第四章酸碱滴定法50159
第四章酸碱滴定法
(8学时)
【本章重点】:
1.各种类型的酸碱滴定的pH变化规律和选用指示剂的依据
2.弱酸、弱碱溶液准确滴定的原则
3.酸碱滴定液的配制和标定方法
4.酸碱滴定法测定各种酸和碱的原理和指示剂的正确选择
5.溶剂的性质
6.非水滴定的相关计算
一、选择题
1 OH-的共轭酸是(B)
A. H+
B. H
2
O C.
H
3
O+ D. O2-
2 在下列各组酸碱组分中,不属于共轭酸碱对的是(C)
B. H
3PO
4
-H
2
PO
4
-
C. +NH
3CH
2
COOH-NH
2
CH
2
COO- D. H
2
CO
3
-HCO
3
-
3 水溶液中共轭酸碱对K a与K b的关系是(B)
A. K a·K b=1
B. K a·K b=K w
C. K a/K b=K w
D. K b/K a=K w
4 c(NaCl) = ?L-1的NaCl水溶液的质子平衡式是(C)
A. [Na+] = [Cl-] = ?L-1
B. [Na+]+[Cl-] = ?L-1
C.[H+]=[OH-]
D. [H+]+[Na+] = [OH-]+[Cl-]
5 浓度相同的下列物质水溶液的pH最高的是(D)
A. NaCl
B. H
4Cl C. NaHCO
3
D. Na
2
CO
3
6 在磷酸盐溶液中,H
2PO
4
-浓度最大时的pH是(A)
(已知H
3PO
4
的解离常数p K a1 = ,p K a2 = ,p K a3 =
A. B. C. D.
7 今有一磷酸盐溶液的pH = , 则其主要存在形式是(A)
(已知H
3PO
4
的解离常数p K a1 = ,p K a2 = ,p K a3 = )
B. H
2
PO
4
-
C. HPO 42- + H 2PO 4
D. H 2PO 4-+ H 3PO 4 8 在pH = ~的溶液中,EDTA 最主要的存在形式是(B ) (已知EDTA 的各级解离常数分别为、、、、和)
A. H 3Y -
B. H 2Y 2-
C. HY 3-
D. Y 4- 9 EDTA 二钠盐(Na 2H 2Y)水溶液pH 约是(D ) (已知EDTA 的各级解离常数分别为、、、、和) A. 1.25 B. C. D. 10 以下溶液稀释10倍时pH 改变最小的是(A )
A. 0.1 mol·L -1 NH 4OAc 溶液
B. mol·L -1 NaOAc 溶液
C. mol·L -1 HOAc 溶液
D. mol·L -1 HCl 溶液 11 以下溶液稀释10倍时pH 改变最大的是(B ) A. 0.1 mol·L -1 mol·L -1 HAc 溶液 B. mol·L -1 NaOAc 溶液
C. mol·L -1 mol·L -1 HOAc 溶液
D. mol·L -1 NH 4OAc 溶液
12 六次甲基四胺[(CH 2)6N 4]缓冲溶液的缓冲pH 范围是(A )(已知六次甲基四胺p K b = )
A. 4~6
B. 6~8
C. 8~10
D. 9~11 13 欲配制pH=5的缓冲溶液,下列物质的共轭酸碱对中最好选择(C ) A. 一氯乙酸(K a = ×10-3) B. 甲酸(K a = ×10-4) C. 乙酸 (K a = ×10-5) D. 氨水(K b = ×10-5) 14 欲配制pH=9的缓冲溶液,应选用(B )
A. NH 2OH(羟氨) (p K b =
B. NH 3·H 2O (p K b =
C. CH 3COOH (p K a =
D. HCOOH (p K a =
15 用NaOH 滴定某一元酸HA ,在化学计量点时,[H +]的计算式是(D ) A. a HA K c ? B. -B HA a c c K ?
