第六章酸碱平衡与酸碱滴定法.ppt

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1、第六章第六章 酸碱平衡与酸碱滴定法酸碱平衡与酸碱滴定法 本章重点：（1）酸碱平衡理论（2）各类酸碱溶液的pH值计算方法（3）各类酸碱滴定曲线和指示剂的选择 (4）酸碱滴定法的应用 6-1 电解质溶液电解质溶液一、电解质溶液一、电解质溶液 在溶液中能发生电离，生成阴离子和阳离子的物质。如酸、碱和盐都是电解质。强电解质：在水溶液中完全电离的电解质；弱电解质：在水溶液中，只有少部分发生电离的电 解质。二、电离度二、电离度 弱电解质在水溶液中已电离的部分与其总量之比称为电离度。一般用百分数表示。三、活度与活度系数三、活度与活度系数活度：活度：是指有效浓度，即单位体积电解质溶液中表现出来的表观离子有效浓

2、度，即扣除了离子间相互作用的浓度。以a（activity）表示。：活度系数活度系数，稀溶液中，500500 pH=-pH=-lgHlgH+=5.60=5.60(3)(3)两性物质两性物质 pH=-pH=-lgHlgH+=8.31=8.311.缓冲作用的原理缓冲作用的原理 以HAc-NaAc组成的缓冲溶液为例，说明缓冲作用的原理。这种缓冲溶液的特点是：体系中同时含有相当大量的HAc和Ac-，并存在着HAc的解离平衡 HAc H+Ac-当外加适量酸时，溶液中的Ac-瞬间即与外加H+结合成HAc，平衡左移；当外加适量碱时，溶液中未解离的HAc就继续解离以补充H+的消耗，平衡右移。三、缓冲溶液三、缓冲

3、溶液能够抵抗外加少量酸、碱或加水稀释，而本身pH值基本保持不变的溶液，称为缓冲溶液。HAc H+Ac-c酸-x x c盐+x近似：c酸-x c酸，c盐+x c盐2.缓冲溶液的缓冲溶液的pH值值（以HAc-NaAc为例）弱酸-弱酸盐弱碱-弱碱盐例：将0.1L0.20mol/LHAc与0.05L0.20mol/LNaOH溶液混合后，求溶液的pH值。已知HAc的pKa=4.75。解解:混合后发生反应混合后发生反应 HAc+NaOHHAc+NaOH=NaAc+H=NaAc+H2 2O O这时溶液中剩余这时溶液中剩余HAcHAc的浓度及生成的浓度及生成NaAcNaAc的浓度分别为的浓度分别为3.缓冲溶液

4、的配制缓冲溶液的配制 为了使缓冲溶液具有较大的缓冲能力，所选用的弱酸的pKa应尽可能接近缓冲溶液的pH值，或所选用的弱碱的pKb尽可能接近缓冲溶液的pOH值。如需配制pH值在5.0左右的缓冲液，可选用HAc-NaAc缓冲体系；如需配制pH=9.0的缓冲液，可选用NH3-NH4Cl缓冲体系。例：欲配制1.0L的pH5.00,cHAc0.20mol/L的缓冲溶液，问需要用多少克NaAc3H2O晶体？需用多少升2.0mol/LHAc？已知HAc的pKa=4.75解：解：5.00=4.75+lgAc5.00=4.75+lgAc-/HAc=4.75+lgAc/HAc=4.75+lgAc-/0.20/0.

