大学分析化学经典——第五章酸碱滴定法-课件.ppt

《大学分析化学经典——第五章酸碱滴定法-课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学分析化学经典——第五章酸碱滴定法-课件.ppt（47页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第5章章 酸碱平衡及酸碱滴定法酸碱平衡及酸碱滴定法 5.1 5.1 溶液中的酸碱反应与平衡溶液中的酸碱反应与平衡溶液中的酸碱反应与平衡溶液中的酸碱反应与平衡5.2 5.2 酸碱组分的平衡浓度及分布分数酸碱组分的平衡浓度及分布分数酸碱组分的平衡浓度及分布分数酸碱组分的平衡浓度及分布分数5.3 5.3 酸碱溶液的酸碱溶液的酸碱溶液的酸碱溶液的HH+浓度计算浓度计算浓度计算浓度计算5.4 5.4 对数图解法对数图解法对数图解法对数图解法5.5 5.5 缓冲溶液缓冲溶液缓冲溶液缓冲溶液5.6 5.6 酸碱指示剂酸碱指示剂酸碱指示剂酸碱指示剂5.7 5.7 酸碱滴定原理酸碱滴定原理酸碱滴定原理酸碱滴定

2、原理5.8 5.8 终点误差终点误差终点误差终点误差5.9 5.9 酸碱滴定法的应用酸碱滴定法的应用酸碱滴定法的应用酸碱滴定法的应用5.10 5.10 非水溶液酸碱滴定简介非水溶液酸碱滴定简介非水溶液酸碱滴定简介非水溶液酸碱滴定简介3/29/202315.1 溶液中的酸碱反应与平衡溶液中的酸碱反应与平衡溶液中的酸碱反应与平衡溶液中的酸碱反应与平衡四大平衡体系：四大平衡体系：酸碱平衡酸碱平衡配位平衡配位平衡氧化还原平衡氧化还原平衡沉淀平衡沉淀平衡四种滴定分析法：四种滴定分析法：酸碱酸碱滴定法滴定法配位配位滴定法滴定法氧化还原氧化还原滴定法滴定法沉淀沉淀滴定法滴定法3/29/20232ai=g g

3、i ci活度：在化学反应中表现出来的有效浓度，活度：在化学反应中表现出来的有效浓度，通常用通常用 a 表示表示 溶液无限稀时溶液无限稀时:g g=1中性分子中性分子:g g =1溶剂活度溶剂活度:a =15.1.1 离子的活度和活度系数离子的活度和活度系数3/29/20233Debye-Hckel公式：公式：（稀溶液（稀溶液I1中强中强 110-4弱弱 10-410-9极弱极弱 Ka2Ka3，Kb1Kb2Kb3 3/29/202320多元酸碱的解离反应多元酸碱的解离反应多元酸碱的解离反应多元酸碱的解离反应pKb1+pKa3=14.00pKb2+pKa2=14.00pKb3 +pKa1=14.0

4、0 H3PO4 H2PO4-HPO42-PO43-Kb2Kb1Kb3Ka1Ka2Ka3Kbi=KwKa(n-i+1)3/29/202321活度常数活度常数活度常数活度常数 K K 与温度有关与温度有关与温度有关与温度有关反应：反应：反应：反应：HAHAB HBB HB+A+A-（二）平衡常数（二）平衡常数（二）平衡常数（二）平衡常数aHB+aA-K=aBaHA浓度常数浓度常数 Kc 与温度和离子强度有关与温度和离子强度有关HB+A-Kc=BHAaHB+aA-=aBaHAg gB g gHA-g gH HB+g gA-K K g gH HB+g gA-3/29/2023222 10-3 mol/

5、L ZnCl2 和和 0.2 mol/L NH3Cl-=4 10-3 mol/L Zn2+Zn(NH3)2+Zn(NH3)22+Zn(NH3)32+Zn(NH3)42+=2 10-3 mol/L NH3+Zn(NH3)2+2Zn(NH3)22+3Zn(NH3)32+4Zn(NH3)42+=0.2 mol/L一、物料平衡一、物料平衡又称质量平衡，它是指某种原子的数量在化学反应又称质量平衡，它是指某种原子的数量在化学反应的平衡过程中，其总量保持不变，的平衡过程中，其总量保持不变，即溶质各型体的即溶质各型体的平衡浓度之和必等于其分析浓度。平衡浓度之和必等于其分析浓度。其数学表达式叫其数学表达式叫物料

6、平衡等衡式，物料平衡等衡式，以以MBE表示表示（mass balance equation）。）。3/29/202324电荷平衡方程电荷平衡方程CBE(charge balance equation)CBE(charge balance equation)Na2C2O4水溶液水溶液Na+H+=OH-+HC2O4-+2C2O42-二、电荷平衡二、电荷平衡 溶液中正离子所带正电荷的总数等于负离子所带溶液中正离子所带正电荷的总数等于负离子所带负电荷的总数负电荷的总数(电中性原则电中性原则)。3/29/202325三、质子平衡三、质子平衡 溶液中酸失去质子数目等于碱得到质子数目。溶液中酸失去质子数目等

