中职分析化学基础第四章-酸碱滴定法

浦绍且云南省临沧卫生学校《分析化学》主编朱爱军学习目标掌握：酸碱指示剂的变色原理；滴定突跃的概念及影响因素。熟悉：酸碱指示剂的选择；常用酸碱标准溶液的配制及标定方法。了解：多元酸碱的滴定。123重点难点强酸强碱滴定的原理及指示剂的选择，酸碱滴定液的配制与标定。重点指示剂的变色原理及选择，各类酸碱滴定曲线及滴定突跃的判断。难点熟练掌握酸碱滴定液的配制、标定，直接法测定酸碱物质含量的操作技能。能力要求学习内容第一节酸碱指示剂第二节酸碱滴定类型及指示剂的选择第三节酸碱标准溶液的配制与标定1.解答问题2.引入酸碱指示剂的概念一、指示剂的变色原理二、酸碱指示剂的变色范围三、影响指示剂的变色因素一、指示剂的变色原理酸碱指示剂：一般是有机弱酸或有机弱碱，这些弱酸和弱碱与其共轭酸碱对由于结构不同，而具有不同的颜色，当溶液的pH改变时，酸碱指示剂失去或获得质子后，其结构发生变化，而引起颜色的变化。例如，酚酞指示剂为有机弱酸，在水溶液中有下列离解平衡：HInHIn-酸式碱式无色红色+()()+酸式（无色）碱式（红色）二、酸碱指示剂的变色范围以酸型指示剂（用HIn表示）为例阐述指示剂的变色与溶液的pH值的关系。HIn+H+In平衡时：二、酸碱指示剂的变色范围理论变色点pH=pKHIn指示剂的变色范围pH=pKHIn±1二、酸碱指示剂的变色范围在一定温度下不同指示剂的pKHIn不同，所以各指示剂的变色范围也不同。根据理论推算，其为两个pH单位。但实验测得的指示剂的变色范围并不都是两个pH单位，而是略有上下，这是由于人的眼睛对各种颜色的敏感程度不一样，加上两种颜色相互掩盖，所以实际变色范围与理论值存在有一定差别。二、影响指示剂的变色因素影响指示剂的变色因素溶剂指示剂用量温度滴定程序一、强酸强碱的滴定二、一元弱酸（弱碱）的滴定三、多元酸（碱）的滴定（一）强碱滴定强酸现以NaOH（0.1000mol/L）滴定HCl（0.1000mol/L）20.00ml为例。1．滴定过程pH的变化规律（1）滴定前：HCl溶液的酸度可由HCl溶液的初始浓度决定。（2）滴定开始至计量点前：溶液pH由剩余HCl的酸度决定。（3）计量点时：此时溶液呈中性，溶液pH由H2O的离解决定。（4）计量点后：溶液pH由加入过量NaOH的量和溶液的体积来决定。一、强酸强碱的滴定NaOH（0.1000mol/L）滴定20.00mlHCl（0.1000mol/L）溶液的pH变化（25℃）1.002.303.304.307.009.7010.701.0×10-15.0×10-35.0×10-45.0×10-51.0×10-7[OH-]5.0×10-55.0×10-410020.010.02.001.000.200.100.0200过量的NaOH0.10.021.00.20018.0019.8019.9820.0020.0220.20090.099.099.9100.0100.1101.0%mlml%pH[H+]剩余的HCl加入的NaOH一、强酸强碱的滴定用NaOH（0.1000mol/L）滴定HCl溶液（0.1000mol/L）的滴定曲线2．滴定曲线一、强酸强碱的滴定3．滴定突跃在化学计量点附近溶液pH值的突变称为滴定突跃。滴定突跃所在的pH值范围称为突跃范围。此后再继续滴加NaOH溶液，溶液的pH值变化愈来愈小。