第--章-酸碱滴定法优秀文档.ppt

《第--章-酸碱滴定法优秀文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第--章-酸碱滴定法优秀文档.ppt（171页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第第 4 章章 酸碱滴定法酸碱滴定法v4.1 酸碱平衡的理论基础酸碱平衡的理论基础4.2 分布曲线分布曲线4.3 酸碱溶液酸碱溶液pH的计算的计算4.4 酸碱滴定终点的指示方法酸碱滴定终点的指示方法4.5 一元酸碱的滴定一元酸碱的滴定4.6 多元酸碱、混合酸的滴定多元酸碱、混合酸的滴定4.7 酸碱滴定法应用示例酸碱滴定法应用示例酸碱标准溶液的配制和标酸碱标准溶液的配制和标定酸碱滴定法结果计算示例定酸碱滴定法结果计算示例2023/5/26酸碱滴定法酸碱滴定法（中和滴定法）：1.定义：定义：以酸碱反应为基础的定量分析法。2.“2.“酸酸度度”决定各反应物的存在型体，影响物质在溶液中的分布和平衡本章

2、重点：本章重点：本章重点：本章重点：（1 1）酸碱平衡理论）酸碱平衡理论）酸碱平衡理论）酸碱平衡理论（2 2）各类酸碱溶液的）各类酸碱溶液的）各类酸碱溶液的）各类酸碱溶液的pHpH值计算方法值计算方法值计算方法值计算方法（3 3）各类酸碱滴定和指示剂的选择）各类酸碱滴定和指示剂的选择）各类酸碱滴定和指示剂的选择）各类酸碱滴定和指示剂的选择 3.3.适用范围：适用范围：水溶液体系及非水溶液体系，应用广泛。2023/5/26电离理论电离理论电子理论电子理论质子理论质子理论酸电离出的阳离子全部是电离出的阳离子全部是电离出的阳离子全部是电离出的阳离子全部是H H H H+的物质的物质的物质的物质碱电离

3、出的阴离子全部是电离出的阴离子全部是电离出的阴离子全部是电离出的阴离子全部是OHOHOHOH-的物质的物质的物质的物质酸酸凡能接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质子的物质凡能给出质子的物质碱碱凡能接受质子的物质凡能接受质子的物质4.1 酸碱平衡的理论基础酸碱平衡的理论基础电离理论的局限性电离理论的局限性:A.它只适用于水溶液，不适用于非水溶液它只适用于水溶液，不适用于非水溶液B.不能解释有的物质不能解释有的物质(如如NH3等等)不含不含OH，却具有碱性却具有碱性 2023/5/264.1.1 酸碱质子理论酸碱质子理论(proton theory

4、)1923年由布朗斯台德（年由布朗斯台德（Bronsted）提出。提出。1.酸碱定义：酸碱定义：凡是能给出质子（凡是能给出质子（H+）的物质是酸；的物质是酸；凡是能接受质子的物质是碱。凡是能接受质子的物质是碱。酸酸质子质子+碱碱HAc H+OAc2.共轭酸碱对：共轭酸碱对：因一个质子得失而互相转变的每一对酸碱。因一个质子得失而互相转变的每一对酸碱。共轭酸碱对共轭酸碱对2023/5/26举例举例举例举例2023/5/263.特点：特点：1）具有共轭性）具有共轭性 2）具有相对性）具有相对性 3）具有广泛性）具有广泛性:酸碱可以是中性分子、阴离子、阳离子如：酸碱可以是中性分子、阴离子、阳离子如：H

5、ClCl-,NH3NH4+4)质子理论没有盐的概念质子理论没有盐的概念 5)电电离离理理论论中中的的中中和和反反应应、电电离离反反应应、水水解解反反应应在在质质子子理理论论 中是两个共轭酸碱对之间的反应。中是两个共轭酸碱对之间的反应。A A +H+H+酸碱共存酸碱共存酸碱共存酸碱共存HAHA如：如：如：如：HCOHCO3 3既为酸，也为碱既为酸，也为碱既为酸，也为碱既为酸，也为碱 （两性）（两性）（两性）（两性）如：如：如：如：HH2 2O O 中性分子，既可为酸，也可为碱中性分子，既可为酸，也可为碱中性分子，既可为酸，也可为碱中性分子，既可为酸，也可为碱又如：又如：又如：又如：如：如：如：如

6、：NHNH4 4Cl Cl 是由酸是由酸是由酸是由酸 NHNH4 4+和碱和碱和碱和碱 ClCl-组成的共轭酸碱对组成的共轭酸碱对组成的共轭酸碱对组成的共轭酸碱对2023/5/26H3O+A-4.溶剂合质子溶剂合质子HA +H2O 例例:HAc+H2O H3O+Ac-HA +SH SH2+A-例例:HClO4+HAc H2Ac+ClO4-水合质子 醋酸合质子 2023/5/26酸给出质子时，溶液中必定有一种碱接受质子：酸给出质子时，溶液中必定有一种碱接受质子：HAc(酸酸1 1)H+Ac(碱碱1 1)H2O (碱碱2 2)+H+H3O+(酸酸2 2)H3O+(酸酸2 2)+Ac(碱碱1 1)H

