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水分析化学复习重点(2)

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2. 滴定剂初始浓度增加(减少)一个数量级,滴定突跃范围增加(减少)2个pH单位 3. 强碱滴定强酸的突跃范围大于强碱滴定弱酸的突跃范围 4. 用酸碱指示剂法进行强碱滴定弱酸的条件:Csp×Ka≥10-8,(计量点时酸浓度)

4.通过化学反应改善弱酸或弱碱性,可采用4种强化措施,络合、金属离子强化、沉淀、氧化还原。

[3]酸碱指示剂

都是一些有机的弱酸或者弱碱,当它发生质子传递时,化学结构发生相应的变化,其颜色也发生变化。

1. 酸碱指示剂的作用原理

?H?In(碱式色) HIn(酸式色)

[H?][In?]K1?,解离平衡常数表达式

[HIn][H?]?K1[HIn][HIn]PH?PK?lg,讨论 1??[In][In]??a. 当

[HIn]?10时,呈酸式色,溶液pH≤PK1-1 ?[In][HIn]1?时,呈碱式色,溶液pH≥PK1+1 [In?]10b. 当

c. 溶液PK1-1≤pH≤PK1+1,呈混合色

定义:Pk1?1到Pk1?1为指示剂的理论变化范围,PK1为理论变色点。

实际变化范围比理论要窄,人眼辨色能力造成的。

例:用NaOH滴定HCl:滴定终点时,酚酞 无色→红色,甲基橙 橙红→黄色

用HCl滴定NaOH:滴定终点时,酚酞 红色→无色,甲基橙 橙黄→橙红 2.酸碱指示剂的选择

可用滴定突跃范围来选择指示剂,变色范围处于或部分处于pH值突跃范围内,理论变色点越接近计量点越好 3.酸碱指示剂的分类

①单色指示剂:酚酞 pH=8.3 ②双色指示剂:甲基橙 pH=4.8 ③复合指示剂(2种或2种以上)

[4]碱度的测定

2???COHCO OH331.天然水中碱度的种类、、

CO3)HCO3)(OH)、可构成5种组合形式:(OH、(CO3)、(CO3、、(HCO3)、

??OH假设水中不能同时存在和HCO

3??2?2?2???2???COHCO OH33碱度和pH的关系pH>10存在、pH>8.32存在、pH>4.5存在

2.连续滴定法测水中碱度

同一锥形瓶中,连续用酚酞和甲基橙作指示剂。 测定步骤:

①先加酚酞,当酚酞由红色→无色,HCl的消耗量为P(ml) ②后加甲基橙,当甲基橙由橙黄→橙红,HCl的消耗量为M(ml) ③P和M的数值判断碱度的组成,并且计算相应的含量。 概念:

P相当的碱度叫酚酞碱度;

直接在水样中加入甲基橙,用HCl滴定相应的碱度,叫甲基橙碱度,又叫总碱度。 发生反应:

??H?OH?H2O

酚酞变色,

H??CO32??HCO3?3

1P?OH??(CO32?)

2??H?HCO?H2CO3 3甲基橙变色,

M?1CO32??HCO3? 2?2??水中的总碱度:T?OH?CO3?HCO3=P+M 5种组合的判据:

OH? P>0 M=0 (酚酞红→无,甲基橙加入即呈橙红) OH??P

OH?、CO32? P>M CO32??2M OH??P?M CO32? P=M CO32??P?M

CO32?、HCO3? P0 P=0 (酚酞加入即无色,甲基橙橙→红) HCO3?=M

[5]碱度计算

①首先由P和M的数值判断碱度的组成 ②确定碱度的表示方法

以mg/L计,以mol/L或mmol/L计,以mgCaO/L或mgCaCO3/L计 ③记住一些常用的摩尔质量

1OH? 17g/mol CO32? 30g/mol HCO3? 61g/mol

211CaO 28g/mol CaCO3 50g/mol 22④写出碱度计算的正确表达式 CHCL: HCl的量浓度mol/l 例:当P>0,M=0时 OH碱度(mol/L)=

-

CHCL?P

V水样CHCL?P?103OH碱度(mmol/L) ?

V水-

CHCL?P?28?1031OH碱度((CaO计)?

