第4章 酸碱平衡与酸碱滴定PPT讲稿.ppt

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1、第1页，共84页，编辑于2022年，星期二本章教学要求本章教学要求1.理解布朗斯特酸碱理论及路易斯酸碱理论的意理解布朗斯特酸碱理论及路易斯酸碱理论的意义和要点；义和要点；3.掌握各类酸、碱及缓冲溶液掌握各类酸、碱及缓冲溶液pH的计算方法。的计算方法。4.掌握强酸（碱）滴定强碱（酸）或弱碱（酸）掌握强酸（碱）滴定强碱（酸）或弱碱（酸）的滴定曲线、滴定突跃大小及其影响因素、指的滴定曲线、滴定突跃大小及其影响因素、指示剂的选择原则。示剂的选择原则。2.熟悉弱酸、弱碱水溶液的质子转移平衡及酸碱熟悉弱酸、弱碱水溶液的质子转移平衡及酸碱各种组分的分布系数概念。各种组分的分布系数概念。第2页，共84页，编辑

2、于2022年，星期二4.1 布朗斯特酸碱布朗斯特酸碱 The Brfnsted-Lowry acid-base model4.2 路易斯酸碱路易斯酸碱 The Lewis acid-base model4.3弱酸、弱碱水溶液的质子转移平衡弱酸、弱碱水溶液的质子转移平衡The transfer equilibrium of the proton in weak acid and base solution4.4计算溶液的计算溶液的H3O+浓度的精确式、近似式和最浓度的精确式、近似式和最简式简式Exact formula,approximation formula and simplest for

3、mula of calculating c(H3O+)in solution4.5缓冲溶液缓冲溶液Buffer solution4.6 酸碱滴定原理酸碱滴定原理Principle of acid-base titration4.7滴定方式和应用实例滴定方式和应用实例Titration methods and application examples第3页，共84页，编辑于2022年，星期二酸指在水中电离出的阳离子全部为酸指在水中电离出的阳离子全部为H+碱指在水中电离出的阴离子全部为碱指在水中电离出的阴离子全部为OH-H2SO4=HSO4+H+NaOH=Na+OH-酸碱酸碱(中和中和)反应的实质

4、反应的实质H+OH-=H2O水溶液中电解质部分电离、水溶液中电解质部分电离、电离度电离度Arrhenius S A瑞典瑞典1859-1927 C 阿仑尼乌斯阿仑尼乌斯阿仑尼乌斯阿仑尼乌斯(Arrhenius)1880)1880提出酸碱提出酸碱提出酸碱提出酸碱电离理论电离理论电离理论电离理论。要点如。要点如。要点如。要点如下：下：下：下：第4页，共84页，编辑于2022年，星期二4.1.1定义定义Definition4.1.2共轭酸碱对共轭酸碱对Conjugate acid-base pair4.1.3布朗斯特平衡布朗斯特平衡Brfnsteds equilibrium4.1.4酸碱性强弱与分子结

5、构的关系酸碱性强弱与分子结构的关系Relation between the molecular structure and the acidity(自学自学)4.1布朗斯特酸碱布朗斯特酸碱The Brfnsted -lowry acid-base model第5页，共84页，编辑于2022年，星期二酸酸:反应中给出质子反应中给出质子(H+)的分子或离子，的分子或离子，即即质子给予体质子给予体(proton donor)碱碱:反应中能接受质子的分子或离子，即反应中能接受质子的分子或离子，即质子接受体质子接受体(proton acceptor)4.1.1Bronsted-Lowry 酸碱酸碱定义定

6、义H2O(l)+NH3(aq)OH(aq)+H2S(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+HS-(aq)水水是是两两性性HF(g)+H2O(l)H3O+(aq)+F(aq)气相中气相中溶剂中溶剂中HF(aq)+NH3(aq)+F(aq)Lowry M 英英1874-1936SBronsted J N 丹麦丹麦1879-1947CC第6页，共84页，编辑于2022年，星期二4.1.2共轭酸碱对共轭酸碱对酸碱酸碱半反应半反应(half reaction)的概念的概念它它的的一一个个半半反反应应是是作作为为酸酸的的H2O分分子子给给出出质质子子生生成成它它的的共轭碱共轭碱(conjugate bas

7、e)OH:H2OH+OH 酸酸给给出出质质子子的的趋趋势势越越强强，生生成成的的共共轭轭碱碱越越弱弱，反反之之亦亦然然；碱接受质子的趋势越强，生成的共轭酸越弱，碱接受质子的趋势越强，生成的共轭酸越弱，反之亦然。反之亦然。另另一一个个半半反反应应是是作作为为碱碱的的NH3分分子子接接受受质质子子生生成成它它的的共轭酸共轭酸(conjugate acid):NH3+H+第7页，共84页，编辑于2022年，星期二质子理论中无盐的概念，电离理论中的盐，在质子理论中都质子理论中无盐的概念，电离理论中的盐，在质子理论中都是离子酸或离子碱。是离子酸或离子碱。任何布朗斯特酸碱反应都涉及两个共轭酸碱对。任何布朗