5、20 Ac Ac-=0.35mol/L=0.35mol/L所需所需NaAc3HNaAc3H2 2O=0.35mol/L1.0L136.1g/mol=48gO=0.35mol/L1.0L136.1g/mol=48g需要需要2.0mol/LHAc2.0mol/LHAc溶液的体积为溶液的体积为 0.20mol/L1.0L/2.0molL0.20mol/L1.0L/2.0molL-1-1=0.10L=0.10L作业作业p131的的1，5，6，13，14共五大题。共五大题。6-5 酸碱指示剂酸碱指示剂一、酸碱指示剂的变色原理一、酸碱指示剂的变色原理1.指示剂的特点指示剂的特点 a本身是弱的有机酸或碱 b

6、酸式体和碱式体颜色明显不同指示终点 c溶液pH变化指示剂结构改变颜色变化指示终点酸式体 碱式体 或碱式体 酸式体 2.常用酸碱指示剂的变色原理常用酸碱指示剂的变色原理(动画动画）(动画动画）酸碱式体混合色酸碱式体混合色1）In-/HIn 10 或pH p KHIn+1 碱式色2）In-/HIn 1/10 或 pH p KHIn1 酸式色3）1/10 In-/HIn 10 或 p KHIn1 pH p KHIn+1 二、酸碱指示剂的变色范围二、酸碱指示剂的变色范围*讨论：讨论：KHIn一定，H+决定比值大小，影响溶液颜色 HIn H+In-酸式体酸式体酸式体酸式体碱式体碱式体碱式体碱式体指示剂理

7、论变色范围指示剂理论变色范围指示剂理论变色范围指示剂理论变色范围 pH=p KHIn 1指示剂理论变色点指示剂理论变色点指示剂理论变色点指示剂理论变色点 pH=p KHIn ，In-=HIn注：注：实际与理论的变色范围有差别，深色比浅色灵敏 指示剂的变色范围越窄，指示变色越敏锐。例：pKa 理论范围 实际范围甲基橙 3.4 2.44.4 3.14.4甲基红 5.1 4.16.1 4.46.2 酚酞 9.1 8.110.1 8.010.0百里酚酞 10.0 9.011.0 9.410.6三、三、混合指示剂混合指示剂组成组成 1指示剂+惰性染料 例：甲基橙+靛蓝（紫色绿色）2两种指示剂混合而成 例

8、：溴甲酚绿+甲基红（酒红色绿色）(见p136表8-2)特点特点 变色敏锐；变色范围窄6-6 酸碱滴定基本原理酸碱滴定基本原理及指示剂选择及指示剂选择一、强碱滴定强酸一、强碱滴定强酸NaOH（0.1000mol/L）HCl（0.1000mol/L,20.00mL）1滴定过程中滴定过程中pH值的变化值的变化2滴定曲线的形状滴定曲线的形状3滴定突跃滴定突跃4影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择(动画动画）1滴定过程中滴定过程中pH值的变化值的变化（1）Vb=0：（2）Vb Va：SP前0.1%时，加入NaOH 19.98mL（3）Vb=Va（SP）：（4）Vb Va：SP

9、后0.1%，加入NaOH 20.02mL2 2滴定曲线的形状滴定曲线的形状滴定曲线的形状滴定曲线的形状滴定开始，强酸缓冲区，滴定开始，强酸缓冲区，pH微小微小 随滴定进行随滴定进行，HCl ，pH渐渐 SP前后前后0.1%，pH ，酸酸碱碱 pH=5.4 继续滴继续滴NaOH，强碱缓冲区，强碱缓冲区，pH3滴定突跃滴定突跃 滴滴滴滴定定定定的的的的pHpHpHpH突突突突跃跃跃跃：化化学学计计量量点点前前后后0.1%0.1%的的变变化化引引起起pHpH值突然改变的现象。值突然改变的现象。滴定突跃范围：滴定突跃范围：滴定突跃范围：滴定突跃范围：滴定突跃所在的滴定突跃所在的pHpH范围。范围。用途