C. a A w -K c K ?
D. -
A w
a c K K ? 16按质子理论,Na 2HPO 4是( D )
(A )中性物质 (B )酸性物质 (C )碱性物质 (D )两性物质 17浓度为 mol/L HAc(pKa=溶液的pH 是( C )
(A)(B)(C)(D)
18.浓度为 mol/LNH
4
Cl (pKb=溶液的pH是( A )
(A)(B)(C)(D)
19.pH 的HCl溶液和pH 的NaOH溶液等体积混合后pH是( C )
(A)14 (B)12 (C)7 (D)6
20.酸碱滴定中选择指示剂的原则是( C )
(A)指示剂变色范围与化学计量点完全符合
(B)指示剂应在pH 时变色
(C)指示剂的变色范围应全部或部分落入滴定pH突跃范围之内
(D)指示剂变色范围应全部落在滴定pH突跃范围之内
21.将甲基橙指示剂加到无色水溶液中,溶液呈黄色,该溶液的酸碱性为( D )(A)中性(B)碱性(C)酸性(D)不定22.将酚酞指示剂加到无色水溶液中,溶液呈无色,该溶液的酸碱性为( D )(A)中性(B)碱性(C)酸性(D)不定23.浓度为 mol/L的下列酸,能用NaOH直接滴定的是( A )
(A)HCOOH(pK
a = (B)H
3
BO
3
(pK
a
=
(C)NH
4NO
2
(pK
b
= (D)H
2
O
2
(pK
a
=12)
24.测定(NH
4)
2
SO
4
中的氮时,不能用NaOH直接滴定,这是因为( C )
(A)NH
3的K
b
太小(B)(NH
4
)
2
SO
4
不是酸
(C)NH
4+的K
a
太小(D)(NH
4
)
2
SO
4
中含游离H
2
SO
4
25.标定盐酸溶液常用的基准物质是( A )
(A)无水Na
2CO
3
(B)草酸(H
2
C
2
O
4
·2H
2
O)
(C)CaCO
3
(D)邻苯二甲酸氢钾26.标定NaOH溶液常用的基准物质是( B )
(A)无水Na
2CO
3
(B)邻苯二甲酸氢钾(C)硼砂(D)CaCO
3
27.已知邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量为204.2 g/mol,用它来标定 mol/L 的NaOH 溶液,宜称取邻苯二甲酸氢钾( D )
(A)0.25g左右(B)1 g左右(C)0.1 g左右(D)0.45 g左右28.作为基准物质的无水碳酸钠吸水后,标定HCl,则所标定的HCl浓度将( A )
(A)偏高(B)偏低(C)产生随机误差(D)没有影响
29.若将H
2C
2
O
4
·2H
2
O基准物质长期保存于保干器中,用以标定NaOH溶液的浓度
时,结果将( B )
(A)偏高(B)偏低(C)产生随机误差(D)没有影响
30.用NaOH溶液分别滴定体积相等的H
2SO
4
和HOAc溶液,消耗的体积相等,说明
H 2SO
4
和HOAc两溶液中( C )
(A)氢离子浓度相等
(B)H
2SO
4
和HAc的浓度相等
(C)H
2SO
4
的浓度为HAc的1/2
(D)两个滴定的pH突跃范围相同
31.含NaOH和Na
2CO
3
混合碱液,用HCl滴至酚酞变色,消耗V
1
mL,继续以甲基
橙为指示剂滴定,又消耗V
2
mL,其组成为( B )
(A)V
1=V
2
(B)V
1
>V
2
(C)V
1
2 (D)V 1 =2V 2 32.某混合碱液,先用HCl滴至酚酞变色,消耗V 1 mL,继以甲基橙为指示剂,又消 耗V 2mL,已知V 1 2 ,其组成为( D ) (A)NaOH-Na 2CO 3 (B)Na 2 CO 3 (C)NaHCO 3 (D)NaHCO 3 -Na 2 CO 3 33.关于缓冲溶液,下列说法错误的是( C ) (A)够抵抗外加少量强酸、强碱或稍加稀释,其自身pH值不发生显著变化的溶液称缓冲溶液。 (B)缓冲溶液一般由浓度较大的弱酸(或弱碱)及其共轭碱(或共轭酸)组成(C)强酸强碱本身不能作为缓冲溶液 (D)缓冲容量的大小与产生缓冲作用组分的浓度以及各组分浓度的比值有关34.用L HCl滴定L NaOH时的pH突跃范围是,用L HCl滴定L NaOH的突跃范围是( C ) (A)(B)(C)(D)对于酸碱指示剂,全面而正确的说法是( C ). A: 指示剂为有色物质 B: 指示剂为弱酸或弱碱 C: 指示剂为弱酸或弱碱,其酸式或碱式结构具有不同颜色 D: 指示剂在酸碱溶液中呈现不同颜色 36.关于酸碱指示剂,下列说法错误的是( B ). A:指示剂本身是有机弱酸或弱碱 B: 指示剂的变色范围越窄越好 C: HIn与In-的颜色差异越大越好 D: 指示剂的变色范围必须全部落在滴定突跃范围之内 37. L NaOH标准溶液滴定 L HAc,滴定突跃为可用于这类滴定的指示剂是( D ). A: 甲基橙 B: 溴酚蓝- C: 甲基红- D: 酚酞- 38.