第八章酸碱1.ppt

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1、第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法酸碱平衡与酸碱滴定法酸碱平衡与酸碱滴定法Acid and base equilibrium titration 1/22/20231sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法n明确近代酸碱理论的基本概念；明确近代酸碱理论的基本概念；n熟悉弱电解质熟悉弱电解质离离解平衡的计算，解平衡的计算，n掌握缓冲溶液的原理和计算；掌握缓冲溶液的原理和计算；n掌握酸碱滴定的基本原理以及相关知识；掌握酸碱滴定的基本原理以及相关知识；n掌握各种滴定分析法的实际应用掌握各种滴定分析法的实际应用。学习要求学习要求1/

2、22/20232sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法关于四大平衡与四大滴定体系的知识模块特关于四大平衡与四大滴定体系的知识模块特点和研究手段点和研究手段n 平衡移动原理的应用和热力学、动力学基本原平衡移动原理的应用和热力学、动力学基本原理的应用；理的应用；n精讲酸碱平衡体系及酸碱滴定法，包括滴定体系精讲酸碱平衡体系及酸碱滴定法，包括滴定体系的终点误差分析，后续的几个章节均应用类似的的终点误差分析，后续的几个章节均应用类似的方法；方法；n这些章节的内容应用前景较广，要与生产和生活这些章节的内容应用前景较广，要与生产和生活实际相关联；

3、实际相关联；n一般的讨论原则：因为均为溶液中的反应，活化一般的讨论原则：因为均为溶液中的反应，活化能相对较小，不考虑温度对平衡常数的影响。能相对较小，不考虑温度对平衡常数的影响。1/22/20233sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法一、酸碱理论的发展及应用一、酸碱理论的发展及应用阿伦尼乌斯电离理论阿伦尼乌斯电离理论酸：在水中电离出H（水合离子）的物质。碱：在水中电离出OH的物质。酸和碱的一般特征：1.酸和碱可以发生中和反应；2.酸和碱可以分别使指示剂变色；3.酸碱反应的实质：H+OH H2O 1/22/20234sjtu dep

4、artment of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法电离常数电离常数 HA A+H+电离常数（电离常数（KaKa、KbKb）的意义的意义:n数值的大小可以衡量弱酸（碱）的相对强弱，数值的大小可以衡量弱酸（碱）的相对强弱，10104 4认为是弱酸（碱）；认为是弱酸（碱）；n数值大小只和温度有关与浓度无关；数值大小只和温度有关与浓度无关；nKaKa、KbKb随温度而改变，但是影响很小。随温度而改变，但是影响很小。1/22/20235sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法电离度电离度电离度：已电离的分子数和

5、溶质分子总数之比。一般用表示。从理论上说，强电解质在水中完全电离，1，而弱电解质则部分电离，F ClCl Br I Br IO S Se TeO S Se TeN P As N P As SbSb Bi Bi如：如：H H+、碱（土）金属离子、碱（土）金属离子、MnMn2+2+、FeFe3+3+、CrCr3+3+、AlAl3+3+、GaGa3+3+、InIn3+3+、TiTi4+4+等。等。1/22/202316sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法软酸软酸n属于属于软酸软酸的金属一般都是的金属一般都是副族元素副族元素，它们的极，它

6、们的极化能力强化能力强,变形性大，并有易于激发的变形性大，并有易于激发的d d电子，电子，它们同不同配位原子形成配合物的稳定性有如它们同不同配位原子形成配合物的稳定性有如下的顺序：下的顺序：F F ClCl Br I Br IO S O S Se Se TeTeN PN P属于这类酸的有属于这类酸的有：CuCu+、AgAg、AuAu、CdCd2+2+、HgHg2+2+、HgHg2 22+2+、PtPt2+2+、PdPd2+2+、TlTl3+3+、M M0 0（金属原子）金属原子）1/22/202317sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定

