《酸碱滴定法》课件.ppt

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1、第五章第五章 酸碱滴定法酸碱滴定法Chapter5Acid-baseTitration第一节第一节 酸碱质子理论酸碱质子理论第二节第二节 质子条件质子条件第三节第三节 分布分数分布分数第四节第四节 酸碱溶液中酸碱度的计算酸碱溶液中酸碱度的计算第五节第五节 酸碱缓冲溶液酸碱缓冲溶液第六节第六节 酸碱指示剂酸碱指示剂第七节第七节 酸碱滴定基本原理酸碱滴定基本原理第八节第八节 酸碱滴定法的应用酸碱滴定法的应用第九节第九节 酸碱滴定中二氧化碳的影响酸碱滴定中二氧化碳的影响酸酸碱碱平平衡衡基基本本知知识识三个模块三个模块酸酸能电离出能电离出H+的物质的物质碱碱能电离出能电离出OH-的物质的物质酸酸凡能接

2、受电子的物质凡能接受电子的物质碱碱凡能给出电子的物质凡能给出电子的物质酸酸凡能给出凡能给出质子质子的物质的物质碱碱凡能接受凡能接受质子质子的物质的物质第一节第一节 酸碱质子理论酸碱质子理论质子理论质子理论电子理论电子理论电离理论电离理论酸碱理论酸碱理论Brsted-Lowrytheory质子酸碱理论质子酸碱理论共轭酸共轭酸共轭碱共轭碱+H+conjugateacidconjugatebaseproton酸碱共轭关系酸碱共轭关系酸碱反应的实质酸碱反应的实质酸碱的强度酸碱的强度理解酸碱质子理论：理解酸碱质子理论：一、酸碱定义和共轭酸碱对一、酸碱定义和共轭酸碱对酸：酸：凡是能凡是能给出质子给出质子（

3、H+）的物质是酸）的物质是酸碱：碱：凡是能凡是能接受质子接受质子（H+）的物质是碱的物质是碱1.酸碱定义酸碱定义HA(酸)A-(碱)+H+2.共轭酸碱对共轭酸碱对 由得失一个质子而发生共轭关系的一对酸碱由得失一个质子而发生共轭关系的一对酸碱,称为称为共轭酸碱对。共轭酸碱对。酸酸碱碱半半反反应应 共轭酸共轭酸 碱碱 +质子质子 酸酸共轭碱共轭碱+质子质子ProtondonorProtonacceptorProtonHAcAc-+H+NH4+NH3+H+H2PO4-HPO42-+H+HPO42-PO43-+H+H6Y2+H5Y+H+H3N-R-NH3+H3N-R-NH2+H+Fe(H2O)63+F

4、e(H2O)5(OH)2+H+通式通式:HAA-+H+u 酸与它的共轭碱比较，前者较后者多一个酸与它的共轭碱比较，前者较后者多一个H H，多一个正，多一个正电荷；电荷；u 酸碱可以是中性分子、正离子（酸碱可以是中性分子、正离子（NH4）、负离子、负离子(H2PO4-)；u HPO42-可以是酸，也可以是碱，是两性物质；可以是酸，也可以是碱，是两性物质；H2O也是两性物质。也是两性物质。小结小结二、水的质子自递反应二、水的质子自递反应质子自递常数质子自递常数pKw 水的质子自递反应是酸碱反应。水的质子自递反应是酸碱反应。三、酸碱反应的实质三、酸碱反应的实质实质实质:质子传递过程质子传递过程 结果

5、是各反应物转化为它们各自的共轭酸或结果是各反应物转化为它们各自的共轭酸或共轭碱。共轭碱。酸碱半反应不可能单独发生酸碱半反应不可能单独发生酸碱反应是两对酸碱反应是两对共轭酸碱共轭酸碱对对共同作用的共同作用的结果结果 酸碱反应的实质是酸碱反应的实质是质子的转移质子的转移 质子的转移是通过质子的转移是通过溶剂和质子溶剂和质子来实现的来实现的 小结：小结：四、酸碱反应平衡常数四、酸碱反应平衡常数1.解离常数：解离常数：溶液中有以下弱酸化学平衡溶液中有以下弱酸化学平衡（1）活度常数（热力学常数）：）活度常数（热力学常数）：（2）浓度常数）浓度常数：（3）混合常数）混合常数五、酸碱强度五、酸碱强度 (st

6、rengthsofacidsorbases）区分三个概念区分三个概念酸的浓度酸的浓度酸酸 度度酸的强度酸的强度 碱的强度碱的强度 即acidacid的分析浓度，用来表示指溶液中H的浓度（严格说应是H的活度），用pH值表示表示acid的强弱，用Ka表示。Ka越大，酸越强用K Kb b 表示。K Kb b越大，碱越强强强度度1.酸碱的强弱酸碱的强弱酸碱的强弱定量地用酸碱的酸碱的强弱定量地用酸碱的解离常数解离常数Ka、Kb的大小来表示。的大小来表示。酸的强弱顺序：酸的强弱顺序：HAcNH4+HS-（1）酸的解离常数）酸的解离常数Ka=5.610-10Ka=1.810-5Ka2=7.110-15（2）

