第四章酸碱平衡与酸碱滴定法课件.ppt

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1、第四章 酸碱滴定法,Acid-Base Titration,本章重点:酸碱平衡理论的基本概念;不同pH溶液中酸碱的分布曲线(概念);质子条件与一元弱酸碱溶液pH值的计算;缓冲溶液;酸碱指示剂;一元酸碱的滴定曲线及公式,第四章 酸碱滴定法Acid-Base Titration本章,一些物质的酸度（pH）,土壤:57 海水:7.88.3人体液和分泌物:血液:7.357.45 胃液:0.87（0.13molL-1）肝胆汁:7.48.5 胆囊胆汁:5.46.9脑脊液:7.4 粪便:7.07.5胰液:8.0 尿(正常):4.88.4 肠液:7.7 静止细胞内:7.07.5眼房水:7.2 唾液:7.2 人

2、乳:7.4,一些物质的酸度（pH）土壤:57,4-1 酸碱平衡的理论基础（1）,酸碱质子理论,通式:,酸碱半反应,4-1 酸碱平衡的理论基础（1）酸碱质子理论通式:酸碱半反应,例：HAc在水中的离解反应,半反应1：HAc Ac-+H+半反应2：H+H2O H3O+,总反应：HAc+H2O Ac-+H3O+简写为：HAc Ac-+H+,例：HAc在水中的离解反应半反应1：,例：NH3在水中的离解反应,半反应1：NH3+H+NH4+半反应2：H2O H+OH-,总反应：NH3+H2O NH4+OH-,例：NH3在水中的离解反应半反应1：NH3+,例：水的质子自递反应,半反应1：H2O OH-+H+

3、半反应2：H+H2O H3O+,总反应：H2O+H2O OH-+H3O+简写为：H2O OH-+H+,酸碱反应的实质是质子转移,例：水的质子自递反应半反应1：,+172pm252pm102pm110,-229pm,4-1 酸碱平衡的理论基础（2）,活度与浓度活度：离子在化学反应中起作用的有效浓度,溶液无限稀时：=1中性分子：=1溶剂活度：=1,4-1 酸碱平衡的理论基础（2）活度与浓度溶液无限稀时：=,Debye-Hckel公式,（适用于I0.1）,离子强度I：,Zi：电荷数,常数：B=3.28（25C），与温度、介质常数有关,离子体积参数：，单位：nm（可查表获得）,Debye-Hckel公

4、式（适用于I0.1）离子强度I：,离子和水合离子半径,H+：=0.9,离子和水合离子半径H+：=0.9,活度系数图,I 一定，电荷数高，电荷数一定，I，0 0.1，0.1 0.5两段,活度系数图0.1 0.2 0.3,4-1 酸碱平衡的理论基础（3）,酸碱反应类型及平衡常数水的质子自递反应一元弱酸（碱）的离解多元弱酸（碱）的离解,4-1 酸碱平衡的理论基础（3）酸碱反应类型及平衡常数,水的质子自递反应,pKw:as a function of temperatureAnalytical Chemistryp94 R.Kellner,水的质子自递反应pKw:as a function of,一元

5、弱酸（碱）的离解,共轭酸碱对（HA-A-）的Ka和Kb关系,一元弱酸（碱）的离解共轭酸碱对（HA-A-）的Ka和Kb关系,多元酸（碱）的离解,多元酸（碱）的离解,例：求S2-的共轭酸的离解常数,解：,例：求S2-的共轭酸的离解常数解：,4-2 pH对弱酸（碱）型体分布的影响,4-2 pH对弱酸（碱）型体分布的影响,一元弱酸的分布系数,一元弱酸的分布系数,例：已知HAc的Ka=1.7510-5，计算pH4.0和8.0时的1和0,解：,pH=4.0时：,pH=8.0时：,例：已知HAc的Ka=1.7510-5，计算pH4.0和8,第四章酸碱平衡与酸碱滴定法课件,HAc的-pH图,HAc的-pH图0

6、 2,HF与HCN的-pH图,HF与HCN的-pH图0 2 4,二元弱酸的分布系数,二元弱酸的分布系数,H2CO3的-pH图,H2CO3的-pH图0 2 4,酒石酸（H2A）的-pH图,酒石酸（H2A）的-pH图0 2,三元弱酸的分布系数,三元弱酸的分布系数,磷酸（H3PO4）的型体分布图,磷酸（H3PO4）的型体分布图0 2,4-3 酸碱溶液pH的计算,溶液中三大平衡关系物料平衡式（MBE）电荷平衡式（CBE）质子条件式（PCE）,4-3 酸碱溶液pH的计算溶液中三大平衡关系,物料平衡式（MBE）,在平衡状态下，某一组分的分析浓度等于该组分各种型体的平衡浓度之和。例：浓度为c的HAc溶液例：