一、强酸强碱的滴定（二）指示剂的选择滴定突跃是选择指示剂的依据。凡是变色范围能全部或部分落在滴定突跃范围内的指示剂都可以用来指示滴定终点。根据这一原则强碱滴定强酸可选用酚酞、甲基红、甲基橙等指示剂。一、强酸强碱的滴定不同浓度的NaOH滴定相同浓度HCl的滴定曲线（三）滴定突跃范围与浓度的关系突跃大小与酸碱浓度有关。浓度越大，滴定突跃范围越大，可供选用的指示剂越多；反之亦然。一、强酸强碱的滴定0.1000mol/LNaOH滴定0.1000mol/LHAc的滴定曲线（一）强碱滴定弱酸1.滴定曲线这一类型的滴定反应为：OH－＋HAA－＋H2O一、强酸强碱的滴定HInHIn-酸式碱式无色红色+()()+（一）强碱滴定弱酸2.滴定过程中溶液的pH变化不同于强碱滴定强酸将NaOH滴定HAc与滴定HCl的滴定曲线进行比较可以看出，NaOH滴定HAc的滴定曲线有以下特点：（1）滴定前，由于HAc是弱酸，曲线起点高。（2）随着NaOH的滴入，缓冲能力增强，∆pH微小。（3）滴定近SP（化学计量点），由于HAc浓度已经很小，缓冲能力减弱，随着NaOH的滴入，溶液pH增加较快，曲线斜率迅速增大。（4）SP前后0.1%，酸度急剧变化，∆pH=7.74～9.70。（5）SP后，∆pH逐渐减小，与强碱滴强酸相似。二、一元弱酸（弱碱）的滴定（一）强碱滴定弱酸3.滴定曲线的突跃范围突跃范围的pH值为7.74～9.70，处于碱性区域且仅有两个pH单位的改变，因此只能选择在碱性区域变色的指示剂，如酚酞、百里酚蓝。二、一元弱酸（弱碱）的滴定（一）强碱滴定弱酸4.滴定突跃与弱酸强度的关系二、一元弱酸（弱碱）的滴定0.1000mol/LNaOH滴定0.1000mol/L不同强度酸的滴定曲线当弱酸的Ka≤10-9时，已经无明显的滴定突跃，因此，无法选择指示剂确定滴定终点。所以为确保滴定曲线上有明显的滴定突跃，准确滴定一元弱酸的条件一般为Ca·Ka≥10-8。（二）强酸滴定弱碱这一类型的滴定可以HCl（0.1000mol/L）滴定20.00mlNH3·H2O溶液（0.1000mol/L）进行讨论。其滴定反应为：1.滴定曲线2.滴定突跃为6.30～4.303.和强碱滴定弱酸相似，只有弱碱的cbKb≥10-8才能用强酸准确滴定。二、一元弱酸（弱碱）的滴定HCl+NH3·H2ONH4Cl+H2O1.多元酸的滴定由于多元酸在水中是分步解离，滴定过程中，中和多元酸也是分步进行，如H3PO4是三元酸，在溶液中分步解离：三、多元弱酸（弱碱）的滴定H3PO4H++H2PO4-H2PO4-H++HPO42-HPO42-H++PO43-13a7.510K28a=6.310K313a=2.210K三、多元弱酸（弱碱）的滴定与碱的反应分步进行NaOH＋H3PO4＝NaH2PO4＋H2ONaOH＋NaH2PO4＝Na2HPO4＋H2ONaOH＋Na2HPO4＝Na3PO4＋H2O滴定曲线2.滴定条件的判断判断多元酸各级解离的H+能否被准确滴定的依据与一元弱酸相同，即各级电离常数与浓度的乘积满足ca.K≥10-8，则可以确定该级电离的H+能被准确滴定。判断相邻两级解离的H+能否被分步滴定的依据是：在满足ca.Ka≥10-8的前提条件下，两级电离常数还应该满足Kan/Kan+1≥104，则可被分步滴定。