酸碱滴定知识简介 酸碱滴定法（又称中和法）是利用酸碱中和反应为基础的容量分析方法。凡酸、碱或能够与酸、碱起中和反应的物质，都可用酸碱滴定法测定它们的含量。中和反应的实质是酸中的氢离子和碱中的氢氧根离子生成难电离的水分子的反应。 H++OH—≒H2O 因此，一般强酸和弱酸（如盐酸、硫酸、乙酸等），强碱和弱碱（若氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等），以及能直接与酸或碱起反应的弱酸强碱盐或弱碱强酸盐（如碳酸钠、硫酸铵等），都可用酸碱滴定法测定其含量。 测定酸和酸性物质时，必须用强碱作标准溶液，如氢氧化钠、氢氧化钾等;测定碱和碱性物质时,必须用强酸作标准溶液,如盐酸、硫酸等. 中和反应通常不发生任何外观的变化,因此,在滴定中必须选用适当的指示剂,借此颜色变化来确定终点.为了正确地选用指示剂 ,必须了解指示剂的变色原理及滴定过程中溶液PH的变化情况. 第一节 酸碱指示剂的变色原理 酸碱滴定法中应用的指示剂主要是酸碱指示剂,它们一般是有机弱酸(用HIn表示)或有机弱碱(用InOH表示),在水溶液中存在着一定的电离平衡。 例如，酚酞是一种非常弱的有机酸。如以HIn代表它的分子，In—代表其离子，则其电离平衡可表示为 HIn≒H++ In— 无色分子 红色离子 酚酞在电离的同时发生结构的变化，因电离生成的离与未电离的分子具有不同的颜色。在酸性溶液中，由于大量H+离子存在，平衡向左移动，生成无色分子;在碱性溶液中，OH—离子增加，平衡向右移动，生成较多的酚酞离子，溶液即显红色。 由此可见，酸碱指示剂的变色是和溶液的PH有关。 第二节 滴定曲线和指示剂的选择 酸碱滴定法的滴定终点是借指示剂的变色显示出来的，而指示剂的变色与溶液的PH有关。为了在某一滴定中选择一合适的指示剂，就必须知道在这一滴定过程中溶液PH的变化情况，尤其是在等当点附近加入一滴酸或碱所引起的PH的改变。 表示滴定过程中PH变化情况的曲线，称为酸碱滴定曲线。不同类型的滴定曲线应选择合适的指示剂。 一、强碱滴定强酸（强酸滴定强碱） 以0.1000 mol/L氢氧化钠溶液滴定20.00mL0.1000 mol/L盐酸溶液为例，说明滴定过程中PH变化情况。 根据PH=-lg[H+]，将滴定过程中溶液的PH变化列于下表中。 用0.1000 mol/L氢氧化钠溶液滴定 20.00mL0.1000 mol/L盐酸 加入氢氧化钠 剩余盐酸 过量氢氧化钠 溶液的体积 溶液的体积 溶液的体积 PH （V/mL） （V/mL） （V/mL） 0.00 18.00 19.80 19.98 20.00 20.02 20.20 22.0 40.00 20.00 2.00 0.20 0.02 0.00 0.02 0.20 2.00 20.00 1.00 2.28 3.30 A 突 4.31 跃 7.00 范 9.70 B 围 10.70 11.70 12.50 ⑴ 定开始到加入19.98mL氢氧化钠溶液,ｐH仅改变了3.3个单位,在等当点附近加入1滴(0.04-0.05Ml)氢氧化钠溶液,却使ｐH由4.3变为9.7,改变了5.4个单位,同时溶液由酸性变为碱性,再继续加入氢氧化钠溶液时,ｐH变化不大.这种在等当点附近由于加入1滴碱(或酸),使溶液的ｐH发生急剧变化的现象称为滴定突跃.突跃所在的范围称为滴定突跃范围. ⑵ 碱滴定强酸的突跃范围在ｐH4.3-9.7之间,等当点恰好在突跃范围的中间. ⑶ 滴定突跃为选择指示剂的的重要依据.在理想情况下,指示剂就应恰好在等当点时发生颜色的突变,但实际上往往有困难.选择指示剂的原则是指示剂的变色范围应恰在突跃范围内,或至少占突跃范围的一部分.因此强碱滴定强酸时,凡变色范围在ｐH4.3-9.7之间的任何一种指示剂都可选用.例如,甲基橙、酚酞、甲基红、中性红等,都可用来指示这类滴定的终点. ⑷ 甲基橙的变色范围为ｐH3.1-4.4,只有部分在突跃范围内,虽然变色点比等当点略早,但当甲基橙由红色刚变橙黄色时和等当点相差仅半滴氢氧化钠,其滴定误差在0.2℅之内，所以甲基橙还是可以用的。