7、Ac(酸酸1 1)+H2O(碱碱2 2)溶剂水起碱的作用溶剂水起碱的作用碱接受质子时，溶液中必定有一种酸给出质子：碱接受质子时，溶液中必定有一种酸给出质子：NH3+H+NH4+H2O H+OH NH3+H2O OH+NH4+溶剂水起到酸的作用。溶剂水起到酸的作用。2023/5/26水的质子自递常数水的质子自递常数 在水分子之间存在着的质子传递作用，称为水的质子自递作用。这种作用的平衡常数称为水的质子自递常数：Kw=H3O+OH 或：Kw=H+OH 在25：Kw=10-14 pKw=14水是一种两性溶剂水是一种两性溶剂：H2O +H2O H3O+OH2023/5/265、酸碱反应的实质酸碱反应的

8、实质酸碱半反应酸碱半反应:酸给出质子和碱接受质子的反应酸给出质子和碱接受质子的反应 醋酸在水中的离解：醋酸在水中的离解：半反应半反应半反应半反应1 1 1 1HAcHAc（酸（酸（酸（酸1 1 1 1）AcAc-（碱（碱（碱（碱1 1 1 1）+H+H+半反应半反应半反应半反应2 2 2 2HH+H+H2 2OO（碱（碱（碱（碱2 2 2 2）HH3 3OO+（酸（酸（酸（酸2 2 2 2）HAcHAc（酸（酸（酸（酸1 1 1 1）+H+H2 2O O（碱（碱（碱（碱2 2 2 2）HH3 3OO+（酸（酸（酸（酸2 2 2 2）+Ac+Ac-（碱（碱（碱（碱1 1 1 1）氨在水中的离解：

9、氨在水中的离解：氨在水中的离解：氨在水中的离解：半反应半反应半反应半反应1 1 1 1NHNH3 3（碱（碱（碱（碱1 1）+H+H+NHNH4 4+（酸（酸（酸（酸1 1 1 1）半反应半反应半反应半反应2 2 2 2HH2 2OO（酸（酸（酸（酸2 2 2 2）OHOH-（碱（碱（碱（碱2 2 2 2）+H+H+NHNH3 3（碱（碱（碱（碱1 1 1 1）+H+H2 2O O（酸（酸（酸（酸2 2 2 2）OHOH-（碱（碱（碱（碱2 2 2 2）+NH+NH4 4+（酸（酸（酸（酸1 1 1 1）共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对2023/

10、5/26续续 NH4CL的水解的水解(相当于相当于NH4+弱酸的离解弱酸的离解)NaAc的水解的水解（相当于相当于Ac弱碱的离解）弱碱的离解）NH4+H2O H3O+NH3 AcAc-+H+H2 2O OHO OH-+HAc+HAc 共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对HAc+NHHAc+NH3 3 NH NH4 4+Ac+Ac-醋酸与氨在水溶液中的中和反应醋酸与氨在水溶液中的中和反应醋酸与氨在水溶液中的中和反应醋酸与氨在水溶液中的中和反应共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对2023/5/26续续小结小结 !酸碱半反应酸碱半反应 不可能单独发生不

11、可能单独发生酸碱反应酸碱反应是是两对两对共轭酸碱对共轭酸碱对共同作用的结果共同作用的结果 酸碱反应的实质酸碱反应的实质是是质子的转移质子的转移 质子的转移质子的转移是通过是通过溶剂合质子溶剂合质子来实现的来实现的 2023/5/264.1.2 酸碱解离平衡酸碱解离平衡 酸碱的酸碱的强弱强弱取取决于决于物质给出质子或接受质子物质给出质子或接受质子能力能力。用解离常数用解离常数 Ka 和和 Kb 定量定量地说明它们的强弱程度。地说明它们的强弱程度。HAc+H2O H3O+Ac HAc 的共轭碱的解离常数的共轭碱的解离常数 Kb 为：为：Ac+H2O HAc+OH KaKb=H+OH=Kw=10-1

12、4 （25）酸度常数酸度常数酸度常数酸度常数（酸的解离常数）（酸的解离常数）碱度常数碱度常数碱度常数碱度常数（碱的解离常数）（碱的解离常数）自递常数自递常数(水的质子自递常数水的质子自递常数)2023/5/26讨论：讨论：K Ka a，给质子能力给质子能力强，酸的强度强，酸的强度 K Kb b，得质子能力得质子能力强，碱的强度强，碱的强度 共轭酸碱对共轭酸碱对HAcHAc和和AcAc-有如下有如下关系：关系：2023/5/26多元酸Ka与Kb 的对应关系三元酸H3A在水溶液中：则：Ka1Kb3=Ka2Kb2=Ka3Kb1=H+OH=KwH3A+H2O H3O+H2AKa1H2A+H2O H3A