7、碱的解离常数）碱的解离常数碱的强弱顺序：碱的强弱顺序：S2-NH3Ac-Kb=5.610-10Kb=1.810-5Kb若酸强，则其共轭碱弱；若碱强，则其共轭酸弱。若酸强，则其共轭碱弱；若碱强，则其共轭酸弱。H3O是水溶液中能够存在的最强的酸是水溶液中能够存在的最强的酸 OH-是水溶液中能够存在的最强的碱是水溶液中能够存在的最强的碱酸的强度酸的强度 pKa 碱的强度碱的强度 pKb 强酸强酸 0 强碱强碱 11 极弱碱极弱碱 11 2.共轭酸碱对共轭酸碱对Ka及及Kb之间的关系之间的关系T/0C 0 10 20 25 30 40 50 60pKw 14.96 14.53 14.16 14.00

8、13.83 13.53 13.26 13.02 1.1.对于一元弱酸来讲对于一元弱酸来讲 KaKbKw（1）Ka、Kb 值的大小，表示酸碱强度，值的大小，表示酸碱强度，K Ka a越大，越大，酸越强酸越强 ；（2 2）酸越强，则共轭碱越弱，即）酸越强，则共轭碱越弱，即K Kb b越小越小.如：HAcKa1.810-5,Ac-Kb5.610-102.2.对于多元弱酸：对于多元弱酸：小结小结练习题练习题1.H2O的共轭酸是的共轭酸是()A.H2OB.HAcC.H3O+D.OH-C2.根据酸碱质子理论，正确的说法是根据酸碱质子理论，正确的说法是()A.酸愈强，则其共轭碱愈弱酸愈强，则其共轭碱愈弱B.

9、H3O+是水溶液中的最强酸是水溶液中的最强酸C.H3O+的共轭碱是的共轭碱是OH-D.OH-是水溶液中的最强碱是水溶液中的最强碱A、B、D3.根据酸碱质子理论，下列化合物中不属于酸的是根据酸碱质子理论，下列化合物中不属于酸的是 ()A.HCO3-B.NH4+C.HAcD.Ac-D质子条件质子条件分布分数分布分数两个两个“基本功基本功”推导酸碱溶液推导酸碱溶液H+浓度的计算公式：浓度的计算公式：一个原则：一个原则：“二十倍原则二十倍原则”第二节第二节 质子条件质子条件 按照酸碱质子理论，酸碱反应的实质是质子按照酸碱质子理论，酸碱反应的实质是质子的转移，则得质子后的产物得到质子的摩尔数的转移，则得

10、质子后的产物得到质子的摩尔数与失去质子后的产物失去质子的摩尔数相等，与失去质子后的产物失去质子的摩尔数相等，按此列出的方程称质子平衡方程。按此列出的方程称质子平衡方程。又称为质子条件。1.定义：定义：一、质子平衡（质子条件）一、质子平衡（质子条件）PBE(ProtonBalanceEquation)酸碱反应达到平衡时，酸失去的质子数应等于碱得酸碱反应达到平衡时，酸失去的质子数应等于碱得到的质子数。到的质子数。种碱得到的质子数种碱得到的质子数 种酸失去的质子数种酸失去的质子数 酸碱之间酸碱之间质子转移的等衡关系质子转移的等衡关系称为质子平衡（或称为质子平衡（或称为质子条件），数学表达式叫做质子等

11、衡式，简写为称为质子条件），数学表达式叫做质子等衡式，简写为PBEPBE。2.用途：用途：根据质子条件，可得到溶液中根据质子条件，可得到溶液中H+浓度与有关浓度与有关组分浓度的关系式，即计算公式。组分浓度的关系式，即计算公式。利用利用PBE可以准确求出溶液中可以准确求出溶液中 H+。书写书写PBE 原则原则方法方法1.由由MBE和和CBE写写 2.2.图示法图示法 1.1.质子有得有失质子有得有失 2.2.得失相当得失相当 二、二、PBE的书写：的书写：1.1.物料平衡物料平衡（MassBalanceEquation）MBE 溶质各型体的平衡浓度之和等于其分析浓度的平衡关溶质各型体的平衡浓度之

12、和等于其分析浓度的平衡关系式称为物料平衡，其数学表达叫系式称为物料平衡，其数学表达叫物料平衡式物料平衡式，简称为，简称为MBE。分析浓度分析浓度 标签浓度或总浓度，以标签浓度或总浓度，以c c表示。表示。平衡浓度平衡浓度 平衡状态时浓度，用平衡状态时浓度，用 表示。表示。（一）由（一）由MBE和和CBE写写PBE（1 1）0.10molL-1NH3溶液溶液溶质分子以溶质分子以NH3和和NH4+两种型体存在两种型体存在NH3H2O NH4+OH-NH3NH4+0.10molL-1 平衡状态时平衡状态时,MBE为：为：例如例如(2)0.10molL-1的的Na2CO3溶液溶液 MBE：Na+2c0