以下四种滴定反应,突跃范围最大的是( A ). A: L NaOH滴定L HCl B: L NaOH滴定L HCl C: L NaOH滴定L HOAc D: L NaOH滴定L HCOOH 39.滴定操作时,眼睛应( C ). A: 为了防止滴定过量,眼睛应一直注意滴定管溶液的下降情况 B: 可以四处张望 C: 一直观察三角瓶内溶液颜色的变化 D: 没有特别的要求40.强酸滴定弱碱时,一般要求碱的离解常数与浓度的乘积达( A ),才可能选择指示剂指示。 A:≥10-8 B: <10-8 C: >10-2 D: >10-9二、填空题 1.凡是能(给出)质子的物质是酸;凡是能(接受)质子的物质是碱。 2.各类酸碱反应共同的实质是(质子的转移)。 3.根据酸碱质子理论,物质给出质子的能力越强,酸性就越(强),其共轭碱的碱性就越(弱)。 4.给出NaH 2PO 4 溶液的质子条件式时,一般以( H 2 PO 4 -)和( H 2 O )为 参考水准。 5.HPO42-是( PO43-)的共轭酸,是( H 2 PO4-)的共轭碱。 6.NH 3的Kb=×10-5,则其共轭酸( NH 4 +)的Ka为(×10-10)。 7.对于三元酸,Ka 1.( Ka 3 )=Kw。 8.在弱酸(碱)的平衡体系中,各存在型体平衡浓度的大小由(溶液H+浓 度)决定。 9.LHAc溶液的pH=(),已知Ka=×10-5。10.LNH 4 溶液的pH=(),已知Kb=×10-5。 11.LNaHCO 3溶液的pH=(),已知Ka 1 =×10-7,Ka 2 =×10-11。 12.已知H 2CO 3 的p K a1 = , p K a2 = ,则Na2CO3的K b1 = ×10-4 ) ,K b2 = ×10-8 ( 。 13.各种缓冲溶液的缓冲能力可用(缓冲容量)来衡量,其大小与(产生缓冲作用组分的浓度)和(各组分浓度的比值)有关。 14.甲基橙的变色范围是(),在pH<时为(橙)色。酚酞的变色范围是(),在pH>时为(红)色。 15.溶液温度对指示剂变色范围(是)(是/否)有影响。 16.实验室中使用的pH试纸是根据(混合指示剂)原理而制成的。17.某酸碱指示剂pK IN =,则该指示剂变色的pH范围是(),一般在(强酸滴定弱碱)时使用。 18.L的H 3BO 3 (pKa=)(否)(是/否)可用NaOH直接滴定分析。 19.NaOH滴定HAc应选在(弱碱)性范围内变色的指示剂,HCl滴定NH 3 应选在(弱酸)性范围内变色的指示剂,这是由(化学计量点的pH值)决定的。20.如果以无水碳酸钠作为基准物质来标定L左右的HCl,欲使消耗HCl的体积在20~30mL,则应称取固体( -0.16g ),以(甲基橙)为指示剂。 21 H 3PO 4 的p K a1 = , p K a2 = , p K a3 = ,则PO43-的p K b1= , p K b2 = ,p K b3 = ___ 。 22某(NH 4) 2 HPO 4 溶液1 HPO ) NH ( L mol 1.0 4 2 4 - ? = c,质子平衡式为 [H+]+2[H3PO4] +[H 2PO 4 -] = [OH-]+[NH 3 ] +[PO 4 3-] 。 23. 0.1 mol·L-1 NH 4Ac溶液=质子平衡式为 [H+]+[HAc] = [NH 3 ]+[OH-] 。 24.请填写下列溶液[H+]或[OH-]的计算公式 (1) mol·L-1 NH 4Cl 溶液(p K a = a a ] [H K c = + (2) ×10-4mol·L-1 H 3BO 3 溶液(p K a = w a a ] [H K K c+ = + 第四章 酸碱滴定法 思考题 1. 从质子理论来看下面各物质对分别是什么? 哪个是最强酸?哪个是最强碱?试按强弱顺序把他们排列起来 答:HAc (Ac -)Ka=1.75×10-5; H 3PO 4(H 2PO 4-)Ka 1=7.52×10-3; NH 3(NH 4+)Ka=5.7×10-10; HCN (CN -)Ka=6.2×10-10 HF (F -)Ka=6.8×10-4; (CH 2)6N ((CH 2)6NH +)Ka=1.4×10-9 HCO 3-(CO 3-)Ka 2=5.61×10-11 酸的强弱顺序: H 3PO 4 > HF > HAc> (CH 2)6N 4H + > HCN > NH 4+ > HCO 3- 碱的强弱顺序: CO 3- > NH 3 > CN - >(CH 2)6N 4 >Ac - > F - > H 2PO 4- 2. 