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5-7 多元酸 ( 碱 ) 的滴定 一、多元酸碱分步滴定的可行性判据 PowerPoint Presentation
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5-7 多元酸 ( 碱 ) 的滴定 一、多元酸碱分步滴定的可行性判据

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5-7 多元酸 ( 碱 ) 的滴定 一、多元酸碱分步滴定的可行性判据

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  1. 5-7 多元酸(碱)的滴定 一、多元酸碱分步滴定的可行性判据 存在问题:1.多元酸分步离解出来的H+是否均可被测定;2.若均可被滴定,会形成几个明显的pH突跃?3. 若有几个pH突跃,如何选择指示剂? 由一元弱酸准确滴定的条件,即caKa≥10-7.7或cspKa≥10-8可知,只要csp1Ka1≥10-8、csp2Ka2≥10-8、csp3Ka3≥10-8多元弱酸分步离解的H+均可测定,反之均不能,或不能准确滴定。 当csp3Ka3≥10-8,H+均可被准确滴定,是分步滴定还是一次滴定呢?

  2. 决定于Ka1/Ka2比值,以及对准确度的要求。一般说来,若|Et|≤0.3%,滴定突跃应不小于0.4个pH单位,则要求Ka1/Ka2≥105才能满足分滴定的要求。决定于Ka1/Ka2比值,以及对准确度的要求。一般说来,若|Et|≤0.3%,滴定突跃应不小于0.4个pH单位,则要求Ka1/Ka2≥105才能满足分滴定的要求。 1.Ka1/Ka2≥105 ,且csp1Ka1≥10-8, csp2Ka2≥10-8,则二元酸可分步滴定,即形成两个pH突跃,可分别选择指示剂指示终点。 2.Ka1/Ka2≥105,csp1Ka1≥10-8、csp2Ka2<10-8,第一级离解的H+可分步滴定,按第一个计量点的pH值选择指示剂. 3.Ka1/Ka2<105,csp1Ka1≥10-8,csp2Ka2≥10-8,不能分步滴定,只能按二元酸一次被滴定。 4.Ka1/Ka2<105,csp1Ka1≥10-8,csp2Ka2<10-8,该二元酸不能被滴定。

  3. 二、多元酸的滴定 (一)磷酸的滴定 用0.1000mol/LNaOH标准溶液滴定0.10mol/L H3PO4。Ka1=7.6×10-3, Ka2=6.3×10-8, Ka3=4.4×10-13, 第一计量点时:c=0.10/2=0.050 mol/L mol/L pH=4.70 选择甲基橙作指示剂,并采用同浓度的NaH2PO4溶液作参比。

  4. 第二计量点时: c=0.10/3=0.033 mol/L mol/L pH=9.66 若用酚酞为指示剂,终点出现过早,有较大的误差。选用百里酚酞作指示剂时,误差约为+0.5%。

  5. 图5-10 NaOH滴定磷酸的滴曲线 c(NaOH)=c(H3PO4 )

  6. (二)有机酸的滴定 用0.1000mol/LNaOH标准溶液滴定0.10mol/L H2C2O4。 Ka1=5.9×10-3, Ka2=6.4×10-5。 按照多元酸一次被滴定,若选用酚酞作指示剂,终点误差约为+0.1%。 (三)多元碱的滴定 多元碱用强酸滴时,情况与多元酸的滴定相似。例如用0.10mol·L-1HCl滴定0.10moL·L-1Na2CO3溶液。 Csp1Kb1=0.050×1.8×10-4>10-8 Csp2Kb2=0.10÷3×2.4×10-8=0.08×10-8 Kb1/Kb2≈104 第一级离解的OH-不能准确滴定。

  7. 第一化学计量点时: [OH-]=(Kb1Kb2)1/2 pOH=5.68 pH=8.32 可用酚酞作指示剂,并采用同浓度的NaHCO3溶液作参比。 第二化学计量点时,溶液CO2的饱和溶液,H2CO3的浓度为0.040 moL·L-1 [H+]=(cKa1)1/2=1.3×10-4 moL·L-1 pH=3.89 可选用甲基橙作指示剂。

  8. 图5-10 HCl滴定碳酸钠的滴曲线 c(HCl)=c(Na2CO3 )

  9. (四)混合酸(碱)的滴定 (五)酸碱滴定中CO2的影响 市售的NaOH试剂中常含有1%-2%的Na2CO3,且碱溶液易吸收空气中的CO2,蒸馏水中也常含有CO2,它们参与酸碱滴定反应之后,将产生多方面而不可忽视的影响。 1、若在标定NaOH前的溶液中含有Na2CO3,用基准物草酸标定(酚酞指示剂)后,用此NaOH滴定其它物质时,必然产生误差; 2、若配制了不含CO32-的溶液,如保存不当还会从空气中吸收CO2。用这样的碱液作滴定剂(酚酞指示剂)的浓度与真实浓度不符。