10、：用途：利用滴定突跃，选择利用滴定突跃，选择 合适的指示剂指示终点。合适的指示剂指示终点。4影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃因素：影响滴定突跃因素：影响滴定突跃因素：影响滴定突跃因素：浓度浓度 C C，pHpH，可选指示剂可选指示剂多多例：例：C C1010倍，倍，pHpH2 2个单位个单位指示剂的选择原则：指示剂的选择原则：指示剂的选择原则：指示剂的选择原则：指示剂变色点指示剂变色点pHpH处于滴定突跃范围内处于滴定突跃范围内 （指示剂变色范围部分或全部落在滴定突跃范围内）（指示剂变色范围部分或全部落在滴定突跃范围内）讨论讨论v甲基橙（3.14.4

11、）*3.45v甲基红（4.46.2）*5.1v 酚酞（8.010.0）*9.1 1.0 mol/L NaOH1.0 mol/L HCl pH=3.310.7 选择甲基橙，甲基红，酚酞 0.1mol/Ll NaOH0.1mol/L HCl pH=4.39.7 选择甲基红，酚酞，甲基橙（差）0.01mol/L NaOH0.01mol/L HCl pH=5.38.7 选择甲基红，酚酞（差）二、强酸滴定强碱二、强酸滴定强碱0.1000mol/L HCl标液 0.1000mol/L的 NaOH滴定曲线形状类似强碱滴定强酸，pH变化相反滴定突跃范围决定于酸标液浓度及被测碱浓度指示剂的选择：甲基红，酚酞三、

12、强碱滴定一元弱酸三、强碱滴定一元弱酸NaOH（0.1000mol/L）HAc（0.1000mol/L,20.00mL）1滴定过程中滴定过程中pH值的变化值的变化2滴定曲线的形状滴定曲线的形状3影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择4弱酸被准确滴定的判别式弱酸被准确滴定的判别式1滴定过程中滴定过程中pH值的变化值的变化（1）Vb=0 （2）Vb Va：HAc+NaAc SP前0.1%时，已加入NaOH 19.98mL（3）Vb=Va：HAc NaAc（4）Vb Va：NaOH+NaAc SP后0.1%时，已加入NaOH 20.02mL2 2滴定曲线的形状滴定曲线的形状滴

13、定曲线的形状滴定曲线的形状滴定前，曲线起点高 滴定开始，Ac-，pH随滴加NaOH，缓冲能力，pH微小滴定近SP，HAc，缓冲能力，pHSP前后0.1%，酸度急剧变化，pH=7.749.70SP后，pH逐渐（同强碱滴强酸）3 3影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响因素：影响因素：影响因素：影响因素：被滴定酸的性质，浓度被滴定酸的性质，浓度 C C一定，一定，K Ka a，pHpH K Ka a一定，一定，CC，pHpH（滴定准确性越差）滴定准确性越差）指示剂的选择：指示剂的选择：指示剂的选择：指示剂

14、的选择：pH=7.74pH=7.749.79.7，选碱性范围变色的酚酞，百里酚酞选碱性范围变色的酚酞，百里酚酞4 4弱酸能被准确滴定的判别式：弱酸能被准确滴定的判别式：弱酸能被准确滴定的判别式：弱酸能被准确滴定的判别式：Ca Ka 10-8四、强酸滴定一元弱碱四、强酸滴定一元弱碱HCL（0.1000mol/L）NH3 H2O（0.1000mol/L,20.00mL）1.1.滴定曲线：滴定曲线：滴定曲线：滴定曲线：与强碱滴定强酸类似，曲线变化相反2.2.影响滴定突跃的因素和指示剂的选择：影响滴定突跃的因素和指示剂的选择：影响滴定突跃的因素和指示剂的选择：影响滴定突跃的因素和指示剂的选择：（1）影

15、响因素：影响因素：被滴定碱的性质，浓度 （2 2）指示剂选择指示剂选择：pH=6.344.30，选甲基橙，甲基红3 3弱碱能被准确滴定的判别式：弱碱能被准确滴定的判别式：弱碱能被准确滴定的判别式：弱碱能被准确滴定的判别式：C Cb b KKb b 10 10-8-8 H3PO4 H+H2PO4-K Ka1a1=1010-2.-2.1212 H2PO4-H+HPO42-K Ka2a2=10=10-7.21-7.21 HPO42-H+PO43-K Ka3a3=10=10-12.7-12.7五、多元酸的滴定五、多元酸的滴定NaOH（0.1000mol/L）H3PO4（0.1000mol/L，20.0