13、.20molL-1 Na2CO32Na+CO32-HCO3-+H2OH2CO3+OH-CO32-+H2OHCO3-+OH-H2CO3+HCO3-+CO32-=c=0.10molL-1 （3 3）NH4HCO3溶液溶液 MBE：NH4+NH3c H2CO3+HCO3-+CO32-=c 2.2.电荷平衡电荷平衡 （ChargeBalanceEquation）CBE 任何电解质溶液，都是电中性的，即正电荷的任何电解质溶液，都是电中性的，即正电荷的总浓度等于负电荷的总浓度。总浓度等于负电荷的总浓度。（单位：单位：molL-1）i种正离子的电荷浓度种正离子的电荷浓度 j种负离子的电荷浓度种负离子的电荷浓

14、度Mn的电荷浓度的电荷浓度 nMn 电解质溶液的这种电解质溶液的这种电中性规则电中性规则称为电荷平衡，称为电荷平衡，其数学表达式叫做电荷等衡式，其数学表达式叫做电荷等衡式，CBE。例如例如1.H2CO3溶液溶液2.H3PO4溶液溶液CBE：3.cmolL1Na2CO3溶液溶液CBE：CBE：H+=OH-+HCO3-+2CO32-H+=OH-+H2PO4-+2HPO42-+3PO43-Na+H+=OH-+HCO3-+2CO3-2c+H+=OH-+HCO3-+2CO3-或或3.3.质子条件质子条件PBE写法：写法：例如：例如：cmolL-1Na2CO3溶液溶液MBE：Na2cCBE：(1)(2)将

15、式将式(1)(1)代入式代入式(2)(2)解得解得 PBE：H2CO3+HCO3-+CO32-=c2c+H+=OH-+HCO3-+2CO32-H+2H2CO3+HCO3-=OH-（二）图示法：（二）图示法：先找出质子参考水平（零水准）先找出质子参考水平（零水准）写酸碱平衡式，判断得失，绘出得失示意图写酸碱平衡式，判断得失，绘出得失示意图 根据得失质子数相等，写出根据得失质子数相等，写出PBE 由酸碱平衡的体系的组成直接写出由酸碱平衡的体系的组成直接写出 分三步：分三步：指在溶液中可解离的，最可能存在的种类，主要是投料组份。选择规律选择规律：一般以起始酸碱组份和溶剂分子作参考水平。A.弱酸弱碱的

16、弱酸弱碱的PBE1.HAc 溶液（典型的一元弱酸）溶液（典型的一元弱酸）（1 1）参考水平）参考水平 HAc、H2O（2 2）酸碱平衡式）酸碱平衡式 HAcH2O H3OAc-H2OH2O H3OOH-（3 3）左边写得质子产物，右边写失质子产物）左边写得质子产物，右边写失质子产物画图画图参考水准参考水准得质子得质子失质子失质子HAcH2OHHOH-Ac-HH3O+PBE：H3O+=OH-+Ac-H+=OH-+Ac-即 注意注意 质子参考水平的物质不能写进PBE中参考水准参考水准得质子得质子失质子失质子NH3H2OHOH-HH3O+NH4+H2.NH3水溶液水溶液（一元弱碱）（一元弱碱）PBE

17、：H+NH4+OH-3.写出写出cmolL-1Na2HPO4溶液的溶液的PBE参考水准参考水准得质子得质子失质子失质子H2OHPO42-HHOH-PO43-HH2HH3O+H2PO4-H3PO4PBE：H+H2PO4-+2H3PO4=OH-+PO43-4.H2CO3溶液（二元弱酸）溶液（二元弱酸）5.H3PO4溶液（三元弱酸）溶液（三元弱酸）注意 得失几个得失几个H H，应相应的乘以几；，应相应的乘以几；为了防止忘记写为了防止忘记写H+OH-，首先第一步把首先第一步把 H+、OH-写在等号两边。写在等号两边。质子参考水平质子参考水平:H2CO3、H2O+HCO3-+2CO32-H+=OH-+H

18、2PO4-+2HPO42-+3PO43-H+=OH-通过以上的学习通过以上的学习,同学们来总结一下同学们来总结一下 得质子产物写在左边，失质子产物写在右边得质子产物写在左边，失质子产物写在右边 得失几个得失几个H+则相应的则相应的 系数写几，即系数写几，即n（3）弱酸弱碱的）弱酸弱碱的PBECBE（4）质子参考水平不能在）质子参考水平不能在PBE中出现中出现【小结小结】6.NH4Cl溶液溶液 质子参考水平质子参考水平：NH4+、H2O（不能选不能选 Cl-?）PBE：HOHNH3 7.NaAc溶液溶液8.NH4Ac溶液溶液 选选Ac-、H2O（不能选（不能选Na+?）选选NH4+、Ac-、H2

