第四章酸碱滴定法 (2)精选文档.ppt

第四章酸碱滴定法1本讲稿第一页，共四十七页酸碱滴定法酸碱滴定法（中和滴定法）：（中和滴定法）：以酸碱反应以酸碱反应(水溶液中的质子转移反应水溶液中的质子转移反应)为为基础的滴定分析法基础的滴定分析法2本讲稿第二页，共四十七页o水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡o酸碱溶液中氢离子浓度的计算酸碱溶液中氢离子浓度的计算o酸碱指示剂o酸碱滴定法的基本原理o滴定终点误差3本讲稿第三页，共四十七页一、水溶液中的酸碱平衡一、水溶液中的酸碱平衡4本讲稿第四页，共四十七页1.质子论的酸碱概念质子论的酸碱概念p电离理论电离理论p电子理论电子理论p质子理论质子理论酸酸酸酸能电离出能电离出能电离出能电离出H H H H+的物质的物质的物质的物质碱碱碱碱电离出电离出电离出电离出OHOHOHOH-的物质的物质的物质的物质酸酸酸酸凡能接受电子的物质凡能接受电子的物质凡能接受电子的物质凡能接受电子的物质碱碱碱碱凡能给出电子的物质凡能给出电子的物质凡能给出电子的物质凡能给出电子的物质酸酸酸酸凡能给出质子的物质凡能给出质子的物质凡能给出质子的物质凡能给出质子的物质碱碱碱碱凡能接受质子的物质凡能接受质子的物质凡能接受质子的物质凡能接受质子的物质 酸碱的定义酸碱的定义5本讲稿第五页，共四十七页特点：特点：1）具有共轭性）具有共轭性 2）具有相对性）具有相对性 3）具有广泛性）具有广泛性HH2 2O O 中性分子，既可为酸，也可为碱中性分子，既可为酸，也可为碱中性分子，既可为酸，也可为碱中性分子，既可为酸，也可为碱如：如：如：如：HCOHCO3 3既为酸，也为碱既为酸，也为碱既为酸，也为碱既为酸，也为碱 （两性）（两性）（两性）（两性）如：如：如：如：两性物质两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质。：既能给出质子又能接受质子的物质。彼此只差一个质子的一对酸碱互为彼此只差一个质子的一对酸碱互为“共轭酸碱对共轭酸碱对”6本讲稿第六页，共四十七页 HAc Ac-+H+酸酸碱碱HAc-Ac-互为共轭酸碱对互为共轭酸碱对提问：提问：1.Na3PO4的水溶液是什么物质？的水溶液是什么物质？2.Na2HPO4的水溶液是什么物质？的水溶液是什么物质？7本讲稿第七页，共四十七页8本讲稿第八页，共四十七页2.酸碱的强度：酸碱的强度：Ka、Kb（1 1）一元酸碱的强度一元酸碱的强度HA +HHA +H2 2O HO H3 3OO+A+A-酸度常数酸度常数（酸的解离常数）A A-+H+H2 2O OHO OH-+HA+HA 碱度常数碱度常数（碱的解离常数）9本讲稿第九页，共四十七页讨论：讨论：nKa，给质子能力，给质子能力强，酸的强度强，酸的强度 Kb，得质子能力，得质子能力强，碱的强度强，碱的强度n 共轭酸碱对共轭酸碱对HAHA和和A A-有如下关系有如下关系10本讲稿第十页，共四十七页例：HAc的Ka=1.7610-5 则Ac-的Kb=Kw/Ka=1.0 10-14/1.76 10-5 =5.68 10-1011本讲稿第十一页，共四十七页（2）多元酸碱的强度）多元酸碱的强度H3PO4 H2PO4-+H+Ka1 Kb3 H2PO4-HPO42-+H+Ka2 Kb2 HPO42-PO43-+H+Ka3 Kb1 12本讲稿第十二页，共四十七页讨论：讨论：n多元酸碱在水中逐级离解，强度逐级递减多元酸碱在水中逐级离解，强度逐级递减n形成的多元共轭酸碱对中最强酸的解离常数形成的多元共轭酸碱对中最强酸的解离常数 Ka1对应最弱共轭碱的解离常数对应最弱共轭碱的解离常数Kb3 13本讲稿第十三页，共四十七页3.水溶液中酸碱组成的分布水溶液中酸碱组成的分布(1)酸度酸度：溶液中H+的浓度，常用pH值表示。pH=-lg H+(2)酸的浓度酸的浓度：在一定体积溶液中含有某种酸溶质的量，即酸的分析浓度。mol/L14本讲稿第十四页，共四十七页(3)分析浓度：分析浓度：指单位体积的溶液中含有某种溶质的物质的量。包括：已离解的溶质的浓度和未离解溶质的浓度。单位：mol.L-1 表示：c(4)平衡浓度平衡浓度 指平衡状态时，溶液中溶质存在的各种型体的实际浓度称为平衡浓度。单位：mol.L-1 表示：例如：HAc15本讲稿第十五页，共四十七页 溶质各型体的平衡浓度之和等于其分析浓度。