缓冲溶液指示剂酸碱滴定

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1、第三节第三节 缓冲溶液缓冲溶液1定义定义缓冲溶液：缓冲溶液：能使溶液的能使溶液的pH不因外加少量酸、碱或不因外加少量酸、碱或溶液适当稀释等因素而发生显著变化的溶液。溶液适当稀释等因素而发生显著变化的溶液。生理缓冲溶液生理缓冲溶液人体液人体液(37)正常正常pH 为为7.35-7.45。每人每天耗。每人每天耗O2600L,产生产生CO2酸酸量约合量约合2L浓浓HCl,除呼出除呼出CO2及肾排酸外及肾排酸外,归功于血液的缓冲作用。归功于血液的缓冲作用。血红蛋白血红蛋白:HHb-KHb 血浆蛋白血浆蛋白:HPr-NaPr氧络血红蛋白氧络血红蛋白:HHbO2-KHbO2磷酸盐磷酸盐:H2PO4-HPO

2、42-碳酸盐碳酸盐:H2CO3-HCO3-二二.dd=-dpHdpHba 缓冲容量缓冲容量 1L 溶液的溶液的pH增加（或减小）增加（或减小）1个单个单位所需加入的强碱（酸）的物质的量。位所需加入的强碱（酸）的物质的量。值越大，缓冲能力越强。值越大，缓冲能力越强。三三.影响缓冲容量影响缓冲容量 的因素的因素1.总浓度总浓度c c 2.c一定时，缓冲组分的浓度比愈接近于一定时，缓冲组分的浓度比愈接近于1：1，缓冲容量愈大。，缓冲容量愈大。最大在最大在pH=pKa处。处。-pH曲线曲线1 3 5 7 9 11 13 pH2.88 4.76 8.88pKa1086420102 H+HAc+Ac-OH

3、-0.1molL-1 HAc Ac-0.1molL-1常用缓冲溶液常用缓冲溶液(p348)缓冲溶液缓冲溶液pKa缓冲范围缓冲范围氨基乙酸氨基乙酸+HCl2.351.53.0氯乙酸氯乙酸+NaOH2.8623.5甲酸甲酸+NaOH3.7734.5HAc+NaAc4.7645.5六次甲基四胺六次甲基四胺+HCl5.134.56.0H2PO4-+HPO42-7.216.58三羟甲基甲胺三羟甲基甲胺+HCl8.217.59硼砂硼砂(H3BO3+H2BO3-)9.248.510NH4+NH39.258.510常用标准缓冲溶液常用标准缓冲溶液 (p349)标准缓冲溶液的标准缓冲溶液的pH是实验测定的是实验

4、测定的,用于校准酸度计。用于校准酸度计。缓缓 冲冲 溶溶 液液pH(25oC)饱和酒石酸氢钾饱和酒石酸氢钾(0.034molL-1)3.557邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾(0.050molL-1)4.0080.025molL-1 KH2PO4+0.025molL-1 Na2HPO4 6.865硼砂硼砂(0.010molL-1)9.180饱和氢氧化钙饱和氢氧化钙12.454四四.缓冲溶液的配制方法缓冲溶液的配制方法 1.按比例加入按比例加入HA和和A(NaAc+HAc,NH4Cl+NH3);2.溶液中溶液中H+大大,加过量加过量A-,溶液中溶液中OH-大大,加过量加过量HA;3.溶液中有溶液中有

5、HA,可加可加NaOH中和一部分中和一部分,溶液中有溶液中有A,可加可加HCl中和一部分中和一部分;形成形成HA-A-共轭体系共轭体系五五.缓冲溶液缓冲溶液pH值计算值计算PBE式：以式：以HA和和H2O为零水准为零水准总浓度分别为总浓度分别为C Ca a和和C Cb bH+=A-Cb+OH-以以A-和和H2O为零水准为零水准H+HA-Ca=OH-HA=ca-H+OH-A-=cb+H+-OH-代入平衡关系代入平衡关系,得精确式得精确式cKKc+-+aaa-+-bHA-H+OH H =A+H-OH 酸性酸性,略去略去OH-:碱性碱性,略去略去H+:若若Ca OH-H+或或Cb H+-OH-则最简