而酚酞变色时，虽等当点已过，终点比等当点略迟，酚酞变淡红色时，仅过量半滴氢氧化钠，其误差在容量分析的要求之内，因此，酚酞也可以应用。 ⑸ 应当指出，酸碱滴定曲线的突跃范围与酸碱溶液浓度有关。浓度愈小，突跃范围愈小；浓度愈大突跃范围也愈大。 二、强碱滴定弱酸（强酸滴定弱碱） 以0.1000 mol/L氢氧化钠溶液滴定20.00 mL 0.1000mol/L醋酸溶液为例.其反应式如下； HAc+NaOH=NaAc+H2O HAc+OH-=Ac-+H2O 溶液的pH变化情况,可用表4-2和图4-2表示。 表4-2用0.1000moI∕L氢氧化钠溶液滴定 20.00mL0.1000mol/L醋酸 加入氢氧化钠 剩余醋酸 过量氢氧化钠 溶液的体积 溶液的体积 溶液的体积 PH （V/mL） （V/mL） （V/mL） 0.00 20.00 2.87 10.00 10.00 4.74 18.00 2.00 5.70 6.74 A 突 19.80 0.20 7.74 跃 19.98 0.02 8.72 范 20.00 0.00 0.02 9.70 B 围 20.02 0.20 20.20 2.00 10.70 22.00 20.00 11.70 40.00 12.50 ⑴ 由于醋酸是弱酸，其电离度小，同浓度溶液的醋酸其酸性远较盐酸为弱，因此，滴定前溶液的PH不是1.0而是2.87。 滴定开始后出现了醋酸钠，由于同离子效应抑制了醋酸的电离，使[H+]迅速降低，故PH的增加较快。继续滴入氢氧化钠时，醋酸钠的浓度增大，醋酸的浓度相应减小，由于缓冲作用，使PH变化不大。 在近等当点时醋酸已很少，醋酸钠增多，缓冲的作用减弱，由于醋酸钠是强碱弱酸盐，它的水解作用增大，溶液中[OH—]愈来愈大，PH增加较快，溶液已呈微碱性。 在等当点时，生成的醋酸钠水解，溶液呈碱性（PH=8.7）。 Ac-+H2O≒HAc+OH— 等当点后，过量的氢氧化钠抑制了醋酸钠的水解，因此PH由过量的氢氧化钠来决定，与强碱滴定强酸时情况相同。 ⑵ 强碱滴定弱酸的突跃范围较小。由于醋酸钠的水解，在等当点前溶液的 PH就比较高，而在等当点后，仍按过量的氢氧化钠计算，致使突跃范围变小，为PH7.7~9.7，只有2个PH单位的变化。同时，因醋酸钠的水解，致使等当点的PH不在7，而是偏碱性，为8.7。 ⑶ 选用指示剂的变色范围，应在突跃范围内，PH7.7~9.7之间，故能适用的指示剂较少。 用强酸滴定弱碱与强碱滴定弱酸的情况类似。 ① 强酸滴定弱碱与强碱滴定弱酸的滴定曲线相似，但PH的变化方向相反。 ②强酸滴定弱碱的突跃范围在PH6.3~4.3，因生成的强酸弱碱盐（氯化铵）的水解，等当点的PH为5.3，在偏酸性区。 ③ 用甲基红为指示剂，酚酞已不适用。 ④ 第二节 常用的酸碱指示剂 在任何溶液中，指示剂的两种颜色必定同时存在，即溶液中指示剂的颜色应当是两种不同颜色的混合色。指示剂颜色变化的PH范围，叫做指示剂的变色范围。常用的酸碱指示剂见下表 常用的酸碱指示剂 指示剂 变色范围 PH 酸色 碱色 百里酚酞 1.2~2.8（第一变色） 红 黄 甲基黄 2.9~4.0 红 黄 甲基橙 3.1 ~4.4 红 黄 溴酚蓝 3.0~4.6 黄 紫 溴甲酚绿 4.0~5.6 黄 蓝 甲基红 4.4~6.2 红 黄 溴百里酚蓝 6.2~7.6 黄 蓝 中性红 6.8~8.0 红 黄橙 酚红 6.8~8.4 黄 红 百里酚蓝 8.0~`9.6（第二变色） 黄 蓝 酚酞 8.0~10.0 无 红 百里酚酞 9.4~10.6 无 蓝 指示剂的变色范围越窄越好，这样在等当点时，PH稍有改变，指示剂立即可以有一种颜色变为另一种颜色（变色敏锐）。 滴定时的温度、滴定溶液的性质和浓度、指示剂的浓度等，对指示剂变色范围有影响。 一般要求满足在室温下进行。指示剂的用量不能过多，如指示剂用量过多，则因指示剂本身是一种弱酸或弱碱，会消耗一部分酸或碱而造成误差;而且到达终点时，颜色变化也不敏锐。 为了使指示剂颜色变化更明显，缩小其变色范围，可采用混合指示剂。