写出下列物质在水溶液中的质子条件式 答:(1)NH 4CN [HCN] + [H 3O +] = [NH 3] + [OH -] (2)Na 2CO 3 2[H 2CO 3] + [HCO 3-] + [H 3O +] = [OH -] (3)(NH 4)2HPO 4 2[H 3PO 4] + [H 2PO 4-] + [H 3O +] = [NH 3] + [OH -]+[PO 43-] (4) (NH 4)3PO 4 3[H 3PO 4] + 2[H 2PO 4-] +[HPO 42-]+[H 3O +] = [NH 3] + [OH -] (5) NH 4H 2PO 4 [H 3PO 4] + [H 3O +] = [NH 3] + [HPO 42-] +2[PO 43-]+[OH -] 3. 欲配制pH 为3的缓冲溶液,应选下列何种酸及其共轭碱 二氯乙酸(1.30)二氯乙酸(2.86) 甲酸(3.74) 乙酸(4.76) 苯酚(9.95) 答:选二氯乙酸(缓冲溶液pH ≈pKa=2.86) 5. NaOH 标准溶液吸收了空气中的CO 2,当用于滴定(1)强酸;(2)弱酸时,对滴定的准确度各有何影响? 答:滴定强酸时:(1) 若用甲基橙为指示剂,终点pH ≈4,消耗2mol 强酸,即2molNaOH 与CO 2反应生成1molNaCO 3仍消耗2mol 强酸,基本无影响 ; (2)若用酚酞作指示剂,终点pH ≈9,生成NaHCO 3,即2molNaOH 与CO 2反应生成1molNaCO 3只消耗1mol 强酸,有显著影响。滴定弱酸时:只能用酚酞作指示剂,有显著影响。由Hcl NaOH NaOH Hcl V V c c 得:用NaOH 滴定HCl ,V NaOH ↑,c Hcl 偏 高;用HCl 滴定NaOH ,V Hcl ↓,c Hcl 偏高。 6. 标定HCl 溶液浓度时,若采用(1)部分风化的Na 2B 4O 7·10H 2O;(2)部分吸湿的Na 2CO 3;(3)在110℃烘过的Na 2CO 3,则标定所得的浓度偏低、偏高还是准确?为什么? 答:(1)偏低 (2)偏高 (3)不影响 7. 下列各酸,哪些能用NaOH 溶液直接滴定?哪些不能?如能直接滴定,应采用什么指示剂? ⑴蚁酸(HCOOH ) Ka = 1.8×10-4 1 写出下列各酸的共轭碱:H2O,H2C2O4,H2PO4-,HCO3-,C6H5OH,C6H5NH3+,HS-,Fe(H2O)63+,R-NH2+CH2COOH。 2 写出下列各碱的共轭酸:H2O,NO3-,HSO4-,S2-,C6H5O-,Cu(H2O)2(OH)2,(CH2)6N4,R-NHCH2COO-, 3 写出下列酸碱组分的PBE(设定质子参考水准直接写出),浓度为c(mol.L-1): (1)KHP (2)NaNH4HPO4 (3)NH4H2PO4(4)NH4CN (5)(NH4)2HPO4 4 计算下列溶液的pH (1)0.10 mol.L-1 NH4Cl (K b(NH3)=1.8×10-5,(K a(NH4)=5.6×10-10) (2)0.10 mol.L-1 NH4F (K HF=7.2×10-4 pK HF=3.14,(K a(NH4)=5.6×10-10pK a(NH4)=9.26) (3)0.010 mol.L-1 KHP((K a1=10-2.95,K a2=10-5.41) (4)0.10mol.L-1 H2SO4 (K a2=1.0×10-2=0.010) 5 欲配制pH=10.0的缓冲溶液1L。用了15.0mol.L-1氨水350mL,需要NH4Cl多少克? 解:查表NH3 pK b = 4.74,得NH4C l pK a = 9.26 6 20 g六亚甲基四胺加浓HCl(密度1.18 g.mL-1,含量37%)4.0mL,最后稀释成100mL溶液,其pH为多少?此溶液是否为缓冲溶液? 7 某弱酸HA的Ka=2.0×10-5,需配制pH=5.00的缓冲溶液,与100 mL 1.00 mol.L-1 NaA相混的1.00 mol.L-1 HA的体积? 8 下列酸碱溶液浓度均为0.10mol.L-1,能否采用等浓度的滴定剂直接准确进行滴定?若能滴定,计算化学计量点的pH, 并指出滴定时选什么指示剂? (1) (CH2)6N4(2) NaHS (3) KHP 9 下列多元酸(碱)、混合酸(碱)溶液中每种酸(碱)的分析浓度均为0.10mol.L-1,能否用等浓度的滴定剂准确滴定?有几个突跃,根据计算的pH sp选择适当的指示剂。 (1)H2C2O4 (K a1=10-1.22,K a2=10-4.19) (2)HCl + H3PO4 (H3PO4:K a1=10-2.12,K a2=10-7.20,K a3=10-12.36) 第四章酸碱滴定法 习题4-1 4.1 下列各种弱酸的p K a已在括号内注明,求它们的共轭碱的pK b; (1)HCN(9.21);(2)HCOOH(3.74);(3)苯酚(9.95);(4)苯甲酸(4.21)。 4.2 已知H3PO4的p K a=2.12,p K a=7.20,p K a=12.36。求其共轭碱PO43-的pK b1,HPO42-的pK b2.和H2PO4-的p K b3。 4.3 已知琥珀酸(CH2COOH)2(以H2A表示)的p K al=4.19,p K b1= 5.57。试计算在pH4.88和5.0时H2A、HA-和A2-的分布系数δ2、δ1和δ0。若该酸的总浓度为 0.01mol·L-1,求pH=4.88时的三种形式的平衡浓度。 4.4 分别计算H2CO3(p K a1=6.38,pK a2=10.25)在pH=7.10,8.32及9.50时,H2CO3,HCO3-和CO32-的分布系数δ2` δ1和δ0。 4.5 已知HOAc的p Ka = 4.74,NH3·H2O的pKb=4.74。计算下列各溶液的pH值: (1) 0.10 mol·L-1HOAc ;(2) 0.10 mol·L-1 NH3·H2O; (3) 0.15 mol·L-1 NH4Cl;(4) 0.15 mol·L-1 NaOAc。 4.6计算浓度为0.12 mol·L-1的下列物质水溶液的pH(括号内为p Ka)。 (1)苯酚(9.95);(2)丙烯酸(4.25);(3)吡啶的硝酸盐(C5H5NHNO3)(5.23)。解:(1) 苯酚(9.95) 第四章酸碱滴定法 1.下列各酸,哪些能用NaOH溶液直接滴定或分步滴定? 哪些不能?如能直接滴定,各应采用什么指示剂? (1)甲酸(HCOOH)K a=1.8×10-4 (2)硼酸(H3BO3) K a1=5.4×10-10 (3)琥珀酸(H2C4H4O4)K a1=6.9×10-5 ,K a2=2.5×10-6 (4)柠檬酸(H3C6H5O7)K a1=7.2×10-4 ,K a2=1.7×10-5 ,K a3=4.1×10-7 (5)顺丁烯二酸K a1=1.5×10-2 ,K a2=8.5×10-7 (6)邻苯二甲酸K a1=1.3×10-3 ,K a2=3.1×10-6 答:(1)cK a≥10-8,可以直接滴定,酚酞。 (2)cK a≤10-8,不能直接滴定。可用甘油或甘露醇等多元醇与H3BO3配位增加酸的强度。 (3)cK a1>10-8,cK a2>10-8,但K a1 /cK a2<104,不能分步滴定,一个突跃,酚酞。 (4)cK a1>10-8,cK a2>10-8,cK a3≈10-8,cK a1 / cK a2<104,cK a2 / cK a3<104,不能分步滴定。 (5)cK a1>10-8,cK a2>10-8,cK a1 / cK a2>104,能分步滴定,二个突跃,先用甲基橙,再用酚酞。 (6)cK a1>10-8,cK a2>10-8,cK a1 / cK a2<104,不能分步滴定,一个突跃,酚酞。 2.NaOH标准溶液吸收了空气中的CO2,当用于滴定(1)强酸(2)弱酸时,对滴定的准确度各有何影响? 答:(1)滴定强酸时: 若用甲基橙:CO32-→ H2CO3,消耗2molH+,无影响。 若用酚酞:碱性变色,CO32-→ HCO3-,消耗1molH+,结果偏低。 (2)滴定弱酸时:计量点pH>7,只能用酚酞,结果偏低。 3.标定HCl溶液时,若采用(1)部分风化的Na2B4O7?10H2O;(2)部分吸湿的Na2CO3; (3)在110℃烘过的Na2CO3,则标定所得的浓度偏低、偏高,还是准确?为什么? 答:(1)偏低;(2)偏高;(3)偏高。 4.为什么用盐酸可滴定硼砂而不能直接滴定醋酸钠?又为什么用氢氧化钠可滴定醋酸而不能直接滴定硼酸? 第四章酸碱滴定法 1.写出下列各酸的共轭碱:H2O,H2C2O4,H2PO4-,HCO3-,C6H5OH,C6H5NH3+,HS-,Fe(H2O)63+,R-NH+CH2COOH. 答:H2O的共轭碱为OH-;; H2C2O4的共轭碱为HC2O4-; H2PO4-的共轭碱为HPO42-; HCO3-的共轭碱为CO32-;; C6H5OH的共轭碱为C6H5O-; C6H5NH3+的共轭碱为C6H5NH2; HS-的共轭碱为S2-; Fe(H2O)63+的共轭碱为Fe(H2O)5(OH)2+; R-NH2+CH2COOH的共轭碱为R-NHCH2COOH。 2. 