酸碱滴定法
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化学实验中的常见酸碱滴定方法酸碱滴定是一种常见的化学实验技术,用来确定溶液中酸或碱的浓度,并且广泛应用于化学分析、质量控制和实验室研究。
本文将介绍几种常见的酸碱滴定方法及其操作步骤。
一、酸碱滴定的基本原理酸碱滴定是通过向试样中加入一种已知浓度的酸或碱溶液,待试样中的酸碱反应达到滴定终点时,根据滴定终点的指示剂变色点或指示电位的变化,确定试样中酸或碱的浓度。
在酸碱滴定中,常用的指示剂包括酸碱指示剂、金属指示剂和自滴定指示剂。
二、酸碱滴定的步骤1. 准备滴定溶液:根据所需滴定的溶液性质,准备相应浓度的酸或碱溶液,并标定浓度。
通常使用的酸和碱溶液包括盐酸、硫酸、氢氧化钠和氢氧化钾等。
2. 准备试样:准确称取所需试样,加入滴定瓶中,并加入适量的指示剂。
指示剂的选择应根据所研究的酸碱性质来确定。
3. 滴定过程:将准备好的滴定溶液加入滴定管中,然后将滴定管倒入试样中,同时搅拌试样。
逐滴加入滴定溶液,直到出现指示剂颜色的变化,此时达到滴定终点。
4. 记录滴定体积:记录滴定过程中所加入的滴定溶液体积,根据滴定溶液的浓度,可以计算出试样中酸碱的浓度。
5. 重复滴定:为了获得准确的结果,通常需要进行至少三次滴定实验,并计算平均值。
三、常见的酸碱滴定方法1. 酸碱中和滴定法:适用于测定酸碱溶液中的酸或碱浓度。
通常使用指示剂溴腈酚蓝作为指示剂,溶于水中呈现黄色,当滴定溶液滴入试样中后,当试样中的酸或碱被完全中和,溴腈酚蓝指示剂变为青色或蓝色,此时达到滴定终点。
2. 氧化还原滴定法:适用于测定溶液中氧化还原物质的浓度。
常用的滴定剂有亚硝酸盐、二碘化钾、高锰酸钾等。
滴定终点可以使用金属指示剂(例如淀粉溶液)或自滴定指示剂(例如硫代硫酸钠)来检测。
3. 银滴定法:适用于测定溶液中氯离子、溴离子和氰根离子等的浓度。
常用滴定剂为硝酸银溶液,滴定终点根据溶液中生成沉淀或颜色的变化来判断。
4. 酸碱曲线滴定法:适用于测定弱酸或弱碱的解离常数或酸碱物质的复杂溶液。
化环学院食品药品监督管理杨建 200904183014 酸碱滴定的应用酸碱滴定法可分为直接滴定法和间接滴定法两种一. 直接滴定法1. 食品中苯甲酸钠的滴定食品防腐剂之一,最高允许误差0.1%苯甲酸钠在HCl的作用下生成苯甲酸,苯甲酸在乙醚的作用下萃取于乙醚层,加热去乙醚,得到苯甲酸,将苯甲酸溶于中性乙醇,最后用NaOH标液滴定以酚酞做指示剂,滴定至红色。
二. 间接滴定法铵盐中氮的测定:甲醛法4NH4+ + 6 HCHO == (CH2)6N4H++3H+ +6 H2O (定量进行)Ka =7.1 10-6用酚酞为指示剂,终点为粉红色。
如果试样中含有游离酸,事先用甲基红作指示剂。
混合碱的测定-双指示剂法混合碱通常是指NaOH 与Na 2CO 3或Na 2CO 3与NaHCO 3的混合物。
所谓双指示剂法,就是在同一溶液中先后用两种不同的指示剂来指示两个不同的终点。
NaOH 和Na 2CO 3混合物的测定可用双指示剂法,即先用酚酞指示第一计量点,再用甲基橙指示第二计量点。
当用HCl 标准溶液滴定到第一计量点时,NaOH 已全部中和生成了NaCl 和H 2O ,而Na 2CO 3只被滴定成NaHCO 3,设这一过程所耗HCl 的总体积为V 1mL 。
继续用HCl 标准溶液滴定时,第一计量点所生成的NaHCO 3与HCl 反应,生成CO 2和H 2O ,设此过程所消耗HCl 标准溶液的体积为V 2mL 。