16、0mL）1 1滴定的可行性判断滴定的可行性判断2 2化学计量点化学计量点pHpH值的计算和指示剂的选择值的计算和指示剂的选择1 1滴定的可行性判断滴定的可行性判断滴定的可行性判断滴定的可行性判断 (p143)(p143)Ca Ka1 10-8 且Ka1/Ka2104 第一级能准确、分步滴定 Ca Ka2 10-8 且Ka2/Ka3104 第二级能准确、分步滴定 Ca Ka310-8 第三级不能被准确 滴定2 2化学计量点化学计量点化学计量点化学计量点pHpH值的计算和指示剂的选择值的计算和指示剂的选择值的计算和指示剂的选择值的计算和指示剂的选择（1）当第一级H+被完全滴定后，溶液组成NaH2P

17、O4 两性物质（2）当第二级H+被完全滴定后，溶液组成Na2HPO4 两性物质甲基橙，甲基红甲基橙，甲基红甲基橙，甲基红甲基橙，甲基红 酚酞，百里酚酞酚酞，百里酚酞酚酞，百里酚酞酚酞，百里酚酞 溴甲酚绿溴甲酚绿+甲基橙甲基橙 酚酞酚酞+百里酚酞百里酚酞讨论讨论根据变色点根据变色点pHpH选择指示剂选择指示剂第一变色点 pH=4.66 选甲基橙，甲基红甲基橙，甲基红 溴甲酚绿溴甲酚绿+甲基橙甲基橙 第二变色点 pH=9.94 选酚酞，百里酚酞酚酞，百里酚酞 酚酞酚酞+百里酚酞百里酚酞六、多元碱的滴定六、多元碱的滴定 HCl（0.1000mol/L）Na2CO3（0.1000mol/L，20.00

18、mL）CO32-+H+HCO3-Kb1=10-3.75HCO3-+H+H2CO3 Kb2=10-7.621.滴定可行性的判断2.化学计量点pH值的计算和指示剂的选择1.滴定可行性的判断滴定可行性的判断 Cb Kb1 10-8 且Kb1/Kb2104 第一级能被准确、分步滴定Cb Kb2 10-8 第二级能被准确滴定2.化学计量点化学计量点pH值的计算和指示剂的选择值的计算和指示剂的选择（1）第一级CO32-被完全滴定后，溶液组成NaHCO3 两性物质（2）当第二级HCO3-被完全滴定后，溶液组成CO2+H2O(H2CO3 饱和溶液，0.04mol/L）酚酞酚酞酚酞酚酞 甲基橙甲基橙甲基橙甲基橙

19、 讨论讨论根据变色点根据变色点pHpH选择指示剂选择指示剂第一变色点 pH=8.37 选酚酞酚酞 第二变色点 pH=3.9 选甲基橙甲基橙6-7 酸碱滴定的应用酸碱滴定的应用 一、酸碱溶液的配制与标定一、酸碱溶液的配制与标定 酸标准溶液酸标准溶液 碱标准溶液碱标准溶液二、应用示例二、应用示例混合碱的滴定混合碱的滴定铵盐中含氮量的测定铵盐中含氮量的测定一、酸碱溶液的配制与标定一、酸碱溶液的配制与标定 （浓度0.011mol/L）1酸标准溶液酸标准溶液v配制方法：间接法（HCl易挥发，H2SO4易吸湿）v标定方法基准物：基准物：基准物：基准物：无水碳酸钠无水碳酸钠(Na2CO3）易吸湿，2000C

