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化验员基础知识

作者:甄长红发布时间：2010/2/3 阅读次数：21956 字体大小: 【小】【中】【大】

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第五章
水溶液酸碱中和法（中和法）

一、定义

以酸碱中和反应为基础的容量分析法称为酸碱中和法（亦称酸碱滴定法）。

二、原理

以酸（碱）滴定液，滴定被测物质，以指示剂或仪器指示终点，根据消耗滴定液的浓度和毫升数，可计算出被测药物的含量。

反应式：
H+ ＋ OH- →← H2O

三、酸碱指示剂

（一）指示剂的变色原理

常用的酸碱指示剂是一些有机弱酸或弱碱，它们在溶液中能或多或少地电离成离子，而且在电离的同时，本身的结构也发生改变，并且呈现不同的颜色。

弱酸指示剂
HIn →← In-
＋ H+

酸式色
碱式色

弱碱指示剂
InOH →← In+
＋ OH-

碱式色
酸式色

（二）指示剂的变色范围

以弱酸指示剂为例：

指示剂的变色范围是：pH = pKHIn ± 1
式中表示，pH值在pKHIn＋1以上时，溶液只显指示剂碱式的颜色；pH值在pKHIn－1以下时，溶液只显酸式的颜色。PH在pKHIn－1到pKHIn＋1之间，我们才能看到指示剂的颜色变化情况。

（三）影响指示剂变色范围的因素

影响指示剂变色范围的因素主要有两方面：一是影响指示剂常数KHin的数值，因而移动了指示剂变色范围的区间。这方面的因素如温度、溶剂的极性等，其中以温度的影响较大。另一方面就是对变色范围宽度的影响，如指示剂用量、滴定程序等。

1.温度：指示剂的变色范围和KHin有关，而KHin与温度有关，故温度改变，指示剂的变色范围也随之改变。因此，一般来说，滴定应在室温下进行。如果必须在加热时进行，则对滴定液的标定也应在同样条件下进行。

2.指示剂的用量：

（1）对于双色指示剂，如甲基红，指示剂用量少一些为佳，因为从指示剂变色的平衡关系可以看出：HIn →← In-
＋ H+，如果溶液中指示剂的浓度小，则在单位体积溶液中HIn为数不多，加入少量滴定液即可使之几乎完全变为In-，因此颜色变化灵敏；反之，指示剂浓度大时，发生同样的颜色变化所需滴定液的量也较多，致使终点时颜色变化不敏锐。

（2）同理，对于单色指示剂，指示剂用量偏少时，终点变色敏锐。但如用单色指示剂滴定至一定pH，则需严格控制指示剂的浓度。因为一种单色指示剂，其酸式色Hin无色，碱式色In-离子有色，故颜色深度仅决定于[In-]：

KHIn

[In-] = ——[HIn]

[H+]

若氢离子浓度维持不变，在指示剂的变色范围内，溶液的颜色深度随指示剂浓度的增加而加强。因此，用单色指示剂，如酚酞滴定至一定pH值，必须使终点时溶液中指示剂浓度与对照溶液中的浓度相同。

（3）此外，指示剂本身是弱酸或弱碱，也要消耗一定量的滴定液。因此，一般来说，指示剂用量少一些为佳，但也不宜太少，否则，由于人的辩色能力的限制，也不容易观察到颜色的变化。

3.滴定程序：由于深色较浅色明显，所以当溶液由浅色变为深色时，肉眼容易辨认出来。例如，以甲基橙为指示剂，用碱滴定酸时，终点颜色的变化是由橙红变黄，它就不及用酸滴定碱时终点颜色的变化由黄变橙红来得明显。所以用甲基橙为指示剂时，滴定的次序通常是用酸滴定碱。同样的，用碱滴定酸时，一般采用酚酞为指示剂，因为终点由无色变为红色比较敏锐。