则NaOH 所消耗的HCl 体积为(V 1-V 2)mL ,Na 2CO 3消耗的HCl 总体积为2V 2mL ,如下图所示:第一计量点第二计量点NaOHNa 2CO 3NaCl H 2O CO 2NaHCO 3H 2O 1V 2++V 1V 2V 2V 2NaOH 和Na 2CO 3的质量分数可按下列公式计算:12HCl NaOH 1000(NaOH)100%V V c M w W -⋅⋅=⨯样232HCl 1/2Na CO 2321000(Na CO )100%V c M w W ⋅⋅=⨯样Na 2CO 3与NaHCO 3混合物的测定与上述方法类似。
酸碱滴定法
酸碱滴定法是一种常见的化学分析方法,它可以用来测定溶液中的酸碱度指数,也可
以用于分析酸碱反应的平衡性。
滴定法的基本原理是利用一种已知浓度的酸溶液(或碱溶液)滴加到一种未知浓度的
碱溶液(或酸溶液)中,直到反应达到完全。
通过计算滴加的酸(或碱)的体积,以及已
知酸(或碱)的浓度,就可以求出未知溶液的浓度。
1.准备溶液:首先要准备一定浓度的酸或碱溶液。
这里一般是选用氢氧化钠或氢氧化
钾作为标准溶液。
2.取样:用取样器从待测溶液中取得一定量的溶液,并将其装入滴定瓶。
3.滴定:将已知浓度的酸或碱溶液滴入待测溶液中,直到指示剂的颜色发生改变。
一
般使用酚酞或溴甲酚作为指示剂,它们在不同pH值下呈现不同的颜色。
4.测量:通过计算所滴加的酸(或碱)的体积,以及已知酸(或碱)的浓度,就可以
求出未知溶液的浓度。
在实际应用中,酸碱滴定法可以用于测定饮用水、工业废水等水样中的酸碱度,也可
以用于测定食品、药品、化妆品等中的酸碱度。
此外,酸碱滴定法还可以用于分析含有酸
碱反应的物质模型,如药物和化妆品中的缓冲剂等。
需要注意的是,在滴定过程中一定要注意滴加的速度和滴加的溶液量,避免出现误差。
另外,选择合适的指示剂也是十分重要的,应根据待测溶液的pH范围选用合适的指示剂,确保测量结果的准确性。
酸碱滴定法名词解释
酸碱滴定法是一种测定物质缓冲性能和量级的常用方法。
它是利用所测溶液中物质的缓冲能力来测定其所含物质量级的方法,并且可用来测定溶液的pH值。
酸碱滴定法的基本原理是,当溶液中的某种物质以某种不同的形式存在时,该物质的溶解度和活度会有所不同,从而影响溶液的缓冲性。
根据缓冲能力的不同,酸碱滴定法采用可逆性电离反应来进行测定。
具体来说,酸碱滴定法要求将酸性和碱性溶液分别滴入溶液中,根据滴加过程中溶液的变化情况,即可进行酸碱滴定反应。
一般来说,在酸碱滴定法中,如果遇到pH值的变化,则可以通过比较滴入前后两种溶液的pH值来测定溶液的缓冲性。
此外,酸碱滴定法还能够用于检测某些物质的量级,例如氯化物的量级,氢离子浓度等。
根据滴加过程中溶液的变化情况及产生的反应物,可以推断出所测物质的量级。
酸碱滴定法是一种重要而复杂的分析方法,它在现代分析中有着广泛应用,如分析药物,生物样品,食物,环境污染物和土壤等。
它具有实用性、准确性高、操作简单、仪器设备简单等特点,因此深受社会的欢迎。
酸碱滴定法的应用对于确定物质的缓冲能力和量级有着重要的意义。
掌握其基本原理,熟练运用其方法,能够准确测定物质的缓冲性能和量级,为今后的分析提供可靠的依据。
总之,酸碱滴定法是一种重要的分析方法,它可以用于测定溶液的缓冲性能和量级,还可以用来测定溶液的pH值。
熟练掌握其基本原理,灵活运用其方法,对于科学研究具有重要的意义。