写出下列各碱的共轭酸:H2O,NO3-,HSO4-,S2-,C6H5O-,C u(H2O)2(OH)2,(CH2)6N4, R—NHCH2COO-,COO- C O O- 。 答:H2O的共轭酸为H+; NO3-的共轭酸为HNO3; HSO4-的共轭酸为H2SO4; S2的共轭酸为HS-; C6H5O-的共轭酸为C6H5OH C u(H2O)2(OH)2的共轭酸为Cu(H2O)3(OH)+; (CH2)6N4的共轭酸为(CH2)4N4H+; R—NHCH2COO-的共轭酸为R—NHCHCOOH, COO- C O O- 的共轭酸为COO- C O O-H 3.根据物料平衡和电荷平衡写出(1)(NH4)2CO3,(2)NH4HCO3溶液的PBE,浓度为c(mol·L-1)。 答:(1)MBE:[NH4+]+[NH3]=2c; [H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-]=c CBE:[NH4+]+[H+]=[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-] PBE:[H+]+2[H2CO3] +[HCO3-]=[NH3]+[OH-] (2)MBE:[NH4+]+[NH3]=c; [H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-]=c CBE:[NH4+]+[H+]=[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-] PBE:[H+]+[H2CO3]=[NH3]+[OH-]+[CO32-] 4.写出下列酸碱组分的MBE、CEB和PBE(设定质子参考水准直接写出),浓度为c (mol·L-1)。 (1)KHP (2)NaNH4HPO4(3)NH4H2PO4(4)NH4CN 答:(1)MBE:[K+]=c [H2P]+[HP-]+[P2-]=c 第四章酸碱滴定法 (8学时) 【本章重点】: 1.各种类型的酸碱滴定的pH变化规律和选用指示剂的依据 2.弱酸、弱碱溶液准确滴定的原则 3.酸碱滴定液的配制和标定方法 4.酸碱滴定法测定各种酸和碱的原理和指示剂的正确选择 5.溶剂的性质 6.非水滴定的相关计算 一、选择题 1 OH-的共轭酸是(B) A. H+ B. H2O C. H3O+ D. O2- 2 在下列各组酸碱组分中,不属于共轭酸碱对的是(C) A.HOAc-NaOAc B. H3PO4-H2PO4- C. +NH3CH2COOH-NH2CH2COO- D. H2CO3-HCO3- 3 水溶液中共轭酸碱对K a与K b的关系是(B) A. K a·K b=1 B. K a·K b=K w C. K a/K b=K w D. K b/K a=K w 4 c(NaCl) = 0.2mol?L-1的NaCl水溶液的质子平衡式是(C) A. [Na+] = [Cl-] = 0.2mol?L-1 B. [Na+]+[Cl-] = 0.2mol?L-1 C.[H+]=[OH-] D. [H+]+[Na+] = [OH-]+[Cl-] 5 浓度相同的下列物质水溶液的pH最高的是(D) A. NaCl B. H4Cl C. NaHCO3 D. Na2CO3 6 在磷酸盐溶液中,H2PO4-浓度最大时的pH是(A) (已知H3PO4的解离常数p K a1 = 2.12,p K a2 = 7.20,p K a3 = 12.36) A. 4.66 B. 7.20 C. 9.78 D. 12.36 7 今有一磷酸盐溶液的pH = 9.78, 则其主要存在形式是(A) (已知H3PO4的解离常数p K a1 = 2.12,p K a2 = 7.20,p K a3 = 12.36) A.PO42- B. H2PO4- C. HPO42- + H2PO4 D. H2PO4-+ H3PO4 8 在pH = 2.67~6.16的溶液中,EDTA最主要的存在形式是(B) (已知EDTA的各级解离常数分别为10-0.9、10-1.6、10-2.0、10-2.67、10-6.16和10-10.26) A. H3Y- B. H2Y2- C. HY3- D. Y4- 9 EDTA二钠盐(Na2H2Y)水溶液pH约是(D) (已知EDTA的各级解离常数分别为10-0.9、10-1.6、10-2.0、10-2.67、10-6.16和10-10.26) A. 1.25 B. 1.8 C. 2.34 D. 4.42 10 以下溶液稀释10倍时pH改变最小的是(A) A. 0.1 mol·L-1 NH4OAc溶液 B. 0.1 mol·L-1 NaOAc溶液 C. 0.1 mol·L-1 HOAc溶液 D. 0.1 mol·L-1 HCl溶液 11 以下溶液稀释10倍时pH改变最大的是(B) A. 0.1 mol·L-1 NaOAc-0.1 mol·L-1 HAc溶液 B. 0.1 mol·L-1 NaOAc溶液 C. 0.1 mol·L-1 NH4OAc-0.1 mol·L-1 HOAc溶液 章序 名称 第四章酸碱滴定法 周次第 6 周至第 8 周授课时间2016年10月10日至2016年月22日 教学目的要求 1.