溶质各型体的平衡浓度之和等于其分析浓度。例如：当溶质HAc与溶剂间发生质子转移反应达到平衡时，溶质HAc则以HAc和Ac两种型体存在。此时HAc和Ac的实际浓度称为HAc和Ac的平衡浓度。那么：cHAc=HAc+Ac(5)分析浓度与平衡浓度的关系分析浓度与平衡浓度的关系16本讲稿第十六页，共四十七页例：例：H2CO3 H2CO3 H+HCO3-HCO3-H+CO32-CH2CO3=H2CO3+HCO3-+CO32-17本讲稿第十七页，共四十七页o在弱酸（碱）溶液中各型体存在的平衡浓度与溶液的分在弱酸（碱）溶液中各型体存在的平衡浓度与溶液的分析浓度的比值，称为析浓度的比值，称为分布系数分布系数。o用用i表示表示:4.分布系数分布系数 18本讲稿第十八页，共四十七页(1)一元弱酸：一元弱酸：HAc Ac-+H+19本讲稿第十九页，共四十七页HAc 分布系数与溶液分布系数与溶液pH关系曲线的讨论：关系曲线的讨论：(1)0+1=1(2)pH=pKa 时；时；HAc=Ac-=0.5(3)pH pKa 时；时；Ac-为主为主20本讲稿第二十页，共四十七页 (2)二元弱酸：二元弱酸：H2C2O4 存在型体：H2C2O4,HC2O4-,C2O42-21本讲稿第二十一页，共四十七页H2A分布系数与溶液分布系数与溶液pH关系曲线的讨论：关系曲线的讨论：a.a.pHpKa1时，时，H2C2O4为主为主b.pb.pK Ka1 1 pH p pH pc.pHpK Ka2 2时，时，C2O4 2-为主为主22本讲稿第二十二页，共四十七页 (3)三元酸：三元酸：H3A 型体：H3A,H2A-,HA2-,A3-23本讲稿第二十三页，共四十七页磷酸溶液中型体的分布系数与溶液磷酸溶液中型体的分布系数与溶液pH值的关系曲线值的关系曲线 H3PO4H2PO4-HPO42-PO43-pH曲线曲线pKa1=2.12pKa2=7.20pKa1=12.3624本讲稿第二十四页，共四十七页(4)结论结论1 1）分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全不同的概念，两）分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全不同的概念，两者通过者通过联系起来联系起来2）对于任何酸碱性物质，满足）对于任何酸碱性物质，满足 1+2+3+-+n =13）取决于取决于Ka，Kb及及H+的大小，与的大小，与C无关无关4）大小能定量说明某型体在溶液中的分布大小能定量说明某型体在溶液中的分布，由，由可求某可求某型体的平衡浓度型体的平衡浓度25本讲稿第二十五页，共四十七页二、质子条件式（二、质子条件式（PBE）26本讲稿第二十六页，共四十七页酸碱反应达平衡时酸失去的质子数等于碱得到的质子数 零水准法（质子参考水准）零水准法（质子参考水准）(1)(1)零水准物质的选择零水准物质的选择 a溶液中大量存在的 b参与质子转移反应(通常就是起始酸碱组分，包括溶剂分子。)质子条件式质子条件式(PBE)proton balance equation27本讲稿第二十七页，共四十七页(2)以零水准为基准，将溶液中其它可能存在的组分与之比较，看哪些是得质子的，哪些是失质子的，绘出得失质子示意图。(3)根据得失质子平衡原理，写出PBE，正确的PBE应不含有质子参考水准本身的有关项。(4)在处理多级离解的物质时，有些酸碱物质与质子参考水准相比，质子转移数可能大于1，这时，应在其浓度之前乘以相应的系数。28本讲稿第二十八页，共四十七页 HAc为一元弱酸，与质子转移有关的起始酸碱组分为为一元弱酸，与质子转移有关的起始酸碱组分为HAc和和H2O，所以，选，所以，选HAc和和H2O作为零水准。作为零水准。例例1：写出写出HAc溶液的质子条件式溶液的质子条件式 H3O+为得质子产物，为得质子产物，Ac-、OH-为失质子产物，得失质子数应当相为失质子产物，得失质子数应当相等，故质子条件式为：等，故质子条件式为：PBE：H3O+=Ac-+OH-H+=Ac-+OH-29本讲稿第二十九页，共四十七页 选取选取H2CO3和和H2O作为零水准物质作为零水准物质例例2：写出：写出H2CO3的质子条件式的质子条件式PBE为：为：H+=HCO3-+2 CO32-+OH-30本讲稿第三十页，共四十七页解：选解：选H2PO4-和和H2O作为零水准物质。作为零水准物质。