8、斯特酸碱反应都涉及两个共轭酸碱对。一一种种物物质质是是酸酸是是碱碱,取取决决于于它它参参与与的的反反应应；既既可可为为酸酸又又可可为为碱的物质叫碱的物质叫两性物质两性物质(amphoteric substance)。第8页，共84页，编辑于2022年，星期二相对共轭相对共轭酸强度酸强度H HH H第9页，共84页，编辑于2022年，星期二Question 1Question 1下列各对中哪一个酸性较强下列各对中哪一个酸性较强?(a)Fe(H2O)63和和Fe(H2O)62(b)Al(H2O)63和和Ga(H2O)63 (c)Si(OH)4和和Ge(OH)4(d)HClO3和和HClO4(e)H

9、2CrO4和和HMnO4(f)H3PO4和和H2SO4Solution(a)前者前者,中心离子电荷高中心离子电荷高,对对O极化能力大极化能力大,H易解离；易解离；(b)前者前者,中心离子半径小中心离子半径小,对对O极化能力大极化能力大,H易解离；易解离；(c)前者前者,中心离子半径小中心离子半径小,对对O极化能力大极化能力大,H易解离；易解离；(d)、(e)、(f)均为后者，非羟基氧原子多。均为后者，非羟基氧原子多。第10页，共84页，编辑于2022年，星期二两个共轭酸碱对之间的质子传递两个共轭酸碱对之间的质子传递酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸

10、越弱反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸和碱的方向进行和碱的方向进行对于某些物种，是酸是碱取决于参与的具体反应对于某些物种，是酸是碱取决于参与的具体反应1.酸碱反应的实质酸碱反应的实质第11页，共84页，编辑于2022年，星期二2.酸碱反应的类型酸碱反应的类型酸和碱的解离反应酸和碱的解离反应第12页，共84页，编辑于2022年，星期二酸和碱的中和反应酸和碱的中和反应H+H+H+盐的水解盐的水解H+H+H+第13页，共84页，编辑于2022年，星期二4.1.3布朗斯特平衡布朗斯特平衡布朗斯特酸碱反应可写为如下通式布朗斯特酸碱反应可写为如下通式:

11、显显然然,布布朗朗斯斯特特酸酸碱碱反反应应是是碱碱B与与碱碱B争争夺夺质质子子的的反反应应,碱的强弱影响着酸的强度。碱的强弱影响着酸的强度。该反应的该反应的标准平衡常数标准平衡常数叫叫酸性常数酸性常数(acidity constant),也叫也叫酸的电离常数酸的电离常数(acid ionization constant):HB+BB+HBHB(aq)+H2O(l)B-(aq)+H3O+(aq)第14页，共84页，编辑于2022年，星期二第15页，共84页，编辑于2022年，星期二1.值越大，酸性越强。值越大，酸性越强。值值大大于于1的的酸酸叫叫强强酸酸(strong acid)，值值小小于于1

12、的酸叫的酸叫弱酸弱酸(weak acid)。2.表中的表中的值跨越值跨越24个数量个数量级，常使用更方便的常数级，常使用更方便的常数代替。代替。pHlgc(H3O+)pOHlgc(OH-)第16页，共84页，编辑于2022年，星期二3.酸碱反应有利于从较强的酸和较强的碱向生成较弱的酸和酸碱反应有利于从较强的酸和较强的碱向生成较弱的酸和较弱的碱的方向进行。较弱的碱的方向进行。4.对二元和三元酸而言，还有第二步和第三步质子转对二元和三元酸而言，还有第二步和第三步质子转移反应的相应常数移反应的相应常数:+H2O(l)+H3O+(aq)+H2O(l)+H3O+(aq)第17页，共84页，编辑于2022

13、年，星期二5.对反应对反应KW=c(H3O+)c(OH)对任何水溶液，此关系式都成立对任何水溶液，此关系式都成立H2O(l)+H2O(l)OH-(aq)+H3O+(aq)(酸酸)(碱碱)(共轭碱共轭碱)(共轭酸共轭酸)KW叫叫作作水水的的质质子子自自递递常常数数(autoprotolysis constant),是是由由于于质质子子转转移移发发生生在在两两个个相相同同分分子子之之间间.该该常常数数又又叫叫水水的的离离子子积积(ion product of water),相相应应的的对对数数表表达达式式为：为：第18页，共84页，编辑于2022年，星期二T/K273283291295298313