13、+OHKb3H2A+H2O H3O+HA2Kb2HA2+H2O H2A+OHKa2HA2+H2O H3O+A3Ka3A3 +H2O HA2+OHKb12023/5/26续续例：例：H3PO4 H2PO4-+H+Ka1 Kb3 H2PO4-HPO42-+H+Ka2 Kb2 HPO42-PO43-+H+Ka3 Kb1 2023/5/26应用：试求试求 HPO42-的的 pKb2和和 Kb2。解：经查表可知解：经查表可知 Ka2 10-8，即即 pKa2 由于由于 Ka2Kb2=10-14 所以所以 pKb2=14-pKa2 =14-7.20 即即 Kb210-72023/5/26讨论：讨论：多元酸

14、碱在水中逐级离解，强度逐级递减多元酸碱在水中逐级离解，强度逐级递减形成的多元共轭酸碱对中最强酸的解离常数形成的多元共轭酸碱对中最强酸的解离常数 K Ka1a1对应最弱共轭碱的解离常数对应最弱共轭碱的解离常数K Kb3b3 2023/5/26共轭酸碱的强弱共轭酸碱的强弱A A、决定因素：给出或接受质子能力的强弱、决定因素：给出或接受质子能力的强弱 K Ka a，给质子能力，给质子能力强，酸的强度强，酸的强度 K Kb b，得质子能力，得质子能力强，碱的强度强，碱的强度B B、共轭酸碱对之间的酸碱强弱关系、共轭酸碱对之间的酸碱强弱关系 酸越强酸越强-对应的共轭碱越弱；如：对应的共轭碱越弱；如：HC

15、lClHClCl 碱越强碱越强-对应的共轭酸越弱；如：对应的共轭酸越弱；如：HAHAC C-A-AC CC C、酸碱强弱的量化比较、酸碱强弱的量化比较 不同的共轭酸碱对之间，查表比较不同的共轭酸碱对之间，查表比较K Ka a K Kb b的大小的大小同一共轭酸碱对之间，由计算出来同一共轭酸碱对之间，由计算出来2023/5/26练习题练习题v1 1、H H2 2O O的共扼酸是的共扼酸是vA A。H H2 2O BO B。HAc CHAc C。H H3 3O O+D D。OHOH-v答案：答案：C Cv2 2、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vA A。酸愈强，则其共

16、扼碱愈弱。酸愈强，则其共扼碱愈弱vB B。H H3 3O O+是水溶液中的最强酸是水溶液中的最强酸vC C。H H3 3O O+的共扼碱是的共扼碱是OHOH-vD D。OHOH-是水溶液中的最强碱是水溶液中的最强碱v答案：答案：A A、B B、D D2023/5/263 3、根据酸碱质子理论下列化合物中不属于酸的、根据酸碱质子理论下列化合物中不属于酸的是是vA A。HCOHCO3 3-B B。NHNH4 4+C C。HAc DHAc D。AcAc-v答案：答案：D D作业：作业：63：题：题2023/5/264.2 不同不同pH溶液中酸碱存在形式溶液中酸碱存在形式 的分布情况的分布情况分布曲线

17、分布曲线一、相关概念：一、相关概念：1.1.酸的浓度和酸度酸的浓度和酸度 A.酸的浓度酸的浓度(ca)：1升溶液中含某酸物质的量浓度，升溶液中含某酸物质的量浓度，单位单位mol/L酸的分析浓度酸的分析浓度ca：溶液体系达平衡后，各组型体溶液体系达平衡后，各组型体溶液体系达平衡后，各组型体溶液体系达平衡后，各组型体的平衡浓度之和的平衡浓度之和的平衡浓度之和的平衡浓度之和酸的平衡浓度酸的平衡浓度HA：溶液体系达平衡后，某一型溶液体系达平衡后，某一型溶液体系达平衡后，某一型溶液体系达平衡后，某一型体的浓度体的浓度体的浓度体的浓度 2023/5/26 B.酸度酸度(H+)：溶液中溶液中H+的浓度，用的

18、浓度，用pH表示，可用表示，可用电位计测得电位计测得 C.碱度：碱度：-lgOH-用用pOH表示表示 2.2.研究对象：弱酸（碱）的平衡体系；研究对象：弱酸（碱）的平衡体系；3.3.体系状态：体系状态：A.A.达平衡时，多种型体共同存在；达平衡时，多种型体共同存在；H H2 2C C2 2O O4 4HCHC2 2O O4 4-HC HC2 2O O4 4-=C=C2 2O O4 42-2-H H+B.B.各型体间的量化关系：各型体间的量化关系：弱酸（碱）的总浓度各型体平衡浓度之和；弱酸（碱）的总浓度各型体平衡浓度之和；各型体分布分数各型体分布分数之和之和1 12023/5/26二、分布曲线二

