多元酸(碱)的滴定

5-7多元酸(碱)的滴定一、多元酸碱分步滴定的可行性判据存在问题：1.多元酸分步离解出来的H+是否均可被测定；2.若均可被滴定，会形成几个明显的pH突跃？3.若有几个pH突跃，如何选择指示剂？由一元弱酸准确滴定的条件，即caKa≥10-7.7或cspKa≥10-8可知，只要csp1Ka1≥10-8、csp2Ka2≥10-8、csp3Ka3≥10-8多元弱酸分步离解的H+均可测定，反之均不能，或不能准确滴定。当csp3Ka3≥10-8，H+均可被准确滴定，是分步滴定还是一次滴定呢？决定于Ka1/Ka2比值，以及对准确度的要求。一般说来，若|Et|≤0.3%,滴定突跃应不小于0.4个pH单位，则要求Ka1/Ka2≥105才能满足分滴定的要求。1.Ka1/Ka2≥105,且csp1Ka1≥10-8,csp2Ka2≥10-8，则二元酸可分步滴定，即形成两个pH突跃，可分别选择指示剂指示终点。2.Ka1/Ka2≥105,csp1Ka1≥10-8、csp2Ka2＜10-8,第一级离解的H+可分步滴定，按第一个计量点的pH值选择指示剂.3.Ka1/Ka2＜105，csp1Ka1≥10-8，csp2Ka2≥10-8,不能分步滴定，只能按二元酸一次被滴定。4.Ka1/Ka2＜105，csp1Ka1≥10-8，csp2Ka2＜10-8，该二元酸不能被滴定。二、多元酸的滴定（一）磷酸的滴定用0.1000mol/LNaOH标准溶液滴定0.10mol/LH3PO4。Ka1=7.6×10-3,Ka2=6.3×10-8,Ka3=4.4×10-13,第一计量点时：c=0.10/2=0.050mol/Lmol/LpH=4.70选择甲基橙作指示剂，并采用同浓度的NaH2PO4溶液作参比。5121100.2][aaaKcKcKH第二计量点时：c=0.10/3=0.033mol/Lmol/LpH=9.66若用酚酞为指示剂，终点出现过早，有较大的误差。选用百里酚酞作指示剂时，误差约为+0.5%。1032102.2)(][cKcKKHwaa图5-10NaOH滴定磷酸的滴曲线c(NaOH)=c(H3PO4)（二）有机酸的滴定用0.1000mol/LNaOH标准溶液滴定0.10mol/LH2C2O4。Ka1=5.9×10-3,Ka2=6.4×10-5。按照多元酸一次被滴定，若选用酚酞作指示剂，终点误差约为+0.1%。（三）多元碱的滴定多元碱用强酸滴时，情况与多元酸的滴定相似。例如用0.10mol·L-1HCl滴定0.10moL·L-1Na2CO3溶液。Csp1Kb1=0.050×1.8×10-4＞10-8Csp2Kb2=0.10÷3×2.4×10-8=0.08×10-8Kb1/Kb2≈104第一级离解的OH-不能准确滴定。第一化学计量点时：[OH-]=(Kb1Kb2)1/2pOH=5.68pH=8.32可用酚酞作指示剂，并采用同浓度的NaHCO3溶液作参比。第二化学计量点时，溶液CO2的饱和溶液，H2CO3的浓度为0.040moL·L-1[H+]=(cKa1)1/2=1.3×10-4moL·L-1pH=3.89可选用甲基橙作指示剂。图5-10HCl滴定碳酸钠的滴曲线c(HCl)=c(Na2CO3)（四）混合酸（碱）的滴定（五）酸碱滴定中CO2的影响市售的NaOH试剂中常含有1%-2%的Na2CO3，且碱溶液易吸收空气中的CO2，蒸馏水中也常含有CO2，它们参与酸碱滴定反应之后，将产生多方面而不可忽视的影响。1、若在标定NaOH前的溶液中含有Na2CO3，用基准物草酸标定(酚酞指示剂)后，用此NaOH滴定其它物质时，必然产生误差；2、若配制了不含CO32-的溶液，如保存不当还会从空气中吸收CO2。