14、3330.1310-140.3610-140.7410-141.0010-141.2710-143.8010-1412.6010-14不同温度下水的不同温度下水的共轭酸碱相对强弱的定量表述：共轭酸碱相对强弱的定量表述：第19页，共84页，编辑于2022年，星期二(1)在水中，在水中，O2-的碱性太强以致无法用实验研究的碱性太强以致无法用实验研究;Question 2Question 2Solution用区分效应概念讨论水溶液中的碱用区分效应概念讨论水溶液中的碱,O2,(1)哪些碱性太强以致无法用实验研究？哪些碱性太强以致无法用实验研究？(2)哪些碱性太弱以致无法用实验研究？哪些碱性太弱以致无法

15、用实验研究？(3)哪些可直接测定其强度？哪些可直接测定其强度？(2)在水中，在水中，和和的碱性太弱以致无法用实验的碱性太弱以致无法用实验研究；研究；(3)在水中，在水中，可直接测定其强度。可直接测定其强度。第20页，共84页，编辑于2022年，星期二4.2.1定义及相关概念定义及相关概念Definition and the related concepts4.2.2软硬酸碱软硬酸碱Hard and soft acid and base,HSAB（自学）（自学）4.2路易斯酸碱路易斯酸碱 The Lewis acid-base 第21页，共84页，编辑于2022年，星期二4.2.1定义及相关概念

16、定义及相关概念布布朗朗斯斯特特酸酸碱碱概概念念的的核核心心系系于于分分子子或或离离子子间间的的质质子子转转移移，显显然然无无法法对对不不涉涉及及质质子子转转移移、但但却却具具有有酸酸碱碱特特征征的的反反应应作作出出解解释释。这这一一不不足足在在布布朗朗斯斯特特概概念念提提出出的的同同年年(1923年年)由由美美国国化化学学家家路路易易斯斯提提出出的的另另一一个个更更广广的的酸酸碱碱概概念念所所弥弥补补，但但后后者者直直到到1930年代才开始在化学界产生影响。年代才开始在化学界产生影响。Lewis G N 美美1875-1946PC 第22页，共84页，编辑于2022年，星期二1.定义定义路路易

17、易斯斯酸酸(Lewis acid)是是指指能能作作为为电电子子对对接接受受体体(electron pair acceptor)的的原子原子、分子或离子、分子或离子;路路易易斯斯碱碱(Lewis base)则则指指能能作作为为电电子子对对给给予予体体(electron pair donor)的的原子原子、分子或离子、分子或离子；酸酸碱碱反反应应是是电电子子对对接接受受体体与与电电子子对对给给予予体体之之间间形形成成配位共价键的反应。配位共价键的反应。第23页，共84页，编辑于2022年，星期二Lewis Lewis 酸碱及其反应举例酸碱及其反应举例HCOHCO3 3-第24页，共84页，编辑于2

18、022年，星期二1.1.下列化合物中，哪些是路易斯酸，哪下列化合物中，哪些是路易斯酸，哪些是路易斯碱些是路易斯碱?2.写出下列物种的共轭酸和共轭碱写出下列物种的共轭酸和共轭碱1.路易斯酸路易斯酸BeCl2，CO2，Hg(NO3)2，SnCl2路易斯碱路易斯碱PH3，CO2.共轭酸共轭酸共轭碱共轭碱共轭酸共轭酸共轭碱共轭碱Question 3Question 3Solution，PH3，BeCl2，CO2，CO，Hg(NO3)2，SnCl2NH3，H2O，HI，H2OH3O+OHHIH2I+INH3NH3H2SO4第25页，共84页，编辑于2022年，星期二2.路易斯酸的分类路易斯酸的分类配位化

19、合物中的金属阳离子，例配位化合物中的金属阳离子，例Fe(H2O)63+和和Cu(NH3)42+中的中的Fe3+离子和离子和Cu2+离子。离子。第26页，共84页，编辑于2022年，星期二有些分子和离子的中心原子尽管满足了有些分子和离子的中心原子尽管满足了8电子结构，仍电子结构，仍可扩大其配位层以接纳更多的电子对。如可扩大其配位层以接纳更多的电子对。如SiF4是个路易是个路易斯酸，可结合斯酸，可结合2个个F的电子对形成的电子对形成SiF62。Si+2(F)SiFFFFFFFFFF 第27页，共84页，编辑于2022年，星期二C+OHCOHO OOO 另一些分子和离子的中心原子也满足另一些分子和离

