多元酸滴定

大学化学25 °C下包括钠和水自电离在内的磷酸完整三元酸质量守恒与电荷平衡

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关于此实验

以受控的滴加方式用氢氧化钠滴定磷酸。测量pH和全部四种磷酸质子化分数,同时跟踪三个化学计量当量体积。

学习目标

  • 根据酸和滴定剂的用量计算碱当量。
  • 将滴定区间与磷酸物种分布联系起来。
  • 区分当量点与清晰可见的终点。

使用方法

  1. 1加入一滴0.05 mL的液体,并观察初始响应。
  2. 2向第一个和第二个当量体积逐步加入NaOH,同时记录pH和各物种的分数。
  3. 3考虑到平衡重叠及水的影响,将半当量区域与相应的pKa值进行比较。
  4. 4检查第三个当量点,并说明为什么其水溶液终点难以清晰判定。

模型

分母将磷酸的四种质子化分数全部归一化。
无需采用分段式亨德森-哈塞尔巴尔赫近似,即可求解电中性条件。
当量体积取决于化学计量的质子当量,而非颜色变化。

假设

  • pKa值为2.15、7.20和12.35;在25 °C时,Kw等于10的负14次方。用浓度代替活度。
  • 所有加入的滴定剂体积都会造成稀释。该体系与二氧化碳隔绝;不考虑磷酸盐沉淀或其他副反应。
  • 储液器是标准化供液的示意图,并非经校准的50 mL滴定管。供液时钟控制加入体积,而不是用于计算中和速率。
  • 虚拟指示剂的颜色仅供示意;数值仪表显示的是pH。不假定第三个水溶液当量点会产生清晰的实际终点。

在课堂上试试这个实验

  1. Q1为什么占优势的磷酸盐物种会在连续的当量区域之间发生变化?
  2. Q2为什么即使指示剂终点没有明确显现,仍然会存在第三个化学计量当量点?

常见问题

每到一个当量点,所有分子都会立即转变为下一种质子化状态吗?

不会。每个点都是一个平衡分布。即使在当量体积处,也可能有多种质子化状态共存。

酸或碱的浓度改变时,当量体积会保持不变吗?

不会。它们随酸的量除以碱的浓度而变化。使用相应的实际加液体积重新绘制曲线。