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滴定分析法是化学分析中重要的分析方法之 一。 滴定分析法以化学反应为基础,根据滴定反 应的类型不同分为——酸碱、配位、氧化还 原、沉淀滴定法 本章主要介绍酸碱、配位、氧化还原和沉淀 滴定的基本原理,滴定条件、指示剂、滴定 应用等。 一、本章要求 1、了解各种滴定法的原理、滴定条件,掌握影 响突跃范围大小的因素; 2、了解各种滴定法指示剂变色原理,掌握各种 滴定法指示剂的选择,常用的指示剂使用条件及 颜色变化; 3、掌握各类滴定法能够准确滴定的条件及终点 计算方法; 4、理解条件稳定常数概念、酸效应及酸效应系 数对条件稳定常数的影响; 5、理解条件电极电势概念,掌握氧化还原滴定的 准确滴定判据、化学计量点的计算和突跃范围; 6、掌握各种滴定分析方法的重要应用。 难点:滴定原理、条件 重点:四大滴定的 滴定原理、滴定条件、指示剂、 应用 二、计划学时:14~16 10-1 酸碱滴定法 酸碱滴定法是以酸碱反应为基础的定量分析方法。 酸:酸碱质子理论认为给出质子的物质都是酸 一元弱酸 HA (HAc) 多元弱酸 HnA(H2CO3) c( H ) c( HA )K a c( H ) c( H n A )K a1 碱:凡是接受质子的物质都是碱 一元弱碱 A- (Ac- ) 多元弱碱 c( OH ) c( A )K b An-(CO32 -) c( OH ) c( An )K b1 两性物质:既能给出质子,又能接受质子的 物质为两性物质。 HAHCO3 – H2AH2PO4 HA2HPO42- c( H ) K a1 K a 2 c( H ) K a 2 K a 3 缓冲溶液: HA~ A- c( HA ) pH pKa lg c( A ) 10-1 酸碱滴定法 一、 酸碱指示剂(自学为主) 1. 指示剂的变色原理 酸碱指示剂一般是有机弱酸或弱碱,它们在溶 液中以酸式或碱式两种型体存在,两种型体因其 结构不同而呈现不同的颜色。 溶液中H+或pH值发生变化,指示剂可能获得质子 转化为酸式或给出质子转化为碱式,引起溶液颜色的 变化而指示滴定终点。 共轭酸碱对结构不同,呈现颜色不同,H+ 变化引起结构变化,颜色变化。 例如:酚酞是有机弱酸,称为酸型指示剂。 水溶液中有如下颜色变化: OH O OH c OH OH- -COO- 酸型,无色 H+ O- HIn ≒ H++In酸式 无色 c COO - 碱型,红色(醌式) 碱式 红色 HIn ≒ H++In酸式 无色 碱式 红色 在酸性溶液中:酚酞主要以HIn存在,无色。 随着溶液中H+浓度的逐渐减小,上述平衡 向右移动,当溶液呈碱性时,酚酞转化为 醌式结构而显红色。 仅有一种型体具有颜色的指示剂,称为单 色指示剂。如酚酞. • 甲基橙是一种有机弱碱,酸式和碱式型体均有颜 色而称为双色指示剂。在水溶液中的颜色变化如下: (CH3)2N N N -+ H - H SO3 - (CH3)2N OH 碱型,黄色(偶氮式) H N N SO3- 酸型,红色(醌式) H++In- ≒ HIn 碱式 黄色 酸式 红色 增大溶液酸度,pH↓,平衡向右移动,溶液由黄→红色 减低溶液酸度,pH↑,平衡向左移动,溶液由红→黄色 2、指示剂的变色范围: pH的变化影响指示剂存在型体,影响溶液的颜色。 以弱酸类为例: HIn ≒ H++In(HIn~ In- ) pH pK HIn lg c( HIn ) c( In ) c( In ) 10 c( HIn ) pH c( In ) 1 c( HIn ) 10 pH pKHIn 1 pK HIn 1 指示剂的变色范围: 理论变色点: pH pK HIn pH pK •理论变色范围: HIn 1 实际变色范围:比理论变色范围小 常用的酸碱指示剂 变色范围 酸色 中间色 碱色 甲基橙 3.1 ~ 4.4 红 橙 黄 甲基红 4.4 ~ 6.2 红 橙 黄 酚 酞 8.0 ~ 9.6 无色 粉红 红 石 蕊 3.0 ~ 8.0 红 紫 蓝 使用指示剂应注意问题: 量——用量不宜过多。