第七章酸碱平衡和酸碱滴定法(精品).ppt
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1、第七章第七章 酸碱平衡和酸碱滴定法酸碱平衡和酸碱滴定法Chapter6Acid-baseEquilibriumandAcid-baseTitration 本章学习要求本章学习要求1.1.掌掌握握弱弱酸酸、弱弱碱碱的的电电离离平平衡衡,影影响响电电离离平平衡衡常常数数和和电电离离度度的的因因素素,稀稀释释定定律律;运运用用最最简简式式计计算算弱弱酸酸、弱弱碱碱水水溶溶液液的的pHpH值值及及有有关关离离子子平平衡衡浓度浓度;2.2.了解同离子效应,盐效应了解同离子效应,盐效应;3.3.掌掌握握酸酸碱碱质质子子理理论论:质质子子酸酸碱碱的的定定义义,共共轭轭酸酸碱碱对对,酸酸碱碱反反应应的的实实质
2、质,共共轭轭酸酸碱碱K Ka a和和与与K Kb b的关系的关系;4.了了解解酸酸度度对对弱弱酸酸(碱碱)存存在在形形态态分分布布状状况况影影响响;5.5.掌握酸碱指示剂的变色原理、指示剂的变色掌握酸碱指示剂的变色原理、指示剂的变色点、变色范围;点、变色范围;6.6.掌握强酸(碱)滴定一元弱碱(酸)的原理,掌握强酸(碱)滴定一元弱碱(酸)的原理,滴定曲线的概念,影响滴定突跃的因素,化滴定曲线的概念,影响滴定突跃的因素,化学计量点学计量点pHpH值及突跃范围的计算,指示剂的值及突跃范围的计算,指示剂的选择,掌握直接准确滴定一元酸(碱)的判选择,掌握直接准确滴定一元酸(碱)的判据其应用;据其应用;
3、本章学习要求本章学习要求7.7.掌握多元酸(碱)分布滴定的判据及滴定终掌握多元酸(碱)分布滴定的判据及滴定终 点的点的pHpH值计算,指示剂的选择,了解混合酸值计算,指示剂的选择,了解混合酸 准确滴定的判据及强酸弱酸混合情况下滴定准确滴定的判据及强酸弱酸混合情况下滴定 终点终点pHpH值计算,指示剂的选择;值计算,指示剂的选择;8.8.了解酸碱滴定法的应用及相关计算,了解了解酸碱滴定法的应用及相关计算,了解COCO2 2 对酸碱滴定的影响,掌握酸碱标准溶液的配对酸碱滴定的影响,掌握酸碱标准溶液的配 制及标定,掌握混合碱的分析方法及铵盐中制及标定,掌握混合碱的分析方法及铵盐中 含氮量的测定方法。
4、含氮量的测定方法。本章学习要求本章学习要求酸碱理论发展的概况酸碱理论发展的概况1100-16001100-1600年年 发现盐酸、硫酸、硝酸等强酸发现盐酸、硫酸、硝酸等强酸17741774年年 法国科学家法国科学家拉瓦锡拉瓦锡提出:提出:酸的组成中都含有氧元素酸的组成中都含有氧元素十九世纪初十九世纪初 认为酸的组成中都含有氢元素认为酸的组成中都含有氢元素18841884年年 瑞典科学家瑞典科学家Arrhenius提出提出电离理论电离理论19231923年年 BronstedBronsted和和LowryLowry提出酸碱质子理论提出酸碱质子理论6.1 6.1 酸碱质子理论酸碱质子理论电离理论电
5、离理论(ionization)电解质在水溶液中能电离电解质在水溶液中能电离n电离产生的阳离子全部是电离产生的阳离子全部是H H+的物质是的物质是酸酸 电离产生的阴离子全部是电离产生的阴离子全部是OHOH-的物质是的物质是碱碱n完全电离完全电离强电解质;强电解质;不完全电离不完全电离弱电解质弱电解质凡能凡能给出质子给出质子的分子或离子称为的分子或离子称为酸酸(protondonor)凡能凡能接受质子接受质子的分子或离子称为的分子或离子称为碱碱(protonacceptor)共轭关系共轭关系共轭酸碱对共轭酸碱对1.1.酸碱定义酸碱定义NH4+NH3+H+HCO3-CO32-+H+HClCl-+H+
6、HCO3-+H+酸碱+质子共共轭轭酸酸碱碱对对共轭关系共轭关系H2CO3说明说明:n两性物质两性物质:HCO:HCO3 3-n酸碱质子理论中没有盐的概念酸碱质子理论中没有盐的概念2.2.酸碱反应酸碱反应任任何何一一个个酸酸碱碱反反应应都都是是由由较较强强酸酸和和较较强强碱反应生成较弱的酸和碱。碱反应生成较弱的酸和碱。根据质子理论,根据质子理论,酸碱反应的实质是两个酸碱反应的实质是两个共轭酸碱对之间的质子转移反应。共轭酸碱对之间的质子转移反应。3.3.水的质子自递反应水的质子自递反应 H H2 2O+HO+H2 2O O H H3 3O O+OH+OH-简写为:简写为:H H2 2O O H H