20、子的中心原子也满足8电子结构，但可通过电子结构，但可通过价层电子重排接纳更多的电子对价层电子重排接纳更多的电子对。再如再如CO2能接受能接受OH离子中离子中O原子上的孤对电原子上的孤对电子形成子形成：-第28页，共84页，编辑于2022年，星期二某些闭合壳层分子可通过其反键分子轨道容纳外来电子对。某些闭合壳层分子可通过其反键分子轨道容纳外来电子对。碘的丙酮溶液呈现特有的棕色，是因为碘的丙酮溶液呈现特有的棕色，是因为I2分子反键轨道分子反键轨道接纳丙酮中氧原子的孤对电子形成配合物接纳丙酮中氧原子的孤对电子形成配合物(CH3)2COI2。再如四氰基乙烯（再如四氰基乙烯（TCNE）的）的*轨道能接受

21、一对孤对电子：轨道能接受一对孤对电子：第29页，共84页，编辑于2022年，星期二3.酸碱反应的基本类型酸碱反应的基本类型A+:BAB配位反应配位反应第第一一类类反反应应叫叫配配合合物物形形成成反反应应(complex formation reaction),是是最最简简单单的的一一类类路路易易斯斯酸酸碱碱反反应应。是是酸酸与与碱碱在在惰惰性性溶溶剂剂(Non-coordinating solvent)中中发发生生的的反反应应，或或是是反反应物与溶剂本身的反应，或发生在气相的反应：应物与溶剂本身的反应，或发生在气相的反应：第30页，共84页，编辑于2022年，星期二第第二二类类反反应应叫叫置置

22、换换反反应应(displacement Reaction)。或或表表示示配合物中的碱配位体被一个外来碱置换，例如：配合物中的碱配位体被一个外来碱置换，例如：A+:BAB+:B取代反应取代反应或表示配合物中的酸被一个外来酸置换，例如：或表示配合物中的酸被一个外来酸置换，例如：MnF62-+2SbF52SbF6-+MnF4HS-(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+S2-(aq)Cu(NH3)42+(aq)+4H2O(l)Cu(H2O)42+(aq)+4NH3(g)第31页，共84页，编辑于2022年，星期二第第三三类类反反应应叫叫复复分分解解反反应应(metathesis reaction)，

23、希希腊腊语语中中的的“Metathesis”意意为为“交交换换”，所所以以复复分分解解反反应应即即配配位位体交换反应体交换反应，又叫，又叫双取代反应双取代反应。例如：。例如：A+ABAB+AB复分解反应复分解反应(C2H5)3SiI+AgBr(C2H5)3SiBr+AgI第32页，共84页，编辑于2022年，星期二指出下列反应中的指出下列反应中的 Lewis 酸和碱：酸和碱：BrF3+FBrF4(CH3)2CO+I2(CH3)2CO-I2酸酸(BrF3)与碱与碱(F)加合；加合；丙丙酮酮是是碱碱而而I2是是酸酸，前前者者将将O上上的的一一对对孤孤对对电电子子投投入入I2分子的空分子的空的反键轨

24、道中。的反键轨道中。Question 4Question 4Solution第33页，共84页，编辑于2022年，星期二4.3.1一元弱酸和弱碱一元弱酸和弱碱的质子转移平衡的质子转移平衡 The transfer equilibrium of the proton of monobasic weak acid and base4.3.2二元弱酸和弱碱二元弱酸和弱碱的质子转移平衡的质子转移平衡 The transfer equilibrium of the proton of bibasic weak acid and base4.3弱酸、弱减水溶液的质子转移平衡弱酸、弱减水溶液的质子转移平衡T

25、he transfer equilibrium of the proton in weak acid and base aqueous solutions第34页，共84页，编辑于2022年，星期二对水溶液中布朗斯特酸对水溶液中布朗斯特酸 (HB)的平衡常数为：的平衡常数为：当当HB的的浓浓度度不不是是很很低低而而酸酸度度又又较较弱弱时时，则则计计算算弱弱酸酸水水溶液中氢离子浓度的公式：溶液中氢离子浓度的公式：1.一元弱酸的质子转移平衡一元弱酸的质子转移平衡HB+H2OH3O+B-4.3.1一元弱酸和弱碱一元弱酸和弱碱的质子转移平衡的质子转移平衡第35页，共84页，编辑于2022年，星期二计算

26、弱碱溶液中计算弱碱溶液中OH-离子浓度的公式：离子浓度的公式：2.一元弱碱的质子转移平衡一元弱碱的质子转移平衡布朗斯特碱与水之间存在类似的布朗斯特碱与水之间存在类似的平衡：平衡：B+H2OHB+OH-第36页，共84页，编辑于2022年，星期二Question 5Question 5Solution将题给条件代入式将题给条件代入式c(H3O+)=3.710-3moldm-3 pHlgc(H3O+)lg(3.710-3)2.43乳乳酸酸(CH3CHOHCOOH，存存在在于于酸酸奶奶之之中中)大大量量用用于于毛毛纺纺工工业业(染染色色)和和鞣鞣革革工工业业(中中和和石石灰灰),其其=1.3710-