20、干燥1小时，干燥器中冷却 标定反应:Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2CO3 硼砂（硼砂（Na2B4O710H2O)易风化失水，湿度为60%密闭容器中保存 标定反应:Na2B4O7+2HCl+5H2O=4H3BO3+2NaCl指示剂：指示剂：指示剂：指示剂：甲基橙，甲基红甲基橙，甲基红2碱标准溶液碱标准溶液v配制方法：间接法 （NaOH易吸收水和CO2，KOH较贵）v标定方法基准物基准物 邻苯二甲酸氢钾（邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）纯净，易保存，摩尔质量大 1：1反应 草酸（草酸（H2C2O42H2O）稳定 1：2反应 指示剂：酚酞指示剂：酚酞二、应用示例二、应用示例（一）混合碱的

21、滴定（一）混合碱的滴定 满足条件：满足条件：C Cb bK Kb b 10 10-8-8 双指示剂法双指示剂法双指示剂法双指示剂法NaOH消耗HCl的体积为V1-V2Na2CO3消耗HCl的体积为2V2过程：NaOH HCl/酚酞酚酞酚酞酚酞 NaCl HCl/甲基橙甲基橙甲基橙甲基橙 -Na2CO3 V1 NaHCO3 V2 H2O+CO2(动画动画）（二）铵盐中含氮量的测定（二）铵盐中含氮量的测定1.蒸馏法2.甲醛法1.蒸馏法蒸馏法 aNH4+OH-NH3+H2O NH3 +HCl（一定过量）NH4Cl HCl(过量）+NaOH NaCl+H2O加热bNH4+OH-NH3+H2O NH3

22、+H3BO3 NH4+H2BO3-H2BO3-+HCl Cl-+H3BO3（甲基红）（甲基红）（甲基红和溴甲（甲基红和溴甲酚绿混合）酚绿混合）2.甲醛法甲醛法4NH4+6HCHO (CH2)6N4+4H+6H2O以酚酞为指示剂，以NaOH滴至浅粉色（三）有机化合物中氮的测定（三）有机化合物中氮的测定 凯氏凯氏(Kjeldahl)定氮法定氮法 氨基酸、蛋白质、生物碱中的氮常用凯氏法测定。氨基酸、蛋白质、生物碱中的氮常用凯氏法测定。将将适适量量浓浓硫硫酸酸加加入入试试样样中中加加热热，使使C、H转转化化为为CO和和H2，N元元素素在在铜铜盐盐或或汞汞盐盐催催化化下下生生成成NH4，消消化化分分解解

23、后后的的溶溶液液中中加加入入过过量量NaOH溶溶液液，再再用用蒸蒸馏馏法法测测定定NH。例1.已知0.1000mol/L HB溶液的pH=3，计算0.1000mol/LNaB溶液的pH值。解：例 2.某 缓 冲 溶 液 100mL，HA的 浓 度 为0.25mol/L（pKa=5.3），于此溶液中加入0.2g的NaOH（忽略体积变化）后，pH=5.6，问该缓冲溶 液原来的pH值是多少？解：例3.有一碱溶液可能是NaOH，NaHCO3，Na2CO3或以上几种物质混合物，用HCl标准溶液滴定，以酚酞为指示剂滴定到终点时消耗HCl V1 mL；继续以甲基橙为指示剂滴定到终点时消耗HCl V2 mL，由以下V1和V2的关系判断该碱溶液的组成。（1）V1 0，V2 =0 （2）V2 0，V1 =0（3）V1 =V2 （4）V1 V2 0 （5）V2 V1 0 解：混碱 NaOH 酚酞 NaCL 甲基橙 -NaHCO3 V1 NaHCO3 V2 CO2 Na2CO3 NaHCO3 CO2V1 0，V2 =0 NaOH V2 0，V1 =0 NaHCO3V1 V2 0 NaOH+Na2CO3V2 V1 0 NaHCO3+Na2CO3V1 =V2 Na2CO3 本章作业p151的6，8，13，15，16共五大题。