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酸碱滴定法(原理,酸碱滴定法,滴定曲线)
来源:医学全在线 更新:2007/8/31 字体:
( 关键词:滴定分析,酸碱滴定法,滴定曲线,指示剂,滴定突跃,滴定突跃范围 )

酸碱滴定法是以酸碱反应为基础的滴定分析方法。利用该方法可以测定一些具有酸碱性的物质,也可以用来测定某些能与酸碱作用的物质。有许多不具有酸碱性的物质,也可通过化学反应产生酸碱,并用酸碱滴定法测定它们的含量。因此,在生产和科研实践中,酸碱滴定法的应用相当广泛。

  一、滴定曲线与指示剂的选择

  (一)强碱滴定强酸

  强碱滴定强酸时发生的反应为

  上述反应的平衡常数为Kt为

  现以0.1000mol·L-1NaOH溶液滴定20.00mL,0.1000mol·L-1HCL.溶为例,讨论滴定过程中溶液pH值的变化情况。

  1.滴定前

  溶液[H+]等于HCL的初始浓度:

[H+]=c(HCl)=0.100mol.L-1

pH=-lg[H+]=1.00

  2.化学计量点前

  溶液的[H+]决定于剩余HCL的浓度

  例如,当滴入18.00mLNaOH溶液时,有90%的HCL被中和,剩余HCL物质的量为0.1000×20.00-0.1000×18.00=0.2000mmol,此时溶液的总体积为38.00mL,则溶液的[H+]为:

  [H+]=0.2000/38.00=5.3*10-3(mol.L-1)

  pH=-lg[H+]=-lg5.3*10-3=2.28

  用类似的方法可求得当加入19.98mL NaOH时溶液的PH值为4.30。

  3.化学计量点时

  当加入20.00mLNaOH溶液时,HCL溶液被100%的中和,变成了中性的NaCL水溶液,故溶液的PH值由水的离解决定。

  

  4.化学计量点后

  溶液的PH值由过量的NaOH的量和溶液的总体积决定。即

  

  例如,当加入20.02ml NaOH溶液时, NaOH溶液过量0.02ml,溶液的总体积为40.02ml,则溶液的[OH-]为:

  

  pOH=4.30

  pH=14.00-4.30=9.70

  根据上述方法可以计算出不同滴定点时溶液的PH值,部分结果列于表7-1。根据表中的数据作图,即可得到强碱滴定强酸的滴定曲线图7-1中的a。 医学 全在.线提供www.med126.com

图7-1 NaOH与HCL的滴定曲线

c(NaOH)=c(HCl) =0.1000mol.L-1

图7-1

表7-1  用NaOH滴定HCL时溶液PH的变化(c(NaOh )=c(HCL)=0.1000mol·L-1)

V(加入NaOH)
ml

被滴定HCL的百分含量%

V(剩余HCL)
ml

V(过量NaOH)ml

[H3O+]
mol·L-1

PH

0

0

20.00

 

1.00×10-1

1.00

19.00

90.00

2.00

 

5.26×10-3

2.28

19.80

99.00

0.20

 

5.02×10-4

3.30

19.98

99.90

0.02

 

5.00×10-5

4.30

20.00

100.00

0.00

 

1.00×10-7

7.00 

20.02

100.1

 

0.02

2.00×10-10

9.70

20.20

101.0

 

0.20

2.01×10-11

10.70

  滴定曲线不仅说明了滴定时溶液PH值的变化方向,而且也说明了各个阶段的变化速度。从图中可以看出,曲线自左至右明显分成三段。前段和后段比较平坦。溶液的PH值变化缓慢,中段曲线近乎垂直。在化学计量点附近PH值有一个突变过程。这种PH值突变称之为滴定突跃,突跃所在的PH值范围称为滴定突跃范围(常用化学计量点前后各0.1%的PH范围表示,本例的突跃范围是(4.30-9.70)。

  最理想的指示剂应该能恰好在反应的化学计量点发生颜色变化,但在实际工作中很难使指示剂的变色范点和化学计量点完全统一。因此,指示剂的选择主要以滴定的突跃范围为依据,通常选取变色范围全部或部分处在突跃范围内的指示剂滴定终点,这样产生的疑点误差不会超过±0.1%。在上述滴定中,甲基橙(PH3.1-4.4)和酚酞(PH8.0-10.0)的变色范围均有一部分在滴定的突跃范围内,所以都可以用来指示这一滴定疑点此外,甲基红、溴酚蓝和溴百里酚蓝等也可用作这类滴定的指示剂。

  滴定突跃的大小与溶液的浓度密切相关。若酸碱浓度均增大10倍,滴定突跃范围将加宽2个PH单位;反之,若酸碱浓度减小10倍,相应的突跃范围将减小2个PH单位。可见浓度愈高突跃范围越大,浓度越低突跃范围越小,如果滴定时所用的酸碱浓度相等并小于2×10-4mol ·L-1,滴定突跃范围就会小于0.4个PH单位,用一般的指示剂就不能准确地指示出终点。故将c≥2×10-4mol ·L-1作为此类滴定能够准确进行的条件。

  强酸滴定强碱的滴定曲线如图7-1中的曲线b所示。指示剂的选择及滴定反应用及其滴定条件等与前述滴定相似。

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