1、酸碱平衡与酸碱滴定法教案第七章酸碱平衡与酸碱滴定法7-5酸碱滴定曲线和指示剂的选择教学要求：1、 掌握强酸（碱）、一元弱酸（碱）被滴定时化学计量点与 pH突跃范围的计算；2、 了解酸碱滴定曲线的绘制 ；3、 掌握影响滴定突跃大小（长短）的因素；4、 能根据pH突跃范围正确的选择指示剂；5、 掌握一元弱酸（碱）直接准确滴定的条件；6、 掌握多元酸（碱）分步滴定的可行性条件，会计算多元酸（碱）各化学计量点的 pH值。教学内容:一、重要概念：酸碱滴定曲线：以滴定过程中滴定剂用量或中和反应分数为横坐标，以溶液 PH为纵坐标，绘出的一条溶液 pH随滴定剂的加入量而变化的曲线pH突跃范围：化学计量点前后
2、）.1%相对误差范围内，溶液 pH值的变化范围。二、对几种典型的酸碱滴定类型的研究1、强酸（碱）滴定举例：以分析浓度为0.1000 mol丄-1 NaOH溶液滴定20 mL 0.1000 mol.L -1 HCI溶液设滴定过程中加入 NaOH的体积为V mL :a. V = 0 : H = Chci = 0.1000 mol.L -V HCI V NaOHC NaOH V NaOH -C HCI V HCIpH跃迁范围的计算当 V = 19.98 mL 时，误差为 -0.1% :CHCI 余20.00 0.1000-19.98 0.100039.9839.98pH = 4.3当V=20.02
3、mL时，误差为 0.1% :20.02 0.1000-20.00 0.1000CNaOH过量pOH =4.3 pH =9.7pH跃迁范围为4.3-9.7。总结:滴定阶段滴定前计量点前计量点计量点后溶液组成V=0HCI、H2OV V VoHCI 余、NaCI、H2OV=V 0NaCI、H2OV VoNaCI、NaOH 过量、H2OH+=ChciH +=C hci 余+ +H =H 水OH = C NaOH 过量pH值+H =0.1000PH=1.00当 V=19.98 mL(Er=0.1 %) + -5H =5.0 10pH=4.30时，+ -7H =10pH=7当 V=20.02mL&= 0.
4、1 %)时,- -5OH =5.0 10 pOH=4.30 pH=9.70滴定曲线图NaGH滴定的滞定曲线(fNH c HQ 0.1000 D1O卜 L 7 )从图中也可看出该滴定过程的 pH突跃范围为4.30-9.70。酸碱指示剂的选择一滴定突跃范围凡变色范围全部或大部分落在滴定突跃范围之内的指示剂均可用。故该滴定过程的突跃范围为 4.30-9.70，可选用指示剂：酚酞、甲基橙、甲基红。浓度对突跃范围的影响图5-6敌度对滴定突跃的带响（NaOH滴定HCZg二畑从图中可见，被测液浓度越大，突跃范围越大。思考题以分析浓度为0.1000 mol.L-1 HCI溶液滴定20 mL 0.1000 mo
5、l.L -1NaOH溶液（酸碱滴定曲 线见图5-5的虚线部分）（1） 滴定过程的pH突跃范围为？ （ 9.704.30）（2） 酚酞、甲基橙、甲基红还可选用为指示剂吗？2、（酚酞、甲基红（误差在 0.1%内）；甲基橙：滴定至橙色（pH=4.0）（误差为+0.2%）元弱酸（碱）滴定举例：以分析浓度为 0.1000 mol.L -1 NaOH 溶液滴定 20 mL 0.1000 molL -1 HAc 溶液。-5（HAc: Ka=1.8 10 pKa = 4.74）设滴定过程中加入 NaOH的体积为V mL :pH =2.89a. V = 0 : H = CKa =1.3 10b. b. V V
6、0： | OHCNaOH 过量=pH跃迁范围的计算0.1000 19.98CA当 V=19.98 mL 时，误差为-0.1% :39.980.1000 20.00 -0.1000 19.98 0.1000 0.02pH =4.74 Ig 1998 =4.74 Ig 0.1% =7.740.02当V=20.02 mL时，误差为 0.1% :CNaOH过量-20.02 0.1000 -20.00 0.100040.020.1000 0.0240.02pOH =4.3 pH =9.7该滴定过程的pH突跃范围为7.74-9.70。总结:滴定阶段滴定前计量点前计量点计量点后溶液组成V=0HAc、 H2O