掌握酸碱水溶液中氢离子浓度的计算方法(近似式和最简式); 2. 掌握酸碱滴定中氢离子浓度的变化规律,重点掌握强酸、强碱相互滴定和强碱滴定弱酸的滴定曲线,既掌握化学计量点及±0.1%准确度(滴定突跃),pH值计算; 3.掌握酸碱指示剂指示终点的原理与选择原则; 4.掌握酸碱能否被准确滴定,多元酸碱能否被分步滴定的判据; 5.掌握几种常见缓冲溶液的配置方法; 6.了解缓冲范围和缓冲容量的概念; 7.了解酸碱滴定法的应用。 教学重点 1.酸碱质子理论; 2.酸碱溶液中各型体的分布:分析浓度和平衡浓度;酸的浓度和酸度;酸碱中各型体的浓度计算。 3.各种溶液酸碱度的计算。物料平衡、电荷平衡、质子条件(可以酸碱反应得失质子总数相等,直接写出质子条件);强酸碱溶液pH值的计算,一元弱酸(碱)溶液的计算;多元弱酸(碱)溶液pH的计算;两性物质溶液的计算。 4.缓冲溶液:PH值的计算;离子强度对PH值的影响;缓冲容量;缓冲溶液的配制。 5.酸碱指示剂:变色原理;变色范围;影响因素;混合指示剂。 6.强酸、强碱及弱酸碱的滴定曲线。即强酸强碱滴定:滴定曲线、滴定突跃、指示剂的选择、强碱滴定一元弱酸、强碱滴定一元弱碱、多元酸和多元碱的滴定、酸碱滴定中二氧化碳的影响。 7.酸碱滴定法应用事例。 教学难点 1.物料平衡、电荷平衡、质子条件书写; 2.强酸碱溶液pH值的计算,一元弱酸(碱)溶液的计算;多元弱酸(碱)溶液pH的计算;两性物质溶液的计算; 3.多元酸和多元碱的滴定、酸碱滴定中二氧化碳的影响。 教学场所 环境 教室 授课 方式 课堂讲授(√);实验();实践();双语()课时分配12学时 教学方法讲授与讨论 教学 手段 网络教学();多媒体(√) 教学 用具 投影仪 第四章酸碱滴定法 第一节概述 酸碱滴定以水溶液中的质子转移为基础,酸碱平衡是酸碱滴定法的基础。 第二节水溶液中的酸碱平衡 一、质子论的酸碱概念 (一)酸碱的定义 广义——凡能给出质子(氢离子)的物质称为酸 凡能接受质子的称为碱 酸失去质子后变成碱,而碱接受质子后变成酸,这种相互依存又相互转化的性质称为共轭性,对应的酸碱构成共轭酸碱对 酸和碱都可以是中性分子,也可以是阴离子或阳离子。 两性物质:有些物质既能给出质子又能接受质子,被称为~ (二)酸碱反应的实质 酸碱反应的实质是质子的转移,而质子的转移是通过溶剂和质子来实现的 溶剂和质子:是氢离子在溶剂中的存在形式,若以SH表示溶剂分子,HA代表酸,酸和溶剂作用生成溶剂和质子(过程见书P43) 酸碱反应是两个酸碱对相互作用,酸(HA)失去质子,变成其共轭碱(A-),碱(B)获得质子,变成去共轭酸(BH+),质子由酸HA转移给碱B,反应的结果是各反应物转化成他们的各自的共轭碱或共轭酸。 按照质子论,酸碱中和反应没有盐的生成。 盐的水解反应、电解质的电解过程都是酸碱质子转移反应 酸碱是相对的,在不同的化学反应中,物质是酸是碱,取决于反应中该物质对质子亲和力的相对大小。因此当讨论某一物质是酸是碱时,不能脱离该物质和其它物质(包括溶剂)的相互关系。 同一种物质在不同溶剂中可表现出不同的酸碱性。 对一定的酸,溶剂接受质子的能力越强,酸性则越强。 (三)溶剂的质子自递反应 溶剂的质子自递反应:在溶剂分子间发生的质子转移反应(溶剂的质子自递常数Ks)水的质子自递常数又称为水的离子积Kw (四)酸碱的强度 酸碱的强度用其平衡常数Ka,Kb来衡量,Ka,Kb值越大,酸/碱越强 在水中共轭酸碱对HA和A-的离解常数Ka和Kb间的关系为Ka*Kb=Kw,pKa+pKb=pKw 酸的强度与其共轭碱的强度是反比关系,酸愈强(pKa愈小),其共轭碱愈弱(pKb越大)二、溶液中酸碱组分的分布 (一)酸的浓度和酸度 酸度:溶液中氢离子的浓度,严格的说是氢离子的活度,用pH值表示 酸的浓度:是指在一定体积溶液中含有某种酸溶质的量,即酸的分析浓度。 (二)酸碱的分布系数 在弱酸/弱碱平衡体系中,存在的多种形体的浓度分布是由溶液的酸度决定的 (三)酸度对酸碱型体分布的影响 对于一定的酸/碱,分布系数是溶液酸度的函数 1.一元弱酸溶液 δ1随着pH的增高而增大,δ0随着pH的增高而减小。 