用这样的碱液作滴定剂(酚酞指示剂)的浓度与真实浓度不符。3、对于NaOH标准溶液来说，无论CO2的影响发生在浓度标定之前还是之后，只要采用甲基橙为指示剂进行标定和测定，其浓度都不会受影响。4、溶液中CO2还会影响某些指示剂终点颜色的稳定性。5-8酸碱滴定法的应用一、混合碱的分析1、烧碱中NaOH和Na2CO3含量的测定烧碱(氢氧化钠)在生产和贮藏过程中，因吸收空气中的CO2而产生部分Na2CO3。在测定烧碱中NaOH含量的同时，常常要测定Na2CO3的含量，故称为混合碱的分析。分析方法有两种：(1)双指示剂法所谓双指示剂法，就是利用两种指示剂在不同计量点的颜色变化，得到两个终点，分别根据各终点时所消耗的酸标准溶液的体积，计算各成分的含量。烧碱中NaOH和Na2CO3含量的测定，可用甲基橙和酚酞两种指示剂，以酸标准溶液连续滴定。具体做法是：在烧碱溶液中，先加酚酞指示剂、用酸(如HCl)标准溶液滴定至酚酞红色刚好褪去。此时，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)，设消耗HCl为V1毫升。然后加入甲基橙指示剂，继续以HCl滴定至溶液由黄色变成橙色，这时NaHCO3已全部被滴定，记下HCl的用量，设为V2毫升。整个滴定过程所消耗HCl的体积关系可图解如下：={[c(V1-V2)]HCl/1000×40.00}/ms={[(2cV2)HCl/(2×1000)]×105.99}/msNaOHW32CONaW双指示剂法操作简单，但因滴定至第一计量点时，终点观察不明显，有1％左右的误差。若要求测定结果较准确，可用氯化钡法测定。(2)氯化钡法先取1份试样溶液以甲基橙作指示剂，用HCl标淮溶液滴定至橙色。此时混合碱中NaOH和Na2CO3均被滴定，设消耗HClV1mL。另取等份试样溶液，加入过量BaCl2溶液，使其中的Na2CO3变成Ba2CO3沉淀析出。然后以酚酞作指示剂，用HCl标准溶液滴定至酚酞红色刚好褪去，设消耗HClV2毫升。此法用于滴定混合碱中的NaOH。于是={[c(V1-V2)]HCl/(2×1000)}×105.99/ms={[(cV2)HCl/1000]×40.00}/msNaOHW32CONaW2.纯碱中Na2CO3和NaHCO3含量的测定其测定方法与挠碱相类似。用双指示剂法测定时，仅滴定体积关系与前述有所不同，根据滴定的体积关系，则={[(2cV1)HCl/2×1000]×105.99}/ms={[c(V2-V1)]HCl/1000}×84.01}/ms用氯化钡法测定时，操作与烧碱的分析稍有变更，即往试液中加入BaCl2之前，加入过量NaOH标准溶液，将试液中NaHCO3转变成Na2CO3。然后用BaCl2沉淀Na2CO3，再以酚酞作指示剂，用HCl标准溶液滴定过剩的NaOH。32CONaW3NaHCOW设c1,V1和c2,V2分别为HCl和NaOH的浓度及体积，则={[(c2V2)NaOH-(c1V1)HCl/1000]×84.01}/ms另取等份纯碱试样溶液，以甲基橙作指示剂，用HCl标准溶液滴定。至设消耗HClV1′mL,则={(c1V1′)HCl-[(c2V2)NaOH+(c1V1)HCl]/(2×1000)×105.99}/ms双指示剂法不仅用于混合碱的定量分析，还可用于未知试样(碱)的定性分折。3NaHCOW32CONaWV1和V2的变化试样组成V1≠0，V2=0OH-V1=0，V2≠0HCO3-V1=V2≠0CO32-V1V20OH-+CO32-V2V10CO32-+HCO3-二、铵盐中氮的测定常用下列两种方法间接测定铵盐中的氮。