分析化学05省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、 强酸强酸(HCl)+弱酸弱酸(HA)质子条件质子条件:H+=cHCl+A-+OH-(近似式近似式)若若CHCl A-,则忽略弱酸离解则忽略弱酸离解:H+c HCl (最简式最简式)5.混合酸碱体系混合酸碱体系 KacaH+=cHCl +Ka+H+1第1页两弱酸两弱酸(HA+HB)溶液溶液质子条件质子条件:H+=A-+B-+OH-HA cHA HBcHB酸碱平衡关系酸碱平衡关系KHAHAH+=+KHBHBH+H+H+KHAcHAH+KHAcHA+KHBcHBKHAcHAKHBcHB2第2页 综合考虑、分清主次、合理取舍、近似计算综合考虑、分清主次、合理取舍、近似计算酸碱溶液酸碱溶液H+计算总结
2、计算总结质子条件质子条件物料平衡物料平衡电荷平衡电荷平衡 酸碱平衡关系酸碱平衡关系 H+准确表示式准确表示式近似处理近似处理H+近似计算式和最简式近似计算式和最简式3第3页一元弱酸一元弱酸c Ka10Kw ,c/Ka100c Ka10Kw,c/Ka100溶液溶液PH值计算式比较值计算式比较强酸强碱溶液强酸强碱溶液c106,H+=c准确式:准确式:普通情况普通情况:多元酸多元酸 0.05Ka2Ka1cac Ka110Kw ,c/Ka1100c Ka110Kw,c/Ka11004第4页溶液溶液PH值计算式比较值计算式比较两性物质两性物质缓冲溶液缓冲溶液Ka1与与Ka2相差较大相差较大c Ka210
3、Kw,c/Ka1 10 c Ka2 10Kw,c/Ka1105第5页5.5 酸碱酸碱缓冲溶液缓冲溶液1 1、缓冲溶液定义、缓冲溶液定义缓冲溶液(缓冲溶液(buffer)buffer):能够减缓少许外加强酸能够减缓少许外加强酸/强碱强碱或适量稀释而保持其或适量稀释而保持其pH基本不变溶液基本不变溶液组成:组成:1 1)浓度较大弱酸及其共轭碱)浓度较大弱酸及其共轭碱 如:如:HAcAc,NH4NH3 2)pH12强碱强碱 (能抵抗酸碱影响,不含有抗稀释作用)(能抵抗酸碱影响,不含有抗稀释作用)作用:作用:抵抗少许外加酸碱对溶液抵抗少许外加酸碱对溶液pH影响影响7第7页缓冲溶液缓冲溶液pH计算计算1
4、)普通缓冲溶液)普通缓冲溶液:2 2)标准缓冲溶液:)标准缓冲溶液:应以活度进行计算,用于校准酸度计等应以活度进行计算,用于校准酸度计等实际中,缓冲溶液实际中,缓冲溶液pH普通以测定结果为准。普通以测定结果为准。缓冲溶液有效缓冲范围:缓冲溶液有效缓冲范围:pH=pKa 18第8页例:例:将将20 g六次甲基四胺溶于水中,加六次甲基四胺溶于水中,加4.0mL浓浓 HCl(12molL-1),配置成配置成100mL缓冲溶液,计算缓冲溶液,计算 pH值。值。解:解:nHCl=12 mol L-1=0.048 mol(CH2)6 N4+HCl =(CH2)6 N4 H+Cl0.1427-0.048 0
5、.048n =0.1427 mol(CH2)6 N4=7.210-6 =3.610-6 mol L-19第9页 意义为意义为1 1升溶液升溶液pH值增加值增加dpH单位时所需单位时所需强碱强碱dnB(摩尔),或时(摩尔),或时1升溶液升溶液pH值减小值减小dpH单位时所需单位时所需强酸强酸dnA(摩尔)量(摩尔)量 定义式定义式2 缓冲容量缓冲容量(buffer capacity)缓冲容量:缓冲容量:衡量缓冲溶液缓冲能力大小,用衡量缓冲溶液缓冲能力大小,用 表示表示 dc/dpH缓冲容量缓冲容量越大,缓冲能力越强越大,缓冲能力越强10第10页2 缓冲容量缓冲容量加合性:加合性:=H+OH-HA
