《无机与分析化学基础医学教育 Medical Education》第十二章：酸碱滴定法

第十二章酸碱滴定法学习目标：1．了解酸碱指示剂的变色原理、变色范围及影响指示剂变色的因素。2．掌握常用酸碱标准溶液的配制和标定方法。3．掌握酸碱滴定法的实际应用。无机与分析化学基础医学教育MedicalEducation19:46定义和实质•酸碱滴定法：利用酸碱间的中和反应来测定物质含量的定量分析方法。•反应的实质：H++OH-=H2O19:46第一节酸碱指示剂一、酸碱指示剂的变色原理•酸碱指示剂：一类有机弱酸或有机弱碱。随溶液pH的变化，引起指示剂的电离平衡移动，指示剂的结构发生改变，从而导致溶液的颜色也随之改变。颜色与结构相互关联。HInH++In-19:46•酚酞：三苯甲烷类，变色范围8~9.6，无色变红色•甲基橙：偶氮类结构，变色范围3.1~4.4，红色变黄色。19:46HInH++In-根据人眼对颜色的灵敏度：•酸式色时：[HIn]/[In-]≥10，pH≤pKHIn-1•碱式色时：[HIn]/[In-]≤1/10，pH≥pKHIn+1•混合色时：10≥[HIn]/[In-]≥1/10二、指示剂的变色范围HIn-HInpH=p-lgInK+-HInHIn=HInK19:46•指示剂的变色范围：人的视觉能明显看出指示剂由一种颜色转变成另一种颜色的pH范围。•指示剂的理论变色范围:pH=pKHIn1•指示剂的实际变色范围：实验测得的变色范围。一般小于2个pH单位。•指示剂的理论变色点：当[In-]=[HIn]pH=pKHIn时的pH。19:46几种常用的酸碱指示剂指示剂pH变色范围酸色碱色pKHIn配制方法百里酚蓝（第一次变色）1.2～2.8红黄1.650．1％乙醇（20％）溶液甲基黄2.9～4.0红黄3.30．1％乙醇（90％）溶液甲基橙3.1～4.4红黄3.400．1％的水溶液溴酚蓝3.0～4.6黄蓝4.10．1％乙醇（20％）溶液溴甲酚绿3.8～5.4黄蓝4.680．1％乙醇（20％）溶液甲基红4.4～6.2红黄5.00．1％乙醇（60％）溶液中性红6.8～8.0红亮黄7.40．1％乙醇（60％）溶液酚酞8.0～9.6无色红色9.10．1％乙醇（60％）溶液百里酚蓝（第二次变色）8.0～9.6黄蓝8.90．1％乙醇（20％）溶液19:46三、影响指示剂变色范围的因素1.指示剂加入量多少影响变色敏锐程度(过多或过少都不好）；指示剂应适当少量。2.不同酸碱指示剂其变色范围和理论变色点不同。3.指示剂的变色范围受温度、溶剂性质影响。4.为辨于颜色的观察，通常使指示剂的颜色由无色变有色，由浅色变深色。19:46四、混合指示剂混合指示剂的原理：利用颜色的互补作用使颜色变化敏锐，易观察，变色范围较窄。混合指示剂的配制方法：1).酸碱指示剂+惰性染料2).两种或两种以上酸碱指示剂混合混合指示剂的优点：变色范围窄，变色敏锐。19:46（一）氢氧化钠标准溶液的配制和标定氢氧化钠是最常用的碱溶液。固体氢氧化钠具有很强的吸湿性，易吸收CO2和水分，生成少量Na2CO3，且含少量的硅酸盐、硫酸盐和氯化物等，因而不能直接配制成标准溶液，只能用间接法配制，再以基准物质法标定其浓度。常用基准物质有邻苯二甲酸氢钾、草酸等。邻苯二甲酸氢钾的分子式为C8H4O4HK，其结构式为:第二节酸碱标准溶液的配制与标定19:46邻苯二甲酸氢钾取在105℃—110℃干燥至恒重的基准邻苯二甲酸氢钾0.6g，精密称定，置于锥形瓶中，加新煮沸冷却的蒸馏水50ml使其溶解（溶解速度较慢），加酚酞指示剂2滴，用待标定的NaOH滴定至溶液出现粉红色（30s内不褪色），即为终点。记录所消耗的NaOH体积。