19、、分布曲线(distribution curve)作用作用:滴定过程滴定过程-溶液溶液pHpH变变-各型体的量变各型体的量变横坐标横坐标:PHPH值值;纵坐标纵坐标:某物种浓度占总浓度分数某物种浓度占总浓度分数（1 1）形象了解酸碱滴定过程；）形象了解酸碱滴定过程；（2 2）判断多元酸碱分步滴定的可能性。）判断多元酸碱分步滴定的可能性。三、分布系数三、分布系数(distribution coefficient)：平衡时溶液中某物种的浓度占总浓度的分数。平衡时溶液中某物种的浓度占总浓度的分数。i=ci/c (某种型体平衡浓度某种型体平衡浓度/分析浓度分析浓度)2023/5/264.2.1 一元酸

20、一元酸 以乙酸（以乙酸（HAc）为例：为例：一、分布系数一、分布系数的计算式的计算式 一元弱酸溶液一元弱酸溶液HAc：两种存在型体两种存在型体HAc和和Ac-，从从定义式出发：定义式出发：HAc HAc H+0=HAc=c HAc+A-c H+Ka H+Ac-H+Ac-由由Ka=；HAc=；HAc Ka HAc Ka Ac-=H+2023/5/26 A-Ka代入代入o；1=Ac-=c H+Ka 由由和和c，求平衡浓度求平衡浓度 HA=HAc A=Ac2023/5/26练习练习例：计算时，例：计算时，HAc溶液（）溶液（）中中HAc和和Ac-的分布系数及平衡浓度的分布系数及平衡浓度解：解：202

21、3/5/26 例：例：计算时；计算时；HAc和和Ac-的分布系数的分布系数(Ka=1.810-5)解解(1)H+10 HAc=Ka+H+1.810-5+10(2)pH=4.00 HAc=0.85，Ac-(3)pH=8.00 HAc10-4，Ac-10-4=1 2023/5/26二、二、HAc HAc 分布系数与溶液分布系数与溶液pHpH关系曲线的讨论：关系曲线的讨论：(1)0+1=1(2)pH=pKa 时；时；0=1(3)pH pKa 时；时；Ac-（0）为主为主2023/5/26 4.2.2 二元酸二元酸 以草酸（以草酸（H2C2O4）为例为例2C2O4：三种型体存在三种型体存在 c=H2C

22、2O4+HC2O4-+C2O42-H+2=H+2+H+Ka1+Ka2 Ka22023/5/26 +1+2=1 2023/5/26、H2A 分布系数与溶液分布系数与溶液pHpH关系曲线的讨论：关系曲线的讨论：Ka一定时，一定时，0，1和和2与与H+有关有关a.pHpKa1时时 H2C2O4为主为主b.pKa1 pH pKa2时时 C2O4 2-为主为主d.时时 1最大；最大；1=0.938；2=0.028；=0.0342023/5/264.2.3 三元酸三元酸 以H3PO4为例四种存在形式：四种存在形式：H3PO4；H2PO4-；HPO42-；PO43-；分分 布布 系系 数：数：3 ；2 ；1

23、 ；03=H+3 H+3+H+2 Ka1+H+Ka1 Ka2+Ka1 Ka2 Ka32=H+2 Ka1H+3+H+2 Ka1+H+Ka1 Ka2+Ka1 Ka2 Ka31=H+Ka1 Ka2H+3+H+2 Ka1+H+Ka1 Ka2+Ka1 Ka2 Ka30=H+3+H+2 Ka1+H+Ka1 Ka2+Ka1 Ka2 Ka3Ka1 Ka2 Ka32023/5/26H3PO4分布曲线的分布曲线的讨论：讨论：（pKa1=2.12；pKa2=7.20；pKa3=12.36）（1）三个）三个pKa相差较大，共存相差较大，共存 现象不明显；现象不明显；（2）pH=4.7时，时，2=0.994 3 =1（

24、3）pH=9.8时，时，1=0.994 0 =22023/5/26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=某种型体平衡浓度某种型体平衡浓度/分析浓度分析浓度2）对于任何酸碱性物质，满足）对于任何酸碱性物质，满足 1+2+3+-+n =13）取决于取决于Ka，Kb及及H+的大小，与的大小，与C无关无关4）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，由由可求某型体的平衡浓度可求某型体的平衡浓度2023/5/265)2023/5/26练习题练习题v1 1在在 NHN

25、H3 3HH2 2O O溶液中，溶液中，NHNH3 3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？v3 3HH2 2O O的分析浓度的分析浓度 B.B.平衡浓度平衡浓度NHNH3 3=1M=1MvC.C.溶液的溶液的pHpH值值 3 3的的p pK Kb b v答案：答案：C C。v原因：原因：公式中虽然含有公式中虽然含有K Kb b和和pHpH，但对于，但对于 NHNH3 3HH2 2O O来讲，它在水溶液中的来讲，它在水溶液中的K Kb b是一个常数，是一个常数，因此，分布系数因此，分布系数NHNH3 3仅仅决定于溶液的仅仅决定于溶液的pHpH值值 ，是溶液酸度