酸碱滴定法基本要点:1. 掌握酸碱平衡及溶液pH值的计算;2. 了解酸碱指示剂的原理及变色范围;3. 掌握酸碱滴定过程中pH突跃及指示剂的选择。
4.了解酸碱滴定法的应用。
酸碱滴定法:利用酸碱反应(以质子自递反应为基),通过滴定操作以测定酸或碱的分析方法。
基本反应:H3O+ + OH-? 2H2O通常不发生H3O+ + A-? HA + H2O任何外观变化完成滴定反应的两个关键问题:1. 何时滴定结束?2. 怎样知道被滴定溶液的pH值已达要求?酸碱平衡及有关浓度计算一. 酸碱质子理论1.酸碱和共轭酸碱对凡能给予质子的物质称为酸凡能接受质子的物质称为碱由③、④式可知:一种物质( HPO42-)在不同条件下,有时可作为酸,有时可作为碱。
某一物质是酸还是碱取决于给定的条件和该物质在反应中的作用和行为。
2. 酸碱反应——两个共轭酸碱对共同作用的结果3. 溶剂的质子自递反应H2O 及能给出质子,又能接受质子,这种质子的转移作用在水分子之间也能发生:H2O + H2O? H3O+ + OH-质子自递反应——溶剂分子之间发生的质子传递作用。
此反应平衡常数称为溶剂的质子自递常数(KS )H2O: KS = [H3O+][ OH-] =KW =1.0 ′ 10-14(25℃)(1)pKW =14其它溶剂如:C2H5OHC2H5OH + C2H5OH = C2H5OH2+ + C2H5O-KS = [C2H5OH2+][ C2H5O-] = 7.9 ′ 10-20(25℃)(2)4. 酸碱强度酸碱强度取决于:酸碱本身的性质和溶剂的性质在水溶液中:酸碱的强度取决于酸将质子给予水分子或碱从水分子中夺取质子的能力的大小,通常用酸碱在水中的离解常数大小衡量:HAc+ H2O?H3O+ + Ac-(3)NH3 + H2O?OH- + NH4+(4)二. 酸碱对酸碱平衡体系中各型体分布系数的影响1. 分析浓度、平衡浓度、酸的浓度、酸度、弱酸碱的分布系数(1)分析浓度(c):单位体积溶液中含(酸或碱)的量物质的量浓度即总浓度简称浓度(2)平衡浓度[]:平衡状态时,溶液中融智存在的各种型体的浓度,单位同上例:HAc 溶液中:平衡浓度[HAc]、[ Ac-]分析浓度c == [HAc] + [ Ac-](3)酸的浓度:即酸的分析浓度(4)酸度:溶液中 H+ 的活度a H+,稀溶液中([H+ ])(5)分布系数d在弱酸碱溶液中,酸碱以各种形式存在的平衡浓度与其分析浓度的比值即各型体在总浓度中所占分数:例: HAc 溶液中:(5)(6)“d”只与溶液的酸度有关,而与其分析浓度无关;各种型体的分布系数之和为1。
2. 酸度与酸碱的分布系数以 HAc 为例:(7)c == [HAc] + [ Ac-](8)因为:(9)所以:(10)将(7)、(8)代入(9)得:(11)同理:(12)所以:由不同的pH值下的HAc溶液的d HAc和d Ac-值作出d—pH图,d图1HAc的d-pH 曲线图可见:d HAc值随pH的增大而减小;d Ac-值随pH的增大而增大。
当pH = pKa =4.74时,dHAc =dAc- = 0.5当pH > pKa 时,则dHAc > dAc同样可推导出一元弱碱的分布系数:以溶液为例: NH3为例(13)(14)(2)多元酸碱溶液的分布系数以 H2C2O4为例:(15)(16) 由平衡:H2C2O4 === HC2O4- + H+(17) HC2O4- === C2O42- + H+(18)可推得:(19)同理可推得:(20)(21)对其它多元酸或碱,溶液中存在(n+1) 中型体,用类似方法可导出各型体的d 值。