2~3滴 方向——颜色顺序:浅→深 易观察 温度——影响Kθ(HIn),影响变色范围 3. 混合指示剂: 实际变色范围很窄、终点 敏锐。如:溴甲酚绿-甲基橙:橙变绿,终点敏 锐。 (*课外查: pH试纸制作原理和方法.) 二、 酸碱滴定基本原理 滴定曲线——滴定剂 %与 pH关系曲线。 目的——选择指示剂,使终点误差≤±0.1%~0.2% 1、强酸 强碱滴定: H++ OH- =H2O 1 14 K t 1.0010 KW K t 很大,故强酸 强碱滴定反应很彻底。 例:0.1000mol.L-1NaOH滴定0.1000mol.L-1HCl 20.00ml,绘滴定曲线. (1)滴定前: c(H+)= c(HCl)=0.1000mol .L-1 pH=1.00 (2)化计点前: 如加NaOH 19.98ml, c(H+)由剩余HCl定 n( HCl ) n( NaOH ) c( H ) V总 (20.00 19.98) 0.1000 5 105 m ol L1 20.00 19.98 pH=4.30 如此时(终点前半滴)停止滴定,将产生负误差: 0.02 ml Er 0.1% 20.00 ml (3)化计点: 加NaOH 20.00ml,终点NaCl+H2O pH=7.00 (4)化计点后: 如加NaOH 20.02ml,(过量半滴) n( NaOH )过量 c(OH ) V总 (0.02) 0.1000 5 1 pH=9.70 5 10 m ol L 20.00 20.02 如此时(终点后半滴)停止滴定,将产生正误差: 0.02 ml Er 0.1% 20.00 ml 其它点类推,得表10-2.绘图10-1----滴定曲线(动画) pH NaOH HCl 9.7 酚酞 化计点7.0 突跃范围 甲基红 甲基橙 4.3 滴至黄色! V(NaOH) A% 注意: 1、突跃范围: 化计点前后-0.02ml ~ +0.02ml(约 一滴;终点误差-0.1%~+0.1%),pH4.3~9.7 ,有 很大“突跃”,这一突跃对应的pH范围称突跃范 围。 2、滴定曲线的意义: 由突跃范围选指示剂。突 跃范围越大,越好选择。 指示剂的变色范围全部或大部分落在突跃范围内 均可,但越接近化计点终点误差越小。 相同突跃范围,还应注意颜色变化方向。如: HCl 滴定 NaOH ,pH9.7~4.3, 甲基橙,误差大. pH HCl NaOH NaOH HCl 9.7 酚酞 化计点 突跃范围 甲基红 甲基橙 4.3 滴至橙色将 +0.2%误差 V(NaOH) A% 注意: 3、突跃范围与酸碱浓度成正比 HCl 、 NaOH浓度均增大10倍 ,突跃范围上下 各增加一个pH单位。 pH3.3~10.7 HCl 、 NaOH浓度均减小10倍 ,突跃范围上下 各减小一个pH单位。 pH5.3~8.7 4、浓度越大、突跃范围越大,指示剂越好选择, 终点误差越小.反之,难选择。 一般酸碱浓度取0.1000 mol.L-1左右。 NaOH pH HCl 1.0 pH3.3~10.7 0.1 pH4.3~9.7 0.01 pH5.3~8.7 酚酞 化计点 甲基红 甲基橙 V(NaOH) A% 2、强酸(碱)滴定一元弱碱(酸) 强碱→一元弱酸 Ka Kt KW HA+ OH- = H2O +A K a 越小,K t 越小, 反应不完全,突跃范围也小。 例:0.1000mol.L-1NaOH滴定0.1000mol.L-1HAc 20.00ml,绘滴定曲线. (1)滴定前: c(HAc)=0.1000mol .L-1(一元弱酸) c 5 0 0;可用最简式: Ka c( H ) K a c 1.75105 0.1000 1.3 103 m ol.L1 pH=2.89 (2)化计点前: 如加NaOH 19.98ml(终点误差-0.1%), 剩余的0.02mlHAc和反应生成的NaAc组成缓冲体系: n( HAc ) 0.02 0.1000 pH pK lg 4.76 lg n( Ac ) 19.98 0.1000 7.76 pH=7.76 