7、浓度为c的NaHCO3溶液,物料平衡式（MBE）在平衡状态下，某一组分的分析浓度等于该组,电荷平衡式（CBE）,处于平衡状态的水溶液是电中性的例：浓度为c的HAc溶液例：浓度为c的Na2CO3溶液,电荷平衡式（CBE）处于平衡状态的水溶液是电中性的,质子条件式（PCE）（1）,反应平衡时，酸失去的质子数与碱得到的质子数一定相等。写PCE时，首先要确定零水准（大量存在并且参与质子转移的物质），然后根据零水准得失电子情况写出等式。例：HAc溶液零水准：H2O and HAc,质子条件式（PCE）（1）反应平衡时，酸失去的质子数与碱得到,质子条件式（PCE）（2）,例：写出NH4HCO3的PCE零水

8、准：PCE：,例：写出Na2H2PO4的PCE零水准：PCE：,质子条件式（PCE）（2）例：写出NH4HCO3的PCE例：,一元弱酸（碱）溶液pH值的计算（1）,HA,一元弱酸（碱）溶液pH值的计算（1）HA,一元弱酸（碱）溶液pH值的计算（2）,同理,对于允许误差为5%pH值误差？,对于允许误差为5%,一元弱酸（碱）溶液pH值的计算（2）同对于允许误差为5%对于,例：计算0.30 molL-1的HOAc溶液的pH,解：,采用最简式,例：计算0.30 molL-1的HOAc溶液的pH解：采用,两性物质溶液pH的计算（1）,不作要求,两性物质溶液pH的计算（1）不作要求,两性物质溶液pH的计算

9、（2）,不作要求,两性物质溶液pH的计算（2）不作要求,其它酸碱溶液pH的计算,强酸（碱）多元酸（碱）共轭酸碱体,其它酸碱溶液pH的计算强酸（碱）,例：在100 mL 含HAc和NaAc均为0.1 molL-1的溶液中加入1 mL 6 molL-1的HCl溶液，计算前后pH的变化。,解：,例：在100 mL 含HAc和NaAc均为0.1 molL,酸碱缓冲溶液,一类非常重要的溶液体系，对化学和生物化学有着特别重要的作用，能够维持溶液的酸度，使其不因外加少量酸、碱或溶液的稀释而发生显著的变化。,影响的因素：共轭酸碱对的比例共轭酸碱对的浓度,酸碱缓冲溶液一类非常重要的溶液体系，对化学和生物化学有着

10、特别,用于配制常用缓冲溶液的物质,用于配制常用缓冲溶液的物质,全域缓冲溶液 pH图,pKa：3、5、7、9、11五种弱酸；c0.1mol/L，max=0.058,全域缓冲溶液 pH图0 2,常用标准缓冲溶液,标准缓冲溶液的pH是实验测定的，计算时应做活度校正,常用标准缓冲溶液标准缓冲溶液的pH是实验测定的，计算时应做活,4-4 酸碱指示剂（1）,甲基橙 Methyl Orange（MO）,4-4 酸碱指示剂（1）甲基橙 Methyl Orange,4-4 酸碱指示剂（2）,甲基红 Methyl Red（MR）,4-4 酸碱指示剂（2）甲基红 Methyl Red（,4-4 酸碱指示剂（3）,酚

11、酞 Phenolphthalein（PP）,4-4 酸碱指示剂（3）酚酞 Phenolphthalein,指示剂变色范围的确定,变色范围：pKa1.0,指示剂变色范围的确定变色范围：pKa1.0,常用指示剂变色范围,常用指示剂变色范围 pKa=9.1MO,影响指示剂变色间隔的因素,指示剂用量：双色指示剂单色指示剂温度:3.1-4.4（25C）；2.5-3.7（100 C）MR盐类:I；吸光引起会改变指示剂颜色的深度和色调,能观察到颜色的最小浓度（常数）,影响指示剂变色间隔的因素指示剂用量：能观察到颜色的最小浓度（,混合指示剂（1）,混合指示剂（1）7.2黄,混合指示剂（2）,混合指示剂（2）p

12、H 3,4-5 一元酸碱的滴定（1）,强碱滴定强酸（NaOHHCl）,4-5 一元酸碱的滴定（1）强碱滴定强酸（NaOHHCl）,0.1000 molL-1 NaOH滴定20.00 mL 0.1000molL-1 HCl,0.1000 molL-1 NaOH滴定20.00 mL,滴定曲线,0 100 200 T%,pH121086420,0.1M NaOH0.1M HCl,PP 9.0MR 6.2MO 4.4,0.1M HCl0.1M NaOH,PP 8.0MR 5.0,滴定曲线0 10,不同浓度的强碱滴定强酸的滴定曲线,0 100 200 T%,pH121086420,NaOHHCl,不同浓