26、的函数。，是溶液酸度的函数。2023/5/262 2、磷酸的、磷酸的p pK Ka1 a1、p pK Ka2a2、p pK Ka3a3分别为、，分别为、，在的磷酸溶液中，磷酸的主要存在形体为：在的磷酸溶液中，磷酸的主要存在形体为：vA A。磷酸根。磷酸根 B B。磷酸一氢根。磷酸一氢根vC C。磷酸二氢根。磷酸二氢根 D D。磷酸分子磷酸分子v答案：答案：D Dv作业：作业：P63P63：2023/5/264.3 酸碱溶液酸碱溶液pH的计算的计算 质子条件质子条件(proton balance equation,PBE)定义定义:总的得失质子的物质的量（单位总的得失质子的物质的量（单位molm

27、ol）应该相应该相等，列出的等式，即为等，列出的等式，即为质子条件质子条件。准确准确反映整个平衡体系中质子转移的严格数量关系反映整个平衡体系中质子转移的严格数量关系式。式。酸碱反应达平衡时酸碱反应达平衡时酸碱反应达平衡时酸碱反应达平衡时:酸失去的质子数酸失去的质子数酸失去的质子数酸失去的质子数=碱得到的质子数碱得到的质子数碱得到的质子数碱得到的质子数（单位（单位mol）2023/5/26关于关于PBE 零水准法（质子参考水准）零水准法（质子参考水准）零水准物质的选择零水准物质的选择 a a溶液中大量存在的溶液中大量存在的 b b参与质子转移反应参与质子转移反应 c.c.惰性物，无得失质子的物质

28、不写入惰性物，无得失质子的物质不写入PBEPBE质子条件式书写方法质子条件式书写方法 等式左边等式左边得质子后产物得质子后产物 等式右边等式右边失质子后产物失质子后产物 根据根据质子得失相等原则质子得失相等原则列出质子条件式列出质子条件式列出质子条件的步骤列出质子条件的步骤：2023/5/26 例1：一元弱酸水溶液一元弱酸水溶液，选择，选择HA和和H2O为参考水平：为参考水平：水的质子自递反应：水的质子自递反应：H2O+H2OHA 的解离反应：的解离反应：HA+H2OH3O+A-H3O+OH-质子条件质子条件：H+=A-+OH-失质子后产物失质子后产物失质子后产物失质子后产物得质子后产物得质子

29、后产物得质子后产物得质子后产物2023/5/26 例2：Na2CO3水溶液水溶液，选选 CO32-和和 H2O为参考水平：为参考水平：CO32-+2H2O H2CO3+OH-质子条件质子条件：H+HCO3-+2H2CO3=OH-得质子后产物得质子后产物得质子后产物得质子后产物 失质子后产物失质子后产物失质子后产物失质子后产物CO32-+H2OHCO3-+OH-H2O+H2OH3O+OH-2023/5/26Na2HPO4水溶液的质子条件：H2O和和HPO42-为参考水平：为参考水平：HPO42-+2H2O H3PO4+OH-质子条件：质子条件：H+H2PO4-+2H3PO4=PO43-+OH-H

30、PO42-+H2OH2PO4-+OH-HPO42-H+PO43-H2O+H2OH3O+OH-失质子后产物失质子后产物失质子后产物失质子后产物得质子后产物得质子后产物得质子后产物得质子后产物2023/5/26NH4HCO3水溶液的质子条件NH4+、HCO3-和和 H2O 为参考水平：为参考水平：HCO3-H+CO32-质子条件：质子条件：H+H2CO3=CO32-+NH3+OH-HCO3-+H2OH2CO3+OH-NH4+H+NH3H2O+H2OH3O+OH-失质子后产物失质子后产物失质子后产物失质子后产物得质子后产物得质子后产物得质子后产物得质子后产物2023/5/26化学平衡中，每一给定的分

31、析浓度等于各存在型体平衡浓度之和溶液呈电中性，荷正电的质点数应等于荷负电的质点数酸碱反应达平衡时酸失去的质子数等于碱得到的质子数物料平衡式（质量平衡式）物料平衡式（质量平衡式）MBEMBE电荷平衡式电荷平衡式CBECBE质子平衡式（质子条件式）质子平衡式（质子条件式）PBEPBE2023/5/26MBE练习练习例例1：C mol/mL的的HAC的物料平衡式的物料平衡式 C=HAC+AC-例例2：C mol/mL的的H3PO4的物料平衡式的物料平衡式 C=H3PO4+H2PO4-+HPO42-+PO43-例例3：C mol/mL的的Na2HPO4的物料平衡式的物料平衡式 Na+=2C C=H3P