7、定法法硬碱和软碱：硬碱和软碱：n硬碱硬碱（不易给出电子的配位体）（不易给出电子的配位体）：配位原子电负性高，变形性小，难氧化，配位原子电负性高，变形性小，难氧化，n软碱软碱（易给出电子的配位体）（易给出电子的配位体）：配位原子电负性小，变形性大，易氧化，配位原子电负性小，变形性大，易氧化，1/22/202318sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法硬酸硬酸H+，Li+，Na+，K+，Be2+，Mg2+，Ca2+，Sr2+，Mn2+，Fe3+,Cr3+,Co3+，Al3+，Ga3+，Ln3+，La3+，Ti4+，Zr4+，Si4+，A

8、s3+，Sn4+，BF3，AlCl3，SO3，CO2，软酸软酸Cu+，Ag+，Au+，Cd2+，Hg2+，Hg+，Tl+，Tl3+,Pd2+，Pt2+，Pt4+，M0(金属原子金属原子)。交界酸交界酸Fe2+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Zn2+，Pb2+，Sn2+，Sb3+，Cr2+，Bi3+，SO2，B(CH3)3硬碱硬碱H2O，OH，F,O2,CH3COO,PO4,SO42,CO32,ClO4,NO3,ROH，NH3,N2H2,RNH2，F2软碱软碱RSH，RS，I，SCN，S2O32,S2,CN,CO,C2H4,H,R3P交界碱交界碱C6H5NH2，C2H5N，N3，Br，NO2，S

9、O32，N2常见的软、硬酸常见的软、硬酸碱碱1/22/202319sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法判断酸碱强弱的原则：判断酸碱强弱的原则：“软亲软，硬亲硬，软硬结合不稳定软亲软，硬亲硬，软硬结合不稳定”酸碱的软和硬受多种因素的影响。将在配位化合物的章节中做重点讨论1/22/202320sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法酸碱质子理论酸碱质子理论n酸：凡是能给出质子（酸：凡是能给出质子（H）的物质；的物质；n碱：凡是能接受质子（碱：凡是能接受质子（H）的物质。的物质

10、。n它们之间的关系可如下表示：它们之间的关系可如下表示：酸酸 质子质子 碱碱 （此为质子的传递反应）（此为质子的传递反应）例例 如：如：HAc H Acn这种因质子得失而相互转变的每一对酸碱，称为共这种因质子得失而相互转变的每一对酸碱，称为共轭酸碱。轭酸碱。1/22/202321sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法一些常见的共轭酸碱对：酸碱反应实际上是质子的传递过程：1/22/202322sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法共轭酸碱对与酸碱半反应共轭酸碱对与酸碱半反应

11、 n在水溶液中，酸碱反应的实质是：在水溶液中，酸碱反应的实质是：酸酸1 +碱碱2 酸酸2 +碱碱1 如：如：HAc+H2O H3O+Ac *对一般的酸碱离解反应，溶剂（如水）总是起着对一般的酸碱离解反应，溶剂（如水）总是起着一种酸或碱的作用，这种溶剂总可以进行质子自一种酸或碱的作用，这种溶剂总可以进行质子自递反应，如：递反应，如：H2O+H+H3O+碱碱2 酸酸2 1/22/202323sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法布朗斯台德质子理论布朗斯台德质子理论1/22/202324sjtu department of chemist

12、ry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法硝酸与水的反应.HNO3(aq)+H2O(l)NO3-(aq)+H3O+(aq)1/22/202325sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法酸碱理论的总结酸碱理论的总结1。酸碱的酸碱的电离电离理论：理论：n最早产生的酸碱理论，有较广泛的影响；最早产生的酸碱理论，有较广泛的影响；n只适用于水溶液体系；只适用于水溶液体系；n酸碱的定义范围很狭窄，必须有酸碱的定义范围很狭窄，必须有H H+或或OHOH；2。酸碱的酸碱的电子电子理论：理论：n以原子结构理论为基础，从化学键变化的角度以原子结构理