例例3 写出写出NaH2PO4液的质子条件式。液的质子条件式。PBE：H+H3PO4=HPO42-+2PO43-+OH-31本讲稿第三十一页，共四十七页 解：解：(1)H+HCN=NH3+OH-(2)H+HCO3-+2H2CO3=OH-(3)H+2H3PO4+H2PO42-=PO43-+OH-+NH3练习：写出下列物质的质子条件式。练习：写出下列物质的质子条件式。(1)NH4CN (2)Na2CO3 (3)(NH4)2HPO4 32本讲稿第三十二页，共四十七页三、酸（碱）溶液中氢离子浓度的计算三、酸（碱）溶液中氢离子浓度的计算33本讲稿第三十三页，共四十七页n列出溶液中酸碱物质的质子条件式n将有关酸碱平衡常数带入，得出计算H+精确式n进行合理的近似处理n用近似式或最简式进行计算34本讲稿第三十四页，共四十七页质子条件式：H+=A-+OH-强酸强酸：Ca=A-OH-=Kw/H+当当Ca 20OH-：H+=Ca精确式-近似式1.一元酸（碱）溶液的氢离子浓度计算一元酸（碱）溶液的氢离子浓度计算35本讲稿第三十五页，共四十七页 弱酸：弱酸：H+=A-+OH-当CaKa 20Kw,Ca/Ka 500时：-精确式-最简式36本讲稿第三十六页，共四十七页 质子条件式：H+=HA-+2A2-+OH-2.多元酸（碱）溶液的氢离子浓度计算多元酸（碱）溶液的氢离子浓度计算37本讲稿第三十七页，共四十七页 当CaKa1 20Kw,Ka1Ka2 当CaKa1 20Kw,Ka1Ka2，Ca/Ka1 500：-近似式-最简式-精确式38本讲稿第三十八页，共四十七页质子条件式：H+H2A=A2-+OH-(1)酸式盐：酸式盐：NaHA-精确式HAHA-+H +H2 2O HO H3 3OO+A+A2-2-HAHA-+H +H2 2O HO H2 2A A +OH+OH-酸式离解：酸式离解：碱式离解：碱式离解：3.两性物质溶液的氢离子浓度计算两性物质溶液的氢离子浓度计算39本讲稿第三十九页，共四十七页当CaKa2 20Kw,Ca 20Ka1Na2 HPO4：-最简式HA-c40本讲稿第四十页，共四十七页(2)弱酸弱碱盐：弱酸弱碱盐：NH4Ac 质子条件式：H+HAc=NH3+OH-最简式 当C 20KHAc，CKNH4+20Kw-精确式41本讲稿第四十一页，共四十七页 例：计算例：计算0.1mol/L NH4Ac水溶液的水溶液的pH值。值。(已知：已知：KHAc=1.7 10-5，KNH4+=5.6 10-10）42本讲稿第四十二页，共四十七页 常用的缓冲溶液：常用的缓冲溶液：弱酸-其共轭碱，弱碱-其共轭酸 两性物质 高浓度的强酸或强碱缓冲溶液缓冲溶液(buffer solution)：指对体系的某种组分或性指对体系的某种组分或性质起稳定作用的溶液。质起稳定作用的溶液。酸碱缓冲溶液：酸碱缓冲溶液：指在一定程度和范围内对溶液的酸碱度起稳指在一定程度和范围内对溶液的酸碱度起稳定作用的溶液。定作用的溶液。4.缓冲溶液的氢离子浓度计算缓冲溶液的氢离子浓度计算43本讲稿第四十三页，共四十七页 现以一元弱酸及其共轭碱缓冲体系为例来讨论。现以一元弱酸及其共轭碱缓冲体系为例来讨论。设设:弱酸弱酸(HA)的浓度为的浓度为ca molL-1，共轭碱共轭碱(NaA)的浓度为的浓度为cb molL-1。对对HA-H2O而言而言 PBE:H+=OH-+A-则则 HA=ca-A-=ca-H+OH-.(1)对对A-H2O而言而言 PBE：H+HA=OH-则则 A-=cb-HA=cb+H+-OH-(2)将将(1)(2)式代入：式代入：Ka=H+A-/HA 得：得：44本讲稿第四十四页，共四十七页近似处理近似处理1.如果缓冲体系是在酸性范围内如果缓冲体系是在酸性范围内(pH6)起缓冲作用起缓冲作用(如如HAc-NaAc等等)溶液中溶液中H+OH-，OH-可忽略可忽略 则则45本讲稿第四十五页，共四十七页 2.若若ca、cb远较溶液中远较溶液中H+和和OH-大时，大时，既可忽略水的离解，又可在考虑总浓度时忽略弱既可忽略水的离解，又可在考虑总浓度时忽略弱酸和共轭碱（或弱碱与共轭酸）的解离。酸和共轭碱（或弱碱与共轭酸）的解离。46本讲稿第四十六页，共四十七页小结：强酸强碱溶液的强酸强碱溶液的pHpH值值弱酸弱碱溶液的弱酸弱碱溶液的pHpH值值两性物质溶液两性物质溶液的的pHpH值值缓冲溶液的缓冲溶液的pH值值47本讲稿第四十七页，共四十七页