32、O4+H2PO4-+HPO42-+PO43-例例4：C mol/mL的的NaHCO3的物料平衡式的物料平衡式 Na+=C C=H2CO3+HCO3-+CO32-化学平衡中，每一给定的分析浓度等于各存在型体平衡浓度之和2023/5/26CBE练习练习例例1：C mol/mL的的HAC的电荷平衡式的电荷平衡式 H+=AC-+OH-例例2：C mol/mL的的H3PO4的电荷平衡式的电荷平衡式 H+=H2PO4-+2HPO42-+3PO43-+OH-例例3：C mol/mL的的Na2HPO4的电荷平衡式的电荷平衡式 Na+H+=H2PO4-+2HPO42-+3PO43-+OH-例例4：C mol/m

33、L的的NaCN的电荷平衡式的电荷平衡式 Na+H+=CN-+OH-溶液呈电中性，荷正电的质点数应等于荷负电的质点数2023/5/26续续PBEPBE依据物料平衡和电荷平衡写质子条件式依据物料平衡和电荷平衡写质子条件式例例3：C mol/mL的的NaCN的质子条件式的质子条件式 物料平衡式：物料平衡式：Na+=C C=HCN+CN-（1）电荷平衡式：电荷平衡式：Na+H+=CN-+OH-（2）将（将（1）式带入（）式带入（2）式）式 质子条件式质子条件式 H+HCN=OH-2023/5/264.3.2 4.3.2 强酸强碱溶液强酸强碱溶液pHpH值的计算值的计算1强酸（强酸（Ca）HA HHA

34、H+A+A-H H2 2O HO H+OH+OH-当当当当C Ca a 1010-6-6 mol/Lmol/L，忽略水的解离，忽略水的解离，忽略水的解离，忽略水的解离精确式精确式近似式近似式近似式近似式*2023/5/26续强酸强碱续强酸强碱PHPH值计算值计算2强碱（强碱（Cb）精确式精确式B+H+BH+H2O H+OH 近似式近似式近似式近似式*2023/5/264.3.3 一元弱酸一元弱酸(碱碱)溶液溶液 pH的计算的计算HA+H2OH3O+A-H2O+H2OH3O+OH-质子条件质子条件：H+=A-+OH-代入质子条件式，代入质子条件式，得：得：HA=cHA（c：总浓度）总浓度）H+3

35、+KaH+2 (cKa+Kw)H+KaKw=02023/5/26讨论：讨论：（1）当计算允许有当计算允许有5%的误差时，如果弱酸的浓度的误差时，如果弱酸的浓度不是太小，即：不是太小，即：c/Ka105，可近似认为可近似认为HA等于总浓等于总浓度度 c，则：则：（3）若弱酸的若弱酸的Ka也不是太小也不是太小（cKa10Kw)，忽略忽略Kw项，则可得项，则可得最简式最简式：式式式式8式式（2）当计算允许有当计算允许有5%的误差时的误差时,（cKa10Kw)，HA不等于总浓度不等于总浓度 c，则：则：2023/5/26 例4：求求 0.12 molL-1 一氯乙酸溶液的一氯乙酸溶液的 pH，已知已知

36、 pKa=2.86.pH=解：解：cKa=0.12 10-2.86 10K w 水解离的水解离的 H+项可忽略。项可忽略。又又 c/Ka=0.12/10-2.86 =87105 不能用总浓度近似代替平衡浓度。不能用总浓度近似代替平衡浓度。48式式2023/5/26 例3：计算计算 10-4 molL-1的的 H3BO3 溶液的溶液的 pH。已知已知 pKa 如按最简式计算，则如按最简式计算，则 pH=6.62 两种计算相对误差约为两种计算相对误差约为8%解：解：cKa=10-410-9.24 10-14 10Kw 水解离产生的水解离产生的H+项不能忽略。项不能忽略。c/Ka=10-4/10-9

37、.24=105.24 105 可以用总浓度可以用总浓度 c 近似代替平衡浓度近似代替平衡浓度 H3BO3式式式式2023/5/26 例5：已知已知 HAc 的的 pKa=4.74，求求 0.30 molL-1 HAc 溶液的溶液的 pH。pH=解：解：cKa=0.30 10-4.74 10Kw c/Ka=0.30/10-4.74 105符合两个简化的条件，可采用最简式计算：符合两个简化的条件，可采用最简式计算：2023/5/264.3.4 两性物质溶液两性物质溶液 pH的计算的计算既可给出质子，显酸性；又可接受质子，显碱性。既可给出质子，显酸性；又可接受质子，显碱性。NaHCO3、K2HPO4

38、、NaH2PO4、NH4OAc、(NH4)2CO3及邻苯二甲酸氢钾等的水溶液。及邻苯二甲酸氢钾等的水溶液。NaHA质子条件质子条件：H2A+H+=A2-+OH-将平衡常数将平衡常数Ka1、Ka2及及KW代入上式，得：代入上式，得：2023/5/26精确计算式：精确计算式：(1)若若HA得、失质子能力都较弱，则得、失质子能力都较弱，则HAc；(2)若允许有若允许有5%误差，误差，cKa210Kw时，可略去时，可略去Kw项项;得近似计算式：得近似计算式：(3)如果如果 c/Ka110，则分母中的则分母中的Ka1可略去，可得：可略去，可得：（最简式）（最简式）2023/5/264.3.5 其他物质溶