13、论为基础，从化学键变化的角度出发将酸碱反应视为电子对的给予和接受反应，出发将酸碱反应视为电子对的给予和接受反应，将酸碱的概念大大地扩大，包括任何气、固、将酸碱的概念大大地扩大，包括任何气、固、液相的反应，但缺乏实用性；液相的反应，但缺乏实用性；n酸碱反应的实质是酸碱配合物的生成及取代？酸碱反应的实质是酸碱配合物的生成及取代？1/22/202326sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法n适用于任何溶剂具有质子自递作用的体系（如适用于任何溶剂具有质子自递作用的体系（如乙醇、液氨等）；乙醇、液氨等）；n酸碱反应的实质就是质子的传递；酸碱反

14、应的实质就是质子的传递；n扩大了酸碱的概念又有较强的适用性。扩大了酸碱的概念又有较强的适用性。*浓度、活度的概念：浓度、活度的概念：静电作用，有效浓度，一般使用的情况。静电作用，有效浓度，一般使用的情况。3.酸碱酸碱质子质子理论：理论：1/22/202327sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法 二、溶液中的酸碱行为二、溶液中的酸碱行为n酸碱的强弱取决于物质给出质子或接受酸碱的强弱取决于物质给出质子或接受质子的能力的强弱。质子的能力的强弱。n在共轭酸碱对中，共轭酸酸性愈强，则在共轭酸碱对中，共轭酸酸性愈强，则其对应的共轭碱的碱性越弱

15、。其对应的共轭碱的碱性越弱。n共轭酸碱对之间的关系：共轭酸碱对之间的关系：KaKbKw（一元酸碱）一元酸碱）对于多元酸碱（举例）：对于多元酸碱（举例）：Ka1Kb(n)Ka2Kb(n1)Ka3Kb(n2)Kw1/22/202328sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法1。溶液中酸碱组分的分布溶液中酸碱组分的分布首先应明确的几个基本概念：首先应明确的几个基本概念：n平平衡衡浓浓度度：溶液共轭酸碱对处于平衡状态时，它们的浓度称为平衡浓度。平衡浓度。n总总浓浓度度（分分析析浓浓度度）：各种存在形式平衡浓度之和称为总浓度总浓度或分析浓度分析

16、浓度；n分分布布系系数数：某一存在型体的平衡浓度占总浓度的分数，即为该型体的分布系数分布系数，以表示。n分分布布曲曲线线：分布系数与溶液pH值间的关系曲线称为分布曲线分布曲线。1/22/202329sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法一元酸一元酸一元酸体系：HA H+A 平衡时 且HA+A=C（初始浓度）1/22/202330sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法n 0随随pH增大而增大，增大而增大，1随随pH增大而减小。增大而减小。npH=pKa时时，0 10.5，即

17、即HAcAc；npH pKa时溶液中主要存时溶液中主要存在形式为在形式为Ac HAc的分布系数图示的分布系数图示1/22/202331sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法多元酸多元酸(1)-草酸草酸（今天作业之一（今天作业之一p135*）：）：npHpKa1时，时，21 H2C2O4为主为主npKa1pHpKa2 12，1 3 HC2O4为主为主npHpKa2 01 C2O42为主为主1/22/202332sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法8.3酸碱溶液酸碱溶液pH

18、值的计算值的计算（一）质子条件一）质子条件按照酸碱质子理论，酸碱反应的本质是质子的传按照酸碱质子理论，酸碱反应的本质是质子的传递，当反应达到平衡时，酸失去的质子和碱得到递，当反应达到平衡时，酸失去的质子和碱得到的质子的物质的量必然相同。其数学表达式称为的质子的物质的量必然相同。其数学表达式称为质子平衡式或质子条件式。质子平衡式或质子条件式。1/22/202333sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法1在在酸酸碱碱平平衡衡体体系系中中选选取取零零水水准准（质质子子参参考考水水准准或或质质子子基基准准态态物物质质），作作为为计计算算得得