6、 =2.3H+2.3OH-+2.3HAAcHA对于对于pH在在pKa 1范围内范围内HA =2.3HAAcHA pHpKa时,时,即即HA=A 极大极大0.575cHA酸度一定时,酸度一定时,随随C增大而增大增大而增大CC一定时,一定时,随随H+改变而改变改变而改变将将HA对对H+求导,并令求导,并令求导值为零,可求得求导值为零,可求得HA极大值极大值11第11页例:计算例:计算0.10molL-1 HAc和和0.10molL-1 NaAc缓冲溶液缓冲溶液pH值及值及。=4.74解:解:=0.115=2.300.500.500.20对缓冲体系对缓冲体系对缓冲体系对缓冲体系12第12页标准缓冲溶
7、液标准缓冲溶液校准酸度计校准酸度计3 惯用缓冲溶液惯用缓冲溶液pH 标标 准准 溶溶 液液pH(25)饱和酒石酸氢钾饱和酒石酸氢钾(0.034molL-1)3.560.050 molL-1 邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾4.010.025 molL-1 KH2PO4 0.025 molL-1 Na2HPO46.860.010 molL-1硼砂硼砂 9.1813第13页惯用缓冲溶液惯用缓冲溶液8.5109.25NH4+NH38.5109.24硼砂硼砂(H3BO3+H2BO3-)7.598.21三羟甲基甲胺三羟甲基甲胺+HCl6.587.21H2PO4-+HPO42-4.56.05.13六次甲基四胺
8、六次甲基四胺+HCl45.54.76HAc+NaAc34.53.77甲酸甲酸+NaOH23.52.86氯乙酸氯乙酸+NaOH1.53.02.35氨基乙酸氨基乙酸+HCl缓冲范围缓冲范围pKa缓冲溶液缓冲溶液14第14页4 缓冲溶液选择标准缓冲溶液选择标准 不干扰测定不干扰测定 比如:比如:EDTA滴定滴定Pb2+,不用不用HAc-Ac-有较大缓冲能力,足够缓冲容量有较大缓冲能力,足够缓冲容量 较大浓度较大浓度(0.011molL-1);pHpKa 即即ca cb1 1 15第15页1、欲测定、欲测定pH9溶液溶液pH值,以下溶液中适宜校正值,以下溶液中适宜校正pH计是计是A.0.050mol/
9、L邻苯二甲酸氢钾溶液邻苯二甲酸氢钾溶液B.0.025 molL-1 KH2PO4 0.025 molL-1 Na2HPO4C.0.010 molL-1硼砂溶液硼砂溶液D.0.10 molL-1 NH30.10 molL-1 NH4Cl答案:答案:C2、欲配制、欲配制pH=9.0缓冲溶液,应选取缓冲溶液,应选取A.甲酸甲酸(pKa=3.74)及其盐及其盐 B.HAc(pKa=4.74)Ac-C.NH3(pKb=4.74)NH4+D.羟氨羟氨NH2OH(pKb=8.04)NH2OH2+答案:答案:C16第16页甲基橙甲基橙(MO)1、作作用用原原理理:酸酸碱碱指指示示剂剂普普通通为为弱弱有有机机酸
10、酸或或有有机机碱碱,它它酸酸式式与与其其共共轭轭碱碱式式含含有有不不一一样样颜颜色色。当当溶溶液液pH改改变变时,指示剂共轭酸碱构型互化,引发颜色改变。时,指示剂共轭酸碱构型互化,引发颜色改变。5.6 酸碱酸碱指示剂指示剂H+OH-红红3.1橙橙4.04.4黄黄pKa=3.417第17页理论变色点理论变色点碱式色碱式色碱式色碱式色酸式色酸式色混合色混合色混合色混合色2 指示剂变色范围指示剂变色范围18第18页3.3.指示剂理论变色范围和实际变色范围指示剂理论变色范围和实际变色范围1 1)理论变色范围:)理论变色范围:pKHIN1(如甲基橙为(如甲基橙为2.44.4)2 2)实实际际变变色色范范
