滴定分析法 (2)精选PPT.ppt
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1、滴定分析法第1页,此课件共104页哦本本 章章 内内 容容 分析化学中的溶液平衡分析化学中的溶液平衡 酸碱质子理论酸碱质子理论 水溶液中弱酸(碱)各型体的分布水溶液中弱酸(碱)各型体的分布 酸碱溶液中氢离子浓度的计算酸碱溶液中氢离子浓度的计算 酸碱缓冲溶液酸碱缓冲溶液 酸碱指示剂酸碱指示剂 酸碱滴定及其应用酸碱滴定及其应用第2页,此课件共104页哦活度、活度系数与平衡常数活度、活度系数与平衡常数活度与活度系数活度与活度系数由于溶液体系中各粒子之间都存在着相互作用力,由于溶液体系中各粒子之间都存在着相互作用力,使得离子或分子参加化学反应的有效浓度往往低于其浓使得离子或分子参加化学反应的有效浓度往
2、往低于其浓度(分析浓度),为此引入活度及活度系数。物质在溶度(分析浓度),为此引入活度及活度系数。物质在溶液中的活度,可认为是液中的活度,可认为是该物质在化学反应中起作用的有该物质在化学反应中起作用的有效浓度效浓度。活度与浓度之间存在以下关系。活度与浓度之间存在以下关系a:某一物质的活度,某一物质的活度,c c:其浓度,:其浓度,:物质的活度系数:物质的活度系数 第3页,此课件共104页哦Debye-Hckel公式:公式:(稀溶液(稀溶液I 20Kw,C/Ka400,则则ca-H+caH+KacaH+KaHA+Kw精确表达式:精确表达式:若若:Kaca20Kw,C/Ka400 时忽略忽略KwH
3、A=ca-A-=ca-(H+-OH-)ca-H+近似计算式近似计算式:展开得一元二次方程展开得一元二次方程H+2+KaH+-caKa=0,求解即可,求解即可H+Ka(ca-H+)第33页,此课件共104页哦若若:Kaca20Kw但但ca/Ka400酸的解离可以忽略酸的解离可以忽略HAca得近似式得近似式:H+KaHA+Kw精确式:精确式:H+Kaca+Kw第34页,此课件共104页哦(1)Kaca20Kw,ca/Ka400:(2)Kaca400:(3)Kaca20Kw,ca/Ka400:H+KaHA+Kw精确表达式:精确表达式:H+Ka(ca-H+)H+Kaca+Kw(最简式最简式)H+Kac
4、a第35页,此课件共104页哦例例6-46-4计算计算0.10mol0.10molL L-1-1HFHF溶液的溶液的pHpH,已知,已知K Ka a=7.210=7.210-4-4解:因为解:因为cKa=0.107.210-420Kw,c/Ka=0.10/(7.210-4)400,8.210-3(molL-1)pH=2.09第36页,此课件共104页哦例例6-5 6-5 计算计算1.0101.010-4-4molmolL L-1-1NHNH4 4ClCl溶液的溶液的pHpH,已知,已知NHNH3 3的的K Kb b=1.810=1.810-5-5。pH=6.59解解:NH4+的的Ka=Kw/K
5、b=5.610-10因为因为cKcKa a20K400,400,2.610-7(molL-1)第37页,此课件共104页哦质子条件式质子条件式:OH-=H+HB代入代入平衡关系式平衡关系式B-KbOH-OH-OH-Kw=+精确表达式精确表达式:OH-=KbB-+Kw(1)Kbc 20Kw,c/Kb400:(2)Kbc400:(3)Kbc 20Kw,c/Kb400:OH-=Kb(cb-OH-)OH-=Kbcb+KwOH-=Kbcb处理方式与处理方式与一元弱酸一元弱酸类似类似第38页,此课件共104页哦 多元弱酸溶液二元弱酸二元弱酸(H2A)质子条件质子条件:H+=HA-+2A2-+OH-2Ka2