四、混合指示剂

在某些酸碱滴定中，pH突跃范围很窄，使用一般的指示剂不能判断终点，此时可使用混合指示剂，它能缩小指示剂的变色范围，使颜色变化更明显。

五、滴定突跃及其意义

1. 滴定突跃与滴定突跃范围

（1）在滴定过程中，pH值的突变称为滴定突跃。

（2）突跃所在的pH范围称为滴定突跃范围。

2.滴定突跃有重要的实际意义

（1）它是我们选择指示剂的依据。凡是变色范围全部或一部分在滴定突跃范围内的指示剂都可用来指示滴定的终点。

（2）滴定突跃还启示我们，当滴定到接近等当点时，必须小心滴定，以免超过终点，使滴定失败。

六、滴定误差

1.指示剂误差：指示剂颜色的改变（即滴定终点）不是恰好与等当点符合。要减小指示剂误差，指示剂要选择适当，终点的颜色也要掌握好。

2.滴数误差：由于从滴定管滴下的液滴不是很小的，因此滴定不可能恰好在等当点时结束，一般都是超过一些。当然，液滴愈小，超过愈少。因此，当滴定接近终点时，要注意放慢滴定速度，特别是最后几滴，最好是半滴半滴的加，以免超过终点过多。

（3）此外，滴定液的浓度、指示剂的用量等，对滴定误差也有影响。

七、滴定液的配制、标定

（一）盐酸滴定液

1.配制
间接法配制

2.标定
用基准无水碳酸钠标定，以甲基红-溴甲酚绿混合指示液指示终点。

（二）硫酸滴定液

1.配制
间接法配制

2.标定
照盐酸滴定液项下的方法标定。

（三）氢氧化钠滴定液

1.配制
间接法配制

2.标定
用基准邻苯二甲酸氢钾标定，以酚酞指示液指示终点。

3.贮藏
置聚乙烯塑料瓶中，密封保存；塞中有2孔，孔内各插入玻璃管1支，1管与钠石灰管相连，1管供吸出本液使用。

八、注意事项

1.本法须在常温下进行。

2.用浓盐酸配制各种不同浓度的滴定液和试液时，应在防毒橱内操作。

3.用浓硫酸配制各种不同浓度的滴定液和试液时，应将浓硫酸缓缓倒入纯化水中，边倒边搅拌，严禁将水倒入浓硫酸中。

4.基准碳酸钠，应在270～300℃干燥至恒重以除去水分和碳酸氢钠，温度不宜过高，以防碳酸钠分解。已干燥好的碳酸钠应避免与空气接触，以防吸潮。

5.以基准碳酸钠标定盐酸或硫酸滴定液，近终点时加热2分钟，为逐去溶液中的二氧化碳。

6.配制氢氧化钠滴定液必须先配成饱和溶液，静置数日，利用碳酸盐在其中溶解度极小而大部除去。

7.氢氧化钠饱和液及氢氧化钠滴定液须置聚乙烯塑料瓶中贮藏，因为氢氧化钠能腐蚀玻璃，氢氧化钠饱和液及氢氧化钠滴定液保存在玻璃容器中很易为硅酸盐所污染。

8.中和法在供试品溶解后和滴定过程中，不得有三氧化硫、二氧化硫和氨气等存在。

9.所用的指示液，变色范围必须在滴定突跃范围内。

10.要按规定量加入指示液，因指示液本身具有酸性或碱性，能影响指示剂的灵敏度。

九、适用范围

（一）直接滴定

1.酸类：强酸、CKa大于10-8的弱酸、混合酸、多元酸都可用碱滴定液直接滴定。

2.碱类：强碱、CKb大于10-8的弱碱可用酸滴定液直接滴定。

3.盐类：一般来说，强碱弱酸盐，如其对应的弱酸的Ka小于10-7，可以直接用碱滴定液滴定；强酸弱碱盐，如其对应的弱碱的Kb小于10-7，可直接用酸滴定液滴定。

（二）间接滴定

1.有些物质具有酸性或碱性，但难溶于水，这时可先加入准确过量的滴定液，待作用完全后，再用另一滴定液回滴定。

2.有些物质本身没有酸碱性或酸碱性很弱不能直接滴定，但是它们可与酸或碱作用或通过一些反应产生一定量的酸或碱，我们就可用间接法测定其含量。

十、允许差

本法的相对偏差不得超过0.3%。

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