盐可以分为水解性盐和非水解性盐。强酸强碱盐不能水解,其溶液呈中性,因此不能用酸或碱滴定。
强碱弱酸盐和强酸弱碱盐属于水解性盐,它们的水溶液由于水解而呈酸性或碱性,可能被酸或碱滴定。
如果组成强碱弱酸盐的弱酸部分Ka值较小,或组成强酸弱碱盐的弱碱部分Kb值较小,则水解程度较高,水解后溶液的酸性或碱性就越强,也就越容易被滴定。否则就会有困难。
例如以HCl标准溶液滴定醋酸钠时,反应如下:
HCl+NaAc → NaCl+HAc
由于生成的HAc(Ka=1.8×10(-5))酸性较强,到等当点后,盐酸过量时,pH变化不明显(由pH3.19至pH3.13),因此滴定有困难。同样,用NaOH标准溶液滴定NH4Cl时,由于生成的NH3·H2O碱性较强,等当点前后pH改变不大,没有明显的突跃,滴定也有困难。若以HCl标准液滴定硼砂(Na2B4O7·10H2O),反应式如下:
Na2B4O7+2HCl+5H2O=2NaCl+4H3BO3
由于生成的硼酸酸性较弱(K1=7.3×10(-10)),到等当点后盐酸过量时,pH急剧下降,有一个明显的突跃范围(pH6.2~4.4),因此很容易滴定。
碳酸钠是二元酸—碳酸的钠盐,由于H2CO3酸性很弱,它的电离常数很小(K1=4.3×10(-7);K2=5.6×10(-11))因此水解后溶液呈较强的碱性,可以被酸滴定。
用0.1N HCl滴定0.1N Na2CO3溶液的滴定曲线如图7-8。
由滴定曲线可以看出,用强酸滴定Na2CO3时,有两个突跃,可出现两个等当点。
第一个突跃相当于反应
Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3
第一个等当点生成物为NaHCO3,溶液pH计算如下:
[H+]=√(K1·K2)=√(4.3×10(-7)·5.6×10(-11))=5×10(-9)M
pH=8.3
可用酚酞做指示剂,此时Na2CO3的当量等于其分子量。
由于H2CO3的K1/K2的比值略小于10(4),又由于NaHCO3的缓冲作用,使第一个突跃不很明显,用酚酞做指示剂时,滴定误差较大,可达1%。此时可用NaHCO3做对照溶液同时滴定,以便于终点的观察。
第二个突跃反应为:
等当点时为H2CO3的饱和溶液,常温下H2CO3饱和溶液的浓度为0.04M,溶液pH计算如下:
[H+]=√(K1·[H2CO3])=√(4.3×10(-7)·0.04)=1.3×10(-4)M
pH=3.9
等当点附近,突跃较为明显,可用甲基橙为指示剂。Na2CO3的当量等于1/2分子量。由于接近等当点时,溶液中H2CO3与NaHCO3的缓冲作用使终点不易掌提,可加热煮沸除去CO2,放冷滴至终点。或终点前,用力振摇以除去CO2,使终点转变敏锐。
综上所述,在盐类的滴定中,以组成盐的弱酸或弱碱的电离常数越小越好。电离常数越小则突跃越明显。通常,对0.1M的盐溶液来说,其对应的Ka值或Kb值不得大于10(-7);对1M的盐溶液来说,则对应的Ka或Kb值不得大于10(-6)。否则滴定有困难。