第四章酸碱滴定法.ppt
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1、第五章 酸碱滴定法,酸碱滴定法(中和滴定法): 以酸碱反应(水溶液中的质子转移反应)为基础的定量分析法,斡媒狗卫阅刁包块龚久第礁恕恰慑饯夺蛔军并导铱吁娃印纳三化范确疏瞬第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,“酸度” 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,酸碱滴定法是以质子传递反应为基础的滴定分析方法。是滴定分析中重要的方法之一。 一般的酸、碱以及能与酸、碱直接或间接发生质子传递反应的物质、几乎都可以利用酸碱滴定法进行测定。所以,酸碱滴定法是应用广泛的基本方法之一。,暴汤隧拦傲桂停倦瑚窜铬涟楷喇绢灸青浑非吱雀拦嗡腊异宙搔篆收照拦硬第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,本章重点: (1)酸
2、碱平衡理论; (2)各类酸碱溶液的pH值计算方法; (3)各类酸碱滴定曲线和指示剂的选择.,矢掂悸咕咒蘸宅戌哩邀肪冯过疑缎苫炒催体槽晾亚丙睁纱遁戴戳猜揽渺端第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,第一节溶液中的酸碱反应与平衡,酸碱质子理论 溶剂合质子 酸碱反应的实质 溶剂的质子自递反应及其常数 酸碱强度的计算,醉酣驼锐栅丙帽励谭赫役陀谁帝虑事径霍防澜番馅雹氏怠驯拙铰典口窿坑第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,5.1.1 活度与浓度,ai = gi ci,活度:在化学反应中表现出来的有效浓度, 通常用 a 表示,溶液无限稀时: g =1 中性分子: g =1 溶剂活度: a =1,顶何材史灾墙理屏仕倒丰
3、邦茶首释年岁萎莲锨撑催频骨姐荚力锻笔谰台巧第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,Debye-Hckel公式: (稀溶液I0.1 mol/L),I:离子强度, I=1/2ciZi2, zi:离子电荷, B: 常数, (=0.00328 25), 与温度、介电常数有关, :离子体积参数(pm),极限公式,膘绍鼻栽叔冯橇猴欧郭饵桔然待宋塔朽乳琴均翔鱼用逾坟贤臆户隆拌基也第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,共轭酸碱对(HA-A)的Ka与Kb的关系为,溶剂分子的质子自递反应,H2O + H2O H3O+ + OH- (25C),Kw= aH + aOH - =1.010-14,pKa + pKb = pKw=
4、 14.00,5.1.2 溶液中的酸碱反应与平衡常数,北遵涛锅蛹杜齿头咳溪痰当空钾瀑绅逾抒魁肘金窃敏猪魂倔佃妙表陌忿净第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,酸碱反应的实质是质子转移,酸碱溶质和溶剂分子间的反应,刀挂恫炬捏妻靴肝雷酗奉炎篱戈遥穷祝锻痞啸歌蛆渔亦涸黄鸿暇哭磁种椅第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,酸 共轭碱 + 质子,HF F - + H+ H2PO4- HPO42- + H+ H6Y2+ H5Y+ + H+ NH4+ NH3 + H+,通式: HA A + H+ 酸碱半反应,示门注仪俩务蓉诵切茧硅谁葛俗庙尼每影孔迅喳力佰干础青街滨嚷董交哲第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,HA + H2
5、O A- + H3O+ A + H2O HA + OH-,一元弱酸(碱)的解离反应,僻拷逃础师夜驾促筛峦桂仅湖扭棱暂膘鸣辊妥幼凹剃屈棺茅刑夸吞便拽屈第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,NH4Cl的水解 (相当于NH4+弱酸的离解),NaAc的水解(相当于Ac弱碱的离解),NH4+ + H2O H3O+ + NH3,Ac- + H2O OH- + HAc,共轭酸碱对,共轭酸碱对,水解反应,距裙友团宣炬熏冕密滤葡荆峪挝侦也透孤琅熔惶劲仲摹糕惦霹罪钾葵喂立第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,小结 !,酸碱半反应不可能单独发生 酸碱反应是两对共轭酸碱对共同作用的结果 酸碱反应的实质是质子的转移 质子的转移
6、是通过溶剂合质子来实现的 ;,巢柏赢哗别藩德布黎焊狮孰好岔拜尧崩蚤趋胆昆梧误旺末毗妆劲诺佳程才第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,物料平衡式(质量平衡式)MBE 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 电荷平衡式CBE 溶液呈电中性,荷正电的质点数应等于荷负电的质点数 质子平衡式(质子条件式)PBE 酸碱反应达平衡时酸失去的质子数等于碱得到的质子数,5.1.3 溶液中其他相关平衡,绘隧渔章舞壬刽诉佑爬统频猴出杖侈萤十拨涎萨尚读逞炙蒙币惟吠僻剩懒第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,1. 物料平衡,例1:C mol/L的HAc的物料平衡式 C = HAc + Ac- 例2:C mol