2V水-

当P和M呈其它关系时,用f(P,M)代替上式中P即可

例:

Ka?10?5,求其共轭碱的PKb

PKa?5 PKb?14?5?9

第三章 络合滴定法

知识点:

[1]络合反应及特征

Ag??2NH3?Ag(NH3)?2(1:2) AgCl?2NH3?[Ag(NH3)2]??Cl?

前提①中心离子(金属离子),一定能提供空的轨道

②配体:提供孤对电子的化合物

配位键:一个原子提供一对电子对 例:Ag?NH3

配位原子:提供孤对电子对的原子

配位数:与中心离子络合的配位原子数目

中心离子和配体一定时,络合比可以不一样,多级络合

[2]氨羧络合剂

特征:同时存在氨基和羧基

最常见:EDTA 乙二胺四乙酸(盐),EDTA可同时提供6个配位原子2个N,4个O 一般定义EDTA用Y表示 EDTA呈现六元酸的特点,H6Y2?存在六级解离,七种型体

七种型体存在量的相对多少取决于溶液的pH值

常用乙二胺四乙酸二钠盐(Na2H2Y)来配制EDTA水溶液,因为H4Y的溶解度小于Na2H2Y

[3]EDTA络合物的特征

①M?Y?MY 络合比1:1 为什么1:1?

因为EDTA可以同时提供6个配位原子,则中心离子提供6个空轨道 空间因素:排列使原子与原子排斥最小,使配位原子从中心离子四面按最近形成笼状化合物,由5个五元环组成,将金属离子包夹在中间,形成螯合物

EDTA络合滴定也称螯合滴定(分析)

②EDTA与无色金属离子生成无色络合物,与有色金属离子形成络合物颜色会加深

[4] EDTA的络合平衡

1. 稳定常数

M?Y?MY (1:1) K稳?[MY]

[M][Y][M][Y]

[MY]MY?M?Y (逆反应) K不稳?K不稳?1 lgK稳?PK不稳 K稳稳定常数用途:用稳定常数大小判断一个络合物的稳定性,络合物越稳定,络合反应越易发生

2.EDTA的酸效应

M?Y?MY(主反应)

HHY???HY???H2Y?????H6Y (副反应)

??EDTA的酸效应消耗了参加主反应的络合剂,影响到主反应

定义:由于H的存在,使络合剂参加主反应能力下降的现象叫EDTA的酸效应 酸效应的大小用酸效应系数?Y(H)表示,?Y(H)??[Y]总 [Y4?][Y]总:所有EDTA存在型体之和,[Y4?]:有效浓度,只有Y4-能与金属离子络合 [Y]总?[Y4?] ?Y(H)≥1 lg?Y(H)≥0

pH?,??,[Y4?]?;反之pH降低,?Y(H)酸效应系数越大,说明H?对EDTA的络

合反应影响越大

只有pH≥12才有lg?Y(H)=0;pH<12,lg?Y(H)>0(有副反应) 3.条件稳定常数K稳(描述客观实际的反应程度)

'Mn??Y4??MYn?4

K稳[MYn?4]?Y(H)[MYn?4]?? n?n?4?[M][Y]总[M][Y]‘K稳?K稳??Y(H) K'稳?K稳?Y(H)[MYn?4]? [Mn?][Y]总'无副反应 ?Y(H)?1则K稳?K稳 '〈K稳 有副反应 ?Y(H) >1 则K稳'lgK稳?lgK稳?lg?Y(H)

条件稳定常数的用途

①判断络合物的稳定性

②判断络合反应的完全程度,判定条件:当CSP?0.01mol/L lgK稳≥8 ③由lg?Y(H)≤lgK稳?8绘制酸效应曲线

EDTA酸效应系数可以判断某金属离子被准确滴定的最低pH值

' [5]金属指示剂

1.影响金属指示剂的主要因素

络合滴定曲线突跃范围 金属离子M的初始浓度 2.金属指示剂(有机络合剂)

①金属指示剂的作用原理

M?In(游离态颜色)?MIn(络合态颜色)(络合反应)

金属指示剂加入金属离子M溶液中显示生成的络合物的颜色

?MY?In(游离态颜色)加入EDTA后发生 Y?MIn(络合态颜色)

要求稳定值MY?MIn,KMY比KMIn高2个数量级以上,保证置换完成 ②种类

a.铬黑T,EBT(pH=10),红→蓝 b.钙指示剂,NN(pH≥12.5),红→蓝 c.PAN(pH=5-6),红→黄

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