27、4(25)，试试计计算算0.10moldm-3乳酸水溶液的乳酸水溶液的pH。第37页，共84页，编辑于2022年，星期二Question 6Question 6某某弱弱碱碱 B的的摩摩尔尔质质量量为为 125gmol-1，在在25时时取取0.500g溶溶于于50.00cm3水水中中，所所得得溶溶液的液的pH为为11.30，试计算，试计算B的的。Solution(1)求浓度求浓度c0(B):c0(B)=0.0800moldm-30.500g125gmol-150.0010-3dm3(2)求求c(OH-):因为因为pKw=pH+pOHpOHpKwpH14.0011.302.70c(OH-)2.01

28、0-3moldm-3(3)求求:=5.010-50.0800(2.010-3)2第38页，共84页，编辑于2022年，星期二Question 7Question 7已已知知羟羟氨氨盐盐的的p 5.96，求求羟羟氨的氨的。Solution弱碱羟氨弱碱羟氨NH2OH在水溶液中的平衡如下：在水溶液中的平衡如下：NH2OH+H2ONH3OH+OH-题目给出的是共轭酸题目给出的是共轭酸NH3OH+质子转移反应的质子转移反应的p ：NH3OH+H2ONH2OH+H3O+p =5.96可先求得羟氨的可先求得羟氨的p ，然后求然后求：p 14.005.968.049.110-9第39页，共84页，编辑于202

29、2年，星期二4.3.2二元弱酸二元弱酸的质子转移平衡的质子转移平衡1.质子转移是分步进行的质子转移是分步进行的。如氢硫酸在水溶液中的平衡：。如氢硫酸在水溶液中的平衡：H2S+H2OHS-+H3O+=1.3210-7HS-+H2OS2-+H3O+=7.110-15 2.一般情况下，各级离解常数之间的关系为：一般情况下，各级离解常数之间的关系为：,溶液中的溶液中的H3O+主要来自第一主要来自第一步反应；如果步反应；如果，计算计算c(H3O+)时可只考时可只考虑第一步离解即按一元弱酸的质子转移平衡处理。虑第一步离解即按一元弱酸的质子转移平衡处理。3.总反应的离解常数等于各级离解常数之乘积。总反应的离

30、解常数等于各级离解常数之乘积。第40页，共84页，编辑于2022年，星期二Question 8Question 8已已知知氢氢硫硫酸酸和和盐盐酸酸的的混混合合溶溶液液中中的的c(H3O+)为为0.30moldm-3，而而c(H2S)为为0.10moldm-3，试计算溶液中试计算溶液中S2-的浓度。的浓度。Solution c(S2-)=1.010-21moldm-39.410-220.1(0.3)2H2S在水溶液中的总反应在水溶液中的总反应为：为：H2S+2H2OS2-+2H3O+则则=9.410-22增大溶液的酸度，平衡左移。增大溶液的酸度，平衡左移。第41页，共84页，编辑于2022年，星

31、期二4.4计算溶液的计算溶液的H3O+浓度的精确浓度的精确式、近似式和最简式式、近似式和最简式Exact formula,approximation formula and simplest formula of calculating to c(H3O+)in solutions第42页，共84页，编辑于2022年，星期二1.分析浓度与平衡浓度分析浓度与平衡浓度分析浓度分析浓度(analytical concentration)：一定体积溶液中含某种一定体积溶液中含某种物质的量物质的量，包括已离解和未离解，包括已离解和未离解两部分两部分,也称总浓度。也称总浓度。平衡浓度（平衡浓度（equil

32、ibrium concentration）：）：溶解达到平衡时溶液中存在的各组分的溶解达到平衡时溶液中存在的各组分的物质的量浓度物质的量浓度。2.酸（碱）的浓度与酸度（碱度）酸（碱）的浓度与酸度（碱度）酸酸(碱碱)的浓度的浓度指单位体积溶液中所含某种酸指单位体积溶液中所含某种酸(碱碱)的物质的的物质的量（量（mol），），包括未解离的和已解离的酸包括未解离的和已解离的酸(碱碱)的浓度。的浓度。酸酸(碱碱)度度是指溶液中是指溶液中H+(OH)的浓度，常用的浓度，常用pH(pOH)表示。表示。分布系数分布系数（distribution coefficient)第43页，共84页，编辑于2022年，