  10. 3、对于NaOH标准溶液来说,无论CO2的影响发生在浓度标定之前还是之后,只要采用甲基橙为指示剂进行标定和测定,其浓度都不会受影响。3、对于NaOH标准溶液来说,无论CO2的影响发生在浓度标定之前还是之后,只要采用甲基橙为指示剂进行标定和测定,其浓度都不会受影响。 4、溶液中CO2还会影响某些指示剂终点颜色的稳定性。 5-8 酸碱滴定法的应用 一、混合碱的分析 1、烧碱中NaOH和Na2CO3含量的测定 烧碱(氢氧化钠)在生产和贮藏过程中,因吸收空气中的CO2而产生部分Na2CO3。在测定烧碱中NaOH含量的同时,常常要测定Na2CO3的含量,故称为混合碱的分析。分析方法有两种:

  11. (1)双指示剂法所谓双指示剂法,就是利用两种指示剂在不同计量点的颜色变化,得到两个终点,分别根据各终点时所消耗的酸标准溶液的体积,计算各成分的含量。(1)双指示剂法所谓双指示剂法,就是利用两种指示剂在不同计量点的颜色变化,得到两个终点,分别根据各终点时所消耗的酸标准溶液的体积,计算各成分的含量。 烧碱中NaOH和Na2CO3含量的测定,可用甲基橙和酚酞两种指示剂,以酸标准溶液连续滴定。具体做法是:在烧碱溶液中,先加酚酞指示剂、用酸(如HCl)标准溶液滴定至酚酞红色刚好褪去。此时,溶液中NaOH已全部被滴定,Na2CO3只被滴定成NaHCO3 (即恰好滴定了一半),设消耗HCl为V1毫升。然后加入甲基橙指示剂,继续以HCl滴定至溶液由黄色变成橙色,这时NaHCO3已全部被滴定,记下HCl的用量,设为V2毫升。整个滴定过程所消耗HCl的体积关系可图解如下:

  12. ={[c(V1-V2)]HCl/1000×40.00}/ms ={[(2cV2)HCl/(2×1000)]×105.99}/ms

  13. 双指示剂法操作简单,但因滴定至第一计量点时,终点观察不明显,有1%左右的误差。若要求测定结果较准确,可用氯化钡法测定。双指示剂法操作简单,但因滴定至第一计量点时,终点观察不明显,有1%左右的误差。若要求测定结果较准确,可用氯化钡法测定。 (2)氯化钡法先取1份试样溶液以甲基橙作指示剂,用HCl标淮溶液滴定至橙色。此时混合碱中NaOH和Na2CO3均被滴定,设消耗HCl V1 mL。 另取等份试样溶液,加入过量BaCl2溶液,使其中的Na2CO3变成Ba2CO3沉淀析出。然后以酚酞作指示剂,用HCl标准溶液滴定至酚酞红色刚好褪去,设消耗HClV2毫升。此法用于滴定混合碱中的NaOH。于是 ={[c(V1-V2)]HCl/(2×1000)}×105.99/ms ={[(cV2)HCl/1000]×40.00}/ms

  14. 2.纯碱中Na2CO3和NaHCO3含量的测定其测定方法与挠碱相类似。用双指示剂法测定时,仅滴定体积关系与前述有所不同,根据滴定的体积关系,则2.纯碱中Na2CO3和NaHCO3含量的测定其测定方法与挠碱相类似。用双指示剂法测定时,仅滴定体积关系与前述有所不同,根据滴定的体积关系,则 = {[(2cV1)HCl/2×1000]×105.99}/ms ={[c(V2-V1)]HCl/1000}×84.01}/ms 用氯化钡法测定时,操作与烧碱的分析稍有变更,即往试液中加入BaCl2之前,加入过量NaOH标准溶液,将试液中NaHCO3转变成Na2CO3。然后用BaCl2沉淀Na2CO3,再以酚酞作指示剂,用HCl标准溶液滴定过剩的NaOH。

  15. 设c1,V1和c2,V2分别为HCl和NaOH的浓度及体积,则 ={[(c2V2) NaOH-(c1V1) HCl/1000]×84.01}/ ms 另取等份纯碱试样溶液,以甲基橙作指示剂,用HCl标准溶液滴定。至设消耗HCl V1′mL,则 ={(c1V1′)HCl- [(c2V2)NaOH+(c1V1)HCl]/(2×1000)×105.99}/ms 双指示剂法不仅用于混合碱的定量分析,还可用于未知试样(碱)的定性分折。