11、围围:由由眼眼睛睛观观察察得得出出(如如甲甲基基橙橙实实际际变变色色范范围为围为3.13.14.44.4)因因为为人人眼眼睛睛对对各各种种颜颜色色敏敏感感程程度度不不一一样样,造造成成实实际际变变色色范范围与理论变色范围可能不一致围与理论变色范围可能不一致19第19页甲基橙甲基橙MO甲基红甲基红MR酚酞酚酞 PP3.1 4.44.4 6.28.0 9.63.45.19.04、惯用单一酸碱指示剂惯用单一酸碱指示剂百里酚酞百里酚酞:无色无色 9.4-10.0(浅蓝浅蓝)-10.6蓝蓝20第20页5 5、混合指示剂(、混合指示剂(mixed indicator)mixed indicator)利利用
12、用颜颜色色之之间间互互补补作作用用,含含有有颜颜色色改改变变较较为为敏敏锐锐和和变变色范围窄特点色范围窄特点1 1)两种或两种以上指示剂混合)两种或两种以上指示剂混合 比如:比如:比如:比如:甲基红甲基红甲基红甲基红 溴甲酚绿溴甲酚绿溴甲酚绿溴甲酚绿 混合后混合后混合后混合后pH4.9 pH4.9 pH4.9 pH5.2 pH5.2 pH5.2 pH5.2 黄色黄色黄色黄色 蓝色蓝色蓝色蓝色 绿色绿色绿色绿色 pH 0 2 4 6 8甲基红甲基红溴甲酚绿溴甲酚绿溴甲酚绿溴甲酚绿甲基红甲基红5 521第21页pHpH值值值值 甲基橙甲基橙甲基橙甲基橙 靛蓝靛蓝靛蓝靛蓝 混合后混合后混合后混合后3
13、.1 3.1 红色红色红色红色 蓝色蓝色蓝色蓝色 紫色紫色紫色紫色4.1 4.1 橙色橙色橙色橙色 蓝色蓝色蓝色蓝色 浅灰色浅灰色浅灰色浅灰色4.4 4.4 黄色黄色黄色黄色 蓝色蓝色蓝色蓝色 绿色绿色绿色绿色 2 2)指示剂惰性染料)指示剂惰性染料(不随溶液不随溶液H+浓度改变而改变浓度改变而改变颜色)颜色)22第22页6 影响指示剂变色范围原因影响指示剂变色范围原因指示剂用量指示剂用量:宜少不宜多,宜少不宜多,对单色指示剂影响较大对单色指示剂影响较大 例:例:50100mL溶液中溶液中23滴滴PP,pH9变色,变色,而而1015滴滴PP,pH8变色变色离子强度离子强度:影响:影响pKHIn
14、温度温度其它其它23第23页(一一)强碱滴定强酸强碱滴定强酸 1.1.滴定过程中滴定过程中滴定过程中滴定过程中pHpHpHpH改变改变改变改变2.2.2.2.2.2.强碱滴定强酸滴定曲线强碱滴定强酸滴定曲线强碱滴定强酸滴定曲线强碱滴定强酸滴定曲线3.3.3.3.3.3.指示剂选择指示剂选择指示剂选择指示剂选择5.7 酸碱酸碱滴定原理滴定原理24第24页例例:0.1000 mol/L NaOH 溶溶液液滴滴定定 20.00 mL0.1000 mol/L HCl溶液。溶液。A.A.滴定前滴定前 pH=1.00pH=1.00B.B.滴定至化学计量点前滴定至化学计量点前 当加入滴定剂为当加入滴定剂为1
15、8.00mL时,时,H+=0.1000 (20.0018.00)/(20.00+18.00)=5.26 10-3 mol/L pH=2.281.1.滴定过程中滴定过程中滴定过程中滴定过程中pHpHpHpH改变改变改变改变25第25页加入滴定剂体积为加入滴定剂体积为 19.98 ml时时(相对误差相对误差-0.1%)H+=0.1000 (20.00-19.98)/(20.00+19.98)=5.0 10-5 mol/L pH=4.30c.化学计量点,即加入滴定剂体积为化学计量点,即加入滴定剂体积为 20.00mL pH=7.0026第26页加入滴定剂体积为加入滴定剂体积为 20.02mL,过量,
16、过量0.02 mL OH-=0.1000 (20.0220.00)/(20.00+20.02)=5.0 10-5 mol/L pOH=4.30,pH=14-4.30=9.70加入滴定剂体积为由加入滴定剂体积为由19.98 ml到到20.02mL时时,pH=9.70-4.305.40 d.d.化学计量点后,溶液化学计量点后,溶液pHpH值取决于过量值取决于过量NaOHNaOH浓度浓度27第27页 滴滴定定突突跃跃:化化学学计计量量点点前前后后由由1滴滴滴滴定定剂剂(约约0.04mL)所引发溶液所引发溶液pH值急剧改变值急剧改变 滴滴定定突突越越范范围围:化化学学计计量量点点前前后后0.1相相对对