19、失失质质子子数数的基础。的基础。零水准：零水准：与质子转移直接有关的大量物质与质子转移直接有关的大量物质。通常。通常是起始的酸碱组分，或是反应物。是起始的酸碱组分，或是反应物。2 2从从质质子子参参考考水水平平出出发发，将将溶溶液液中中其其他他组组分分与与之比较，何者得、失质子、得失质子多少。之比较，何者得、失质子、得失质子多少。3 3根据得失质子等衡原理写出质子等衡式。根据得失质子等衡原理写出质子等衡式。4 4涉及到多级离解的物质时，与零水准比较，涉及到多级离解的物质时，与零水准比较，质子转移数在质子转移数在2 2或或2 2以上的，它们的浓度项之前以上的，它们的浓度项之前必须乘以相应的系数，

20、以保持得失质子的平衡必须乘以相应的系数，以保持得失质子的平衡。质子条件的推导要点：1/22/202334sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法举例HA的的质子条件质子条件n溶液溶液HA,质子参考水准为质子参考水准为HA和和H2O 质子条件（或质子平衡式）为：质子条件（或质子平衡式）为：H+=OH+A；1/22/202335sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法举例Na2S水溶液的质子条件水溶液的质子条件nNaNa2 2S S水溶液，质子参考水准为水溶液，质子参考水准为S

21、S2 2、H H2 2O O 质子平衡式为：质子平衡式为：H+HS+2H2S=OH；1/22/202336sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法举例NaHCO3水溶液的质子条件水溶液的质子条件nNaHCO3水溶液，质子参考水准水溶液，质子参考水准为为H2O、HCO3 质子平衡式为：质子平衡式为：H2CO3+H+=OH+CO32 1/22/202337sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法问？*NaNH4HPO4水溶液的质子平衡式？水溶液的质子平衡式？1/22/202338

22、sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法练习下列化合物及离子分别存在于水溶液中，按照路易斯质子理论，作为酸的是 ，作为碱的是 ；按照路易斯电子理论，作为酸的是 ，作为碱的是 ；NH3、HPO42、CO32、H2O、BF3、NH4+、Cu2+、F、CN、Ag+；1/22/202339sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法8.3.2各种溶液酸度计算各种溶液酸度计算*各种溶液酸度的计算需要注意的问题：各种溶液酸度的计算需要注意的问题：n强强酸酸（碱碱）体体系系与与弱弱酸酸（碱碱）

23、体体系系的的概概念念不不同同，方法也不同：方法也不同：强酸（碱）体系完全电离；强酸（碱）体系完全电离；弱酸（碱）体系部分电离，弱酸（碱）体系部分电离，Kai和和 的应用；的应用；n精确计算与近似计算的条件；精确计算与近似计算的条件；n一一元元体体系系与与多多元元体体系系处处理理的的方方法法及及结结果果的的准准确确性性的关系。的关系。1/22/202340sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法强酸（碱）溶液强酸（碱）溶液I*溶溶液液中中的的酸酸度度来来自自两两方方面面的的贡贡献献：HA及及H2O，强强调调完全电离完全电离，（1）当强酸

24、当强酸(或强碱或强碱)的浓度不是太稀的浓度不是太稀(即即ca10 6moldm 3或或cb10 6moldm 3)时时，水的离解不予考虑，可忽略，得最简式：水的离解不予考虑，可忽略，得最简式：H+=CHA，pHlgCHA 质子条件：质子条件：H+=OH-+A-1/22/202341sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法（3）当强酸或强碱的浓度较稀时，ca介于106 moldm3108 moldm3之间时,得精确式：强酸（碱）溶液强酸（碱）溶液II（2）当当c1.0108 moldm3时时，溶溶液液pH值值主主要要由水的离解决定：由水

25、的离解决定：1/22/202342sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法10ml0.01mol/dm3HCl 稀 释 至1.0107ml pH=？稀释后 CHCl=108 mol/dm3 pH=87 矛盾！应用精确公式计算:H+=1.05107 pH=6.98例：例：1/22/202343sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法一元弱酸（碱）溶液一元弱酸（碱）溶液*强调部分电离，通常电离度较小。强调部分电离，通常电离度较小。（1 1）若若C CHAHA10107 7mol/