33、星期二各各型型体体的的的的平平衡衡浓浓度度在在总总浓浓度度中中占占有有的的分分数数叫叫做做该该型型体体的的分分布布系系数数(distributioncoefficient，符符号号为为)，显显然然系系统统中各型体分布系数之和应为中各型体分布系数之和应为1：HAc+Ac-=13.分布系数分布系数（distribution coefficient)（1 1）一元弱酸溶液一元弱酸溶液如醋酸：如醋酸：HAc，Ac-第44页，共84页，编辑于2022年，星期二（2）二元酸溶液二元酸溶液如：草酸如：草酸H2C2O4，第45页，共84页，编辑于2022年，星期二物料平衡物料平衡电荷平衡电荷平衡质子条件质子条

34、件c(H+)的精确表达式的精确表达式近似式近似式最简式最简式化学平衡关系化学平衡关系近似处理近似处理进一步近似处理进一步近似处理Proton Condition:溶液中酸溶液中酸失去质子的失去质子的数目等于碱数目等于碱得到质子的得到质子的数目数目。Material Balance:各物各物种的平种的平衡浓度衡浓度之和等之和等于其分于其分析浓度。析浓度。Charge Balance:溶液中溶液中正离子所正离子所带正电荷带正电荷的总数等的总数等于负离子于负离子所带负电所带负电荷的总数。荷的总数。溶液中溶液中H3O+浓度的计算浓度的计算calculating to c(H3O+)in solutio

35、ns第46页，共84页，编辑于2022年，星期二选好质子参考水准。通常是原始的酸、碱组分及水。选好质子参考水准。通常是原始的酸、碱组分及水。写出质子参考水准得到质子后的产物和失去质子后写出质子参考水准得到质子后的产物和失去质子后的产物，即得到质子条件。的产物，即得到质子条件。在处理多元酸、碱时应注意浓度前的系数。在处理多元酸、碱时应注意浓度前的系数。在质子条件中不应出现作为质子参考水准的物质在质子条件中不应出现作为质子参考水准的物质,因为这些物质不管失去质子或是接受质子都不会生因为这些物质不管失去质子或是接受质子都不会生成它本身。成它本身。质子转移平衡质子转移平衡质子条件质子条件酸碱平衡酸碱平

36、衡(即质子转移平衡即质子转移平衡)中酸给出的质子数等于碱中酸给出的质子数等于碱得到的质子数得到的质子数(质子条件质子条件)。第47页，共84页，编辑于2022年，星期二对醋酸水溶液：对醋酸水溶液：酸酸碱碱酸酸碱碱HAc+H2OH3O+Ac-H2O+H2OH3O+OH-质子条件为：质子条件为：c(H3O+)=c(Ac-)+c(OH-)零水准零水准(zero level):H2O,HAc质子转移：质子转移：得失质子数相等得失质子数相等:c(H3O+)=c (Ac-)+c (OH-)第48页，共84页，编辑于2022年，星期二1.精确式精确式由质子条件知由质子条件知c(H3O+)=c(Ac-)+c(

37、OH-)即即整理得：整理得：第49页，共84页，编辑于2022年，星期二2.近似式近似式经整理这是一元二次方程的求根公式经整理这是一元二次方程的求根公式：（取正根）：（取正根）若若 c(HB)20 时时，如如果果忽忽略略项项，引引入入的的误误差差5。如果误差允许达到。如果误差允许达到5，则可进行这种忽略。此时，则可进行这种忽略。此时:第50页，共84页，编辑于2022年，星期二3.最简式最简式若若平平衡衡溶溶液液中中的的c(H3O+)远远小小于于酸酸的的起起始始浓浓度度c0(HB)，即即c0(HB)c(H3O+)c0(HB)，则近似式可进一步简化为则近似式可进一步简化为:附加的判断标准：附加的

38、判断标准：误差误差5c0(HB)500第51页，共84页，编辑于2022年，星期二精确式精确式:近似式近似式:最简式最简式:第52页，共84页，编辑于2022年，星期二Question 9Question 9Solution氯氯乙乙酸酸CH2ClCOOH的的为为1.4010-3.试试计计算算 c0(CH2ClCOOH)=0.10moldm-3时该酸水溶液的时该酸水溶液的pH。由于酸不是太弱，浓度不是很低，故以下列判据：由于酸不是太弱，浓度不是很低，故以下列判据：c0(CH2ClCOOH)=0.101.4010-320c0(CH2ClCOOH)/=0.10/1.4010-3=71500所以应用近