17、误误差差范范围内溶液围内溶液pH改变范围(改变范围(pH=9.7-4.35.4)28第28页0.1000molL-1 NaOH滴定 20.00mL 0.1000molL-1 HCl12.522.040.0011.681.10022.00sp后后:OH-=10.701.01020.209.701.00120.027.001.020.00 sp:H+=OH-=10-7.004.300.99919.983.300.9919.80sp前前:H+=2.280.9018.00滴定前滴定前:H+=c(HCl)1.0000.00H+计算式计算式pHaNaOHmL突突跃跃29第29页2 2、强碱酸滴定曲线、强碱
18、酸滴定曲线突跃范围突跃范围pHpHT T0 1 2 a30第30页强碱酸滴定曲线强碱酸滴定曲线PPPPMRMRMOMO突跃范围突跃范围pHpHT TPP 8.0MR 5.00 1 2 a31第31页3 3、指示剂选择、指示剂选择 指指示示剂剂选选择择应应以以滴滴定定突突跃跃范范围围为为准准,凡凡变变色色范范围围全全部部或或部部分分落落在在滴滴定定曲曲线线突突跃跃范范围围内内指指示示剂剂都都可可用用来来指指示示滴滴定定终点终点 pKa应落在突跃范围内,且离化学计量点越近越好应落在突跃范围内,且离化学计量点越近越好 32第32页0 1 2pH1210864210.79.78.77.05.34.33
19、.30.01molL-1 0.1molL-1 1molL-1浓度增大浓度增大10倍,倍,突跃增加突跃增加2个个pH单位。单位。5.38.74.39.73.310.74、影响突跃范围大小原因影响突跃范围大小原因 浓度越大,突跃范围越大浓度越大,突跃范围越大33第33页2 2、滴定过程、滴定过程pHpH改变改变以以0.1000mol/L NaOH溶液滴溶液滴20.00mL0.1000mol/LHAcpH=2.87强碱滴定弱酸强碱滴定弱酸 1 1、滴定反应:、滴定反应:a.a.滴定开始前,滴定开始前,一元弱酸一元弱酸(用最简式计算用最简式计算)34第34页 b.化学计量点前化学计量点前 开开始始滴滴
20、定定后后,溶溶液液即即变变为为HAc-NaAc缓缓冲冲溶溶液液;按按缓缓冲冲溶液溶液pH进行计算。进行计算。加入滴定剂体积加入滴定剂体积 19.98 mL时:时:cHAc =0.1000 0.02/(20.00+19.98)=5.00 10-5 mol/L cAc =0.1000 19.98/(20.00+19.98)=5.00 10-2 mol/L pH=pKa+lgcAc-/cHAc =4.74+lg 5.00 10-2/(5.00 10-5)=7.74 溶液溶液 pH=7.74 35第35页c.c.化学计量点化学计量点 生成生成HAc共轭碱共轭碱NaAc(弱碱),浓度为:(弱碱),浓度为
21、:0.050 mol/L pOH=5.28 pH=8.72d.化学计量点后化学计量点后 加入滴定剂体积加入滴定剂体积 20.02 mL,溶液,溶液pH由由NaOH决定决定 OH-=(0.1000 0.02)/(20.00+20.02)=5.0 10-5 mol/L pOH=4.30 pH=9.7036第36页0.10molL-1 NaOH滴定滴定20.00mL 0.10molL-1 HAc,Ka=10-4.76NaOHmLT%组成组成pH(HAc)H+计算式计算式00HA2.88n 与滴定强酸pH相同10.0050.0HA+A-4.7618.0090.0HA+A-5.7119.8099.0HA
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