  16. V1和V2的变化 试样组成 V1≠0,V2=0 OH- V1=0,V2≠0 HCO3- V1=V2≠0 CO32- V1>V2>0 OH-+CO32- V2>V1>0 CO32- +HCO3-

  17. 二、铵盐中氮的测定 常用下列两种方法间接测定铵盐中的氮。 1.蒸馏法往铵盐(如NH4C1、(NH4)2SO4等)试样溶液中加入过量的浓碱溶液,并加热使NH3释放出来:NH4++OH-=NH3↑+H2O 释放出来的NH3吸收于H3BO3溶液中,然后用酸标准溶液滴定H3BO3吸收液 NH3+ H3BO3= NH4BO2+H2O HCl+ NH4BO2+H2O=NH4C1+ H3BO3 H3BO3是极弱的酸.它并不影响滴定。该滴定用甲基红和溴甲酚绿混合指示剂,终点为粉红色。根据HCl的浓度和消耗的体积,按下式计算氮的含量: WN=[(cHCl×VHCl/1000)×14.01]/ms

  18. 除用H3BO3吸收NH3外,还可用过量的酸标准溶液吸收NH3,然后以甲基红或甲基橙作指示剂,再用碱标准溶液返滴定剩余的酸。除用H3BO3吸收NH3外,还可用过量的酸标准溶液吸收NH3,然后以甲基红或甲基橙作指示剂,再用碱标准溶液返滴定剩余的酸。 土壤和有机化合物中的氮,不能直接测定,须经一定的化学处理,使各种氮化合物转变成铵盐后,再按上述方法进行测定。 2.甲醛法利用甲醛与铵盐作用,释放出相当量的酸(质子化的六次甲基四胺和H+): 4NH4++6HCHO=(CH2)6N4H++3H++6H2O (Ka′=7.1×l0-6) 然后以酚酞作指示剂,用NaOH标准溶液滴定至溶液成微红色,由NaOH的浓度和消耗的体积,按下式计算氮的含量。

  19. WN=[(cNaOH×VNaOH/1000)×14.01]/ms 如果试样中含有游离酸,事先以甲基红作指示剂,用碱中和。甲醛法较蒸馏法快速、简便。 (二)醛的测定 醛类化合物既非酸又非碱,当然不能用酸碱滴定法直接测定其含量。但醛类化合物可通过某些化学反应,释放出相当量的酸或碱,便可间接地测定其含量。例如丙烯醛与盐酸羟氨在醇溶液中起反应,释放出相当量的酸(HCl): CH2=CHCHO+NH2OH·HCl= CH2=(CH2)2=NOH+HCl+H2O 生成的HCl,以甲基橙作指示剂,用NaOH标准溶液滴定。

  20. =[(cNaOH×VNaOH/1000)×56.06]/ms 又如甲醛与亚硫酸钠在水溶液中发生下述反应: HCHO+Na2SO3+H2O=H2(OH)C—SO3Na+NaOH 释放出NaOH,以酚酞或百里酚酞作指示剂,用酸标准溶液滴定之。根据酸标准溶液的浓度及其体积,便可求得甲醛的百分比含量。 三、某些有机化合物含量的测定 酯类及乌洛品的测定。 CH3COOC2H5+NaOH = CH3COONa + C2H5OH (CH2)6N4 + 6H2O +2H2SO4 = 6HCHO↑ +2(NH4)2SO4

  21. 四、极弱酸(碱)的滴定 H3BO3是极弱的酸,不能用强碱直接滴定,但它与甘油生成络合酸,可使其酸强化。故可用碱标准溶液直接滴定。 五、某些无机物含量的测定 (一)SiO2含量的测定 K2SiO3 + 6F- +6H+ =K2SiF6↓+ 3H2O K2SiF6 + 3H2O = 2KF + H2SiO3 + 4HF 然后用碱标准溶液滴定HF。

  22. (二)无机磷的测定 含磷试样用硝酸和硫酸处理后使磷转化为磷酸,然后在硝酸介质中加入钼酸铵,发生下列反应: 12MoO42- + 2NH4+ +H3PO4 + 22H+ = (NH4)2HPO4•12MoO3•H2O↓+ H2O 沉淀过滤并洗涤后,溶于过量的NaOH标准溶液中: (NH4)2HPO4•12MoO3•H2O + 24OH- = HPO42- + 12MoO42- + 13H2O + 2NH4+ 再以酚酞为指示剂,用HCl标准溶液返滴定之。 六、非水溶液中的酸碱滴

  23. H3BO3的Ka=5.8×10-10, 甘油硼酸Ka≈10-6。