13、度的强碱滴定强酸的滴定曲线0,4-5 一元酸碱的滴定（2）,强碱滴定弱酸（NaOHHAc）,4-5 一元酸碱的滴定（2）强碱滴定弱酸（NaOHHAc）,0.1000 molL-1 NaOH滴定20.00 mL 0.1000molL-1 HAc,0.1000 molL-1 NaOH滴定20.00 mL,滴定曲线,pH121086420,0.1M NaOH0.1M HAc,PP 9.0,滴定曲线pH0.1M NaOHPP 9.0,不同浓度的强碱滴定弱酸的滴定曲线,NaOHHAc,不同浓度的强碱滴定弱酸的滴定曲线NaOH0,强碱滴定不同强度的酸,pH1210 8 6 4 2,0 50 100 150

14、 T%,0.1M NaOH0.1M HB,强碱滴定不同强度的酸pH0 50,酸（碱）滴定可行性条件,Et：终点误差pH=pHsp-pHepKt：滴定反应常数csp：终点时反应物浓度,酸（碱）滴定可行性条件Et：终点误差,0 50 100 150 T%,pH12108642,强酸滴定弱碱的滴定曲线,0.1M HCl0.1M NH3,0 50,4-6 多元酸碱的滴定（1）,酒石酸（H2A）的-pH图,4-6 多元酸碱的滴定（1）0 2,4-6 多元酸碱的滴定（2）,多元酸分步滴定的条件,多元酸全部质子被中和的滴定条件,4-6 多元酸碱的滴定（2）多元酸分步滴定的条件多元酸全部质,0 100 200

15、 300 T%,pH12108642,0.1 M NaOH滴定0.1 M H3PO4,0 100 200,4-6 多元酸碱的滴定（3）,混合酸的滴定,4-6 多元酸碱的滴定（3）混合酸的滴定,CO32-pKb1=3.7pKb2=7.6pKb=3.9,甲酚红-百里酚蓝粉8.2-8.4紫,0.1 M HCl滴定0.1 M Na2CO3,pH0 100,4-7 酸碱滴定法应用示例（1）,混合碱的测定（双指示剂法）,V1=0:NaHCO3V2=0:NaOHV1=V2:Na2CO3V1V2:NaOH（V1V2）Na2CO3（V2）V1V2:Na2CO3（V1）NaHCO3（V2V1）,4-7 酸碱滴定法

16、应用示例（1）混合碱的测定（双指示剂法）V,例：称取混合碱试样1.200 g，溶于水，用0.5 molL-1 HCl溶液滴定至酚酞褪色，用去30.00 mL。然后加入甲基橙，继续滴定至溶液呈现橙色，又用去5.00 mL，求各组分百分含量。,解：,例：称取混合碱试样1.200 g，溶于水，用0.5 mol,4-7 酸碱滴定法应用示例（2）,硼酸（pKa=9.24）的滴定,4-7 酸碱滴定法应用示例（2）硼酸（pKa=9.24）的滴,4-7 酸碱滴定法应用示例（3）,铵盐的测定（1）,指示剂？,（凯氏定氮法）,4-7 酸碱滴定法应用示例（3）铵盐的测定（1）指示剂？（凯,4-7 酸碱滴定法应用示例

17、（4）,铵盐的测定（2）,甲醛法,预中和游离H+,（pKa=5.13）,4-7 酸碱滴定法应用示例（4）铵盐的测定（2）甲醛法 预中,4-7 酸碱滴定法应用示例（4）,氟硅酸钾法测定SiO2含量,4-7 酸碱滴定法应用示例（4）氟硅酸钾法测定SiO2含量,4-7 酸碱滴定法应用示例（5）,醛和酮的测定,4-7 酸碱滴定法应用示例（5）醛和酮的测定,4-7 酸碱滴定法应用示例（6）,酸酐醇脂环氧化物,4-7 酸碱滴定法应用示例（6）酸酐,4-8 酸碱标准溶液的配制与标定（1）,HCl标准溶液的标定无水Na2CO3硼砂（Na2B4O710H2O）,4-8 酸碱标准溶液的配制与标定（1）HCl标准溶

18、液的标定,4-8 酸碱标准溶液的配制与标定（2）,NaOH标准溶液的标定,4-8 酸碱标准溶液的配制与标定（2）NaOH标准溶液的标定,不含CO32-的NaOH溶液的配制,配制饱和的NaOH溶液（50%），Na2CO3在其中的溶解度极小，去上层清液用煮沸去除CO2的蒸馏水稀释至所需浓度Ba2+沉淀法直接用煮沸去除CO2的蒸馏水配制（不标准）NaOH标准液应当储存在装有虹吸管及碱石灰管的瓶中,不含CO32-的NaOH溶液的配制配制饱和的NaOH溶液（5,第四章：p63-4、p84-3、p98-3、12、16、22上次作业的编号有点乱。没有交过作业的所有同学，下次上课交上来。,第四章：p63-4、p84-3、p98-3、12、16、22,