7、于碱得到质子数目。(1)(1)先选零水准先选零水准先选零水准先选零水准(大量存在大量存在大量存在大量存在,参与质子转移的物质参与质子转移的物质参与质子转移的物质参与质子转移的物质)，一般选取一般选取一般选取一般选取投料组分投料组分投料组分投料组分及及及及HH2 2OO(2)(2)将零水准得质子产物写在等式一边将零水准得质子产物写在等式一边将零水准得质子产物写在等式一边将零水准得质子产物写在等式一边,失质子产物失质子产物失质子产物失质子产物写在等式另一边写在等式另一边写在等式另一边写在等式另一边(3)(3)浓度项前浓度项前浓度项前浓度项前乘上得失质子数乘上得失质子数乘上得失质子数乘上得失质子数

8、质子条件表达式称为质子等衡式质子条件表达式称为质子等衡式质子条件表达式称为质子等衡式质子条件表达式称为质子等衡式 PBE PBE（proton proton balance equation)balance equation)3/29/202326物料平衡物料平衡(Material(Mass)Balance):各物种的平衡浓度之和等于其分析浓度。各物种的平衡浓度之和等于其分析浓度。电荷平衡电荷平衡(Charge Balance):溶液中正离子所带正电荷的总数等于负离子所带溶液中正离子所带正电荷的总数等于负离子所带负电荷的总数负电荷的总数(电中性原则电中性原则)。质子平衡质子平衡(Proton

9、Balance):溶液中酸失去质子数目等于碱得到质子数目。溶液中酸失去质子数目等于碱得到质子数目。小结小结3/29/202328一、酸度和酸的浓度一、酸度和酸的浓度一、酸度和酸的浓度一、酸度和酸的浓度酸度：溶液中酸度：溶液中H的平衡浓度或活度，通常用的平衡浓度或活度，通常用pH表示表示 pH=-lg H+酸的浓度：酸的分析浓度，包含未解离的和已解离的酸的浓度：酸的分析浓度，包含未解离的和已解离的 酸的浓度，酸的浓度，用用用用c c酸酸酸酸表示。表示。表示。表示。对一元弱酸：对一元弱酸：cHAHA+A-5.2 平衡浓度及分布分数平衡浓度及分布分数3/29/202329HAcHAcKaHAc+H+

10、=1 1、分布分数一元弱酸、分布分数一元弱酸、分布分数一元弱酸、分布分数一元弱酸HAc Ac-H+cHAc=HAc+Ac-HAcHAc =cHAcH+=H+Ka HAcHAc+Ac-HAc=Ac-Ac-Ac-=cHAcHAc+Ac-H+Ka Ka=Ac-3/29/202331HA A-1分布分数的一些特征分布分数的一些特征 仅是仅是pH和和pKa 的函数，与酸的分析浓度的函数，与酸的分析浓度c无关无关 对于给定弱酸，对于给定弱酸，仅与仅与pH有关有关H+=H+Ka HAH+Ka Ka=A-3/29/202332例例例例 计算计算计算计算pH4.00pH4.00和和和和8.008.00时时时时H

11、AcHAc的的的的 HAcHAc、AcAc-解解解解:已知已知已知已知HAcHAc的的的的K Ka a=1.7510=1.7510-5-5 pH=4.00 pH=4.00时时时时 pH=8.00时时 HAc=5.710-4,Ac-1.0H+HAc=0.85H+Ka Ka Ac-=0.15H+Ka 3/29/202333HAcHAc的的的的分布分数分布分数分布分数分布分数图（图（图（图（p pK Ka a=4.76=4.76）3.46 6.06pKa1.3pHHAcAc-4.76分布分数图分布分数图分布分数图分布分数图优势区域图优势区域图3/29/202334HFHF的分布分数图（的分布分数图（

12、的分布分数图（的分布分数图（p pK Ka a=3.17=3.17）HF F-pKa3.17pH优势区域图优势区域图1.00.50.00 2 4 6 8 10 12 pH 3.17HFF-3/29/202335HCNHCN的分布分数图（的分布分数图（的分布分数图（的分布分数图（p pK Ka a=9.31=9.31）pKa9.31优势区域图优势区域图HCN CN-pH0 2 4 6 8 10 12 pH1.00.50.09.31HCNCN-3/29/202336HAHA的的的的分布分数分布分数分布分数分布分数图（图（图（图（p pK Ka a）分布分数图的特征分布分数图的特征分布分数图的特征分

13、布分数图的特征 两条分布分数曲线相交于两条分布分数曲线相交于（pKa，0.5）pHpKa时，溶液中以时，溶液中以A-为主为主3/29/202337*结论结论*(1)与与Ka和和H+有关有关Ka是常数，是常数，=f(H+)是酸度的函数是酸度的函数(2)1，溶液中型体分布分数之和等于，溶液中型体分布分数之和等于1即：即：(3)由由H+c=平衡浓度平衡浓度3/29/202338(4)HA随随pH而而,A-随随pH而而 pHpKa：A-为主，低酸区为主，低酸区(5)曲线交点：曲线交点：pH=pKa，HA=A-HA=A-=0.5=50%(6)推广到任意酸碱：根据推广到任意酸碱：根据pKa(pKb)估计两