26、Lmol/L时时，可可按按强强电电解解质质公公式式计计算算。因因为为非非常常稀稀的的弱弱酸酸（碱碱）溶溶液液在在水水中中与与强强电电解质一样完全电离了。解质一样完全电离了。HA HHA H+A+A-当当c1.0108 moldm3时时，溶液溶液pH值值主要由水的离解决定：主要由水的离解决定：当当ca介于介于106 moldm3 108 moldm3之间时之间时,得精确式：得精确式：1/22/202344sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法1/22/202345sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸

27、碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法弱酸弱酸pH计算计算II（2 2）对于一般的弱酸（碱）体系：）对于一般的弱酸（碱）体系：质子平衡条件为：质子平衡条件为：HH+=A=A+OH+OH 由由KaKa、KwKw关系得关系得 ：1/22/202346sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法n如如果果c ca a2020w w，即即弱弱酸酸的的K Ka a和和浓浓度度C C都都不不是是非非常常小小，由由酸酸离离解解提提供供的的HH+，将将高高于于水水离离解解所所提提供供的的HH+，水水的的离离解解可可以以忽忽略略。可可将将前前式式中中的的w w项项略

28、去，则得：略去，则得：即：弱酸弱酸pH计算计算III1/22/202347sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法n如如果果c/Kc/Ka a500500，HAHAC CHAHA，水水的的离离解解不不能能忽忽略略，可简化为近似公式：，可简化为近似公式：n如如果果满满足足c cK Ka a500500和和c cK Ka a20K20Kw w两两个个条条件件，即即HAHAC CHAHA，w w项略去，则可进一步简化为项略去，则可进一步简化为弱酸弱酸pH计算计算IV1/22/202348sjtu department of chemistr

29、y第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法两性物质两性物质pH计算计算nNaHCO3水溶液，质子参考水准水溶液，质子参考水准为为H2O、HCO3 质子平衡式为：质子平衡式为：H2CO3+H+=OH+CO32 NaHA即哈即哈HA-:H2A+H+=OH+A2 1/22/202349sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法两性物质两性物质pH计算计算IIH2A+H+=OH+A21/22/202350sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法两性物质两性物质*大大多多数数情情况况

30、下下，Ka1、Ka2都都很很小小，故故溶溶液液中中HA得得、失失质质子子能能力力都都比比较较弱弱，所所以以可可认认为为HA c；n根据误差要求，还可以进行简化：根据误差要求，还可以进行简化：当当c Ka220Kw时，时，Kw忽略，则：忽略，则：1/22/202351sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法n当当c Ka2 20Kw、c/Ka1 20则则分分母母Ka忽略忽略n该式为常用的最简式：该式为常用的最简式：两性物质两性物质1/22/202352sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及

31、及滴滴定定法法多元酸（碱）溶液多元酸（碱）溶液多元酸碱在溶液中存在逐级离解，但因多级离解多元酸碱在溶液中存在逐级离解，但因多级离解常数存在显著差别，因此第一级离解平衡是主要常数存在显著差别，因此第一级离解平衡是主要的，而且第一级离解出来的的，而且第一级离解出来的H又将大大抑制以又将大大抑制以后各级的离解，故当后各级的离解，故当 400，所以可应用稀释定律。1/22/202357sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法(3)如果应用稀释定律(近似公式)，会有如下结果：1/22/202358sjtu department of chemi

32、stry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法测定水溶液测定水溶液pH的的方法方法1/22/202359sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法1/22/202360sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法溶液的缓冲性n缓冲溶液缓冲溶液弱酸和弱酸盐弱酸和弱酸盐(弱碱和弱碱盐弱碱和弱碱盐)的混合溶液的的混合溶液的pHpH值值能在一定范围内不因少量稀释或外加少量强酸或能在一定范围内不因少量稀释或外加少量强酸或强碱而发生显著变化。强碱而发生显著变化。1/22/202361sj

