酸碱平衡和酸碱滴定法教学幻灯片讲义.ppt

2.6 酸碱指示剂(acid-base indicator) 2.6.1 酸碱指示剂的原理 酸碱指示剂一般是弱的有机酸或有机碱，它的酸式与其共轭碱式相比具有明显不同的色调。当溶液的pH值改变时，指示剂失去质子由酸式转变为碱式，或得到质子有碱式转化为酸式，由于结构的变化，从而引起颜色的变化。 HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry Material Science 甲基橙 (MO) 酚 酞 无色(8.0) 微红(9) 红(9.6) HEBEI NORMAL UNIVERSITY, College of Chemistry Material Science 常用单一酸碱指示剂 甲基橙MO 甲基红MR 酚酞 PP 百里酚酞TP 8.0 9.6 9.0 酸碱指示剂的理论变色点和变色范围 酸碱指示剂的解离平衡: 是[H+]的函数 即碱式色浓度等于酸式色浓度时，pH=pKa 理论变色点 理论变色范围:溶液的pH值由pKa-1变化到pKa+1时,能明显地看到指示剂由酸式色变为碱式色，所以该pH范围称为理论变色范围.颜色变化是从酸式色→混合色→碱式色 5.6.2 影响指示剂变色范围的因素 1. 指示剂的浓度 对于双色指示剂，因其变色范围取决于酸式色和碱式色的浓度的比值，因而与浓度无关。但是指示剂的浓度过大，色调的变化不明显，并且指示剂本身也要消耗一些滴定剂，因而带来误差。 对于单色指示剂，指示剂用量的多少对它的变色范围是有影响的。 因为，a和Ka是固定不变的所以当浓度C增大时，[H+]就相应增大。也就是说看到红色时，溶液的pH值较低。 例如：在50~100mL溶液中加入0.1%的酚酞2~3滴，在pH=9出现微红，加入10~15滴酚酞，在pH=8出现微红。 例如，酚酞，碱式色为红色，设：人眼观察到红色酚酞的最低浓度为a，它应该是固定不变的。当指示剂的浓度为C时，则由离解平衡： 2、离子强度的影响 指示剂颜色的变化受H+活度的影响，对于指示剂如果用活度平衡常数表示。则： 理论变色点时 可见增大离子强度,可使理论变色点向低pH值方向移动。 3、温度 温度改变时，指示剂的离解常数和水的离子积都会发生变化，因而变色范围变化。 指 示 剂 温度℃ 变色范围pH 甲基橙（MO） 18 ℃ 3.1~4.4 100 ℃ 2.5~3.7 溴白里酚蓝（BTB） 18 ℃ 6.0~7.6 100 ℃ 6.2~7.8 4、溶剂 由于不同溶剂的介电常数有差别，直接影响到指示剂的离解，从而使指示剂的变色范围有改变。 指 示 剂 介 质 变色范围pH 甲基橙（MO） 水 3.1~4.4 90%丙酮+10%水 1.0~2.7 溴甲酚绿（BCG） 水 3.0~4.6 90%丙酮+10%水 6.5~8.3 5.7 酸碱滴定原理 酸碱滴定是以酸碱反应为基础的滴定分析方法.一般是用强酸(碱)作滴定剂，滴定具有一定强度的碱(酸)溶液。 在本节中介绍各种酸碱滴定体系中溶液pH随滴定剂加入的变化情况以及酸碱指示剂的选择 5.7.1强酸强碱的滴定 滴定反应为： H+ + OH- = H2O 滴定反应常数: 5.7.1.1 滴定曲线的绘制 以CNaOHmol·L-1的NaOH滴定体积为VHClmL，浓度为Ca0mol·L-1 的HCl溶液为例。 设在滴定过程中盐酸的浓度为CHCl，它在不断地变化，加入NaOH后的一瞬间NaOH的浓度为Cb，它同样在变化。 PBE： [H+]=CHCl + [OH-] - Cb 设：a为滴定分数 因为 滴定曲线方程 解方程得： 例如：以0.1000mol·L-1的NaOH 溶液滴定20.00mL浓度为0.1000mol·L-1的HCl溶液的滴定曲线 （1）滴定前： 此时： [H+]=C，溶液中氢离子的浓度等于酸的原始浓度。所以，pH= 1.00 （2）滴定开始至化学计量点前 溶液的酸度取决于剩余HCl的浓度，设加入NaOH18.00ml 设加入NaOH19.98ml （3）化学计量点(stoichiometric point, sp) 此时溶液为中性，pH=7.00, （4）化学计量点后 溶液的酸度取决于过量NaOH的浓度，设加入NaOH 20.02 ml 按照上述方法逐一计算，得到一组滴定分数-pH的数据，然后以pH对滴定分数作图，称为滴定曲线。 酚酞8.0～9.6 甲基红4.4～6.2 甲基橙3.1～4.4 5.7.1.2 滴定过程中pH值的变化情况