39、似式进行计算所以应用近似式进行计算：第53页，共84页，编辑于2022年，星期二50mLHAcNaAcc(HAc)=c(NaAc)=0.10moldm-3pH=4.74缓冲溶液的特性：缓冲溶液的特性：向缓冲溶液中加入少量强酸或强碱或将溶液适当稀释，溶液向缓冲溶液中加入少量强酸或强碱或将溶液适当稀释，溶液本身本身 pH能相对稳定，基本保持不变。能相对稳定，基本保持不变。1.缓冲溶液的概念缓冲溶液的概念加入加入1滴滴(0.05ml)1moldm-3HCl加入加入1滴滴(0.05ml)1moldm-3NaOH50ml纯水纯水pH=7pH=4.75pH=3pH=11pH=4.734.5缓冲溶液缓冲溶液

40、Buffer solution第54页，共84页，编辑于2022年，星期二3.缓冲溶液缓冲溶液pH的计算的计算2.缓冲溶液的缓冲原理缓冲溶液的缓冲原理对对HAcNaAc溶液：溶液：第55页，共84页，编辑于2022年，星期二(1)混合溶液中混合溶液中HAc和和NaAc的浓度均为的浓度均为0.10moldm-3，试计算该溶液的试计算该溶液的pH。(2)向体积为向体积为1dm3的该溶液中加入的该溶液中加入0.005molNaOH(假定体积不变假定体积不变)，溶液的，溶液的pH是多少是多少?(3)于于1dm3纯水中加入纯水中加入0.005molNaOH(假定体积假定体积不变不变)，溶液的，溶液的pH

41、是多少是多少?Question 10 Question 10 Solution（1）pHlg(1.810-5)lg(0.10/0.10)=4.76（2）pHlg(1.810-5)lg(0.095/0.105)=4.80（3）pHpOH=14.00+lg(0.005)=11.70第56页，共84页，编辑于2022年，星期二 对弱酸及其共轭碱组成的缓冲系统和弱碱及其共轭酸组成对弱酸及其共轭碱组成的缓冲系统和弱碱及其共轭酸组成的缓冲系统进行计算时分别使用下列通式的缓冲系统进行计算时分别使用下列通式第57页，共84页，编辑于2022年，星期二4.缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围缓冲容量缓冲容量(b

42、uffer capacity)指缓冲溶液的缓冲能力。不指缓冲溶液的缓冲能力。不同缓冲溶液有其各自的同缓冲溶液有其各自的缓冲范围缓冲范围(buffer range),缓冲范围是缓冲范围是指能够起缓冲作用的指能够起缓冲作用的pH区间。区间。对对弱弱酸酸-共共轭轭碱碱组组成成的的有有效效缓缓冲冲溶溶液液，c(酸酸)/c(共共轭轭碱碱)的的比值应处于比值应处于1/10和和10/1之间：之间：同样，对弱碱同样，对弱碱-共轭酸组成的有效缓冲溶液也有：共轭酸组成的有效缓冲溶液也有：第58页，共84页，编辑于2022年，星期二缓缓 冲冲 溶溶 液液pH(25)饱和酒石酸氢钾饱和酒石酸氢钾(0.034molkg

43、-1)3.557邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾(0.050molkg-1)4.0080.025molkg-1KH2PO4+0.025molkg-1Na2HPO46.865常用标准缓冲溶液常用标准缓冲溶液第59页，共84页，编辑于2022年，星期二缓冲溶液缓冲溶液pKa缓冲范围缓冲范围氨基乙酸氨基乙酸+HCl2.351.53.0氯乙酸氯乙酸+NaOH2.8623.5甲酸甲酸+NaOH3.7734.5HAc+NaAc4.7645.5六亚甲基四胺六亚甲基四胺+HCl5.134.56.07.216.58三羟甲基甲胺三羟甲基甲胺+HCl8.217.59硼砂硼砂(Na2B4O710H2O)9.248.510

44、NH4+NH39.258.510第60页，共84页，编辑于2022年，星期二4.6酸碱滴定原理酸碱滴定原理Principleofacid-base titration4.6.1酸碱指示剂酸碱指示剂Acid-base indicator4.6.2滴定曲线滴定曲线Titration curve第61页，共84页，编辑于2022年，星期二 滴定滴定(titration)：将已知准确浓将已知准确浓度的度的试剂溶液试剂溶液(标准溶液标准溶液)通过通过滴滴定管定管(burette)（酸式和碱式）（酸式和碱式）滴加到被测物质的溶液中，使滴滴加到被测物质的溶液中，使滴加的试剂与被测物质按照化学计量关系定量反应

45、，然后根据标准溶液的浓度和加的试剂与被测物质按照化学计量关系定量反应，然后根据标准溶液的浓度和用量计算被测物质含量的一种方法。用量计算被测物质含量的一种方法。滴定剂滴定剂(titrant)：已知准确浓度的试剂溶液已知准确浓度的试剂溶液(标准溶液标准溶液)。化学计量点化学计量点(stoichiometric point)：加入的滴定剂与被滴定物加入的滴定剂与被滴定物质按照化学计量关系完全反应的时刻。质按照化学计量关系完全反应的时刻。滴定终点滴定终点(endpoint)：滴定时指示剂的变色点滴定时指示剂的变色点。滴定终点与化学。滴定终点与化学计量点往往不一致，会造成计量点往往不一致，会造成终点误差