1.蒸馏法往铵盐(如NH4C1、(NH4)2SO4等)试样溶液中加入过量的浓碱溶液，并加热使NH3释放出来：NH4++OH-=NH3↑+H2O释放出来的NH3吸收于H3BO3溶液中，然后用酸标准溶液滴定H3BO3吸收液NH3+H3BO3=NH4BO2+H2OHCl+NH4BO2+H2O=NH4C1+H3BO3H3BO3是极弱的酸.它并不影响滴定。该滴定用甲基红和溴甲酚绿混合指示剂，终点为粉红色。根据HCl的浓度和消耗的体积，按下式计算氮的含量：WN=[(cHCl×VHCl/1000)×14.01]/ms除用H3BO3吸收NH3外，还可用过量的酸标准溶液吸收NH3,然后以甲基红或甲基橙作指示剂,再用碱标准溶液返滴定剩余的酸。土壤和有机化合物中的氮，不能直接测定，须经一定的化学处理，使各种氮化合物转变成铵盐后，再按上述方法进行测定。2.甲醛法利用甲醛与铵盐作用，释放出相当量的酸(质子化的六次甲基四胺和H+)：4NH4++6HCHO＝(CH2)6N4H++3H++6H2O(Ka′＝7.1×l0-6)然后以酚酞作指示剂，用NaOH标准溶液滴定至溶液成微红色，由NaOH的浓度和消耗的体积，按下式计算氮的含量。WN=[(cNaOH×VNaOH/1000)×14.01]/ms如果试样中含有游离酸，事先以甲基红作指示剂，用碱中和。甲醛法较蒸馏法快速、简便。(二)醛的测定醛类化合物既非酸又非碱，当然不能用酸碱滴定法直接测定其含量。但醛类化合物可通过某些化学反应，释放出相当量的酸或碱，便可间接地测定其含量。例如丙烯醛与盐酸羟氨在醇溶液中起反应，释放出相当量的酸(HCl)：CH2＝CHCHO+NH2OH·HCl＝CH2＝(CH2)2＝NOH+HCl+H2O生成的HCl，以甲基橙作指示剂，用NaOH标准溶液滴定。=[(cNaOH×VNaOH/1000)×56.06]/ms又如甲醛与亚硫酸钠在水溶液中发生下述反应：HCHO+Na2SO3+H2O＝H2(OH)C—SO3Na+NaOH释放出NaOH，以酚酞或百里酚酞作指示剂，用酸标准溶液滴定之。根据酸标准溶液的浓度及其体积，便可求得甲醛的百分比含量。三、某些有机化合物含量的测定酯类及乌洛品的测定。CH3COOC2H5+NaOH=CH3COONa+C2H5OH(CH2)6N4+6H2O+2H2SO4=6HCHO↑+2(NH4)2SO4CHCHOCHW2四、极弱酸（碱）的滴定H3BO3是极弱的酸，不能用强碱直接滴定，但它与甘油生成络合酸，可使其酸强化。故可用碱标准溶液直接滴定。五、某些无机物含量的测定（一）SiO2含量的测定K2SiO3+6F-+6H+=K2SiF6↓+3H2OK2SiF6+3H2O=2KF+H2SiO3+4HF然后用碱标准溶液滴定HF。（二）无机磷的测定含磷试样用硝酸和硫酸处理后使磷转化为磷酸，然后在硝酸介质中加入钼酸铵，发生下列反应：12MoO42-+2NH4++H3PO4+22H+=(NH4)2HPO4•12MoO3•H2O↓+H2O沉淀过滤并洗涤后，溶于过量的NaOH标准溶液中：(NH4)2HPO4•12MoO3•H2O+24OH-=HPO42-+12MoO42-+13H2O+2NH4+再以酚酞为指示剂，用HCl标准溶液返滴定之。六、非水溶液中的酸碱滴H3BO3的Ka=5.8×10-10,甘油硼酸Ka≈10-6。+3H2O-+2H+H3BO3HOCH2CHCH2OOH2COOBCHH2COHH2COHOHCHH2COH甘油甘油硼酸