14、估计两型体的分布状况，一元碱完全可以用其共轭酸型体的分布状况，一元碱完全可以用其共轭酸作为一元酸处理作为一元酸处理3/29/202339阿司匹林阿司匹林pH=1.0pH=8.4 假假假假设设设设 HH+,A A-等等等等离离离离子子子子不不不不能能能能穿穿穿穿透透透透隔隔隔隔膜膜膜膜,HAHA分分分分子子子子可可可可自自自自由由由由通通通通过过过过隔隔隔隔膜膜膜膜.达达达达平平平平衡衡衡衡时时时时,隔隔隔隔膜膜膜膜两两两两边边边边的的的的HAHA浓度相等，浓度相等，浓度相等，浓度相等，即即即即HAHA血血血血=HA=HA胃胃胃胃 阿阿阿阿司司司司匹匹匹匹林林林林是是是是一一一一种种种种弱弱弱弱

15、酸酸酸酸(即即即即乙乙乙乙酰酰酰酰水水水水杨杨杨杨酸酸酸酸),),p pK Ka a=3.5.3.5.计计计计算算算算阿司匹林在胃中的吸收比率。阿司匹林在胃中的吸收比率。阿司匹林在胃中的吸收比率。阿司匹林在胃中的吸收比率。pH=7.4 pH=1.0 血浆血浆 隔膜隔膜 胃胃药物的吸收方式可表示为药物的吸收方式可表示为H+A-HAHA H+A-HA=血血HA c血血=胃胃HAc胃胃=c血血c总药总药c血血c血血+c胃胃c血血c胃胃=1+血血HA胃胃HA=1+H胃胃(H血血+Ka)(H胃胃+Ka)H血血=1+=c血血c总药总药99.99%3/29/2023402 2、分布分数多元弱酸、分布分数多元

16、弱酸、分布分数多元弱酸、分布分数多元弱酸二元弱酸二元弱酸H2AH2AH+HA-H+A2-c H2CO3=H2CO3+HCO3-+CO32-H2A=H2Ac H2AA2-HA-HA-=c H2AA2-=c H2A物料平衡物料平衡酸碱解离平衡酸碱解离平衡3/29/202341二元弱酸二元弱酸H2AH2AH+HA-H+A2-c H2CO3=H2CO3+HCO3-+CO32-H2A=H2Ac H2AA2-HA-HA-=c H2AA2-=c H2AH+2H+2+H+Ka1+Ka1 Ka2=H+2+H+Ka1+Ka1 Ka2H+2+H+Ka1+Ka1 Ka2H+Ka1 Ka1 Ka23/29/202342

17、n元弱酸元弱酸HnAHnAH+Hn-1A-H+HA(n+1)-H+An-H+n=0H+n+H+n-1Ka1+Ka1 Ka2.KanH+n-1 Ka1 =1H+n+H+n-1Ka1+Ka1 Ka2.Kan=nH+n+H+n-1Ka1+Ka1 Ka2.KanKa1 Ka2.Kan分布分数定义分布分数定义物料平衡物料平衡酸碱解离平衡酸碱解离平衡3/29/202343HH2 2COCO3 3的分布分数图的分布分数图的分布分数图的分布分数图1.00.00 2 4 6 8 10 12 pHH2CO3HCO3-CO32-H2CO3 HCO3-CO32-6.38pKa110.25pKa2pKa=3.87pH优

18、势区域图优势区域图3/29/202344酒石酸酒石酸酒石酸酒石酸(H(H2 2A)A)的的的的 -pH-pH图图图图H2A HA-A2-pKa1 pKa2pKa=1.33pH1.00.50.00 2 4 6 8 10 12 pHH2AHA-A2-3.04 4.373/29/202345磷酸磷酸磷酸磷酸(H(H3 3A)A)的分布系数图的分布系数图的分布系数图的分布系数图 H3PO4 H2PO4-HPO42-PO43-2.16 pKa 5.05 7.21 pKa 5.11 12.32 pKa1 pKa2 pKa31.00.00 2 4 6 8 10 12 pHH3PO4H2PO4-HPO42-PO43-优势区域图优势区域图3/29/202346分布分数的总结分布分数的总结 仅是仅是pH和和pKa 的函数，与酸的分析浓度的函数，与酸的分析浓度c无关无关 对于给定弱酸，对于给定弱酸，仅与仅与pH有关有关H+n=0H+n+H+n-1Ka1+Ka1 Ka2.KanH+n-1 Ka1 =1H+n+H+n-1Ka1+Ka1 Ka2.Kan=nH+n+H+n-1Ka1+Ka1 Ka2.KanKa1 Ka2.Kan3/29/202347