33、tu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法nHAc+NaAcpH 46弱酸弱酸（碱）与其（碱）与其共共轭碱碱（酸）（酸）组成的溶液具有成的溶液具有缓冲性冲性nNH3 +NH4ClpH 910典型的缓冲溶液1/22/202362sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法缓冲溶液的组成缓冲溶液的组成n如如果果在在弱弱酸酸溶溶液液中中同同时时存存在在该该弱弱酸酸的的共共轭轭碱碱，或或弱弱碱碱溶溶液液中中同同时时存存在在该该弱弱碱碱的的共共轭轭酸酸，则则就就构构成成缓缓冲冲溶溶液液，能能使使

34、溶溶液液的的pH值值控控制制在在一一定定的的范围内。一般可以分为三种类型：范围内。一般可以分为三种类型：弱酸及其对应的盐（弱酸及其对应的盐（HAcNaAc）弱碱及其对应的盐（弱碱及其对应的盐（NH4ClNH3)多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐（HCO3CO32）1/22/202363sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法缓冲溶液的计算缓冲溶液的计算缓冲体系酸和碱的浓度为缓冲体系酸和碱的浓度为CHA和和CA-,根据根据物料物料平衡：平衡：(1):Na+=CA-(2):H+A=CHA+CA-根据根据电荷电

35、荷平衡：平衡：(3):H+Na+=A+OH合并合并(1)(3)得得(4)：CA+H+=A+OH即即(5):A=CA+H+-OH(5)代入代入(2)得：得：(6):HA=CHA-H+OH HA=H+A-1/22/202364sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法n当溶液为酸性时当溶液为酸性时(pH6)，可忽略可忽略OH，n当溶液为碱性时当溶液为碱性时(pH8)，可忽略可忽略H，n当当CHA和和CA较较大大时时，可可得得缓缓冲冲溶溶液液中中H的的最最简式：简式：缓冲溶液的计算缓冲溶液的计算1/22/202365sjtu departme

36、nt of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法用用HAc+NaAcHAc+NaAc配制配制pH=4.0pH=4.0的缓冲溶液，求所的缓冲溶液，求所需需C CHAcHAc/C/CNaACNaAC的比值。的比值。解解：所以5.5 缓冲溶液冲溶液例5-101/22/202366sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法试配制一缓冲溶液，能维持试配制一缓冲溶液，能维持pH=10.2pH=10.2左右。左右。解解：应选择的酸的应选择的酸的pKpKa a=10.2=10.2左右左右查表：查表：Ka(NHKa(NH4 4+

37、)=14-Kb(NH)=14-Kb(NH3 3)=14-4.77=9.23 =14-4.77=9.23所以可选所以可选NHNH4 4ClCl +NH+NH3 3 体系。体系。所以可选所以可选1.0 mol.l1.0 mol.l-1-1的的NHNH3 3H H2 2O O与与 0.11 0.11 mol.lmol.l-1-1的的NHNH4 4ClCl组成缓冲溶组成缓冲溶液液。5.5 缓冲溶液冲溶液例5-101/22/202367sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法20.00ml 0.1mol/dm20.00ml 0.1mol/dm3

38、 3 HAcHAc的水溶液加入的水溶液加入10.00ml 10.00ml 0.1mol/dm0.1mol/dm3 3的的NaOHNaOH溶液后，混合液的溶液后，混合液的PHPH值是多少？值是多少？（KaKaHACHAC=1.76x10=1.76x10-5-5 ）解：加入强碱与酸形成解：加入强碱与酸形成NaAcNaAc,完全电离为完全电离为AcAc-,-,溶液中有：溶液中有：是是缓冲溶液：缓冲溶液：1/22/202368sjtu department of chemistry缓冲溶液原理示意图缓冲溶液原理示意图1/22/202369sjtu department of chemistry第第八八

