仪器分析第04章酸碱滴定课件.ppt

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1、酸碱滴定1 酸碱平衡原理一、酸碱平衡二、分布系数和分布曲线三、酸碱溶液中H+浓度计算四、缓冲溶液 HF F-+H+H2PO4-HPO42-+H+NH4+NH3+H+一、酸碱平衡1、酸碱质子理论 酸 共轭碱+质子 通式:HA A-+H+酸碱半反应凡是能给出氢质子的物质是酸；凡是能接受氢质子的物质是碱。例:HF在水中的离解反应 半反应:HF F-+H+半反应:H+H2O H3O+总反应:HF+H2O F-+H3O+简写:HF F-+H+酸碱反应的实质是质子转移 一元弱碱的解离反应及平衡常数A-+H2O HA+OH-HA A-+H+一元弱酸的解离反应及平衡常数A-+H2O HA+OH-共轭酸碱对(H

2、A-A-)的Ka与Kb的关系为Ka Kb=Kw pKa+pKb=pKw=14.00HA A-+H+多元酸碱的解离平衡常数pKb1+pKa3=14.00pKb2+pKa2=14.00pKb3+pKa1=14.00 H3PO4 H2PO4-HPO42-PO43-Kb2Kb1Kb3Ka1Ka2Ka31、一元弱酸的分布系数HA H+A-c=HA+A-仅为H+和Ka 的函数，与分析浓度c无关！Ac-=0.15HAc=0.85例 计算pH4.00和8.00时HAc的HAc HAc、Ac Ac-解:已知HAc的Ka=1.7510-5 pH=4.00时 pH=8.00时 HAc=5.710-4,Ac-1.0H

3、+H+Ka KaH+Ka 2、二元弱酸的分布系数 以HH22CC22OO44为例c(H2A)=H2A+HA-+A2-H+2+H+Ka1+Ka1 Ka2H+2+H+Ka1+Ka1 Ka2H+2+H+Ka1+Ka1 Ka2H2A=H2Ac H2AA2-HA-HA-=c H2AA2-=c H2AH+2=H+Ka1 Ka1 Ka2H2A H+HA-H+A2-四种存在形式：H3PO4；H2PO4-；HPO42-；PO43-；分布系数：3；2；1；03、三元酸的分布系数 以H3PO4为例 3 3=H H+3 3 H H+3 3+H+H+2 2 K Ka a1 1+H+H+K Ka a1 1 K Ka a2

4、 2+K Ka a1 1 K Ka a2 2 K Ka a3 3 2 2=H H+2 2 K Ka a1 1H H+3 3+H+H+2 2 K Ka a1 1+H+H+K Ka a1 1 K Ka2 a2+K Ka a1 1 K Ka2 a2 K Ka a3 3 1 1=H H+K Ka a1 1 K Ka2 a2H H+3 3+H+H+2 2 K Ka a1 1+H+H+K Ka a1 1 K Ka2 a2+K Ka a1 1 K Ka2 a2 K Ka a3 3 0 0=H H+3 3+H+H+2 2 K Ka a1 1+H+H+K Ka a1 1 K Ka a2 2+K Ka a1 1

5、K Ka a2 2 K Ka a3 3K Ka a1 1 K Ka2 a2 K Ka a3 3pH=4.7时，2=0.994 3=1=0.003pH=9.8时，1=0.994 0=2=0.003H3PO4分布曲线（p pK Ka a1 1=2.12=2.12；p pK Ka a2 2=7.20=7.20；p pK Ka a3 3=12.36=12.36）三、酸碱溶液H+的计算1、质子条件式2、酸碱溶液H+的计算（1）一强酸碱（2）一元弱酸碱 HA（3）多元弱酸碱 H2A,H3A（4）两性物质 HA-（5）共轭酸碱 HA+A-（6）混合酸碱 强+弱.弱+弱1、质子条件式(1)先选零水准(大量存在

6、,参与质子转移的物质)，一般选取投料组分及H2O(2)将零水准得质子的产物写在等式一边,失质子的产物写在等式另一边(3)浓度项前乘上得失质子数质子条件式(proton balance equation,PBE)准确反映整个平衡体系中质子转移的严格数量关系式。列出质子条件的步骤：质子条件式:H+=A-+OH-失质子产物得质子产物零水准例：一元弱酸中，HA、H2O大量存在,为零水准 HA H+A-H2O H+OH-例：写出Na2CO3水溶液的质子条件式:解：零水准：CO32-、H2O质子条件式为：H+HCO3-+2H2CO3=OH-失质子产物得质子产物零水准 CO32-+H2O HCO3-+OH-