三. 酸碱溶液中酸碱度的计算处理酸碱溶液的方法:质子条件酸碱溶液的实质是质子传递,考虑溶液作为参与反应的一组分,利用酸碱反应中质子传递的平衡关系式即质子条件来处理:质子条件:酸碱溶液中得质子产物得到质子的摩尔数与失质子产物失去质子的摩尔数应该相等,这种数量关系称为“质子平衡”或“质子条件”质子条件表达式称为质子等衡式 PBE:酸给出质子的总数 = 碱得到质子的总数质子等衡式可根据酸碱平衡体系的组成直接写出:其要点是:一参与质子反应的“大量物质”作基准物“通常是原始的酸碱组分”,根据的是质子的等衡原理写出例1:写出 Na2S 质子等衡式。
离解平衡:Na2S ? 2Na+ +S2-S2- + H2O ? OH- + HS-HS- + H2O ? OH- + H2SH2O ? OH- + H+选择基准物:S2-和 H2O都是大量的,且都参与了质子反应可得到质子等衡式:[HS-] + [H2S] + [H+] = [OH-]例 2:写出 NH4HCO3溶液的PBE。
基准物为:NH4+、HCO3-、H2OPBE为:[H2CO3] + [H+] = [OH-] + [NH3] + [CO32-][H+] =[OH-] + [NH3] + [CO32-] - [H2CO3]由此可见:PBE式中既考虑了酸式离解( HCO3- →CO32-),又考虑了碱式离解,同时又考虑了H2O的质子自递作用,因此,PBE式反映了酸碱平衡体系中得失质子的严密的数量关系,它是处理酸碱平衡的依据。
1. 一元强酸溶液中氢离子浓度的计算以HCl为例:盐酸溶液的离解平衡: HCl ? H+ + Cl-H2O ? H+ + OH-PBE为:[H+] = [OH-] + CHCl(1)当 HCl 的浓度不很稀时,即C >> [OH-] (分析化学中计算溶液酸度时允许相对误差为± 2.5%,当C >>40 [OH-] 时)可忽略[OH-] ,一般只要HCl溶液酸度C >>10-6 mol/L ,则可近似求解:[H+] ? C或pH = -log [H+] =-log c(22)(2)当C较小时(< 10-6 mol/L ), [OH-] 不可忽略(23)(24)(25)2. 一元强碱溶液例:NaOH溶液c 3 10-6 mol/L[OH-] ? cc < 10-6 mol/L(26)3. 一元弱酸溶液对于弱酸 HA,其溶液的PBE为:(27)或写成:(28)精确公式近似处理:(1)当K a、c均不太小时:K a·c320K w,忽略水的离解:(29)(30)近似式①(2)在K a和c均不太小时,且c3K a 时:即K a·c320K w,c /K a 3 500,不仅可以忽略水的离解,且弱酸的离解[H+]对其总浓度的影响也可以忽略即c - [H+] ?c,所以:(31)最简公式(3)当酸极弱(K a很小)或溶液极稀(c)时,c· K a ?K w(c·K a<20K w),此式水的离解不能忽略,但由于K a小,当c/K a 3500时,(32)近似式②4. 一元弱碱溶液PBE为:同处理一元弱酸相似的方法,可得到相对应的一组公式,即当Kb·c320Kw,c /Kb < 500,忽略水的离解:(33) 近似式①(2)在Kb·c320c w,c / Kb3 500时:(34) 最简式(3)当cKb <20Kw,c/ Kb3500时,(35) 近似式②(5)多元酸溶液中氢离子的计算二元弱酸水溶液中存在下列平衡:H2A ? H+ +HA-HA-? H+ + A2-H2O ?H++ OH-PBE为:[H+] = [OH-] + [HA-]+ 2[A2-]由于二元酸的K a1 >>K a2,故溶液中的H+主要决定于第一步质子的传递,第二步的质子传递产生的H+极少,可忽略不计,将二元酸作为一元酸近似处理。