39、章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法n缓冲溶液能抵抗稀释缓冲溶液能抵抗稀释但不能过分稀释，否则弱酸的电离度会有变但不能过分稀释，否则弱酸的电离度会有变化影响到浓度比值，导致化影响到浓度比值，导致pHpH值变化。值变化。n缓冲能力（缓冲容量）缓冲能力（缓冲容量）缓冲溶液一方将耗尽时，就失去了缓冲能力缓冲溶液一方将耗尽时，就失去了缓冲能力nC C酸酸=C=C碱碱时，缓冲性能最大时，缓冲性能最大5.5 缓冲溶液冲溶液缓冲能力不是无限的1/22/202370sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法缓冲溶液的选择n通常C C酸酸=C=C碱，碱，

40、pH=pH=pKpKa a,目标目标pHpH应与选择的酸碱对中酸应与选择的酸碱对中酸的的pKpKa a大约相等大约相等n调节调节C C酸酸和和C C碱碱比例，溶液比例，溶液pHpH围绕酸的围绕酸的PkPka a变化变化1/22/202371sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法缓冲范围和缓冲容量n定义：指溶液具有缓冲能力的定义：指溶液具有缓冲能力的pH范围。范围。对弱酸（碱）和其共轭碱（酸）组成的缓冲溶液缓冲对弱酸（碱）和其共轭碱（酸）组成的缓冲溶液缓冲范围为：范围为：pHpKa1 或或pOHpKb1n当缓冲溶液的总浓度一定时，则缓

41、冲对组分浓度的当缓冲溶液的总浓度一定时，则缓冲对组分浓度的比值越接近比值越接近1，则缓冲容量越大；当比值为，则缓冲容量越大；当比值为1 1时，时，缓冲容量最大。缓冲容量最大。一般控制在一般控制在10:11:10之间，否则溶液就丧失了缓之间，否则溶液就丧失了缓冲能力。冲能力。1/22/202372sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法缓冲溶液的选择n首先要选择首先要选择pKa尽可能接近所需要控制的尽可能接近所需要控制的pH值的缓冲对，这时缓冲容量最大；值的缓冲对，这时缓冲容量最大；n其次应考虑缓冲能力较大的溶液，这需要缓冲其次应考虑缓

42、冲能力较大的溶液，这需要缓冲溶液的浓度要大，常用浓度在溶液的浓度要大，常用浓度在0.050.5mol/dm3的范围内；且保持酸碱的范围内；且保持酸碱对的浓度相近，一般以对的浓度相近，一般以1:1或相近的比例配制或相近的比例配制其缓冲能力较大。其缓冲能力较大。n不应对测量有干扰因素；不应对测量有干扰因素；1/22/202373sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法问题n计算计算0.10mol/L HAc 溶液的溶液的pH值以及在值以及在1.0L 0.10 mol/LHAc溶液中加入溶液中加入0.00100mol NaAc后所得溶液的后

43、所得溶液的pH值。值。pKa4.75能否用缓冲溶液的公式计算该题？为什么？1/22/202374sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法缓冲溶液的配制（缓冲溶液的配制（1）1.1.采用采用相同浓度的弱酸（或弱碱）及其盐溶液按相同浓度的弱酸（或弱碱）及其盐溶液按不同体积混合不同体积混合来配制所需缓冲溶液来配制所需缓冲溶液。设弱酸及其盐的浓度为设弱酸及其盐的浓度为c c（mol/Lmol/L），），弱酸弱酸体积体积为为V Va a，盐的体积盐的体积为为V Vb b，总体积为总体积为V V。1/22/202375sjtu departmen

44、t of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法举例举例1.如何配制如何配制pH4.70的缓冲溶液的缓冲溶液500ml？已知已知HAcHAc的的pKapKa4.754.75，彼此接近。所以，可选用彼此接近。所以，可选用HAcHAcNaAcNaAc对，设其浓度相同，对，设其浓度相同，V Vb b235.9ml;235.9ml;V Va a500-235.9=264.1ml500-235.9=264.1ml配制配制HAcHAcNaAcNaAc的浓度在的浓度在0.05-0.5mol/L0.05-0.5mol/L，量取量取HAc264.1mlHAc264.1ml，NaAcNaA

