强强酸类中毒

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TUhjnbcbe - 2021/6/7 18:49:00
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关于酸碱滴定的一些基本概念:

1.离子的活度和活度系数(activitycoefficient),离子强度

2.酸碱理论和解离平衡常数

3.物料守恒,电荷守恒,质子守恒的书写

4.分布系数来计算各物种的平衡浓度

5.溶液中H+浓度的计算:强酸强碱溶液(水的电离是否可忽略),弱酸弱碱溶液(近似公式,水的电离),多元酸碱溶液(一般仅考虑第一级解离),混合弱酸或混合弱碱(近似公式),弱酸和弱碱混合(缓冲体系),两性物质(酸式盐,弱酸弱碱盐)

6.计算H+浓度:写质子守恒,辨明主次,适当忽略,适当近似。可用迭代法反复求算的更准确的结果。

7.缓冲溶液和缓冲容量,pH值的计算,重要的常用的几种缓冲溶液

8.酸碱指示剂,混合指示剂(作用原理,常见的指示剂和变色范围,理论变色点)

9.滴定突跃的理解(滴定前—化学计量点(sp)前—sp—sp后,以sp前后一滴计算,滴定曲线)

10.酸碱指示剂的选择(变色范围在突跃范围以内)

11.多元弱酸弱碱的滴定(多个滴定突跃)

12.酸碱滴定的适用条件:浓度不能太小,解离度不能太小

13.终点误差:滴定终点与化学计量点的误差,不包括滴定操作本身引起的误差

(计算:林邦公式)

几个基本问题:

1.在硫酸溶液中,离子活度系数的大小次序为:γH+>γHSO4->γSO42-,试加以说明。
  

答:可由德拜-休克尔公式解释。H+,HSO4-,SO42-的水化离子的有效半径值分别为:,,,H+、HSO4-的电荷相同,故γH+>γHSO4-;SO42-与HSO4-的值相同,但SO42-的电荷比HSO4-高,故γHSO4->γSO42-。

2.于苹果酸溶液中加入大量强电解质,草酸的浓度常数Ka1c和Ka2c之间的差别是增大还是减少?对其活度常数Ka10和Ka20的影响又是怎样?

答:浓度常数Kac受溶液的离子强度的影响,而活度常数Ka0不受离子强度的影响。

3.在下列各组酸碱物质中,哪些属于共轭酸碱对?
  a.H3PO4-Na2HPO4
  
  
  b.H2SO4-SO42-
  c.H2CO3-CO32-
  
  
   d.NH3+CH2COOH-NH2CH2COO-
  e.H2Ac+-Ac-
  
  
  
  f.(CH2)6N4H+-(CH2)6N4
  

答:只有f是共轭酸碱对,其余的都不是。

4.判断下列情况对测定结果的影响:
  a. 标定NaOH溶液时,邻苯二甲酸氢钾中混有邻苯二甲酸;
  b. 用吸收了二氧化碳的NaOH溶液滴定H3PO4至第一化学计量点情况怎样?若滴定至第二化学计量点时,情况又怎样?
  c. 已知某NaOH溶液吸收了二氧化碳,约有0.4%的NaOH转变成Na2CO3。用此NaOH溶液测定HAc的含量时,会对结果产生多大的影响?

答:

a.使NaOH消耗的体积增大,NaOH浓度偏低。
  b.NaOH吸收CO2后成为Na2CO2。在第一化学计量点时,pH=4.7,生成NaH2PO4和H2CO3,转化的Na2CO3全部反应,故不影响测定结果。
  第二化学计量点时,pH=9.7,生成Na2HPO4和NaHCO3,转化的Na2CO3只部分反应,需消耗更多的NaOH溶液,测定结果会偏高。
  c.测定HAc时,以酚酞指示终点,此时吸收CO2生成的Na2CO3生成了NaHCO3,而NaOH吸收1molCO2消耗2molNaOH,故需多消耗1/2×0.4%=0.2%的NaOH溶液,结果偏高0.2%。

5.有人试图用酸碱滴定法来测定NaAc的含量,先加入一定量过量标准HCl溶液,然后用NaOH标准溶液返滴定过量的HCl。上述设计是否正确?试述其理由。
  

答:不正确。因加入过量的HCl后,溶液为HCl和HAc的混合液。应按滴定混合酸方法滴定HCl和HAc,才能得到正确的结果。

6.用HCl中和Na2CO3溶液分别至pH=10.50和pH=6.00时,溶液中各有哪些组分?其中主要组分是什么?当中和至pH4.0时,主要组分是什么?
  

答:H2CO3的pKa1=6.38,pKa2=10.25,根据各形式的分布分数δ与pH的关系,当pH=10.50时,主要存在的是CO32-和少量的HCO3-;当pH=6.00时,主要存在的是HCO3-和少量的H2CO3;当pH<4.0时,主要存在的是H2CO3。

7.增加电解质的浓度,会使酸碱指示剂HIn-(HIn-=H++In2-)的理论变色点变大还是变小?
  