39、液 pH的计算缓冲溶液：缓冲溶液：弱酸共轭碱（弱碱共轭酸）组成的缓冲溶液能弱酸共轭碱（弱碱共轭酸）组成的缓冲溶液能控制的控制的pH 范围为范围为pKa1。即即ca:cb1时，缓冲溶液的缓时，缓冲溶液的缓冲能力（或称缓冲容量）最大。冲能力（或称缓冲容量）最大。最简式：最简式：ca OHH+cb H+OH2023/5/26表表4-2常用的缓冲溶液常用的缓冲溶液2023/5/26由于共轭酸碱对的由于共轭酸碱对的Ka、Kb值不同，所形成的缓冲值不同，所形成的缓冲溶液能调节和控制的溶液能调节和控制的PH值范围也不同值范围也不同高浓度的强酸强碱溶液中，由于高浓度的强酸强碱溶液中，由于H+或或OH-的浓度很

40、的浓度很高，外加少量酸碱不会对溶液的酸度产生太大的影高，外加少量酸碱不会对溶液的酸度产生太大的影响。此时强酸强碱也就是缓冲溶液（响。此时强酸强碱也就是缓冲溶液（PH12）缓冲溶液具有不同的缓冲能力，其大小可用缓冲容缓冲溶液具有不同的缓冲能力，其大小可用缓冲容量来表示量来表示2023/5/26缓冲容量缓冲容量 一升缓冲溶液的一升缓冲溶液的PH值变化一个值变化一个PH单位所需加单位所需加入强酸或强碱的物质的量。入强酸或强碱的物质的量。缓冲容量的大小缓冲容量的大小与产生缓冲作用组分的浓度有关，浓度越高，缓冲容与产生缓冲作用组分的浓度有关，浓度越高，缓冲容量越大。量越大。与缓冲溶液中各组分的浓度比值有

41、关，若缓冲组分的与缓冲溶液中各组分的浓度比值有关，若缓冲组分的总浓度一定，缓冲组分的浓度比值为总浓度一定，缓冲组分的浓度比值为1 1时，缓冲容量最时，缓冲容量最大。大。2023/5/26缓冲范围缓冲范围:实际应用中，采用弱酸及其共轭碱的组分浓度实际应用中，采用弱酸及其共轭碱的组分浓度比为比为Ca Cb=10 1和和 Ca Cb=1 10作为缓冲溶液作为缓冲溶液PH值的值的缓缓冲范围。冲范围。PH=PKa 1如：如：HOAcNaOAc缓冲范围为缓冲范围为 PH=4.711，即，即标准缓冲溶液标准缓冲溶液 其其PH值是在一定温度下经过准确的实验测得的值是在一定温度下经过准确的实验测得的 目前国际上

42、规定的标准缓冲溶液有四种（在目前国际上规定的标准缓冲溶液有四种（在25时）时）饱和酒石酸氢钾饱和酒石酸氢钾 邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾 邻酸二氢钾邻酸二氢钾 邻酸氢二钠邻酸氢二钠 硼砂硼砂 2023/5/26练习题练习题v1 1、某一、某一250mL250mL溶液中溶液中.含有含有2.5102.510-8-8 molL molL-1-1 HClHCl，此溶液，此溶液pHpH值是值是vA A。7.60 B7.60 B。7.20 C7.20 C。7.00 D7.00 D。v答案：答案：2023/5/262 2、欲配制的缓冲溶液，应选用、欲配制的缓冲溶液，应选用vA A。甲酸。甲酸 (p(pK K

43、a a=3.74)=3.74)及其盐及其盐 vB B。HAc(pHAc(pK Ka a=4.74)Ac=4.74)Ac-vC C。NHNH3 3(p(pK Kb b=4.74)NH=4.74)NH4 4+vD D。羟氨。羟氨NHNH2 2OH(pOH(pK Kb b=8.04)NH=8.04)NH2 2OHOH2 2+v答案：答案：C Cv3 3、NHNH4 4AcAc水溶液的质子条件是水溶液的质子条件是答案：答案：HH+=NH=NH3 3 OHOH-HAcHAc2023/5/26几种酸溶液计算几种酸溶液计算H+的公式及使用条件的公式及使用条件(1)(a)精确计算式精确计算式 (b)近似计算式

44、，应用条件：近似计算式，应用条件：c/Ka105(c)最简式，应用条件：最简式，应用条件：c/Ka105;cKa10Kw一一元元弱弱酸酸两两性性物物质质 最简式，应用条件：最简式，应用条件：c/Ka110;cKa210Kw2023/5/26几种酸溶液计算几种酸溶液计算H+的公式及使用条件的公式及使用条件(2)(a)近似计算式，应用条件：近似计算式，应用条件：c/Ka1 10Kw ;2 Ka2/H+1(b)最简式，应用条件：最简式，应用条件：c/Ka1 105;cKa1 10Kw 2 Ka2/H+OH-H+cb H+OH-H+=Ka ca/cb缓缓冲冲溶溶液液2023/5/26续前强酸强碱溶液的