a (3)化计点: 加NaOH 20.00ml, 终点NaAc (一元弱碱) c 500;可用最简式: kb c(OH ) KW 1 10 c 5.7 10 0.1000 Ka 2 5.3 106 m ol.L1 pH=8.72 (4)化计点后: 如加NaOH 20.02ml,(过量半滴,终点误 差+0.1%) n( NaOH )过量 c(OH ) V总 (0.02) 0.1000 5 105 m ol L1 pH=9.70 20.00 20.02 pH 14 12 pH=9.70 10 酚酞 8 pH=7.76 6 HAc 4 HCl 2 0 50 100 150 200 滴定百分数 0.1000mol·L–1NaOH与0.1000mol·L–1 HAc的滴定曲线 pH 9.70 化计点8.72 酚酞 突跃范围 7.76 NaOH HAc 甲基红 甲基橙 NaOH 4.3 HCl V(NaOH) A% 1、滴定曲线 结论 起点高(pH=2.89) ;前半段陡--缓--陡(缓冲) 后半段与强碱—强酸相同。 2、突跃范围明显变窄,且均在碱性范围 pH=7.76~9.70, 所以NaOH 滴 HAc,只能选酚酞! 弱酸越弱、终点产物碱性越强,突跃范围越偏碱性 相反,强酸滴弱碱(HCl滴定 NH3)突跃范围偏酸 性(pH=6.3~4.3) ,不能选酚酞!可选甲基红,勉 强可用甲基橙(误差较大)。 pH 14 12 NaOH 10 8 6 4 酚酞 NH3 甲基红 甲基橙 突跃范围 6.3~4.3 2 0 50 100 150 200 滴定百分数 0.1000mol·L–1HCl滴定0.1000mol·L–1 NH3的滴定曲线 3、突跃范围的大小与 c 和 Ka 均有关: 当 c Ka 108 才有0.3pH的突跃,才可用指示剂 故能准确滴定弱酸的条件: c K a 能准确滴定弱碱的条件: 终点后为何不变? 与Ka无关 8 10 8 c Kb 10 4、浓度一定时, Ka越大、突跃范围越大(但只 使终点前变大:如强碱滴定HAc: pH7.76~9.70; 而滴定甲酸,Ka增大10倍 ,突跃范围只在下段 扩大一个pH单位:pH 6.76~9.70 n( HAc) 0.02 0.1000 pH pK lg 3.76 lg 6.76 n( Ac ) 19.98 0.1000 a *5、Ka一定时,浓度越大、突跃范围越大(但只 使终点后变大:如0.1000mol.L-1NaOH滴定0.1000 mol.L-1HAc: pH=7.76~9.70 若HAc 、 NaOH浓度均增大10倍: pH=7.76~10.70 化计点前: 如加NaOH 19.98ml(终点误差-0.1%), 剩余的0.02mlHAc和反应生成的NaAc组成缓冲体系: n( HAc) 0.021.000 pH pKa lg 4.76 lg 7.76 n( Ac ) 19.981.000 化计点后: 如加NaOH 20.02ml,(终点误差+0.1%) (0.02) 1.000 c(OH ) 5 10 4 mol L1 pH=10.7 20.00 20.02 例10-1 (P251)下列物质能否用酸碱滴定法直接 准确滴定?若能,计算化计点的pH?选指示剂。 (1) 0.10 mol·L-1 NaAc ; (2) 0.10 mol·L-1 NH4Cl; (3) 0.10 mol·L-1 NaCN; (4) *0.10 mol·L-1 甲酸 解: (1) 0.10 mol·L-1 NaAc :一元弱碱,Ka(HAc)=1.75 ×10-5 14 K 1 . 0 10 11 8 c Kb c W 0.10 5 . 7 10 10 5 Ka 1.7510 故不能直接准确滴定. (2) 0.10 mol·L-1 NH4Cl:一元弱酸 W b 14 K 1.0 10 11 8 cK c 0.10 5.7 10 10 5 K 1.7510 a 故不能直接准确滴定. (3) 0.10 甲: mol·L-1 NaCN: 已知 a a 10 K (HCN ) 6.2 10 10 8 cK (HCN) 0.10 6.2 10 10 不能 乙: NaCN是一元弱碱 W a 14 K 1.0 10 5 8 c K c 0.10 1.6 10 10 10 K 6.2 10 b 故能用HCl直接准确滴定。