7、+OH+OH-=c(H+)/cqc(OH-)/cq影响因素:影响因素:酸碱本身授受质子的能力酸碱本身授受质子的能力 溶剂受授质子的能力溶剂受授质子的能力 水溶液中,酸碱的强弱用其离解常数水溶液中,酸碱的强弱用其离解常数K Ka a 或或K Kb b 衡量。衡量。简写简写 n电离常数电离常数的大小,表示了弱酸弱碱的电离的大小,表示了弱酸弱碱的电离程度的大小,程度的大小,Ka、Kb越大,表示弱酸越大,表示弱酸弱碱的电离程度越大,溶液的弱碱的电离程度越大,溶液的酸、碱性越酸、碱性越强。强。n电离常数是一种平衡常数,它只与温度有电离常数是一种平衡常数,它只与温度有关,与浓度无关。关,与浓度无关。5.共
8、轭酸碱对共轭酸碱对Ka和和Kb的关系的关系在一共轭酸碱对中在一共轭酸碱对中,酸的酸性越强,其共轭酸的酸性越强,其共轭碱的碱性就越弱;反之,酸越弱,其共轭碱的碱性就越弱;反之,酸越弱,其共轭碱就越强。碱就越强。平衡浓度平衡浓度c(1-)cc当当 5%时时Ka=c 2稀释定律稀释定律6.2 6.2 酸碱平衡的移动酸碱平衡的移动1.1.浓度对酸碱平衡的影响浓度对酸碱平衡的影响2.2.同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应0.1molL-1HAc甲基橙滴加0.1molL-1NaAc在弱电解质溶液中加入一种含有相同离在弱电解质溶液中加入一种含有相同离子的强电解质,使弱电解质电离平衡向子的强电解质,使弱电解
9、质电离平衡向左移动,从而降低弱电解质电离度的现左移动,从而降低弱电解质电离度的现象叫做象叫做同离子效应同离子效应 n盐效应(异离子效应)盐效应(异离子效应)由于强电解质的加入增加了溶液中的离子浓度,由于强电解质的加入增加了溶液中的离子浓度,使溶液中离子间的相互牵制作用增强使溶液中离子间的相互牵制作用增强,离子结离子结合为分子的机会减小,即分子化速度降低,因而合为分子的机会减小,即分子化速度降低,因而重新达到平衡时电离度有所增加。重新达到平衡时电离度有所增加。同同离离子子效效应应存存在在的的同同时时,也也存存在在盐盐效效应应,但但盐盐效应很弱,一般计算中可忽略。效应很弱,一般计算中可忽略。例题例
10、题n在氨水溶液中分别加入在氨水溶液中分别加入HCl、NH4Cl、NaCl、NaOH、H2O对氨水电离平衡有何影响?对氨水电离平衡有何影响?,pH有何变化?有何变化?解解:NH3H2ONH4+OH-pHHClNH4ClNaClNaOHH2O变大变小变小变小变小变大变小变大变大变大 n水的电离:水的电离:H2OH+OH-K=c(H+)c(OH-)/c(H2O)KW=c(H+)c(OH-)=KH2O22时,时,KW=10-14即一定温度下即一定温度下,水溶液中,水溶液中H+和和OH-浓度乘浓度乘积是一个常数。积是一个常数。水的离子积1.水溶液的水溶液的pH值值6.3 6.3 酸碱平衡中有关浓度的计算
11、酸碱平衡中有关浓度的计算溶液酸碱和溶液酸碱和pH值值n稀溶液中,用稀溶液中,用pH值表示酸碱性:值表示酸碱性:pH=-logc(H+)c(H+)c(OH-)=KW=10-14pH+pOH=14pH值的测定值的测定n酸碱指示剂:借助酸碱指示剂:借助颜色变化颜色变化来指示溶液的来指示溶液的pH值。值。HInH+In-npH试纸:由多种指示剂混合溶液浸透试纸后晾试纸:由多种指示剂混合溶液浸透试纸后晾干而成。干而成。npH计计2.质子条件式质子条件式 n酸失去的质子数与碱得到的质子数相等,其数酸失去的质子数与碱得到的质子数相等,其数学表达式称为质子条件式学表达式称为质子条件式例:例:浓度为浓度为c的弱