45、强酸强碱溶液的pHpH值值弱酸弱碱溶液的弱酸弱碱溶液的pHpH值值两性物质溶液两性物质溶液两性物质溶液两性物质溶液的的的的pHpHpHpH值值值值缓冲溶液的缓冲溶液的缓冲溶液的缓冲溶液的pHpHpHpH值值值值2023/5/26 例6：计算计算0.10 molL-1的邻苯二甲酸氢钾溶液的的邻苯二甲酸氢钾溶液的pH。解：解：查表得邻苯二甲酸氢钾的查表得邻苯二甲酸氢钾的 pKa1=2.89，pKa2 pKb2 从从 pKa1 和和 pKb2 可以认为可以认为HA c。cKa2 10-5.54 10Kw c/Ka1-2.89=77.6 10 2023/5/26 例7：分别计算分别计算0.05 mol

46、L-1NaH2PO4和和3.3310-2 molL-1 Na2HPO4 溶液的溶液的 pH。解：查表得解：查表得H3PO4的的pKa1=2.12，pKa2=7.20，pKa3 可以认为平衡浓度等于总浓度。可以认为平衡浓度等于总浓度。（1）对于）对于 0.05 molL-1 NaH2PO4 溶液溶液 cKa2=0.0510-7.20 10Kw c/Ka1-2.12=6.59 10Kw项不能略去。项不能略去。c/Ka2 10，Ka2可略去。可略去。pH=2023/5/26 例8：已已知知室室温温下下H2CO3的的饱饱和和水水溶溶液液浓浓度度约约为为0.040 molL-1，试求该溶液的试求该溶液的

47、pH。解：查表得解：查表得pKa1=6.38，pKa2=10.25。由于由于Ka1 Ka2，可按一元酸计算。可按一元酸计算。又由于又由于 cKa1=0.04010-6.38 10Kw c/Ka1-6.38=9.6104 105 检验：检验：2023/5/26 例9：计算计算 0.20 molL-1 Na2CO3溶液的溶液的 pH。解：查表得解：查表得 H2CO3 pKa1=6.38，pKa2=10.25。故故 pKb1=pKwpKa2=1410.25=3.75，同理同理 pKb2 由于由于 Kb1 Kb2（可按一元碱处理）可按一元碱处理）cKb1=0.2010-3.75 10Kw c/Kb1=

48、0.20/10-375=1125 105 H+=1.710-12 molL-12023/5/26v作业：6364 4(PH=7.10)6 14题v P62 思考题2023/5/264.4 酸碱滴定终点的指示方法酸碱滴定终点的指示方法滴定终点的两种指示方法：滴定终点的两种指示方法：a.a.仪器法：仪器法：通过测定滴定过程中电位等参数的变化。通过测定滴定过程中电位等参数的变化。可以确定化学计量点可以确定化学计量点(等当点等当点)附近电位的突跃。附近电位的突跃。b.b.指示剂法：指示剂法：化学计量点时指示剂颜色的突变。化学计量点时指示剂颜色的突变。简单、方便。简单、方便。2023/5/264.4.1

49、 酸碱指示剂的变色原理及选择酸碱指示剂的变色原理及选择 1.1.酸碱指示剂酸碱指示剂：一类有颜色的有机物质，随溶液一类有颜色的有机物质，随溶液pHpH的不同呈现不同颜色，颜色与结构相互关联。的不同呈现不同颜色，颜色与结构相互关联。酚酞：酚酞：三苯甲烷类，碱滴酸时用。三苯甲烷类，碱滴酸时用。变色范围：变色范围：8 810 10，无色变红色。，无色变红色。无色分子无色分子无色分子无色分子无色分子无色分子红色分子红色分子无色分子无色分子2023/5/26甲基橙指示剂甲基橙：甲基橙：有机弱碱，黄色的甲基橙分子，在酸性溶液有机弱碱，黄色的甲基橙分子，在酸性溶液中获得一个中获得一个H+，转变成为红色阳离子

50、。转变成为红色阳离子。偶氮类结构，酸滴碱时用。偶氮类结构，酸滴碱时用。变色范围：变色范围：3.1 3.1 4.4 4.4 橙红色变黄色。橙红色变黄色。2023/5/26表表4-3 几种常用酸碱指示剂的变色范围几种常用酸碱指示剂的变色范围2023/5/262.变色原理以以HIn表示弱酸型指示剂，在溶液中的平衡移动过表示弱酸型指示剂，在溶液中的平衡移动过程可简单表示如下：程可简单表示如下：HIn+H2O =H3+O+In-指示剂的颜色转变依赖于指示剂的颜色转变依赖于比值：比值：In-/HIn In-代表代表碱色碱色的深度；的深度；HIn代表代表酸色酸色的深度；的深度；2023/5/263.酸碱指示