终点产物NaCl+HCN c 6 1 c( H ) K a 5.6 10 m ol.L 2 pH 5.25 ;选甲基红 (4) 0.10 mol·L-1甲酸: Ka =1.8×10-4 c Ka = 0.1×1.8×10-4 =1.8×10-5>10-8 故可用NaOH直接准确滴定甲酸。终点产物 K 为HCOONa +H2O Kb= KW =5.6×10-11 a c(OH-)= Kb·1/2c =1.67×10-6mol·L-1 pH =8.22 选用酚酞 要求: 定性讨论c、Ka( Kb)使突跃范围变化的规律 会判断能否直接准确滴定? 会求化计点、选指示剂 作业:11 3. 多元酸(碱)滴定 多元酸碱多为弱酸或弱碱,它们在水溶液中分步 解离,解离的每一级H+或OH-能否被准确滴定? 是一次滴定还是分步滴定?各选用何种指示剂? (1)多元酸的滴定 以0.1000 mol·L-1 NaOH滴定二元弱酸H2A为例讨 论。浓度为c(mol·L-1) ①多元酸的判据:能被准确滴定的条件是: a1 a2 8 c K 10 8 c K 10 an 8 c K 10 可以分步滴定的条件是: Ka1 / Ka2 104 (1) cK a1 8 10 ,cK a 2 K a1 / K a 2 10 (2) cK a1 4 8 8 10 , 可被分步滴定,两个突跃 分步滴定,两个突跃 8 10 ,cK a 2 10 , K a1 / K a 2 10 4 不能分步,只能按二元酸一次 不能分步,一个突跃 全滴定,一个突跃 (3) cK a1 108 ,cK a2<108 , K a1 / K a 2 10 4 该二元酸可被分步滴定, 准滴第一个H ,一个 但只能被准确滴定至第一计量点. 8 8 (4) cK a1 10 ,cK a 2<10 , K a1 / 4 K a2<10 该二元酸不能被准确滴定 第二H 干扰第一个H ②其他多元酸依此类推。 ③指示剂的选择——根据终点pH选择指示剂 例:0.1000mol·L-1NaOH→0.1000mol·L-1 H3PO4 H2PO4HPO42 H3PO4 H+ + H2PO4- Kθa1 =7.5×10-3 H+ + HPO42- Kθa2 =6.3×10-8 H+ + PO43Kθa3 =4.4×10-13 cKθa1> 10-8, cKθa2 ~ 10-8 ,cKθa3< 10-8 可准确滴定 勉强可准滴 不能准确滴定 Kθa1/ Kθa2 > 104, Kθa2/ Kθa3 > 104,能被准确滴定至 第二级,可分步滴定,有两个突跃。 指示剂选择:按化计点产物用最简式计算pH、选指 示剂(*P252用近似式,对比) 。 第一计量点: H2PO4- ,两性物质,选指示剂用最简式。 (用近似式或最简式接近) K K c 5 改用 1 a1 a 2 c( H ) *滴成黄色误差将大:5%。 2 . 0 10 mol L pH 4.70 溴甲酚绿-甲基橙更好(pK= 4.3):橙变绿 K a1 c 5.1):酒红变绿 或溴甲酚绿-甲基红(pK= 5 1 a1 a 2 c( H ) K K 2.110 mol L pH 4.68 第一计量点:可选甲基红(4.4~6.2)为指示剂,红→ 橙, 第二计量点: 并用同浓度H HPO42- ,两性物质,选指示剂用最简式。 2PO4 做参比,误差< -0.5%; *选酚酞误差将大:5%。 