答:指示剂的理论变色点的H+活度为:aH+=Ka0γHIn/γIn-,因为γHIn=1,所以指示剂的理论变色点为:pH=-lgaH+=pKa0+lgγIn-,根据德拜-休克尔极限公式,pH=-lgaH+=pKa0-0.5Z2I1/2,因此,增加电解质浓度,即增大了离子强度,指示剂的变色点会变小。

8.下列溶液以NaOH溶液或HCl溶液滴定时,在滴定曲线上会出现几个突跃?
  a.H2SO4+H3PO4
   
  b.HCl+H3BO3
  c.HF+HAc
  
  
  
  d.NaOH+Na3PO4
  e.Na2CO3+Na2HPO4
  
  f.Na2HPO4+NaH2PO4

答:
  a.用NaOH滴定,有1个突跃,H2PO4-的Ka2为6.3×10-8无法进行滴定;
  b.用NaOH滴定,有1个突跃,因H3BO3是极弱酸,无法直接滴定;
  c.用NaOH滴定,有1个突跃,因HF和HAc的解离常数相差不大;
  d.用HCl滴定,有2个突跃,Na3PO4被滴定为NaH2PO4,NaH2PO4的Kb2为1.6×10-7较大,能继续被HCl滴定至Na2HPO4;
  e.用HCl滴定,有2个突跃,Na2CO3被滴定为NaHCO3,NaHCO3继续滴定为H2CO3;
  f.如用HCl滴定,可有2个突跃,Na2HPO4被滴定为NaH2PO4,再被滴定为Na2HPO4;如用NaOH滴定,则只能有1个突跃,将NaH2PO4滴定为Na2HPO4。

9.设计测定下列混合物中各组分含量的方法,并简述其理由。

a.HCl+H3BO3:因为H3BO3的酸性很弱,Ka=5.8×10-10,可加入甘油或甘露醇,使其与硼酸根生成稳定的络合物,从而增加硼酸在水溶液中的解离,使硼酸转变为中强酸,从而用NaOH滴定。取混合液一份,以甲基红为指示剂,用NaOH滴定至橙色,消耗NaOH体积为V1。HCl滴定为NaCl,H3BO3未被滴定。以V1计算HCl的含量。在上溶液中加入甘油,反应后,加入酚酞作指示剂,用NaOH滴定至浅红,消耗NaOH体积为V2。以V2计算H3BO3的含量。

b.H2SO4+H3PO4:因为H3PO4被NaOH滴定为NaH2PO4的第一化学计量点的pH=4.7,此时是甲基橙变色,设消耗的NaOH为V1;再加入百里酚酞指示剂,用NaOH滴定至浅蓝色,NaH2PO4被滴定为Na2HPO4,设消耗的NaOH为V2。H3PO4消耗NaOH为2V2mL,H2SO4消耗NaOH为(V1-V2)mL。c.HCl+NH4Cl:因为NH4+的酸性很弱,Ka=5.6×10-10,需要加入甲醛,生成质子化的六亚甲基四胺和H+,才能用NaOH滴定。取混合液一份,以甲基红为指示剂,用NaOH滴定至橙色,设消耗NaOH体积为V1。HCl滴定为NaCl,NH4Cl未被滴定。以V1计算HCl的含量。在上溶液中加入甲醛,反应后,加入酚酞作指示剂,用NaOH滴定至浅红,设消耗NaOH体积为V2。以V2计算NH4Cl的含量。d.Na3PO4+Na2HPO4:因为Na2HPO4的碱性很弱,不能直接被滴定,要在溶液中加入CaCl2生成Ca3(PO4)2沉淀,将H+释放出来,就可用HCl滴定了。取混合液一份,以百里酚酞为指示剂,用HCl滴定至无色,设消耗HCl体积为V1。Na3PO4滴定为Na2HPO4,原有的Na2HPO4未被滴定。以V1计算Na3PO4的含量。另取一份溶液,加入CaCl2,反应后,加入酚酞作指示剂,用NaOH滴定至浅红,设消耗NaOH体积为V2。以(V2-V1)计算Na2HPO4的含量。e.Na3PO4+NaOH:用HCl标准溶液只能将Na3PO4滴定至NaH2PO4,再滴定为Na2HPO4。取混合液一份,以百里酚酞为指示剂,用HCl滴定至无色,设消耗HCl体积为V1。NaOH全部被滴定,Na3PO4滴定为NaH2PO4。在上溶液中加入甲基橙作指示剂,用HCl滴定至红色,设消耗HCl体积为V2。以V2计算Na2HPO4的含量。NaOH消耗HCl体积为(V1-V2)。f.NaHSO4+NaH2PO4:因为HSO4-的酸性较强,可用甲基橙为指示剂,以NaOH滴定,此时NaH2PO4不被滴定,再在上溶液中以百里酚酞为指示剂,用NaOH滴定NaH2PO4为Na2HPO4。取混合液一份,以甲基橙为指示剂,用NaOH滴定至*色。仅有NaHSO4被滴定,设消耗NaOH体积为V1。以V1计算NaHSO4的含量。在上溶液中加入百里酚酞作指示剂,用NaOH滴定至浅蓝色,设消耗NaOH体积为V2。以V2计算Na2HPO4的含量。

10.用醋酸滴定法测定氨基乙酸,即可在碱性非水介质中进行,也可在酸性非水介质中进行,为什么?

答:氨基乙酸在水中溶解度尚可,其中氨基是一个碱,其碱性符合酸碱滴定的要求。在碱性非水溶剂中,醋酸和氨基乙酸均可溶解,解离常数亦尚可,故也可进行酸碱滴定。

11.在冰醋酸中,最强的碱的存在形式和最强的酸的存在形式分别是什么?

答:最强的碱OAc-,最强的酸H2OAc+。

12.试拟定一酸碱滴定方案,测定由Na3PO4.Na2CO3以及其他非碱性物质组成的混合物中Na3PO4与Na2CO3的质量分数。

答:先用HCl标准溶液滴定Na2CO3至NaHCO3(酚酞作指示剂),然后加入定量过量的酸,再用碱反滴定(甲基橙作指示剂),滴至NaH2PO4。

13.溶液的缓冲能力与哪些因素有关?

答:缓冲溶液的浓度,共轭酸碱对的浓度比例。

14.单一指示剂比,混合指示剂有哪些优点?

答:混合指示剂是利用颜色之间的互补作用,使变色范围变窄,从而使终点时颜色变化敏锐.,但变色范围不变.

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