(5)多元碱溶液中OH-的计算同多元酸,可按一元弱碱近似处理。
(6)两性物质溶液中H+浓度的计算(1)酸式盐 NaHAPBE:[H+] = [OH-] + [A2-] – [H2A]HA-? H+ + A2-(36)HA- + H2O ? H2A + OH-(37)H2O ? H++ OH-代入得:(38)(39)整理得:(40)精确式一般情况下,K a2、Kb2较小, HA-消耗甚少,[HA-]?c,代入上式:(41)近似式①当CK a23 20K w, C< 20K a1时,忽略K w:②(42)近似式②当CK a23 20K w, C 3 20K a1时:(43)最简式(2)弱酸弱碱盐溶液中H+的计算8. 缓冲溶液的pH值的计算(1)缓冲溶液:凡当向溶液中加入少量强酸或强碱以及加水适当稀释时,pH 值能保持基本不变的溶液(能抵抗少量外来或内在产生的酸碱作用的溶液)组成:共轭酸碱对如HAc—— NaAc(2)pH 计算NaA ? Na+ +Ac-,Ac- + H2O ? HAc + OH-HAc ?Ac- + H+H2O ? H++ OH-在水溶液中,各型体之间应满足:(44)一般缓冲溶液的浓度都比较大,忽略离解部分,做近似处理:(45)近似式影响缓冲能量的因素:酸碱总浓度、组分比1:1最大;缓冲范围:pH = pKa选择:pH接近 pKa酸碱指示剂一. 酸碱指示剂的变色原理酸碱指示剂本身是弱的有机酸或碱:若:溶液pH值变化?共轭酸碱对的分子结构相互发生转变?颜色变化?溶液的颜色变化?指示终点到达例:指示剂甲基橙在不同pH值溶液中发生离解作用和颜色变化:HIn?H++In-红色(醌式)黄色(偶氮式)碱性溶液中,平衡向右移动: 红色?黄色;反之亦反。
二. 指示剂变色的 pH 范围以弱酸型HIn为例:HIn?H++In-酸式色碱式色溶液颜色由[In-]/[HIn]来决定。
但并不是他的任何微小变化人们都能用肉眼睛观察到的,一般地说:当时,观察到 HIn 的颜色,pH £ pKHIn-1;当时,观察到 In-的颜色, pH 3 pHHIn + 1。
“pH = pKHIn±1”(46)称为指示剂变色的pH 范围;在此范围内指示剂呈混合色。
但由于人眼对各种颜色的敏感程度不同,指示剂的变色范围向pKHIn的某一方偏。
例:甲基橙的pKHIn =3.4,而变色范围为 pH:3.1~4.4(理论值为2.4~4.4)。
三. 影响指示剂变色范围的其它因素(1)指示剂用量双色指示剂:用量少一些为宜单色指示剂:用量多或少会引起变色的范围的变化例:酚酞,酸式?无色,碱式?红色当指示剂的浓度c增大时,他将在较低pH的值时变色。
(2)温度:T ?KHIn ? pH 范围;(3)溶剂:KHIn;(4)盐类:KHIn;(5)顺序:由无?有,由浅?深色,颜色变化敏锐;四. 混合指示剂特点:变色敏锐、变色范围窄种类:指示剂+背景颜色(惰性染料)?利用颜色互补作用指示剂+指示剂?利用颜色互补作用(两种颜色差别大,易观察)例:甲基橙由红?橙红,不宜观察,尤其是在灯光下是更为困难,但如果将0.1%甲基橙溶液与等体积0.25%酸性靛蓝(靛胭脂)水溶液混合使用,效果甚佳:在pH £ 3.1 时成紫色(红+兰)? pH=4.1 灰色(橙+兰)? pH 34.4 绿色(黄+兰)这一系列颜色变化在灯光下也很易观察。