7、V V V0HAc 余、NaAc、H2OV=V 0NaAc、H2OV V0NaAc、 NaOH 过量、H2OH += JCKacA pH pKa +lgCha-=JCKaOH = C NaOH 过量pH值PH=2.89当 V=19.98 mL(Er= 0.1% )时，pH=7.74OH =5.3 10 6 pOH=5.28 pH =8.72当 V=20.02mL(Er= 0.1 %)时,- _5OH =5.0 105 pOH=4.30 pH=9.70滴定曲线从图中可见，曲线的突跃范围 (pH = 7.74-9.70)较NaOH-HCI小得多。可选择的指示剂：酚酞突跃范围的影响因素a.当被测液浓
8、度一定，Ka值愈大，突跃范围越宽。图5-8滴定突駅与瓦 的关系曲线b.被测液浓度越大，突跃范围越宽。KaOH加入扯，禰定分数图5-9 HA的險度对滴定罠跌的酸响(上NOH C.直接准确滴定一元弱酸(碱)的可行性判据用指示剂指示终点(目测法)，当 pH= 0.2 (即：滴定突跃0.4 pH ) , EtW 0.1% , 此时必须满足 C.Ka ( Kb ) 10-8。因此，C.Ka ( Kb ) 10 8是一元弱酸(碱)被直接准确滴定的依据和条件。思考题：下列一元弱酸(碱)溶液浓度均为0.1 mol.L-1,能否被等浓度的滴定剂直接准确滴定？(1)HF( Ka=7.2 X10-5) ； (2)
9、(CH2)6N( Kb=1.4 X10-9) ； ( 3)CH3NH2( Kb=4.2 X10-4)解答：(1)C.Ka=0.1 X7.2 X10-5=7.2 X10-610-8-9 -10 -8(2)C.Kb=0.1 X1.4X10 =1.4X10 108因此，HF、CH3NH2可以被直接准确滴定，而(CH2)6N4则不能被直接准确滴定。3、多元弱酸（碱）的滴定准确滴定多元弱酸（碱）的可行性判据:以二元酸为例：条件结论指示剂选择CKa1邛0卫C02邛0卫Ka1/Ka104可分步准确滴定，形 成两个突跃根据pHa1、pHa2选择分步滴定的两种指示剂心/心C04只能一次滴定（总 量）,形成一个突
10、跃根据pHa2选择指示剂CKa1 知0CKa2 C104心/2卸0第一级离解出的 H +可被分步滴定，形成 一个突跃根据pHa1选择指示剂4Ka,Ka2 灯0不能准确滴定举例：能否用0.1000 mol.L -1 NaOH溶液滴定0.1000 mol.L -1 H3PO4溶液？能否分步滴定？如果 能滴定，应选什么指示剂？ （ H3PO4 的 Ka1=7.6 X10-3, Ka2=6.3 X10-8, Ka3=4.4X10-13）3 6 8解：CKa1=0.1 X7.6X10- =7.2X10- 10-C0Ka2=0.1 X6.3X0-8=6.3X10-9 介 10-8-13 -14 -8C0K
11、a3=0.1 X4.4X0 =4.4 X0 105 4Ka2/Ka3=1.4 X10 10根据多元酸（碱）准确滴定的条件可见， H3PO4前两个H+可被分步滴定。第一化学计量点： CKa Ka 因为CnKa2/KW10, C0/ Ka1（ =05 0W mol L 1） 指示剂选择：一级解离指示剂：甲基橙（ 3.1-4.4）二级解离指示剂：酚酞（8.2-10）三、本节小结1.pH突跃范围是指化学计量点前后 ）.1%相对误差范围内，溶液pH值的变化范围。因此可通过计算终点误差 ）.1%处的H+浓度确定pH突跃范围。2.影响滴定pH突跃范围的因素主要是溶液浓度和反应完全程度。（1 ）浓度越大，突跃
12、范围越大，常用的酸碱滴定浓度一般为 0.1 mol. L-1。（2） 反应完全程度越高，突跃范围越大，即解离常数 Ka越大，突跃范围越大。（3） 强酸强碱反应完全程度高，通常突跃范围大，容易滴定准确。（4） 一元弱酸弱碱与强酸强碱相比，滴定突跃范围减小，且当 C.Ka（ Kb） 1-8，CoKa2羽0-8时，若 心“心21）,则溶液可以分步滴定和准确滴定， 若Ka1/Ka2 1-8，CKa2 10则溶液可以对第一级离解的 H+分步滴定和准确滴定，而不能准确滴定第二级离解的 H+。若Ka1/Ka2104,则溶液不能准确滴定。3.指示剂的选择可根据 pH突跃范围来确定。当指示剂变色范围全部或大部分落在滴定突跃范围之内时，则其可作为此滴定过程的 指示剂。