7、CO32-+2H2O H2CO3+2OH H2O H+OH-两性物质质子条件 例3：写出NaHCO3水溶液的质子条件式:解：零水准：HCO3-、H2O 质子条件式为：H+H2CO3=CO32-+OH-HCO3-CO32-+H+HCO3-+H2O OH+H2CO3 H2O OH-+H+零水准得质子产物失质子产物(1)强酸强碱溶液强酸(HCl):强碱(NaOH):最简式:OH-=cNaOH最简式:H+=cHCl2、酸碱溶液H+的计算H+=质子条件式：HA、H2O大量存在,为零水准 HA H+A-H2O H+OH-（2）一元弱酸(HA)A-+OH-展开则得一元三次方程,数学处理麻烦!质子条件式:H+

8、=A-+OH-精确表达式:H+Ka caH+HA=酸碱平衡关系式分布系数3）若:cKa10Kw，c/Ka 105，则得近似式:4）若:cKa10Kw，c/Ka 105,HA HA ccaa计算弱碱时将H+换为OH-，将Ka换为Kb。例：计算0.20molL-1Cl2CHCOOH 的pH(pKa=1.26)如不考虑酸的离解(用最简式:pH=0.98),则 Er=29%解:cKa=0.2010-1.26=10-1.96 10Kw c/Ka=0.20/10-1.26=100.56 105故近似式:解一元二次方程:H+=10-1.09 则pH=1.09H+=HA-+2A2-+OH-(4)二元弱酸(H2

9、A)质子条件式：H2A、H2O大量存在,为零水准 H2A+H2O H+HA-H2A+2H2O 2H+A2-H2O H+OH-H+=HA-+2A2-+OH-质子条件:整理得cKa1 10Kw2Ka2H+可忽略的简化与一元弱酸的最简式相同！(5)两性物质溶液两性物质：在溶液中既起酸(给质子)、又起碱（得质子）的作用多元酸的酸式盐 Na2HPO4,NaH2PO4 弱酸弱碱盐 NH4Ac氨基酸 两性物质质子条件（NaHA）零水准：HA-、H2O HA-H+A2-HA-+H2O H2A+OH H2O H+OH-A2-+OH-H+H2A=质子条件:H+H2A=A2-+OH-精确表达式:酸碱平衡关系式若c/

10、Ka110，则“Ka1”可略，得 若 Ka1Ka2,HA-c(pKa 3.2)近似计算式:H+=c Ka1Ka2 Ka1+c H+=Ka1(cKa2+Kw)Ka1+c若cKa2 10Kw 则 Kw可忽略最简式:简化处理 例：0.1molL-1 NaHCO3溶液的pHH2CO3 HCO3-CO32-pH=8.34综合考虑、分清主次、合理取舍、近似计算（6）酸碱溶液H+的计算小结质子条件 酸碱平衡关系H+的精确表达式近似处理H+的近似计算式和最简式缓冲溶液：能抵抗外加少量的酸、少量的碱或稀释，使溶液的pH值基本保持不变的溶液。四、酸碱缓冲溶液缓冲溶液的组成：共轭酸碱对 两性物质 较高浓度的强酸强碱

11、缓冲溶液pH计算ca mol L-1的HA与cb mol L-1的A-pH=pKa+lg cacb缓冲范围：溶液具有缓冲能力的pH范围pH=1 缓冲溶液的选择原则 不干扰测定 例如：EDTA滴定Pb2+，不用HAc-Ac-有较大的缓冲能力，足够的缓冲容量 较大浓度(0.011molL-1);pHpKa 即cacb1 1 HAc NaAc:pKa=4.76(45.5)NH4ClNH3:pKb=4.75(810)(CH2)6N4(CH2)6N4H+:pKb=8.87（4.56）作业P64习题 2、4(1)(2)、5(1)、11、12 一、滴定曲线 二、滴定终点判断指示剂法 三、酸碱滴定应用 四、定

12、量计算示例 五、非水滴定2 酸碱滴定及其应用一、滴定曲线 强碱滴定强酸强碱滴定弱酸1.一元酸碱的滴定曲线2.多元酸碱的滴定曲线滴定曲线以滴定过程中加入滴定剂体积V的变化和溶液体系中pH的变化所得的曲线图。VpH3.离子酸碱的滴定曲线(1)强碱滴定强酸 基本反应:H+OH-=H2O 滴定开始前H+=0.1000molL-1 pH=1.00 pH=7.00 滴定开始至计量点前 化学计量点 计量点后被测物 滴定剂 0.1000molL-11、一元酸碱的滴定0.1000molL-1NaOH溶液滴定20.00mL 0.1000molL-1的HCl溶液pH突跃NaOH加入量A 酚酞B 计量点C 甲基橙特点：1）起点pH低2）pH突跃大（pH=5.4）3）酸碱浓度不同，突跃长短不同。0.1000molL-1NaOH溶液滴定20.00mL 0.1000molL-1的HCl溶液pH1210864200 10 20 30 409.74.3突 突跃 跃酚酞甲基红甲基橙不同浓度NaOH溶液滴定不同浓度HCl溶液的滴定曲线0 10 20 30 40pH1210864210.79.78.77.05.34.33.30.01molL-1 0.1molL-1 1molL-1浓度增大10倍，突跃增加2个pH单位。NaOH加入量5.38.74.39.73.310.7