19、OPBE：H+HAcOH-PBE：H+HAcOH-NH3PBE：H+H2CO3OH-CO32-9.NaHCO3溶液溶液 选选HCO3-、H2OB.B.强酸强碱溶液的强酸强碱溶液的PBE PBE：H+H2OOH-选选HCl、H2O作质子参考水平作质子参考水平PBE：H+OH-+Cl-OH-+ca1.HCl溶液溶液camolL-12.NaOH溶液溶液cbmolL-1选选OH-、H2O作质作质子参考水平子参考水平OH-H+H2OH3O+OH-H2OH2O是否正确？是否正确？PBE中出现了中出现了H2O,参考水平参考水平 那么应如何去写？那么应如何去写？3.CaHClHAc 4.H2SO4 溶液溶液P

20、BE：H+OH-caAc-H2O=cbOH-得得nbmolL1H生成生成nb和和H2OHcbOH-（请同学们现在写出，上黑板写出结果。）（请同学们现在写出，上黑板写出结果。）有同学这样写有同学这样写,对吗？对吗？HOH-HSO4-2SO42-严严格格说说来，是一个来，是一个强强酸和弱酸的混合酸，即酸和弱酸的混合酸，即书书写写PBE时时，可，可看成看成caH+HSO4-，这样这样就很容易写出就很容易写出H2SO4的的PBE。PBEH+OH-caSO42-HOH-2SO42-H2SO4并不是二元弱酸，也不是二元并不是二元弱酸，也不是二元强强酸，酸，H2SO4解离解离为为：HSO4-H+SO42-H

21、2SO4H+HSO4-详细内容请看刘秀萍论文：一种推导硫酸溶液详细内容请看刘秀萍论文：一种推导硫酸溶液H+浓度计算公式的方法，晋浓度计算公式的方法，晋中师专学报，中师专学报，5.H2SO4HAc可看成可看成 H+HSO4-HACPBE：H+OH-SO42-AC-ca1.NH4H2PO4 2.（NH4）2S3.(NH4)2HAsO4 练 习H+H3PO4OH-+NH3+HPO42-+3PO43-H+2H2SHS-OH-NH3H+H2AsO4-+2H3AsO4OH-+NH3+AsO43-书写各类型的书写各类型的PBE注意：注意：（1）选初始酸碱，溶剂分子为质子参考水平）选初始酸碱，溶剂分子为质子参

22、考水平 （2）得质子产物写在左边，失质子产物写在右边）得质子产物写在左边，失质子产物写在右边 （3）得失几个）得失几个H+则相应的则相应的 系数写几，即系数写几，即n （4）必须考虑水的解离）必须考虑水的解离 （5）质子参考水平不能在）质子参考水平不能在PBE中出现中出现作业作业P198 14 由由PBE可知：可知：1PBE是指酸碱之间质子转移的等衡关系。是指酸碱之间质子转移的等衡关系。2PBE是关于是关于H+表达式，可借此式对溶液表达式，可借此式对溶液的的H+进行计算进行计算。各型体的平衡浓度与溶液的酸度有关，确定了它们与各型体的平衡浓度与溶液的酸度有关，确定了它们与H+的的关系式关系式，即

23、可推导出计算即可推导出计算H+的公式。的公式。下面就来学习分布分数。下面就来学习分布分数。可由分布分数公式得到可由分布分数公式得到H+=OH-+HCO3-+2CO32-例如：例如：H2CO3溶液溶液的的PBE:可由酸碱解离平衡得到可由酸碱解离平衡得到一、一、定义：定义：弱酸（碱）溶液中溶质各型体的分布，可用弱酸（碱）溶液中溶质各型体的分布，可用此分数称为此分数称为分布分数分布分数，用，用i i 表示。表示。第三节第三节 分布分数分布分数平衡浓度：平衡浓度：共轭酸碱处于平衡状态时的浓度，用共轭酸碱处于平衡状态时的浓度，用 表示；表示；分析浓度：分析浓度：各种存在形体的平衡浓度的总和，用各种存在形

24、体的平衡浓度的总和，用 c 表示。表示。c=+1.一元弱酸一元弱酸HA溶液溶液以以HAc为例为例 (3)max 1，min 0，HAc +Ac-=1 小结小结()i 分母有两分母有两项项:H+Ka分子分子:HAcH，Ac-Ka。()i 大小与浓度大小与浓度c无关，而与溶液的酸度有关，无关，而与溶液的酸度有关，要计算要计算i，只需已知，只需已知H+即可。即可。可知可知HAc的分布分数的规律：的分布分数的规律：2.NH3水溶液水溶液cmolL-1 c=NH3+NH4+法法1:以一元弱酸以一元弱酸NH4+来写来写 法法2.NH3OH-,NH4+Kb NH3+NH4+=1 法法1与法与法2结果一致，请