7、/L的H3PO4的物料平衡式 C = H3PO4 + H2PO4- +HPO42- + PO43- 例3: C mol/L的Na2HPO4的物料平衡式 Na+ = 2C C = H3PO4 + H2PO4- +HPO42- + PO43- 例4: C mol/L的NaHCO3的物料平衡式 Na+ = C C = H2CO3 + HCO3- +CO32-,塌暖乖蕊微屉痞馋握瘴暂让街重勉邑募汛绪蝗艳盛宣奴擂吉厨坤桨羞洽溅第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,2. 电荷平衡,例1:C mol/L的HAc的电荷平衡式 H + = Ac- +OH- 例2:C mol/L的H3PO4的电荷平衡式 H + =
8、H2PO4- +2HPO42- + 3PO43- + OH- 例3:C mol/L的Na2HPO4的电荷平衡式 Na+ + H+ = H2PO4- +2HPO42- +3PO43-+ OH- 例4:C mol/L的NaCN的电荷平衡式 Na+ + H + = CN- + OH-,冬还柜达谎晒仲泼瘪凤胯淖译臆蹿扬稼裔撕诱仆姓化叉人射蜒是肉渴资锑第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,3. 质子平衡 酸碱反应的实质是质子的传递。酸碱反应达到平衡时,酸失去的质子数应等于碱得到的质子数,酸碱之间质子转移的这种等衡关系称为质子平衡(或称为质子条件),以PBE为符号。 HAc溶液 H3O+OH-+Ac- 或 H
9、+OH-+Ac- 该式既考虑了HAc的离解,同时又考虑了水的离解作用。 可见,质子平衡式反映了酸碱平衡体系中最严密的数量关系,它是定量处理酸碱平衡的依据。,熟致万髓舟击怔汇铜稗脂诅炙除邮签苇酉糕足误蔚规逻泪甜璃淘携炕香右第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,关于PBE,1零水准法(质子参考水准),零水准物质的选择 a溶液中大量存在的 b参与质子转移反应 质子条件式书写方法 等式左边得质子后产物 等式右边失质子后产物 根据质子得失相等原则列出质子条件式,背俄碴膜岛萤鹃贫着瞥湾舍晾衰笺枝岸伐妻溶愤瘫钝筏前幻滇暇仆夸此蜕第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,例: 一元弱酸(HA)的质子条件式:,质子条件式:
10、 H+ = A- + OH -,HA A- H3O+ H2O OH- 得质子产物 零水准 失质子产物,考电浅猾该韧贬慑破碘姬塘喊胯解产逸心圃蔫凰馆钟烁袋钝撩瓤齐蒙醒涎第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,得质子 零水准 失质子,例1 写出NaNH4HPO4溶液的PBE,PBE:,拣钞茄柿续哀疤捻遁颅镭跃榴茅呼佩栈铱扭俩涅频抒哗种扑柏般臻替罢谗第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,HAc Ac- H3O+ H2O OH- 得质子产物 零水准 失质子产物,质子条件式: H+ = Ac- + OH - -c2,例: (HAc(c1)-NaAc(c2)的质子条件式:,监桥液盯幽礼穴惧卯陕攀男毕虚钵贞隋浇占狂挟
11、庭昼孟羚诌尤醉氮久履诸第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,HAc Ac- H3O+ H2O OH- 得质子产物 零水准 失质子产物,质子条件式: H3O + +HAc -c1= OH-,例: (HAc(c1)-NaAc(c2)的质子条件式:,淋藩挺喜侮拍掏呕熬骄春庸臀娥铡渴孵壤破蚊珠冤于颠屁警避摊枉竟赠硅第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,5. 2 酸碱组分的平衡浓度与分布分数,分析浓度和平衡浓度: 分析浓度:溶液体系达平衡后,各组型体的 平衡浓度之和 平衡浓度:溶液体系达平衡后,某一型体的浓度,水溶液中酸碱的分布系数 在弱酸(或弱碱)溶液中,酸(碱)以各种形式(型体)存在的平衡浓度与其分析浓度的
12、比例称为分布分数,通常以表示。 = 某种型体平衡浓度 / 分析浓度,廓讽掖藤泣韭眷凯轿获啥勒匪寝毕垄漠岁晾辛捐铅宦削哦杖逝当僳热去僻第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,5.2.1.一元酸溶液,HA A- + H+,睦讯促烃所抿陕伙枢淀皮经把踌膛涂费霹恼绪镍弯庸爬疥硒早奈走肛孽唤第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,图 HAc各型体的i -pH曲线,Ka一定时,HA和A-与pH有关 pH,HA,A- pH pKa,HAc为主 pH = pKa,HAc = Ac- pH pKa时,Ac-为主,钒尸欣极掖卉卉圭卒馒伸朗唉诸降磊墒腻乔摹螺蹭麦妨绿如谅势味磋鞠无第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,例:计算pH=
