[工學]4章酸堿滴定法(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 值計算 以二元酸酸式鹽 NaHA為例 ， 設其濃度為 c molL1,離解常數分別為 Ka1, Ka2 PBE為： [H+]+[H2A]=[OH]+[A2] 3. 兩性物質溶液 pH值的計算 ][)][(][121??????HAKKHAKKHawaa 精確式 一般情況下， HA放出質子和接受質子的能力都較弱，則 [HA] ? c，代入上式，得近似式： cKKcKKHawaa????121 )(][第一近似式 同樣，若 ? 10Kw，且 c/Ka1≥10 ，則略去分母中的 Ka1，得： 21][ aa KKH ??最簡式 弱酸弱堿鹽 溶液 H+濃度的計算與上式同 同一元弱酸，若 ?10Kw，則忽略 Kw，得： cKcKKHaaa???121][第二近似式 兩性溶液 pH值的計算 小結： 條 件 計 算 公 式 精確式 ： 最簡式 ： Ka2c?10Kw 且 c/Ka1?10 Ka2c?10Kw 近似式 2： ][)][(][121??????HAKKHAKKHawaacKcKKHaaa???121][21][ aa KKH ?? 例 ： 計算 molL1的鄰苯二甲酸氫鉀溶液的 pH。 解：查表得鄰苯二甲酸氫鉀 （ 兩性物質 ） 的 pKa1 = ， pKa2 = , pKb2 = 14－ = 從 pKa2 和 pKb2 可以認為 [HA－ ]≈ c。 cKa2 = 10Kw c/Ka1 = 10 2 . 8 9 5 . 5 4 4 . 2 2 112[ H ] 1 0 1 0 1 0 m o l LaaKK? ? ? ? ?? ? ? ? ? pH = C O O HC O O K4. 酸堿緩沖溶液 1） 酸堿緩沖溶液定義 → 一種能對溶液的酸度起穩定作用的溶液。若往緩沖溶液中加入少量酸或少量堿，或因溶液中發生的化學反應產生了少量的酸或堿，或將溶液稍加稀釋，溶液的酸度基本不變。 → 緩沖溶液通常由濃度較大的弱酸及其共軛堿所組成。例如， HAcAc， NH4ClNH3等。 → 強酸 (pH2)或強堿 (pH12)溶液也是緩沖溶液，可以抵抗少量外加酸或堿的作用，但 不具有抗稀釋作用 。 2） 緩沖溶液 pH值的計算 設弱酸的 HB濃度為 cHB，共軛堿為 NaB，濃度為 cB； 利用 Ka可導出 pH計算公式： ???BHBa ccKH ][HBBa ccpKpH ??? lg考慮緩沖溶液本身濃度較大，且對計算也不要求十分準確，故多用下式計算 ? ?? ?aaHB HBK H KHB B????? ? ? ??? ? ? ???? ? ???????3） 緩沖范圍 由緩沖溶液公式可知： HBBa ccpKpH ??? lg當 cB : cHB＝ 1時， pH = pKa，此時溶液對酸堿的緩沖能力最強。 當 cB : cHB＝ 10 : 1時， pH = pKa+1，此時溶液只對酸有緩沖能力。 當 cB : cHB＝ 1 : 10時， pH = pKa1，此時溶液只對堿有緩沖能力。 ∴ 緩沖溶液的緩沖范圍為： pH = pKa177。 1 4) 緩沖溶液選擇的原則 所需控制的 pH應在緩沖溶液的緩沖范圍之內。 如果緩沖溶液是由弱酸及其共軛堿組成的， 所需控制的 pH 應盡量與 pKa值一致，即 pKa?pH。 看書 P60的表總結 pH值的計算 對于單一的酸堿物質 pH值計算 ， 其解題思路總結為： 1． 判明該物質是酸還是堿； 2． 判斷該物質屬于何種類型的酸 （ 堿 ） ； 3． 用對應的條件判斷式選擇計算公式； 4． 按選擇好的計算公式計算 pH值 。 pH值計算 小結： ? 