改用酚酞K c K ) K 10 a3 w a2 c( H ) 百里酚酞更好(pK= 2.29.9) 10:无色变紫 mol L1 pH 9.66 c c( H ) K a2 K a3 1.76 10 10 mol L1 pH 9.76 第二计量点:选百里酚酞(9.4~10.6)为指示剂 pH 14 12 百里酚酞 10 9.66-9.76 8 9.4-10.6 酚酞 8.0-9.6 6 4.68 4 甲基红 2 0 50 100 150 滴定百分数 0.1000mol·L–1NaOH滴定0.1000mol·L–1H3PO4的滴定曲线 (2)多元碱的滴定 强酸滴定多元碱与强碱滴定多元酸类似,以 二元弱碱B为例,能被准确滴定的条件是: cKθb1≥ 10-8, cKθb2 ≥ 10-8 可以分步滴定的条件是 4 b1 b2 K K 10 例:用HCl→Na2CO3 Kθa1=4.45×10-7 Kθa2 =4.69×10-11 CO32-+H2O=HCO3-+OHHCO3- +H2O=H2CO3+OH Kθb2=2.2×10-8 cKθb1> 10-8, cKθb2 ~ 10-8 可准确滴定 Kθb1=2.1×10-4 勉强滴定 Kθb1/ Kθb2 ≈ 104, 勉强分步滴定,有两个突跃。滴 定误差较大。 指示剂选择:选指示剂用最简式。 第一计量点: CO32 -+H+=HCO3 a1 a2 HCO3- 两性物质 9 1 c( H ) K K 4.57 10 mol L pH 8.34 选酚酞:红变无色,误差>1%; 甲酚红+百里酚蓝好,<0.5% 同浓度HCO3-做参比, (8.2~8.4,粉红~紫) 第二计量点: HCO3- +H+=H2CO3 CO2 + H2O H2CO3 多元弱酸(饱和浓度 0.04 mol·L-1 ): 4 1 c( H ) cK a1 1.3 10 mol L pH 3.89选甲基橙 : 黄色变橙色, 因cKθb2 ~ 10-8误 差较大;应剧烈振荡,防止CO2过饱和酸度增大,终点提前. 4. 标准溶液的配制与标定 常用酸标准溶液:HCl 常用碱标准溶液: NaOH 标准溶液浓度: 一般0.1mol·L-1(0.01~1mol·L-1 ) (1)盐酸标准溶液 盐酸中HCl易挥发,故盐酸标准溶液要用 间接法配制,即先配成近似于所需浓度,然后 用基准物质进行标定。常用的基准物质是无水 碳酸钠和硼砂。 ①无水碳酸钠 易制得纯品,价格便宜,但吸湿性强,因此 使用之前应在270-300 ℃下干燥约1h恒重,然后密 封于瓶内。称量要快,以免吸收水分而引起误差。 标定反应:二元酸一次全滴定,一个突跃: Na2CO3 +2HCl=H2CO3+2NaCl CO2 + H2O 2m( Na2CO3 ) c( HCl ) M ( Na2CO3 )V ( HCl ) 计量点pH=3.89 选用甲基橙做指示剂。 吸收水分引起何误差? 使c(HCl)偏高. ②硼砂 Na2 B4O7 10H 2O 易制得纯品,不易吸水,稳定,摩尔质量大 381.4g·mol-1 称量误差小;缺点是易风化失去结晶水,需保存 θ =5.8×10-10,终点: K 在相对湿度为60%的恒湿器中。 a c( H ) cK a 标定反应 Na2 B4O7 2HCl 5H 2O 4H 3 BO3 2NaCl 2m( Na 2 B4 O7 10H 2 O) c( HCl) M ( Na 2 B4 O7 10H 2 O)V ( HCl) pH=5.12 选用甲基红作指示剂,终点变色明显 风化引起何误差? 使c(HCl)偏低. (2)NaOH标准溶液 NaOH具有很强的吸湿性,又吸收空气中的CO2,所 以不能直接配制标准溶液,而是先配制成近似所需 浓度的溶液,然后再进行标定。 标定NaOH溶液的基准物质常用的有: 草酸 H 2 C2 O4 2H 2 O 邻苯二甲酸氢钾 KHC8 H 4O4 邻苯二甲酸氢钾易溶于水,不含结晶水,不易吸水,稳 定,摩尔质量大 204.2g·mol-1是较好的基准物质。 COOH + OH- COO - COO COO 终点:邻苯二甲酸钾钠为二元弱碱, c(OH ) cK b1 + H2O pH=9.05,选酚酞。标定计算: m( KHC8 H 4O4 ) c( NaOH) M ( KHC8 H 4O4 )V ( NaOH) *草酸能否用NaOH直接准确滴定?能否分 步滴定? 计算化计点的pH?选指示剂。 