③ 终点误差
终点误差的物理意义:Et?滴定剂不足或过量的物质的量?100%
被测物的物质的量强碱滴定强酸时的终点误差:Et?[OH-]ep?[H+]epcspHCl[H+]ep?[OH-]epcspB?100%
强酸滴定强碱时的终点误差:Et??100%
(2) 强碱(酸)滴定一元弱酸(碱)
① 滴定突跃范围比强酸碱滴定小,而且,与被滴定的弱酸(碱)的强度和浓度有关。 ② 强碱滴定弱酸,选择碱性条件变色点指示剂,如酚酞、百里酚酞等;强酸滴定弱碱, 选择酸性条件下变色的指示剂,如甲基橙、甲基红等。
③ 若要使弱酸(碱)能被准确滴定,必须满足:cspKa?10?8,并有合适的指示剂指示终点。 ④ 一元弱酸(碱)滴定的终点误差。以NaOH滴定一元弱酸HA为例,终点误差为
?[OH?]ep?cV?c0V0Et??100%????epHA??100%
?c?c0V0?spHA?强碱(酸)滴定一元弱酸(碱)的终点误差还可用林邦公式表示
10ΔpH?10?ΔpHEt??100%
cspKt(3) 多元酸(碱)的滴定
多元酸(碱)的滴定主要需解决的问题是能否分步滴定和指示剂的选择。 对于二元弱酸H2A可分以下四种情况进行讨论:
① DpKa 5,且csp1Ka1310,csp2Ka2310。可以分步滴定,形成两个明显的pH突跃。若能选择合适的指示剂,可以获得两个滴定终点。
② DpKa 5,csp1Ka1310,但csp2Ka2<10。该二元酸可以被分步滴定,但只能准确滴定至第一个计量点。
③ DpKa<5,但csp1Ka1310,csp2Ka2310。不能分步滴定,第一、第二步反应同时完成,
-8-8-8-8-8-8- 30 -
选择合适的指示剂,可以在第二计量点附近获得准确的滴定终点。
④ DpKa<5,cspKa310-8,但cspKa<10-8。由于第二级解离的影响,该二元酸不能被准确
1122滴定。
指示剂的选择通常依据各滴定终点的pH,并选择相应的参比溶液作对照,尽管如此,多元酸(碱)的分步滴定准确度不可能很高。
⑤ 混合酸(碱)的滴定与多元酸(碱)的滴定相似。强酸(碱)和弱酸(碱)混合时, 其中弱酸(碱)的酸(碱)性越弱,单独滴定强酸(碱)的准确度越高;两种弱酸(碱)混合时,若c1K1/c2K23105,且c1K1310-8,才有可能准确滴定其中较强的弱酸(碱),误差约为0.5%。 8、酸碱滴定法的应用
(1)混合碱的分析:双指示剂法,氯化钡法。
(2)铵盐中氮含量的测定:蒸馏法(克氏定氮法,适用于有机物中氮含量的测定)、甲醛法(适用于无机物中氮含量的测定)。
(3)极弱酸(碱)的测定:经不同方法(形成稳定的配合物、沉淀)强化弱酸(碱)。 (4)无机物的测定
① 硅的测定:氟硅酸钾容量法。
K2SiO3+6HFK2SiF6+3H2O
K2SiF6+3H2O用NaOH标准溶液滴定生成的HF。
2KF+H2SiO3+4HF② 磷的测定:将含磷试样处理后,使其转化为H3PO4,若磷的含量较高,可用NaOH标准溶液直接滴定;若磷的含量较低,可采用磷钼酸铵沉淀法,其中1mol磷消耗24mol NaOH。 (4) 非水溶液中的酸碱滴定
在水溶液中,由于某些弱酸(碱)解离常数很小,没有明显的滴定突跃而不能被准确滴定;许多有机酸(碱)因在水中溶解度太小,也使滴定产生困难。而在非水溶剂中,将改变物质的酸(碱)性或增大溶解度而使滴定可顺利进行,并获得准确的结果。
- 31 -
二、重点和难点
1、基本概念:酸碱的定义、共轭酸碱对、酸碱反应及溶剂的质子自递反应。
2、酸、碱平衡体系的PBE的获得;酸度对弱酸(碱)各型体分布的影响;各型体分布分数和平衡浓度的计算
3、掌握酸碱平衡中溶液酸碱度的计算方法,简化处理的一般方法和步骤。
4、了解缓冲溶液的作用原理,配制方法,选择原则;掌握其pH和缓冲指数和缓冲容量的计算。 5、了解指示剂的变色原理,掌握指示剂的选择原则。掌握甲基橙、酚酞、甲基红三种常用指示剂的变色范围和终点颜色变化情况。