25、同学们自己推到证明。结果一致，请同学们自己推到证明。可见可见：以一元弱碱以一元弱碱NH3来写来写H2A+HA-+A2-=c 3.H2AcmolL-1 H2A+HA-+A2-=1 4.H3A cmolL-1 3 +2+1 +0=13=2=1=0=5.5.大于三元酸的多元酸溶液大于三元酸的多元酸溶液分母为一含有分母为一含有n1项的多项式：项的多项式：H+nKa1H+n-1Ka1Ka2H+n-2Ka1Ka2Kn然后依次取然后依次取n1项中的每一项为分数的分子，项中的每一项为分数的分子，即可得即可得n、n-1、n-2、0。要求：同学们在作业中写出六元酸各种形体平衡要求：同学们在作业中写出六元酸各种形体

26、平衡浓度的分布系数，不要简写，要详细写出。浓度的分布系数，不要简写，要详细写出。二、分布分数的作用二、分布分数的作用（1）判断各型体存在的分布情况）判断各型体存在的分布情况 pH值一定时值一定时 pH值变化时值变化时（2）计算各型体的平衡浓度）计算各型体的平衡浓度 i=i c 例例1 计算计算时，时，0.10molL1HAc溶液中各型体溶液中各型体 的分布分数和平衡浓度的分布分数和平衡浓度.已知：已知：Ka1.810-5L-1H+=1.010-5molL-1解：解：HAcHAcc0.100.036molL-1Ac-Ac-c0.10L-1 三、三、-pH-pH曲线（型体分布图）曲线（型体分布图）

27、HAc、Ac-分布系数与溶液分布系数与溶液pH值的关系：值的关系：1.随随pH增高增高,HAc逐渐减小；而逐渐减小；而Ac逐渐增大；逐渐增大；2.pH=pKa时，时，HAc=Ac，HAc=Ac-3.pHpKa时，主要为时，主要为HAc4.pHpKa时，主要为时，主要为Ac-5.pH=pKa-2时，时，HAc1,Ac-0pH=pKa+2时时,Ac-1HAc0由图可推断：由图可推断：HAc-NaAc缓冲范围：缓冲范围：pKa1=1.23pKa2草酸的三种形体在不同草酸的三种形体在不同pH时的分布情况：时的分布情况：pHpKa1，主要存在形式：主要存在形式：H2C2O4pKa1pHpKa2，主要存在

28、形式：主要存在形式：C2O42-当当pH=pKa1，0=1=0.50,H2C2O4、HC2O4-当当pH=pKa2，1=2，HC2O4-、C2O42-，三种型体三种型体共存，共存，HC2O4-占绝对优势。占绝对优势。1的最大值的最大值明显小于明显小于1。三种及三种以上型体共存，是多元有机弱酸的特点。三种及三种以上型体共存，是多元有机弱酸的特点。请查阅请查阅H6Y2+的型体分布图，进行判断各型体共存情况。的型体分布图，进行判断各型体共存情况。2个交点，每个交点个交点，每个交点pH=pKa1、pH=pKa2；酒石酸酒石酸：pKa1与与 pKa2 相差较小，出现三相差较小，出现三种型体共存情况。种型

29、体共存情况。当当HA-浓度最大时，浓度最大时，H2A、A2-仍各占仍各占15%。如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：3个交点，每个交点处：个交点，每个交点处：磷酸磷酸：pKa1，pKa2，pKa3相差大，未出现相差大，未出现三种三种以上型体共存情况。以上型体共存情况。（是无机酸的特点是无机酸的特点）pH=pKa1、pH=pKa2、pH=pKa3；结论结论(1)(1)分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全 不同的概念，两者通过不同的概念，两者通过联系起来；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0+1+2+3+-+n=1(3)取决于取

30、决于Ka，Kb及及H+的大小，与的大小，与c无关；无关；(4)i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i可求某型体的平衡浓度。可求某型体的平衡浓度。练习题练习题1.在在 NH3H2O溶液中，溶液中，NH3的分布系数决定于的分布系数决定于下列因素中的哪一个？下列因素中的哪一个？A.NH3H2O的分析浓度的分析浓度 B.平衡浓度平衡浓度NH3C.溶液的溶液的pH值值 D.NH3的的pKbC原因：原因：公式中虽然含有公式中虽然含有Kb和和pH，但对于但对于NH3H2O来讲，它在水溶液中的来讲，它在水溶液中的Kb是一个常数，因此，分布是一个常数，因此，分布系数系数N

31、H3仅仅决定于溶液的仅仅决定于溶液的pH值值，是溶液酸度的函，是溶液酸度的函数。数。2.磷酸的磷酸的pKa1、pKa2、pKa3分别为、，在的磷分别为、，在的磷酸溶液中，磷酸的主要存在形体为：酸溶液中，磷酸的主要存在形体为：A.磷酸根磷酸根 B.磷酸一氢根磷酸一氢根C.磷酸二氢根磷酸二氢根 D.磷酸分子磷酸分子D计算方法计算方法 代数法代数法 对数图算法对数图算法 计算机计算法计算机计算法 （1 1）两个基本功：）两个基本功：PBE、。（2 2）一个原则）一个原则“二十倍原则二十倍原则”。由由PBEPBE和和得到得到pHpH的计算公式，为精确式。根据分析化的计算公式，为精确式。根据分析化学实际