草酸为二元弱酸 cKθa1> Kθa1=5.9×10-2 Kθa2 =6.4×10-5 10-8, cKθa2 > 10-8 均可滴定:但 Kθa1/ Kθa2 <104,不能分步滴定,只有一个突跃: H 2 C2 O4 2 NaOH Na2 C2 O4 2H 2O c(OH ) cK b1 pH=8.36,选酚酞。标定计算: 2m( H 2C2O2 2 H 2O) c( NaOH) M ( H 2C2O2 H 2O)V ( NaOH) 5、CO2的影响* •影响复杂。若终点pH小于5,可忽略不计。 减小影响的方法: (1)在误差允许时,用甲基橙比甲基红等受CO2影响小; (2)煮沸水,除去CO2再配试剂. •CO2对滴定终点稳定性也有影响:酚酞久置可褪色…. (1)振荡30秒不褪色即可; (2)近终点煮沸溶液除去CO2,冷却后再滴定至终点. 三、 酸碱滴定法的应用 1. 混合碱的滴定 混合碱通常是指NaOH和Na2CO3或Na2CO3和 NaHCO3等的混合物。 (1)烧碱中NaOH和Na2CO3含量的测定 烧碱(氢氧化钠)在生产和贮存过程中因吸收空气 中CO2而成为NaOH和Na2CO3的混合碱。在测定烧 碱中NaOH含量的同时,通常要测定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 ②氯化钡法 复习:用HCl→Na2CO3: 第一计量点: CO32 -+H+=HCO3 a1 a2 9 HCO3- 两性物质 1 c( H ) K K 4.57 10 mol L pH 8.34 选酚酞:红变无色,误差大;甲酚红+百里酚蓝好 第二计量点: HCO3- (8.2~8.4,粉红~紫) + +H =H2CO3 CO2 + H2O H2CO3 多元弱酸(0.04 mol·L-1 ): c( H ) cK a1 1.3 104 mol L1 pH 3.89选甲基橙 (黄→ 橙) ①双指示剂法 测定时,先在混合碱试液中加入酚酞,用浓度 为c的HCl标准溶液滴定至终点(红→无);再 加入甲基橙并继续滴定至第二终点(黄→ 橙), 前后消耗HCl溶液的体积分别为V1和V2。 第一步:酚酞指示剂 NaOH+HCl = NaCl+ H2O pH=7.00 Na2CO3+HCl = NaCl+ NaHCO3+ H2O pH=8.34 第二步:甲基橙指示剂 NaHCO3+HCl = NaCl+ CO2+ H2O pH=3.89 NaOH+Na2CO3 V1 -V2 V2 酚酞: V1 NaCl+NaHCO3 V2 NaCl+CO2+H2O V1>V2 红 V2 酚酞变色:近无色(pH=8.34) 加入甲基橙:黄 甲基橙变色 :橙(pH=3.89) V2 Na2CO3 NaOH V2 NaHCO3 V1 -V2 CO2+H2O NaCl c( HCl )(V1 V2 )M ( NaOH ) w( NaOH ) ms Na2CO3 ~ 2V2 Na2CO3+2HCl = 2NaCl+ CO2+ H2O 1 c( HCl )2V2 M ( Na2CO3 ) w( Na2CO3 ) 2 ms ②氯化钡法 (自学) 先取一份试样溶液,用HCl标准溶液滴定至橙 色,测得碱的总量,设消耗HCl溶液的体积为 V1; 另 取 等体 积 试液 , 加入BaCl2 溶液 , 待 BaCO3沉淀析出后,以酚酞作指示剂,用HCl 标准溶液滴定至终点,设用去的体积为V2, 此时反应的是NaOH。则: NaOH+Na2CO3 NaOH+Na2CO3 甲基橙 黄 V1 NaCl+CO2+H2O 变色 橙 BaCl2 NaOH+BaCO3 V2 NaCl+BaCO3 酚酞 NaOH+Na2CO3 甲基橙 黄 BaCl2 V1 NaCl+CO2+H2O NaOH+Na2CO3 变色 橙 酚酞 NaOH+BaCO3 V2 NaCl+BaCO3 c( HCl )V2 M ( NaOH ) w( NaOH ) ms Na2CO3+ 2HCl=… 1 c( HCl )(V1 V2 )M ( Na2CO3 ) w( Na2CO3 ) 2 ms (2)纯碱中Na2CO3和NaHCO3含量的测定 测定纯碱中Na2CO3和NaHCO3的含量,也可以采用 双指示剂法。