6、式则最简式cKc+aa+b-H H=+H cKc-+aa-b+OH H=-OH ac=Kc+abH abaCCpKpHlg例例(a)0.040molL-1 HAc 0.06molL-1 NaAc 先按最简式先按最简式:(b)0.080molL-1二氯乙酸二氯乙酸 0.12molL-1二氯乙酸钠二氯乙酸钠 先用最简式先用最简式:molL-1-4.76-4.ab9a4-+10.040=10=10mol L0.0H 60=cKc+1.261.440.080H 10100.0370.12 cKc+aa+b-H H=+H caH+,cbH+结果合理结果合理 pH=4.94应用近似式应用近似式:解一元二次

7、方程，解一元二次方程，H+=10-1.65 molL-1,pH=1.65 五五.选择缓冲溶液的原则选择缓冲溶液的原则1.缓冲溶液对分析过程没有干扰。缓冲溶液对分析过程没有干扰。2.所需控制的所需控制的pH应在缓冲溶液的缓冲范围之内。应在缓冲溶液的缓冲范围之内。3.缓冲溶液应有足够的缓冲容量。缓冲溶液应有足够的缓冲容量。C 0.011mol/L第四节第四节 酸碱指示剂酸碱指示剂甲基橙甲基橙 Methyl Orange(MO)(CH3)2N(CH3)2N=N=N H=NNSO3-SO3-OH-H+红红3.1-4.0(橙橙)-4.4黄黄pKa=3.41.作用原理作用原理:酸形和碱形具有不同的颜色酸形

8、和碱形具有不同的颜色.MOMRPP3.1 4.44.4 6.28.0 9.8常用单一酸碱指示剂常用单一酸碱指示剂(要记住要记住)百里酚酞百里酚酞:无色无色 9.4-10.0(浅蓝浅蓝)-10.6蓝蓝讨论：讨论：Kin一定，一定，H+决定比值大小，影响溶液颜色决定比值大小，影响溶液颜色KHInHInKinaKHInHInin HIn H+In-指示剂理论变色范围指示剂理论变色范围 pH=p Kin 1指示剂理论变色点指示剂理论变色点 pH=p Kin ，In-=HIn注：注：实际与理论的变色范围有差别，深色比浅色灵敏实际与理论的变色范围有差别，深色比浅色灵敏 指示剂的变色范围越窄，指示剂变色越敏

9、锐指示剂的变色范围越窄，指示剂变色越敏锐组成组成 1指示剂指示剂+惰性染料惰性染料 例：甲基橙例：甲基橙+靛蓝（紫色靛蓝（紫色绿色）绿色）2两种或两种以上指示剂混合而成两种或两种以上指示剂混合而成 例：溴甲酚绿例：溴甲酚绿+甲基红（酒红色甲基红（酒红色绿色）绿色）特点特点 变色敏锐；变色范围窄变色敏锐；变色范围窄(利用颜色的互补作用）利用颜色的互补作用）利用两种颜色互补作用，使指示剂变色范围变窄并敏锐利用两种颜色互补作用，使指示剂变色范围变窄并敏锐甲基黄甲基黄 2.9 pH 4.0次甲基蓝次甲基蓝甲基黄甲基黄+次甲基蓝次甲基蓝(蓝蓝)3.0 pH 3.4 蓝紫蓝紫浅灰浅灰 绿绿红红 橙橙 黄黄

10、蓝蓝 蓝蓝 蓝蓝混合指示剂不仅混合指示剂不仅变色范围窄变色范围窄，而且颜色改变也较而且颜色改变也较明显明显，基本上没有过渡色。，基本上没有过渡色。第五节第五节 酸碱滴定酸碱滴定一一.酸碱滴定曲线和指示剂的选择酸碱滴定曲线和指示剂的选择滴定曲线：滴定曲线：溶液溶液pH 随滴定分数（随滴定分数（T）变化的曲线。）变化的曲线。选择指示剂的原则选择指示剂的原则:指示剂的变色点尽可能与化学计量点接近，以减指示剂的变色点尽可能与化学计量点接近，以减小滴定误差。在滴定小滴定误差。在滴定突跃突跃范围变色的指示剂可使滴定范围变色的指示剂可使滴定(终点终点)误差误差小于小于0.1%。滴定突跃：滴定突跃：计量点前后

11、由计量点前后由1 1滴滴(0.04mL)(0.04mL)滴定剂所引起的溶液滴定剂所引起的溶液pHpH的急剧变化，突跃过程所对应的的急剧变化，突跃过程所对应的pHpH范围为范围为滴定突滴定突跃范围。跃范围。19.2.5 1.强酸碱滴定强酸碱滴定 0.10molL-1 NaOH滴定滴定20.00mL 0.10molL-1 HCl H+OH-=H2O Kt=1/Kw=1014.00+-+-(H)(H)(OH)(OH)H=(H)(OH)cV-cVV+V-0.1%时时:+-1-520.00 0.1000-19.98 0.1000H=5.0 10 mol L20.00+19.98pH=4.302.滴定开始

