指示剂测NaOH:BaCl2 + Na2CO3=BaCO3+2NaCl ? 不用甲基橙作指示剂的原因:

若用甲基橙作指示剂,溶液呈酸性,部分BaCO3会溶解。 ? 具体流程:

HCl,MO??????CO2?H2OV1??NaOH?Na2CO3?

?BaCl2HCl,PP????NaOH?BaCO??????NaCl?H2O3V2??(cV2)HClMNaOH,?Na2CO3??NaOH?ms?1000B、双指示剂法 ? 具体流程:

NaOH??NaCl?????HCl,PP??HCl,MO ??????????? ???VV?NaHCO?CO?HONa2CO3?32???2121[(cV1?V2)]HClMNa2CO32?

ms?1000(cV2)HClMNa2CO3[c(V1?V2)]HClMNaOH,?Na2CO3?

ms?1000ms?10003、极弱酸的测定

对于一些极弱的酸(碱),有时可利用化学反应使其转变成为较强的酸(碱)再进行滴定,一般将此法称为强化法。例如,B(OH)3的测定:

B(OH)3+2H2OH3O++ B(OH)4— Ka=5.8×10-10

由于B(OH)3为极弱酸,故不能直接用NaOH进行滴定。当溶液中存在大量甘油或甘露醇时,由于它们与硼酸根形成稳定的配合物,使得B(OH)3在水溶液中的解离大大增强,以至于可被滴定。

??NaOH?

该配合物的酸性较强,其pKa=4.26,可用NaOH准确滴定(指示剂:PP)。 4、磷的测定

P→PO43—→(NH4)2HPMo12O40?H2O ↓

过滤、洗涤 、溶于过量NaOH →PO43—+12MoO42—+2NH3+16H2O+OH—(过量) PP,8.0 ↓ +HNO3标液 ↓ ↓

HPO42— NH4+ H2O

用过量NaOH溶解沉淀,再以标准HNO3溶液返滴。nP : nNaOH= 1:24,适于微量P的测定。 5、氮的测定 A、蒸馏法

([cV)(cV)NaOH]ANHCl??100% (甲基红+溴甲酚绿)

ms?1000(cV)HClANb、B(OH)3吸收:?N??100% (甲基红+溴甲酚绿)

ms?1000

a、HCl吸收:?N?c、滴定:?N??cHClVHCl?cNaOHVNaOH?MN?100% (甲基橙或甲基红)

msB、甲醛法

反应式:6HCHO+4NH4+=(CH2)6N4H++3H++6H2O

※ 利用NaOH标准溶液滴定反应生成的4个H 。

※ 六次甲基四胺(CH2)6N4是一种极弱有机碱,应选用酚酞作指示剂。

cVM※ ?N?NaOHNaOHN?100%

ms

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