按下式计算NaOH标准溶液的浓度：19:46在滴定分析法中常用盐酸、硫酸溶液为标准溶液。尤其是盐酸溶液，因其价格低廉，易于得到，稀盐酸溶液无氧化还原性质，酸性强且稳定，因此用得较多。但市售盐酸中HCl含量不稳定，且常含有杂质，应采用间接法配制，再用基准物质法标定，确定其准确浓度。常用无水Na2CO3或硼砂(Na2B4O7·10H2O)等基准物质进行标定。（二）HCl标准溶液的配制和标定19:461.无水Na2CO3无水碳酸钠易吸收空气中的水分，故使用前应在180—200℃下干燥2—3h。也可用NaHCO3在270—300℃下干燥1h，经烘干发生分解，转化为Na2CO3，然后放在干燥器中保存。19:462.标定反应：取在270℃—300℃干燥至恒重的基准无水碳酸钠0.15g，精密称定，置于锥形瓶中，加蒸馏水50ml使其溶解，加甲基红-溴甲酚绿混合指示剂10滴，用待标定的HCl标准溶液滴定至溶液由绿色变为紫红色时，为使终点敏锐，煮沸2分钟（除去CO2），此时颜色又回到绿色，冷却后继续滴定到暗紫色。终点时记录所消耗HCl溶液的体积，按下式计算盐酸的准确浓度:19:463.硼砂Na2B4O7·10H2O此物质不易吸水，但易失水，因而要求保存在相对湿度为40%-60%的环境中，以确保其所含的结晶水数量与计算时所用的化学式相符。实验室常采用在干燥器底部装入食盐和蔗糖的饱和水溶液的方法，使相对湿度维持在60%。滴定时以甲基红为指示剂，由黄色变为红色即为终点。19:46第三节酸碱滴定法的应用酸碱滴定法可用来测定各种酸、碱以及能够与酸碱起作用的物质，还可以用间接的方法测定一些非酸非碱的物质。因此，酸碱滴定法的应用非常广泛。在我国的国家标准(GB)和有关的部颁标准中，许多试样如化学试剂、化工产品、食品添加剂、水样、石油产品等，凡涉及到酸度、碱度项目的，多数都采用简便易行的酸碱滴定法。19:46一、食用醋中总酸量的测定HAc是一种重要的农产加工品，又是合成有机农药的一种重要原料。而食醋中的主要成分是HAc，也有少量其它弱酸，如乳酸等。测定时，将食醋用不含CO2的蒸馏水适当稀释后，用标准NaOH溶液滴定。中和后产物为NaAc，化学计量点时pH=8.7左右，应选用酚酞为指示剂，滴定至呈现红色即为终点。由所消耗的标准溶液的体积及浓度计算总酸量。19:46相关反应及计算公式：NaOH+HAc=NaAc+H2O19:46二、混合碱的分析工业品烧碱(NaOH)中常含有Na2CO3，纯碱Na2CO3中也常含有NaHCO3，这两种工业品都称为混合碱。1.NaOH+Na2CO3的测定（采用双指示剂法测定）VV1V2NaOHNa2CO3NaClNaHCO3CO2+H2O滴加HCl滴加HCl酚酞变色加入酚酞加入甲基橙甲基橙变色19:46NaOH和Na2CO3的含量按下式计算：19:46三、药用硼酸的含量测定硼酸是极弱的酸(Ka=5.8×10-10)，故不能用NaOH直接滴定。但如在硼酸中加入甘油或甘露醇等多元醇，可与硼酸形成稳定的配合物，从而增强硼酸在水溶液中的酸性，使弱酸强化。其反应式如下：19:46生成的配合酸Ka=5.5×10-5，故可用NaOH标准溶液滴定。化学计量点pH在9左右，可选用酚酞作为指示剂。smBOHMNaOHVNaOHcBOH)()()()(333319:46四、血浆中HCO3－的浓度测定取一定量的血浆样品，加入过量的HCl标准溶液，使其与血浆中的HCO3－作用生成CO2，再用NaOH标准溶液回滴剩余的HCl，以酚红为指示剂指示滴定终点。根据NaOH的消耗量，计算血浆中HCO3－浓度。相关反应及计算公式如下：HCO3－＋HCl(过量)＝Cl－＋H2O＋CO2↑＋HCl(剩余)HCl(剩余)＋NaOH＝NaCl＋H2O19:46