6、掌握酸碱滴定滴定曲线的获得及计量点、滴定突跃、滴定终点、终点误差等含义,掌握一元酸(碱)、多元酸(碱)准确滴定、分步滴定的判断。
7、掌握酸碱滴定的几种应用和滴定分析结果的计算。 本章重点:
质子平衡(PBE)的获得和处理酸碱平衡的基本方法;弱酸(碱)各型体分布分数和平衡浓度的计算和各种类型酸碱溶液pH的计算,酸碱滴定过程中化学计量点、滴定突跃范围的计算和指示剂的选择;酸碱滴定法的应用及相关计算。 本章难点:
利用PBE导出pH计算式过程中近似条件的把握;滴定误差的定义和计算,尤为多元酸(碱),实际滴定中,只要选择合适的指示剂,即可控制终点误差在允许的范围内。
三、思考题与习题选解
??+1、写出下列各酸的共轭碱:H2O,H2C2O4,H2PO4,HCO3,C6H5OH,C6H5NH3,
HS-,Fe(H2O)3+CH2COOH。 ,R-NH+62解
酸 共轭碱 酸 共轭碱
? H2O OH C6H5NH3 C6H5NH2
-
H2C2O4 HC2O-4 HS S2
-
-
- 32 -
2+ H2PO-4 HPO2- Fe(H2O)6 Fe(H2O)5(OH)? 42-- HCO3 CO3 R—NH2CH2COOH R—NH2CH2COO
++-
C6H5OH C6H5O
-
?2、写出下列各碱的共轭酸:H2O,NO3,HSO?,S2?,C6H5O?,Cu(H2O)2(OH)2, 4(CH2)6N4,R-NHCH2COO?。
解
碱 共轭酸 碱 共轭酸 H2O H Cu(H2O)2(OH)2 Cu(H2O)3(OH)
- HNO3 (CH2)6N4 (CH2)6N4H NO3++
+
HSO-4 H2SO4 R—NHCH2COO R—NHCH2COOH
-
S2
-
HS
-
C6H5O
-
C6H5OH
3、下列各组酸碱物质中,哪些属于共轭酸碱对?
?(1)H3PO4-Na2HPO4 (2)H2SO4-SO2 42?+CH2COOH-NH2CH2COO? (3)H2CO3-CO3 (4)NH3(5)H2Ac+-Ac- (6)(CH2)6N4H+-(CH2)6N4 答 (6)
4、写出下列浓度分别为0.10mol/L的酸碱组分的MBE、CBE和PBE。
(1)KHP (2)NaNH4HPO4 (3)NH4H2PO4 (4)NH4CN (5)NH4HCO3 解 (1)溶液中存在的平衡
KHPK++HP-
HP-P2-+H+
HP-+H2OH2OH2P+OH- H++OH-
MBE:[K+]=0.10mol/L;;[H2P]+ [HP-]+ [P2-]=0.10mol/L
- 33 -
CBE:[K+]+[H+]=[HP-]+ 2[P2-]+[OH-] 将MBE代入CBE:
PBE:[H+]+[H2P]= [P2-]+[OH-] [H+]= [P2-]+[OH-]-[H2P] 设HP、H2O为零水准
+
-
+H+ H2P
+H+ HP--H+ P2
-
H3O
+
H2O-H+ OH
-
PBE: [H] + [H2P] = [OH] + [P2]
-
-
[H] = [OH] + [P2] -[H2P]
+
-
-
(2)溶液中存在的平衡
NaNH4HPO4NH+4+2- Na++NH4+HPO4NH3+H+
+PO3-4+H
HPO2-4HPO2-4+H2OH2PO-4+H2OH2PO-4+OH- H3PO4+OH-
H2OH++OH-
]+[NH3]=0.10mol/L MBE:[ Na+]=0.10mol/L; [NH+4-2-PO]+[HPO]+[4HPO3-4]+[PO ]=0.10mol/L [H34242-]+[H+]=[H2PO-4]+2[HPO4]+3[PO3-]+[OH-] CBE:[Na+]+[NH+44将MBE代入CBE:
]+[OH-] PBE:[H2PO-4]+2[H3PO4]+[H+]=[NH3]+[PO3-4[H+]=[NH3]+[PO3-]+[OH-]-[H2PO-4]-2[H3PO4] 4- 34 -