32、要求，对精确公式近似处理时，要用到学实际要求，对精确公式近似处理时，要用到“二十倍原二十倍原则则”。第四节第四节 酸碱溶液中酸碱度的计算酸碱溶液中酸碱度的计算一、强酸（强碱）溶液一、强酸（强碱）溶液pH的计算：的计算：1.一元强酸溶液一元强酸溶液 cmolL-1HCl无机化学中无机化学中H+=c,pH=-logH1.010-8molL-1HCl,pH=?大家已经知道大家已经知道pH8，那么等于多少？是如何计，那么等于多少？是如何计算算得到的得到的?pH7-根据根据PBE求得的求得的pH计算式计算得到。计算式计算得到。H+KwH+c（1）精确式）精确式通过近似处理，得到近似式、最简式。通过近似处

33、理，得到近似式、最简式。“二十倍原则二十倍原则”两个数相加减时，凡小于（等于）一数两个数相加减时，凡小于（等于）一数20倍的另一数可忽略不计。倍的另一数可忽略不计。（该原则是根据分析化学中对计算结果的相对误差要求（该原则是根据分析化学中对计算结果的相对误差要求2.5%而定。）而定。）H+2cH+-Kw0PBE：H+OH-c当当c106molL-1时时，c24Kwc2H+cmolL-1 当当c10-8 molL-1时时，c24Kw4KwH+10-7molL-1 当当106c108时，时，c10-8molL-1H+10-7小结小结10-6molL-1c10-8molL-1当当c10-6molL-1

34、H+cpH7.00 10-810-6 H+c2.一元强碱溶液一元强碱溶液 cmolL-1NaOH PBE：OH-H+c pH7.00 10-810-6OH-c当当c10-6molL-1OH-cc10-8molL-1OH-10-710-6molL-1c10-8molL-13.H2SO4溶液溶液pH的计算的计算：Ka2=1.010-2PBE:H+OH-cSO42-是酸性溶液是酸性溶液OH-可忽略，可忽略，H+cSO42-cmolL-1 H2SO4溶液溶液整理得：整理得：由此式计算由此式计算0.10molL-1H2SO4溶液的溶液的H+。可得：可得：H=0.11molL-1 注意：注意：H 20.1

35、0=0.20molL-1 0.10molL-1HCl的的H+=0.10molL-1 强酸强酸（强碱）溶液（强碱）溶液pH的计算公式：的计算公式：pH7.00 10-810-6 H+c pH7.00 10-810-6OH-cPBE：整理得：整理得：此式只有在此式只有在Ka不太小，而不太小，而c又很小时，才有用。而在分析化又很小时，才有用。而在分析化学中却无实际意义。（学中却无实际意义。（分析的是常量组分分析的是常量组分c并不是太小）并不是太小）二、一元弱酸（碱）溶液酸（碱）度的计算：二、一元弱酸（碱）溶液酸（碱）度的计算：（一）（一）HAcmolL-1,Ka cKa20KwcKa400 最最简简

36、式式考虑忽略两项考虑忽略两项 cKa20Kw 可忽略OH-cKa400时 可忽略分母 HKa中的Ka cKa20KwOH-不可忽略不可忽略cKa400Ka可忽略可忽略 近似式近似式 cKa20KwOH-可忽略可忽略cKa400Ka不可忽略不可忽略 近似式近似式 cKa20KwcKa400精确式精确式,分析中无意义分析中无意义一元弱酸溶液的一元弱酸溶液的H+计算公式：计算公式：注意注意 条件不同，使用不同的公式。条件不同，使用不同的公式。一元弱酸根据一元弱酸根据Ka、H+计算。计算。最最简简式式 cKa20KwcKa400 近似式近似式 cKa20KwcKa400 近似式近似式 cKa20Kwc

37、Ka400 cKa6.610-520KwcKa6.610-4400根据近似式（根据近似式（3）计计算算 pH=7.810-3molL-1例例1计计算算0.10molL-1HF溶液的溶液的pH值值。已知：已知：c0.10molL-1Ka6.610-4例例2计算计算1.010-4molL-1的的H3BO3溶液的溶液的pH值，值，已知已知pKa=9.24.解：因为：解：因为：cKa=1.010-410=5.810-1420KWc/Ka=1.010-410400所以所以 根据近似式（根据近似式（2）计算）计算例例3计计算算1.010-4molL-1NH4Cl溶液的溶液的pH值值。已知：已知：c1.01

38、0-4molL-1分析分析NH4Cl溶液溶液显显酸性酸性根据根据H+、Ka的酸公式的酸公式NH3的的Kb1.810-5NH4+的的Ka5.610-10cKa1.01045.6101020KwcKa1.01045.61010400根据近似公式（根据近似公式（2）计计算算=2.410-7molL-1pH（二）（二）一元弱碱溶液一元弱碱溶液 PBE：HB+H+OH-与与处处理一元弱酸的方法相同，可得到相理一元弱酸的方法相同，可得到相应应的公式。的公式。cmolL-1B一元弱碱溶液的一元弱碱溶液的OH-计算公式：计算公式：注意注意 条件不同，使用不同的公式。条件不同，使用不同的公式。一元弱碱根据一元弱