第四章 酸碱滴定法 1.NaOH 标准溶液吸收了空气中的CO 2,当用于滴定(1)强酸(2)弱酸时,对测定结果有何影响? 答:(1)滴定强酸时: 若用甲基橙:CO 32- → H 2CO 3 ,消耗2molH +,无影响。 若用酚酞:碱性变色,CO 32- → HCO 3-,消耗1molH +,使测定强酸浓度偏高。 (2)滴定弱酸时:计量点pH >7,只能用酚酞,结果偏高。 2.为什么用盐酸可滴定硼砂而不能直接滴定醋酸钠?又为什么用氢氧化钠可滴定醋酸而不能直接滴定硼酸? 解:(1)Na 2B 4O 7?10H 2O 可看成是H 3BO 3和NaH 2BO 3按1:1组成的,则 B 4O 72-+5H 2O=2H 2BO 3-+2H 3BO 3 H 2BO 3-的14 5b 10101018105410.K ..---?==??,由于cK b >10-8, 故可用HCl 标准溶液滴定。 而NaAc 的14 10b 5101059101710 .K ..---?==??,由于cK b <10-8,故不能用HCl 标准溶液直接滴定。 (2)同上,因为HAc 的K a =1.7×10-5,cK a >10-8,所以可用NaOH 滴定;而硼酸H 3BO 3 K a =5.4×10-10,cK a <10-8,故不能用NaOH 标准溶液直接滴定。 3.计算下列溶液pH ①0.10mol/LNaH 2PO 4;②0.05mol/L 醋酸+0.05mol/L 醋酸钠;③0.1mol/L 醋酸钠;④0.10mol/LNH 4CN ;⑤0.10mol/LH 3BO 3;⑥0.05mol/LNH 4NO 3 解:①mol/L 1019.2]H [521-+?=?=a a K K 66.4pH = ②缓冲溶液 76.4p lg p pH ==+=a a b a K c c K ③- 6[OH ]76710mol/L .-===? 12.5pOH = pH 888.= 第四章 酸碱滴定法 一、选择题 1.质子理论认为,下列物质中全部是酸的是( ) A.H 2S 、C 2O 42-、HCO 3- B.H 2CO 3、NH 4+、H 2O C.Cl -、BF 3、OH - D.H 2S 、CO 32-、H 2O (B ) 2.质子理论认为,下列物质中全部是碱的是( ) A. HAc 、H 3PO 4、H 2O B. Ac -、PO 43-、H 2O C. HAc 、H 2PO 4-、OH - D. Ac -、PO 43-、NH 4+ (D ) 4.质子理论认为,下列物质中全部是两性物质的是( ) A. Ac -、CO 32-、PO 43-、H 2O B. CO 32-、CN -、Ac -、NO 3- C. HS -、HNO 3-、H 2PO 42-、H 2O D. H 2S 、Ac -、NH 4+、H 2O (C ) 5. 下列水溶液中,c(NH 4+)最高的为( ) A.c(NH 4Cl)=0.1mol·l -1氯化铵水溶液; B. c(NH 4HSO 4)=0.1mol·l -1硫酸氢铵水溶液; C. c(NH 4HCO 3)=0.1mol·l -1碳酸氢铵水溶液; D. c(NH 4Ac)=0.1mol·l -1醋酸氢铵水溶液。 (B ) 6. 在0.1mol·l -1NaF 溶液中 A.c(H +)≈c(HF) B.c(HF) ≈c(OH -) C.c(H +)≈c(OH -) D.c(H +)≈c(HF) (B ) 7. 在pH=6.0的土壤溶液中,下列物质浓度最大的为 A.H 3PO 4 B.H 2PO 4- C.HPO 42- D.PO 43- (C ) 8. 在110ml 浓度为0.1mol·l -1的HAc 中,加入10ml 浓度为0.1 mol·l -1的NaOH 溶液,则混合溶液的pH 值为(已知HAc 的pKa=4.75)( ) A.4.75 B.3.75 C.275 D .5.75 (B ) 9. 往1L 0.10 mol·l -1HAc 溶液中加入一些NaAc 晶体并使之溶解,会发生的情况是( ) A.HAc 的K a 值增大 B.HAc 的K a 值减小 C.溶液的pH 值增大 D.溶液的pH 值减小 (C ) 10.设氨水的浓度为C ,若将其稀释1倍,溶液中的OH -浓度为 A .1C 2 B .12 C D .2C (C) 11.酸碱滴定法选择指示剂时可以不考虑的因素:( ) A.滴定突跃的范围; B.指示剂的变色范围; C.指示剂的颜色变化; D.指示剂相对分子质量的大小 E .滴定方向 (D)分析化学第五版第四章酸碱滴定法课后答案
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