12、酸的弱酸HA水溶液中水溶液中HA+H2OH3O+A-H2O+H2OH3O+OH-c(H3O+)=c(OH-)+c(A-)简写为:简写为:c(H+)=c(OH-)+c(A-)n强酸(碱)强酸(碱)完全电离完全电离例例:计算计算1 10-7mol.L-1HCl溶液中的溶液中的H+浓度。浓度。3.3.酸碱溶液酸碱溶液pHpH值的计算值的计算cK20Kw时,忽略水的电离时,忽略水的电离当当4.4%或或c/K500时时n一元弱酸(碱)一元弱酸(碱)B:HA:例例:分别计算分别计算0.10mol.L-1HAc和和 0.10mol.L-1NaAc溶液的溶液的pH值值。多元弱酸多元弱酸Ka1Ka2Ka3,c(
13、H+)主要主要决定于第一步电离,决定于第一步电离,c(H+)计算同于一元弱酸计算同于一元弱酸:n多元弱酸(碱)多元弱酸(碱)c/Ka1500时时在在二二元元弱弱酸酸中中,Ka1Ka2,忽忽略略第第二二步步电离,其电离,其酸根浓度近似等于酸根浓度近似等于Ka2。例例:计计算算0.10mol.L-1Na2CO3溶溶液液中中的的c(OH-)、c(HCO3-)、c(H2CO3)。例例:欲分离混合溶液中的欲分离混合溶液中的Mn2+、Zn2+,在溶液中在溶液中通入通入H2S气体达饱和气体达饱和(0.1mol.L-1),要使溶液中要使溶液中c(S2-)大大约为约为1.010-13mol.L-1,须控制溶液须
14、控制溶液pH为多少?为多少?在在H2S溶液中:溶液中:两性物质的酸碱性决定于相应酸常数和碱常数两性物质的酸碱性决定于相应酸常数和碱常数的相对大小:酸常数较大,则显酸性;碱常数较的相对大小:酸常数较大,则显酸性;碱常数较大,则显碱性。大,则显碱性。n 两性物质两性物质HA-:例:分别计算例:分别计算0.20mol.L-1NaH2PO4、Na2HPO4溶液的溶液的pH。4.4.酸度对弱酸(碱)各组分浓度的影响酸度对弱酸(碱)各组分浓度的影响 分分布布系系数数:酸酸(碱碱)溶溶液液中中,某某组组分分的的平衡浓度占酸(碱)总浓度的分数平衡浓度占酸(碱)总浓度的分数HAc溶液溶液1.1.缓冲溶液的缓冲原
15、理缓冲溶液的缓冲原理缓冲溶液:缓冲溶液:能抵抗外加少量强酸、强碱或能抵抗外加少量强酸、强碱或水的影响,保持水的影响,保持pH基本不变的溶液。基本不变的溶液。溶液的这种作用称为溶液的这种作用称为缓冲作用缓冲作用缓冲溶液的组成:缓冲溶液的组成:弱酸及其共轭碱弱酸及其共轭碱弱碱及其共轭酸弱碱及其共轭酸6.4 6.4 缓冲溶液缓冲溶液(BufferSolution)n0.1molL-1HAc0.1molL-1NaAc溶液溶液HAc部分电离:部分电离:HAcH+Ac-NaAc完全电离:完全电离:NaAc=Na+Ac-pH=4.75n加入加入1ml0.1molL-1HCl溶液溶液:n加入加入1ml0.1m
16、olL-1NaOH溶液溶液:2.2.缓冲溶液的缓冲溶液的pHpH值值缓缓冲冲溶溶液液的的pH值值主主要要决决定定于于酸酸(碱碱)的的pKa(pKb),其其次次与与c(酸酸)/c(碱碱)有有关关。对对一一确确定定缓缓冲冲体体系系,可可通通过过在在一一定定范范围围内内改改变变c(酸酸)/c(碱碱),调调节节缓冲溶液的缓冲溶液的pH值。值。例:例:1.0.1mol.L-1NaH2PO4与与0.1mol.L-1Na2HPO4溶溶液液等体积混合等体积混合,溶液溶液pH为多少?为多少?(H3PO4:pKa1=2.12,pKa2=7.21,pKa3=12.67)2.将将25ml1.0molL-1NH3.H2
17、O与与25ml1.0molL-1NH4Cl混合组成缓冲液,求其混合组成缓冲液,求其pH值。若在该缓冲值。若在该缓冲溶液中加入溶液中加入1mL1.0molL1NaOH,pH为多少为多少?解:混合后,解:混合后,(1)当共轭酸碱对的浓度相等时,溶液总浓度越)当共轭酸碱对的浓度相等时,溶液总浓度越大,缓冲能力越强。大,缓冲能力越强。(2)缓冲溶液总浓度一定时,共轭酸碱对的浓度)缓冲溶液总浓度一定时,共轭酸碱对的浓度相等时,相等时,即即pH=pKa(或或pOH=pKb)时,缓冲能时,缓冲能力最大。力最大。(3)缓冲溶液具有一定的缓冲范围:)缓冲溶液具有一定的缓冲范围:c(酸酸)/c(碱碱)=1/101
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