39、碱根据Kb、OH-计算。计算。最最简简式式 cKb20KwcKb400 近似式近似式 cKb20KwcKb400 近似式近似式 cKb20KwcKb400 例例4计算计算1.010-4molL-1NaAc溶液的溶液的pH值值.【分析】【分析】NaAc溶液溶液是弱碱性，用一元弱碱的公式，是弱碱性，用一元弱碱的公式，用用OH-、Kb来计算。来计算。Ac-的的Kb5.610-10已知：已知：cmolL-1HAc的的Ka1.810-5解：cKb5.610-1420KwcKb1.010-45.610-10400 3.110-7molL-1pOH根据根据 近似式近似式(2)计算计算 pH14.00-6.5

40、1=例例5将将0.2molL-1HAc与与0.2molL-1NaOH等体积等体积混合后，求混合液的混合后，求混合液的pH值值(HAc的的Ka=1.810-5)。解：混合后，生成解：混合后，生成0.1molL-1NaAc溶液溶液cKb5.610-1020KwcKb5.610-10400根据根据 最简式最简式(1)计算计算7.510-6molL-1pOH作业作业P200 18（1）（9）H2A：Ka1、Ka2，当当cKa1 20Kw，H3A：Ka1、Ka2、Ka3，当当cKa1 20Kw，Ka1Ka2 Ka3，40 Ka2 40 Ka2只考虑第一步解离，可按一元弱酸处理，否则，要解高次方程。只考虑

41、第一步解离，可按一元弱酸处理，否则，要解高次方程。2.2.多元弱碱：多元弱碱：三、多元弱酸（碱）酸度的计算三、多元弱酸（碱）酸度的计算：A3-：Kb1、Kb2、Kb3类推：类似类推：类似1.，可按一元弱碱处理。，可按一元弱碱处理。1.1.多元弱酸：多元弱酸：最最简简式式 近似式近似式 对于多元弱碱，若可按一元弱碱处理，将上式中的对于多元弱碱，若可按一元弱碱处理，将上式中的Ka1替换成替换成 Kb1；H+替替换为换为OH-。3.多元弱酸（碱）酸碱度的计算公式多元弱酸（碱）酸碱度的计算公式 cKa1400cKa1400 例例6计算计算3PO4溶液的中溶液的中H+及各型体的浓度。及各型体的浓度。已知

42、已知Ka1=7.610-3，Ka2=6.310-8，Ka3=4.410-13Ka2Ka3，且，且cKa110-320KW，又因为又因为c/Ka110-3)400，故有：，故有：解：因为解：因为所以所以磷酸的二、三级解离和水的解离均可忽略，磷酸的二、三级解离和水的解离均可忽略，可按一元弱酸来处理。可按一元弱酸来处理。H3PO4溶液中存在溶液中存在4种型体：种型体：H3PO4H2PO4-HPO42-PO43-=0.10-2.410-2-6.310-8-1.210-187.610-2mol/LH2PO4-H+=10-2mol/LHPO42-=H2PO4-Ka2/H+=Ka2=10-8mol/LPO4

43、3-=HPO42-Ka3/H+=Ka2Ka3/H+=10-18mol/LH3PO4=0.10-H2PO4-HPO42-PO43-讨论：讨论：1.当当H3PO4溶液的溶液的，主要型体：，主要型体：H3PO4和和H2PO4-2.由型体分布图可知，由型体分布图可知，pKa1，主要型体：，主要型体：H3PO4和和H2PO4-教材例教材例6-7 计算计算H3PO4浓度了吗？浓度了吗？例例7计算计算-1Na2CO3溶液的溶液的pH值值.20KwpOH四、两性物质的溶液四、两性物质的溶液以以NaHA为例为例PBE:（一）多元弱酸的酸式盐（一）多元弱酸的酸式盐整理后得到精确式：整理后得到精确式：当当cKa22

44、0KW时，忽略时，忽略KW,得到以下得到以下近似式：近似式：当当c20Ka1时，忽略时，忽略Ka1,得得最简式：最简式：（二）弱酸弱碱盐（二）弱酸弱碱盐如如NH4Ac:HAc(Ka)NH4+(Ka)精确公式精确公式:近似公式近似公式:最简式最简式:（三）氨基酸（三）氨基酸又能起碱的作用：又能起碱的作用：可见，氨基乙酸的酸性和碱性都很弱。可见，氨基乙酸的酸性和碱性都很弱。例例8计算计算0.10molL-1氨基乙酸溶液的氨基乙酸溶液的pH.解：因为解：因为cKa2=0.102.510-1020Kw,c20Ka2,所以，可以用最简式进行计算。所以，可以用最简式进行计算。已知：已知：Ka1=4.510