作業 : P63 思考題 : 7, 8 P64習題 : 3, 7, 8 167。 酸堿指示劑 o 酸堿指示劑的變色原理 o 酸堿指示劑的變色范圍 o 使用酸堿指示劑應注意的問題 o 關于混合指示劑 一、酸堿指示劑的變色原理 1. 指示劑的特點 a． 弱的有機酸堿 b． 酸式體和堿式體顏色明顯不同 → 指示終點 c． 溶液 pH變化 → 指示劑結構改變 → 指示終點變化 2. 常用酸堿指示劑的變色原理 見插圖 ( H3C )2 + NNN HS O3－O H－H+( H3C )2NS O3－NHN甲 基 橙 （ M O ）紅 色 （ 醌 式 ）黃 色 （ 偶 氮 式 ）p K a = 3 . 4O HO HO H－H+p K a = 9 . 1H OC O O－OO－C O O－羥 式 （ 無 色 ） 醌 式 （ 紅 色 ）酚 酞 （ P P ）1） [In] / [HIn] ≥ 10 或 pH ≥ p Kin +1 → 堿式色 2） [In] / [HIn] ≤ 1/10 或 pH≤ p Kin1 → 酸式色 3） 1/10 ≤ [In] / [HIn] ≤ 10 或 p Kin1 ≤ pH ≤ p Kin +1 → 酸堿式體混合色 二、酸堿指示劑的變色范圍 討論： Kin一定， [H+]決定比值大小，影響溶液顏色 ? ?? ?? ? ain KH InInHK ?? ?? HIn H + + In 酸式體 堿式體 ? ?H I n+InH I n HK???? ??????指示劑理論變色范圍 pH = p Kin177。 1 ?指示劑理論變色點 pH = p Kin ， [In] =[HIn] ?注： 實際與理論的變色范圍有差別 ， 深色比淺色靈敏 指示劑的變色范圍越窄 ， 指示變色越敏銳 例： pKa 理論范圍 實際范圍 甲基橙 ~ ~ 甲基紅 ~ ~ 酚酞 ~ ~ 百里酚酞 ~ ~ 綜上所述，可以得出如下 結論 ： 1） 指示劑的變色范圍不是恰好位于 pH值 7的左右，而是隨著各種指示劑數值 KIn的不同而異； 2） 各種指示劑在變色范圍內顯示出逐漸變化的 過渡色 ； 3） 各種指示劑的變色范圍 幅度 各不相同，一般在～ pH單位。 三、使用酸堿指示劑應注意的問題 1．指示劑的用量 2．溫度的影響 3．溶劑的影響 4．滴定次序 1．指示劑的用量 盡量少加，否則終點不敏銳 指示劑本身為弱酸堿，多加增大滴定誤差 ? 例： 50~100mL溶液中加入酚酞 2~3滴 ， pH=9變色 15~20滴， pH=8變色 2． 溫度的影響 T → Kin → 變色范圍 ！ 注意：如加熱 ， 須冷卻后滴定 ? 例：甲基橙 18 0C ~ 100 0C ~ 靈敏度 ↓↓ 3． 溶劑的影響 極性 → 介電常數 → Kin → 變色范圍 4． 滴定次序 無色 →有色 ， 淺色 →深色 ?例： 酸滴定堿 → 選甲基橙 堿滴定酸 → 酚酞 四、關于混合指示劑 ?組成 1． 指示劑 +惰性染料 例：甲基橙 +靛藍 （ 紫色 → 綠色 ） 2．兩種指示劑混合而成 例：溴甲酚綠 +甲基紅（酒紅色 → 綠色） ?特點 變色敏銳；變色范圍窄 ?應用 pH試紙：甲基紅，溴百里酚藍，百里酚藍，酚酞按一定比例混合，溶于乙醇，浸泡濾紙。 167。 一元酸堿的滴定 ?常見的酸堿滴定：強堿滴定強酸，強堿滴定弱酸。 下面分別討論這兩類滴定及其指示劑的選擇。 一、強堿滴定強酸 這一類型滴定的基本反應為： H++OH＝ H2O 現以強堿 (NaOH)滴定強酸 (HCl)為例來討論： 1．滴定過程中 pH值的變化 分四階段求算： 1） 滴定前 ； 2） 滴定開始至 sp前； 3） sp點； 4） sp點后。 各階段的計算公式應按體系的實際情況進行選擇。 2．滴定曲線的形狀 3． 滴定突躍 4． 影響滴定突躍的因素