46、终点误差(end point error)。第62页，共84页，编辑于2022年，星期二滴定分析的特点和主要方法滴定分析的特点和主要方法方法：方法：1 1）水溶液滴定法：水溶液滴定法：酸碱滴定，酸碱滴定，氧化氧化-还原滴定，络合滴定，还原滴定，络合滴定，沉淀滴定，沉淀滴定，2 2）非水滴定法：在有机溶剂中进行的滴定）非水滴定法：在有机溶剂中进行的滴定特点：特点：适于常量分析，适于常量分析，简便、快速，简便、快速，准确度高，准确度高，应用广泛。应用广泛。第63页，共84页，编辑于2022年，星期二4.6.1酸碱指示剂酸碱指示剂Acid-base indicator1.酸碱指示剂作用原理酸碱指示剂

47、作用原理甲基橙甲基橙(methyl orange，MO)4.4黄黄4.0橙橙3.1红红(CH3)2N(CH3)2N=N=N H=NNSO3-SO3-OH-H+pKa=3.4pH第64页，共84页，编辑于2022年，星期二2.酸碱指示剂的变色范围酸碱指示剂的变色范围 称为指示剂的变色范围，称为指示剂的变色范围，c c(In(In-)c(HIn)时，时，,称为指示剂的称为指示剂的理论变色点理论变色点。=c(In-)c(HIn)c(H3O+)HIn+H2OIn-+H3O+第65页，共84页，编辑于2022年，星期二3.常用酸碱指示剂和它们的变色范围常用酸碱指示剂和它们的变色范围指示剂指示剂酸色酸色碱

48、色碱色变色范围变色范围(pH)甲基橙甲基橙甲基红甲基红中性红中性红酚酞酚酞红红黄黄红红黄黄红红橙黄橙黄无无红红3.14.44.46.26.88.08.010百里酚酞百里酚酞溴甲酚绿溴甲酚绿溴酚蓝溴酚蓝百里溴酚蓝百里溴酚蓝无无蓝蓝黄黄蓝蓝黄黄紫紫黄黄蓝蓝9.410.64.05.63.04.66.27.63.14.0pT4.4MOPPMR4.45.0pT=pKa6.28.09.09.6phenolphthaleinpT:滴定终点，滴定指数。可能等于滴定终点，滴定指数。可能等于pKHIn第66页，共84页，编辑于2022年，星期二4.混合指示剂混合指示剂 混合指示剂往往较单一指示剂具有更窄的变色范围

49、混合指示剂往往较单一指示剂具有更窄的变色范围,变色变色更敏锐。更敏锐。甲基橙和靛蓝甲基橙和靛蓝(惰性染料惰性染料)组成的混合指示剂组成的混合指示剂 溶液的酸度溶液的酸度 甲基橙的颜色甲基橙的颜色 混合指示剂的颜色混合指示剂的颜色p pH4.4pH=4.1pH3.1黄黄橙橙红红紫紫浅浅 灰灰绿绿溴甲酚绿与甲基红组成的混合指示剂溴甲酚绿与甲基红组成的混合指示剂 溶液的酸度溶液的酸度溴甲酚绿溴甲酚绿甲基红甲基红混合指示剂混合指示剂pH4.0黄黄红红酒红酒红pH5.1绿绿橙红橙红灰灰pH6.2蓝蓝黄黄绿绿第67页，共84页，编辑于2022年，星期二4.6.2滴定曲线滴定曲线反映滴定过程中溶液反映滴定过

50、程中溶液pH随滴定剂加入量随滴定剂加入量变化趋势的曲线。变化趋势的曲线。滴定曲线滴定曲线(titration curve):用来判断被测物质能否被准确滴定、确用来判断被测物质能否被准确滴定、确定哪些指示剂可用来准确指示终点等。定哪些指示剂可用来准确指示终点等。滴定曲线的作用滴定曲线的作用:强碱强碱(酸酸)滴定强酸滴定强酸(碱碱)强碱强碱(酸酸)滴定弱酸滴定弱酸(碱碱)强碱强碱(酸酸)滴定多元酸滴定多元酸(碱碱)滴定曲线的分类滴定曲线的分类:第68页，共84页，编辑于2022年，星期二1.强碱强碱(酸酸)滴定强酸滴定强酸(碱碱)NaOH(20.00cm3)c=0.10moldm-3HCl(20.