多元碱的滴定：多元碱的滴定与多元酸的滴定类似，判断其能否被准确度和分步滴定的条件为：①cbKb≥10-8，能准确滴定；②Kbn/Kbn-1≥104，能分步滴定。三、多元弱酸（弱碱）的滴定一、0.1mol/LNaOH的配制和标定二、0.1mol/LHCl的配制和标定1.配制NaOH不但易吸收空气中的水分，还易吸收CO2生成Na2CO3，因此只能用间接法配制，为排除NaOH溶液中的Na2CO3，通常将NaOH配制成饱和溶液（密度1.56，质量分数0.52），贮于塑料瓶中，使Na2CO3沉于底部，取上清液稀释成所需的配制浓度，标定准确浓度即可。饱和NaOH溶液的物质的量浓度为20mol/L。2.标定标定氢氧化钠溶液最常用的基准物质是邻苯二甲酸氢钾。标定反应如下：一、0.1mol/LNaOH的配制和标定COOHCOOK+NaOHCOONaCOOK+H2O1.配制市售浓盐酸的密度为1.19，质量分数为0.37，物质的量浓度为12mol/L。2.标定标定HCl溶液常用的基准物质为无水碳酸钠或硼砂。二、0.1mol/LHCl的配制和标定Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2+H2O如何配制0.1mol/LHCl溶液1000ml呢？尿液的酸碱度检测尿液酸碱度是反映肾脏调节机体内环境体液酸碱平衡能力的重要指标之一，通常简称为尿液酸度。尿液酸度分两种：可滴定酸度和真正酸度。前者可用酸碱滴定法进行滴定，相当于尿液酸度总量，后者是指尿液中所有能离解的氢离子浓度，通常用pH来表示。在正常饮食条件下，晨尿多偏弱酸性，多数尿标本pH5.5～6.5，平均pH6.0。随机pH4.5～8.0。尿可滴定酸度为20～40mmol/24h尿。临床常用的检测方法有如下几种：1.试带法：用pH广泛试带浸入尿液中，立即取出与标准色板比较测定。用肉眼判断出尿液的pH，或用仪器判读结果。本法操作简单，可目测或用尿液分析仪检测，是目前最广泛应用的筛检方法，但试带易吸潮变质，易影响准确性。2.指示剂法：常用的指示剂为0.4g/L溴麝香草酚蓝溶液，显示黄色为酸性尿；显蓝色为碱性尿；显绿色为中性尿。本法操作简单，但溴麝香草酚蓝的pH变色范围为6.0～7.6，当尿液pH偏离范围时，检测结果不准确。黄疸尿、血尿易干扰指示剂法。3.滴定法：本法可检查尿液酸度的总量。临床上，可用于观察尿液酸度的动态监测，但操作复杂。4.pH计法：用pH电极能直接精确地测定出尿液的pH。本法精确度较高，可用于酸负荷试验后尿液pH检查，对于肾小管酸中毒的定位诊断、分型、鉴别诊断，有一定的应用价值，但需要特殊仪器，且操作更繁琐。请问：1.案例中指示剂法检测尿液酸碱度的原理是什么。2.用酸碱滴定法是否可以检测尿液酸碱度。小结1.酸碱滴定法是以酸碱反应为基础的分析方法。在酸碱滴定过程中，需用酸碱指示剂的颜色改变来指示终点。酸碱指示剂一般是有机弱酸或有机弱碱。影响酸碱指示剂变色的因素主要有：温度、溶剂、指示剂的用量、滴定程序。2.常见的酸碱滴定的类型有：强酸强碱的滴定、一元弱酸（弱碱）的滴定、多元酸（碱）的滴定。根据滴定突跃及滴定曲线的特征，选择适宜的指示剂。3.最常用的酸碱标准溶液是HCl和NaOH。标定HCl标准溶液最常用的基准物质是无水碳酸钠。标定NaOH标准溶液最常用的基准物质是邻苯二甲酸氢钾。