分析化学酸碱滴定法

分析化学之酸碱滴定法思维导图，包括分布系数与分布曲线、酸碱溶液pH计算、酸碱标准溶液的配制和标定、酸碱平衡理论基础等内容。

酸碱滴定法

• 滴定分析法概论
  • 主要用于组分含量1%以上、取样量大于0.1g的常量组分分析。
  • 返滴定：可先准确地加入过量的标准溶液，使与试液中的被测物质进行反应，待反应完全后，再用另一种标准溶液滴定剩余的标准溶液。
  • 基准物质：是用以直接配制标准溶液或标定标准溶液浓度的物质。
  • 滴定度：是每毫升标准溶液相当于被测物质的质量（g或mg）。
• 酸碱平衡的理论基础
  • 酸与碱的定义：酸给出质子，碱得到质子
    • 结论
      • 1.酸碱的本质特征：得失质子的能力
      • 2.酸碱的概念是相对的，如酸碱两性物质
      • 3.共轭酸碱对之间只差一个氢离子
    • 酸或碱的水溶液之所以表现出酸性或碱性是由于酸或碱与水发生了质子传递反应
  • 酸碱反应与平衡常数
    • 质子自递反应：溶剂之间的质子转移反应
    • 酸碱解离：酸碱溶质与溶剂（水）分子之间的反应
    • 酸碱中和反应（滴定反应）：两个共轭酸碱对通过质子交换相互作用而达到平衡
      • 酸碱反应的实质是质子转移
• 酸碱溶液pH计算
  • 前提
    • 关键：已知c,Ka,如何求pH(代数法)
    • 酸碱溶液的四种类型
      • 强酸碱
      • 一元弱酸、碱和多元弱酸
      • 两性物质
      • 共轭酸碱（酸碱缓冲溶液）
  • 计算
    • 1.一元强酸（强碱）
    • 2.一元弱酸（弱碱）
    • 3.多元弱酸（弱碱）
    • 4.两性物质溶液
    • 5.酸碱缓冲溶液（能抵制外界加入少量酸或碱或稀释的影响）
      • 浓度较大的共轭酸碱对组成的缓冲溶液
      • 高强度的强酸（强碱）
      • 标准缓冲溶液
• 酸碱指示剂
  • 作用原理：酸碱指示剂一般是有机弱酸或弱碱，当溶液的pH改变时，指示剂由于结构的改变而发生颜色的变化。酸式和其共轭碱式具有明显不同的颜色。
  • 酸碱指示剂的变色范围
    • [In]/[HIn]≥10，即pH≤pKHIn-1,显示In-色，即指示剂碱式色
    • [In]/[HIn]≤1/10，即pH≥pKHIn+1,显示HIn色，即指示剂酸式色
    • [HIn]=[In-],显示中间色，指示剂理论变色点
    • 指示剂的选择原则：使指示剂的实际变色范围部分或全部落在突跃范围之内，保证终点误差在0.1％之内
    • 结论
      • 1.指示剂的变色范围不一定恰好位于pH=7的左右，而是随着各种指示剂常数KHIn的不同而不同
      • 2.指示剂的颜色在变色范围内显示逐渐变化的过程
      • 3.各种指示剂的变色范围的幅度各不相同。但一般来说，不大于2个pH单位，也不会小于1个pH单位
    • pH=pKHIn±1 指示剂的理论变色范围
  • 影响指示剂变色范围的因素
    • 指示剂用量：宜少不宜多，对单色指示剂影响较大
    • 离子强度：影响pKHIn
    • 温度
    • 其他
  • 混合指示剂（单一指示剂难以满足滴定误差≤0.1％的要求)
• 酸碱滴定曲线
  • 概念：滴定过程中用来描述随着标准溶液的不断滴入，待测酸碱溶液pH不断变化的曲线。待测溶液pH随滴定分数变化的曲线。为pH-V曲线。
  • 滴定分数：某一时刻滴定剂物质的量与被滴定液的物质的量之比。更能反应滴定的实际进程。
  • 滴定过程四个阶段
    • 1）滴定开始前
    • 2）滴定开始至化学计量点
    • 3）化学计量点
    • 4）化学计量点后
  • 滴定曲线变化规律及指示剂的选择
    • 指示剂变色点（滴定终点）与化学计量点并不一定相同，但相差不超过±0.1%，符合滴定分析要求。滴定突跃是选择指示剂的依据。指示剂变色点必须在滴定突跃范围之内。
• 酸碱标准溶液
  • 酸标准溶液（粗：量筒）
    • 配置：用市售HCL，H2SO4稀释
    • 标定：Na2CO3或硼砂
      • 无水碳酸钠（称量要快）：270~300℃烘1h，密封置干燥器中保存
        • 优点：容易获得纯品
        • 缺点：容易吸水，称量误差稍大
      • 硼砂
        • 优点：容易获得纯品，不易吸水，称量误差较小
        • 缺点：当空气比较干燥时，容易失去结晶水，所以应该保存在相对湿度60%恒湿器中
  • 碱标准溶液（粗：台秤）
    • 配置：以饱和的NaOH,用除去CO2的去离子水稀释
    • 标定：邻苯二甲酸氢钾或草酸
  • NaOH标准溶液的配制与保存
    • 配置：浓NaOH（饱和，含量约50%，约19摩尔每升）中Na2CO3沉淀除去（Na2CO3溶解度很小），再用煮沸除去CO2的去离子水稀释至所需浓度，稀溶液注意用橡皮塞塞紧
    • 标定
      • 邻苯二甲酸氢钾（称小样）
      • 草酸（称大样）
• 非水酸碱滴定法
  • 概念：指在非水溶剂中进行的酸碱滴定法。非水溶剂主要指一些有机溶剂。
  • 非水溶剂的分类
    • 酸性溶剂
    • 碱性溶剂
    • 两性溶剂
    • 惰性溶剂
    • 偶极亲质子性溶剂
  • 非水溶剂的选择：滴定弱酸选择碱性溶剂，滴定弱碱选择酸性溶剂。
  • 均化效应和区分效应：
    • 碱是碱的区分性溶剂，却是酸有均化性溶剂；
    • 酸是酸的区分性溶剂, 却是碱的均化性溶剂；
    • 偶极亲质子性溶剂和惰性溶剂是良好的区分性溶剂。
  • 非水碱量法：常以冰醋酸作为溶剂、HClO4为标准溶液、结晶紫为指示剂，滴定弱酸性药物。
• 准确滴定判别式必须牢记C•K≥10-8
• 影响弱酸滴定突跃大小的因素：浓度和弱酸Ka。浓度越大，Ka越大，则滴定突跃范围变宽，反之成立。浓度增大十倍，突跃增加1个pH单位，Ka也是。