12、到滴定开始到sp前前:H+=c(HCl)(未中和未中和)1.滴定前滴定前:H+=c(HCl)=0.1000molL-1 pH=1.003.sp时时:H+=OH-pH=7.004.sp后后:OH-=c(NaOH)(过量过量)-+-+-(OH)(OH)(H)(H)OH=(H)(OH)cV-cVV+V+0.1%时时:-5-10.02OH=0.1000=5.0 10 mol L40.02H+=2.010-10molL-1 pH=9.700.1000molL-1 NaOH滴定滴定20.00mL 0.1000molL-1 HCl(p353)NaOHmLT%剩余剩余HClmL过量过量NaOHpHH+计算计算

13、0.00020.01.00滴定前滴定前:H+=c(HCl)18.0090.02.002.28sp前前:H+=19.8099.00.203.0019.9899.90.024.30 sp:H+=OH-=10-7.0020.00100.00.000.007.0020.02100.10.029.7020.20101.00.2010.70sp后后:OH-=22.00110.02.0011.68+-+-(H)(H)(OH)(OH)(H)(OH)cV-cVV+V-+-(OH)(OH)(H)(H)(H)(OH)cV-cVV+V突突跃跃强酸碱滴定曲线强酸碱滴定曲线 (p354)0.10molL-1 NaOH0.

14、10molL-1 HCl0.10molL-1 HCl0.10molL-1 NaOHpH1210864200 1.0 2.0滴定分数滴定分数,T9.7 sp+0.1%4.3 sp-0.1%sp 7.0突突跃跃9.0 5.04.09.88.03.1*6.2*4.4PPMRMOPP 9.0MR 6.2MO 4.4PP 8.0MR 5.0不同浓度不同浓度的强碱滴定强酸的滴定曲线的强碱滴定强酸的滴定曲线(p354)NaOHHCl0 1.0 2.0 pH1210864210.79.78.77.05.34.33.3PPMRMO5.04.49.06.24.43.1.01molL-1 0.1molL-1 1mo

15、lL-1浓度增大浓度增大10倍，突倍，突跃增加跃增加2个个pH单位。单位。2.一元弱酸碱的滴定一元弱酸碱的滴定 (Ka(HAc)=10-4.76,Ka(HA)=10-7.00)NaOHmLT组成组成pHHAcpHHAH+计算式计算式00HA2.884.0010.000.500HA+A-4.767.0018.000.900HA+A-5.717.9519.800.990HA+A-6.679.0019.960.998HA+A-7.469.5619.980.999HA+A-7.769.7020.001.000A-8.739.85+aaH=K c+a-HAH=A K-bOH=(A)K c-OH=(NaO

16、H)+HAc-0.1%:pH=pKa+3强碱强碱滴定滴定弱酸弱酸滴定曲线滴定曲线 (p356)0.10molL-1NaOHHAc 0.10molL-10 1.00 2.00 TpH121086420HAc Ac-Ac-+OH-突突跃跃6.24.43.19.78.77.74.35.04.0PPMRMOHAcHCl突跃处于弱碱性突跃处于弱碱性,只能选只能选酚酞酚酞作指作指示剂示剂.pHNaOH滴定滴定HAc(浓度不同浓度不同)1molL-10.1molL-10.01molL-1642810129.238.738.23HAcHCl10.709.708.707.76突跃范围突跃范围缓冲容量缓冲容量 0

17、 0.50 1.00 1.50 T4.76浓度增浓度增大大10倍，倍，突跃增突跃增加加1个个pH单位单位滴定突跃滴定突跃HCl:4.3-9.7HAc:7.7-9.7HA:9.7-10.0HA A A+OH-滴定分数滴定分数pH1210 8 6 4 2HClHAcHApKa=7pKa=4.76甲基红甲基红甲基橙甲基橙O OO OO OO OO O10.09.77.764.30 0.50 1.00 1.50 2.00 百里酚酞百里酚酞酚酞酚酞0.1molL-1NaOH滴定滴定0.1molL-1 HA(Ka不同不同)Ka增增大大10倍，倍，突突跃跃增增加加一一个个pH单单位位对于对于0.1molL-1 的的HA,Ka10-7才能准才能准确滴定确滴定.即即cKa10-8