由图示可知,此时消耗HCl溶液的体积 有V2>V1的关系。 酚酞 Na2CO3+NaHCO3 V1 V1 NaHCO3+NaHCO3 V1 V2 –V1 NaCl+CO2+H2O 红 酚酞变色:近无色(pH=8.34) 加入甲基橙 黄 V2 甲基橙变色 橙 Na2CO3 NaHCO3 V1 V2 –V1 NaHCO3 V1 CO2+H2O CO2+H2O c( HCl )V1M ( Na2CO3 ) w( Na2CO3 ) ms c( HCl )(V2 V1 )M ( NaHCO3 ) w( NaHCO3 ) ms 双指示剂法不仅用于混合碱的定量分析, 还可用于未知碱的定性分析 V1 和V2的变化 1 2 3 4 V1>0 V2=0 V1=0 V2>0 V1=V2 > 0 V1> V2 > 0 试样的组成 NaOH NaHCO3 Na2CO3 Na2CO3+NaOH NaOH:(V1-V2) , Na2CO3: (V2) 5 V2 >V1> 0 NaHCO3+Na2CO3 NaHCO3: (V2-V1) , Na2CO3: (V1), 混合碱的测定(双指示剂法) NaOH ,Na2CO3 ,NaHCO3 , 判断由哪两种组成(定性/定 量计算)Na2CO3能否直接滴定, 有几个突跃? H2CO3 = H+ + HCO3 - pKa1=6.38 HCO3 - = H+ + CO3 2- pKa2=10.25 2. 铵盐中含氮量的测定 •铵盐NH4Cl或(NH4)2SO4中的NH4+是很弱的 酸Kθa=5.7×10-10, cKθa< 10-8,不能直接用碱标 准溶液滴定,可采用下述方法间接滴定。 (1)蒸馏法* (2)甲醛法 2.铵盐中含氮量的测定 (1)蒸馏法* 将铵盐试液置于蒸馏瓶中,加入过量浓NaOH溶液 进行蒸馏, NH4+ +OH-(过量,浓)= NH3↑+H2O ①用过量的H3BO3溶液(无需准确)吸收蒸发出的NH3 NH3+ H3BO3 (过量)= NH4+ + H2BO3-(碱) 用HCl标准溶液滴定反应产物H2BO3- , 优点: H+ + H2BO3- = H3BO3(一元弱酸, Kθa=5.8×10-10) 需一种标准溶液, 需过量 终点(混合酸)时的pH=5,选用甲基红作指示剂。 n(N)= n(NH3)= n(H2BO3-)= n(HCl) c( HCl )V ( HCl )M ( N ) w( N ) ms *②用过量的准确的HCl溶液吸收蒸发出的NH3,再 用NaOH滴剩余的HCl NH3+ HCl (过量)= NH4Cl + HCl (剩余) 用NaOH标准溶液滴定剩余的HCl , HCl (剩余) + NaOH- = NaCl+H2O 终点时( NH4+)的pH=5,选甲基红作指示剂。 [ c( HCl )V ( HCl ) c( NaOH )V ( NaOH )] M ( N ) w( N ) ms 需两种标准溶液,需准确、浓度已知 ⑵甲醛法 NH4+ 的Kθa= 5.7×10-10 cKθa< 10-8,故间接滴定: 6HCHO + 4NH4+ = (CH2)6N4H+ + 3H+ + 6H2O 甲醛与NH+4作用,按化学计算关系定量生成H+和 质子化的六亚甲基四胺 (Kθa =7.4 ×10-6),用 NaOH标准溶液滴定反应生成的4个可与碱作用的 H+ 。终点产物六次甲基四胺(CH2)6N4是一种 极弱有机碱, pH=8~9,应选用酚酞作指示剂。 n(N)= n(NH4+)= n(H+)= n(NaOH) c( NaOH )V ( NaOH )M ( N ) ( N ) ms 必须注意:甲醛法只适用于NH4Cl、(NH4)2SO4等强 酸铵盐中铵氮的测定.在常见的铵盐中NH4HCO3含 量的测定,可以用HCl标准溶液直接滴定HCO3-而得, 但不能用甲醛法测定. 若用甲醛法,产生的3H+将与HCO3- 生成H2CO3 干扰后面的滴定. 作业: 13, 15, 16, 17(易), 18, (20)