45、-3,Ka2=2.510-10五、混合酸溶液五、混合酸溶液1.强酸和弱酸：强酸和弱酸：例如：例如：c molL-1HAc和和ca molL-1HCl混合混合PBE:近似公式近似公式忽略忽略OH-2.两种弱酸：两种弱酸：cHA molL-1HA和和cHBmolL-1HB混合混合PBE:忽略忽略OH-cHA/KHA105,HA cHAcHB/KHB105,HB cHB练习题练习题和的两种强电解质溶液等体积混合后，溶液的和的两种强电解质溶液等体积混合后，溶液的pH值是值是D2.某一某一250mL溶液中溶液中.含有含有2.510-8molL-1HCl，此溶液此溶液pH值是值是D5.浓度为浓度为c mo

46、lL-1Na2H2Y溶液的质子条件是溶液的质子条件是A.H+=OH-HY3-Y4-H3Y-H4YH5Y+H6Y2+B.H+=OH-HY3-H3Y-H4YH5Y+H6Y2+Y4-C.H+=OH-HY3-2Y4-H3Y-2H4Y3H5Y+4H6Y2+D.H+=OH-cC一、分类分类两类两类一般酸碱缓冲溶液一般酸碱缓冲溶液 标准酸碱缓冲溶液标准酸碱缓冲溶液第五节 酸碱缓冲溶液Buffersolution1.定义：定义：酸碱缓冲溶液，就是一种能对溶液的酸度酸碱缓冲溶液，就是一种能对溶液的酸度起稳定（缓冲）作用的溶液。起稳定（缓冲）作用的溶液。2.组成：组成：由浓度较大的弱酸由浓度较大的弱酸共轭碱，弱碱

47、共轭碱，弱碱共轭酸，共轭酸，两性物质组成。强酸或强碱主要用作高酸度两性物质组成。强酸或强碱主要用作高酸度（pH12）时。）时。(一一)一般缓冲溶液一般缓冲溶液例：例：HAcNaAcHAcNH4AcNH3NH4ClNa2HPO4NaH2PO4NaOH、HCl、HNO3等。等。（2）作用：作用：用于用于控制控制溶液的酸度。溶液的酸度。5-1 （1）定义：定义：是由规定浓度的某些逐级离解常数相差较是由规定浓度的某些逐级离解常数相差较小的单一两性物质，或由不同型体的两性物质组成。小的单一两性物质，或由不同型体的两性物质组成。（2）作用：作用：用作测量溶液用作测量溶液pH值时的参照溶液。值时的参照溶液。

48、注意：当使用酸度计测量溶液的注意：当使用酸度计测量溶液的pH时，选取与被测时，选取与被测溶液的溶液的pH范围接近的标准缓冲溶液来校正仪器，可以范围接近的标准缓冲溶液来校正仪器，可以提高测量的准确度，同时还须注意测量时的温度。提高测量的准确度，同时还须注意测量时的温度。标准缓冲溶液，其标准缓冲溶液，其pH值在一定温度下是固定值。值在一定温度下是固定值。(二二)标准缓冲溶液标准缓冲溶液0.010molkg-1硼砂硼砂0.025molkg-1KH2PO4-0.025molkg-1Na2HPO40.050molkg-1邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾饱和酒石酸氢钾（饱和酒石酸氢钾（0.034molkg-1

49、）pH（实验值，（实验值，25）标准缓冲溶液标准缓冲溶液表表5-2 几种常见的标准缓冲溶液几种常见的标准缓冲溶液二、缓冲溶液二、缓冲溶液pHpH值的计算：值的计算：弱酸共轭碱体系弱酸共轭碱体系(HA-A-):弱碱共轭酸体系弱碱共轭酸体系:两性物质体系两性物质体系:三、缓冲容量和缓冲范围三、缓冲容量和缓冲范围 一切缓冲溶液，只能在加入一定数量的强酸一切缓冲溶液，只能在加入一定数量的强酸或强碱或适当稀释时，才能保证溶液的或强碱或适当稀释时，才能保证溶液的pH值基本值基本上不变，所以说每一种溶液只具有一定缓冲能力。上不变，所以说每一种溶液只具有一定缓冲能力。（一）缓冲容量缓冲容量（1）定）定义义 1

50、922年，范斯莱特（年，范斯莱特（VanSlyke）提出以）提出以缓缓冲容量冲容量作作为为衡量衡量缓缓冲能力大小的尺度。其数学表达式冲能力大小的尺度。其数学表达式为为：缓缓冲容量，又称冲容量，又称缓缓冲指数，冲指数，总总是正是正值值。db、da 强强酸酸强强碱的物碱的物质质的量。的量。dpHpH改改变值变值。（2 2）物理意义）物理意义从该式可知，从该式可知，pH变化一个单位，变化一个单位，=db，=-da 为使为使1L缓冲溶液的缓冲溶液的pH值增加（或减少）值增加（或减少）一个单位，所需加一个单位，所需加 入的强碱（强酸）的物入的强碱（强酸）的物质的量。质的量。（3 3）影响）影响大小的因素