6、H+=Ka1H2A(1+)+KwH+酸碱平衡关系酸碱平衡关系KwKa1H2AH+=+2Ka1Ka2H2AH+H+2H+第39页,此课件共104页哦,可略可略近似式近似式:以下与一元酸的计算方法相同以下与一元酸的计算方法相同Ka1c20Kw2Ka2H+=Ka1H2A(1+)+KwH+2Ka2H+=Ka1H2A(1+)+KwH+2Ka2H+H+=Ka1H2A(忽略二级及以后各步离解忽略二级及以后各步离解)第40页,此课件共104页哦近似式近似式最简式最简式第41页,此课件共104页哦例例6-76-7计算计算0.10molL-1H3PO4溶液中溶液中H+及各型及各型体浓度。体浓度。Ka1或或Ka2K
7、a3,水的离解,水的离解,H3PO4的第二级、第三级离解均的第二级、第三级离解均 可忽略,可按一元弱酸处理可忽略,可按一元弱酸处理按近似式处理按近似式处理解:解:又又第42页,此课件共104页哦第43页,此课件共104页哦多元弱碱溶液多元弱碱溶液可仿照多元酸处理可仿照多元酸处理 3 3、两性物质溶液酸度的计算、两性物质溶液酸度的计算两两性性物物质质溶溶液液中中的的酸酸碱碱平平衡衡十十分分复复杂杂,应应根根据据具具体体情况,抓住溶液中的主要平衡进行近似处理。情况,抓住溶液中的主要平衡进行近似处理。多元酸的酸式盐多元酸的酸式盐Na2HPO4,NaH2PO4,弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐NH4Ac氨基酸氨基
8、酸第44页,此课件共104页哦质子条件质子条件:H+H2A=A2-+OH-精确表达式精确表达式:酸碱平衡关系式酸碱平衡关系式 酸式盐酸式盐NaHAH+Ka1(Ka2HA-+Kw)Ka1+HA-KwH+HA-Ka2HA-Ka1H+H+H+=+第45页,此课件共104页哦若:当Ka2和Kb2较小时,HA-c近似计算式近似计算式:H+=Ka1(Ka2 cKw)Ka1+c若若Ka2c20Kw,c20Ka1,则,则“Ka1”可略可略H+=Ka1Ka2 cKa1+c若若Ka2c 20Kwc20Ka1,则,则Kw可忽略可忽略H+Ka1Ka2 若若Ka2c20Ka1,忽略忽略H2A的第二级离解的第二级离解第4
9、6页,此课件共104页哦对其他两性物质须将式中对其他两性物质须将式中K Ka1a1和和K Ka2a2作相应变换。作相应变换。变换方法:式中变换方法:式中K Ka2a2相当于两性物质中酸组分的相当于两性物质中酸组分的K Ka a值;值;K Ka1a1相当于两性物质中碱组分共轭酸的相当于两性物质中碱组分共轭酸的KaKa值。值。H+=Ka1(Ka2 cKw)Ka1+c 同理,对于同理,对于NH4Ac酸组分:酸组分:NHNH4 4+碱组分的共轭酸碱组分的共轭酸HAc第47页,此课件共104页哦 综合考虑、分清主次、合理取舍、近似计算酸碱溶液酸碱溶液H+的计算总结的计算总结质子条件质子条件物料平衡物料平
10、衡电荷平衡电荷平衡 酸碱平衡关系酸碱平衡关系 H+的精确表达式的精确表达式近似处理近似处理H+的近似计算式和最简式的近似计算式和最简式第48页,此课件共104页哦 第五节第五节 酸碱缓冲溶液酸碱缓冲溶液n两类缓冲溶液:两类缓冲溶液:n一般缓冲溶液,由一定浓度的共轭酸碱对一般缓冲溶液,由一定浓度的共轭酸碱对组成,用以控制溶液酸度。如组成,用以控制溶液酸度。如:标准缓冲溶液,用于校正标准缓冲溶液,用于校正pH计。计。作用:稳定体系酸度作用:稳定体系酸度第49页,此课件共104页哦一、缓冲溶液pH的计算1.一般缓冲溶液一般缓冲溶液例:HA(ca)-NaA(cb)溶液第50页,此课件共104页哦第51
11、页,此课件共104页哦例6-13 0.20molL-1NH3-0.30molL-1NH4Cl缓冲溶液中,向该200mL缓冲溶液中加入(1)50mL0.10mol/L NaOH溶液(2)50mL 0.10molL-1HCl溶液 该缓冲溶液的pH值各改变多少?(pKa=9.26)9.089.17第52页,此课件共104页哦例6-14 在20.00mL的0.1000molL-1HA溶液中加入0.1000mol/L 的NaOH 19.98 mL后,试计算溶液的pH值(Ka=1.010-7)HAc-NaAc缓冲溶液pH=10.00pH=9.70第53页,此课件共104页哦2.标准酸碱缓冲溶液标准酸碱缓冲