45、c为为235.9ml235.9ml，混合即可。混合即可。1/22/202376sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制(2)n2.2.在一定量的在一定量的弱酸加一定量的强碱弱酸加一定量的强碱，通过，通过中和反应生成的盐和剩余的弱酸组成缓冲中和反应生成的盐和剩余的弱酸组成缓冲溶液。溶液。1/22/202377sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法欲配制欲配制pHpH4.704.70缓冲溶液缓冲溶液500ml500ml，问应用问应用50ml1.0mo

46、l/LNaOH50ml1.0mol/LNaOH和多少和多少1.0mol/LHAc1.0mol/LHAc混合，混合，需加水多少？需加水多少？V V V Va a a a55ml55ml55ml55ml混合液中需加水：混合液中需加水：混合液中需加水：混合液中需加水：5005005005005555555550505050395ml395ml395ml395ml1/22/202378sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法有一元弱酸用有一元弱酸用36.00ml 0.1000mol/LNaOH36.00ml 0.1000mol/LNaOH恰好

47、中和。恰好中和。此时再加入此时再加入18.00ml 0.1000mol/LHCl18.00ml 0.1000mol/LHCl溶液，测得溶溶液，测得溶液液pHpH4.924.92。计算该弱酸的电离常数。计算该弱酸的电离常数。思考：思考：1/22/202379sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制(3)n3.采用在采用在一定量的弱酸（或弱碱）溶液中加入一定量的弱酸（或弱碱）溶液中加入固体盐类固体盐类的配制。的配制。1/22/202380sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱

48、碱平平衡衡及及滴滴定定法法欲配制欲配制pHpH为为9 9的缓冲溶液，应在的缓冲溶液，应在500ml 500ml 0.1mol/L0.1mol/L（NHNH3 3H H2 2O O）溶液中加入多少克固体溶液中加入多少克固体NHNH4 4ClCl？假设加入假设加入NHNH4 4Cl(s)Cl(s)后的总体积不变。后的总体积不变。m m4.8(g)4.8(g)1/22/202381sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法缓冲溶液的配制总结缓冲溶液的配制总结1.1.采用采用相同浓度的弱酸（或弱碱）及其盐溶液按不相同浓度的弱酸（或弱碱）及其盐溶

49、液按不同体积混合同体积混合来配制所需缓冲溶液来配制所需缓冲溶液。2.2.在一定量的在一定量的弱酸加一定量的强碱弱酸加一定量的强碱，通过中和反，通过中和反应生成的盐和剩余的弱酸组成缓冲溶液。应生成的盐和剩余的弱酸组成缓冲溶液。3.3.采用在一定量的采用在一定量的弱酸（或弱碱）溶液中加入固弱酸（或弱碱）溶液中加入固体盐类体盐类的配制。的配制。1/22/202382sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法上面各个实例都是应用近似计算公式，上面各个实例都是应用近似计算公式，并不考虑离子强度的影响时的计算结果。并不考虑离子强度的影响时的计算结果

50、。欲配制较精确欲配制较精确pHpH值的缓冲溶液时，除了利值的缓冲溶液时，除了利用活度计算外，必要时还可利用仪器进一用活度计算外，必要时还可利用仪器进一步测定并校准。步测定并校准。使用时注意点使用时注意点1/22/202383sjtu department of chemistry第第八八章章酸酸碱碱平平衡衡及及滴滴定定法法n工业上工业上氢氟酸腐蚀硅片：氢氟酸腐蚀硅片：HF-NHHF-NH4 4F F农业上农业上土壤中：土壤中：H H2 2COCO3 3-NaHCO-NaHCO3 3和和NaHNaH2 2POPO4 4-Na-Na2 2HPOHPO4 4以及其他有机弱酸及其共轭碱组成复杂的以及其