12、溶液例:0.025 molL-1Na2HPO40.025 molL-1 KH2PO4缓冲溶液,经精确测定:pH6.86。标准缓冲溶液的pH值是经过实验准确地确定的,即测得的是H+的活度。若用有关公式进行理论计算时,应该校正应该校正离子强度的影响离子强度的影响第54页,此课件共104页哦 在标准缓冲溶液pH值的理论计算中,必须校正离于强度的影响对于c0.1 mol/kg 的稀电解质溶液第55页,此课件共104页哦例6-15 考虑离子强度的影响,计算缓冲溶液0.025molL-1 Na2HPO40.025 molL-1KH2PO4的 pH值解:解:第56页,此课件共104页哦2缓冲容量(缓冲指数)
13、与缓冲范围一切缓冲溶液的缓冲作用都是有限度的结论:影响缓冲溶液缓冲指数大小的因数为共轭酸碱组分的总浓度总浓度c c和共轭酸碱对的分布分数分布分数总浓度总浓度c c:共轭酸碱组分的总浓度越大,缓冲能力越大分布分数分布分数:第59页,此课件共104页哦 HAcHAc AcAc pKpKa a=4.74=4.74pKpKa a 1 1第60页,此课件共104页哦3缓冲溶液的选择与配制选择缓冲溶液的要求:n组成缓冲溶液的酸(或碱)的pKa应等于或接近所需的pH值,至少使要求控制的酸度落在缓冲溶液的缓冲范围之内n缓冲溶液应具有一定的总浓度(0.011molL-1)n缓冲溶液对分析反应没有干扰第61页,此
14、课件共104页哦共轭酸碱组分两性物质(KHP、氨基乙酸与强酸或强碱)强酸或强碱溶液(pH=02或1214)广泛pH范围的系列系列缓冲溶液:采用多元弱酸和多元弱碱按不同的比例配制采用多种多种弱酸(弱碱)的混合组分与一定浓度的强酸或强碱溶液按不同比例配制第62页,此课件共104页哦例6-17 在25.0mL的0.10molL-1H3PO4溶液中加入多少毫升0.10molL-1 的NaOH溶液,即可得到pH7.00的缓冲溶液?已知H3PO4 的pKa=2.12,7.20,12.36第63页,此课件共104页哦第64页,此课件共104页哦第六节第六节 酸碱指示剂酸碱指示剂一、指示剂的作用原理一、指示剂
15、的作用原理 酸酸碱碱指指示示剂剂自自身身是是弱弱弱弱的的的的有有有有机机机机酸酸酸酸或或或或有有有有机机机机碱碱碱碱,其其共共扼扼酸酸碱碱对对结结构构不不同同,颜颜色色也也不不同同。当当溶溶液液的的pHpH值值改改变变时时,共共轭轭酸酸碱碱对对相相互互发发生生转转变变,溶溶液液的的颜颜色色也也随随着着变变化化。当当两两种种型型体体的的浓浓度度达达到到一一定定比比值值时时,溶溶液液将显示优势型体的颜色,从而指示终点将显示优势型体的颜色,从而指示终点第65页,此课件共104页哦COHOHCOO-HOOH-H+pKa=9.1CCOO-OO-甲基橙甲基橙(MethylOrange,MO)酚酚酞酞(Ph
16、enolphthalein,PP)(单色指示剂)(单色指示剂)(双色指示剂)(双色指示剂)第66页,此课件共104页哦颜色的变化颜色的变化酸色碱色二二.指示剂变色的指示剂变色的pH范围范围第67页,此课件共104页哦理论变色点:理论变色点:pKa理论变色范围理论变色范围:pKa 1甲基橙指示剂的变色范围示意图HIn+In-甲基橙为例甲基橙为例甲基橙:pKa3.4理论变色范围:2.44.43.14.4第68页,此课件共104页哦红红8.09.69.1红红粉红粉红无色无色酚酚 酞酞5.23.4pKa4.46.2黄黄黄黄橙橙红红甲基红甲基红3.14.4黄黄黄黄橙橙甲基橙甲基橙变色范围变色范围碱色碱色
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