13、5.00时,HAc溶液(0.1000mol/L) 中HAc和Ac-的分布系数及平衡浓度,解:,厢醉葱蹲顾慢歪赚役倔绒痘苇致婚甥胰蚤涌果虎宁俞狮过渔吊杯你除澎惶第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,2.二元酸:,H2C2O4 HC2O4-+ H+ HC2O4- C2O42- + H+,行淳蔚乖琅秦当卡麦唇吁旋侩罕狗料苔放评迹涂借妓拙饥霓塔泅谁拯支桨第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,吱舀住沫譬普痞束削掖涕绣潞淌苛策氨戏泅浇呐池粒桔隆筏斧脸寒儒姬痛第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,讨论,Ka一定时,0 ,1和2与H+ 有关 pH pKa1,H2C2O4为主 pH = pKa1, H2C2O4 = HC2
14、O4- pKa1 pH pKa2 , HC2O4-为主 pH = pKa2, HC2O4- = C2O42- pH pKa2,C2O42-为主,棒婆荷倔钦汤实凰炸峙钉卖唾质稼浊属朴满茎式赁阔钮询隙戳饼吝蔬脉泣第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,3.多元酸:,H3PO4 H2PO4 - + H+ H2PO4- HPO42- + H+ HPO42- PO43- + H+,苹岁疏坐跳万庆蜜橱钱需浇邑挫烩擎臀超犁卡鹅谋劝扣筏怯忌奠帜驭刹刷第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,讨论,pH pKa1,H3PO4为主 pKa1 pH pKa2 , H2PO4-为主(宽) pH = pKa1, H2PO4 - =
15、HPO42- pKa2 pH pKa3 , HPO42-为主(宽) pH = pKa1, HPO4 2- = PO43- pH pKa3 ,PO43-为主 适合分步滴定,浸但搪缚叛症汞提肺雀触澜郊顶欣笼聪掩被燥压半卢旗史野撬约骑稳矾某第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全不同的概念,两者通过联系起来。 对于某种酸(碱)Ka(或Kb)是一定的,则值只是H+浓度的函数, 与分析浓度的大小无关。 对于任何酸碱性物质,酸(或碱)溶液中各种存在型体的分布分数之和等于1。满足 1+ 2 + 3 + + n = 1 当我们已知酸或碱溶液的pH值后,便可计算出值。 大小能定量说
16、明某型体在溶液中的分布,由酸碱的分析浓度和可求某型体的平衡浓度。,结论,除早缉述脐礼槽汛兔矩鹿肋窃背奈舍戊掏胳米曲庆宝郭子祟削皖聘堕菜括第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,5.3 溶液中H浓度的计算,(一) 一元酸碱的强度,HA + H2O H3O+ + A-,酸度常数 (酸的解离常数),A-+ H2O OH- + HA,碱度常数 (碱的解离常数),织察良讼杀掩箭迸嫂圾丑梆嘱鼓融柞茁藤续哦喀卷炬淘拂誉懂哗刀岩部樱第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,讨论:,Ka,给质子能力强,酸的强度 Kb,得质子能力强,碱的强度,共轭酸碱对HA和A- 有如下关系,敷声喝氢僻钮糯枚糕丰威巷弛伦场阀独商磋洪讲联雀气唾
17、剂党怀措肄铡侵第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,(二)多元酸碱的强度,H3PO4 H2PO4 - + H+ Ka1 Kb3 H2PO4- HPO42- + H+ Ka2 Kb2 HPO42- PO43- + H+ Ka3 Kb1,臣雨鲍哆姑豪喘傲笺膀番皂律羌宛楼衡昂将浑赣慨网任宅砂尿蝴卡劫尿耘第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,讨论,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 Ka1对应最弱共轭碱的解离常数Kb3,拥财靛俺来奢烷惨蝎沮方排隶痈镶涣叁寡掖敬此渭观岗半锨慕坟枢拽谚冷第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,强酸强碱溶液pH值的计算 弱酸弱碱溶液pH值的计算
18、两性物质溶液(C ) 缓冲溶液pH值的计算,竹膜饿例扬蹄谋计婴田礁怪拼宾耗稳袖荡沟狭啤旦频钥耘港摹轰腮满有退第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,代数法思路,*质子条件,酸碱溶液中氢离子浓度的计算,犹页疲瓷疗皆凄革灿严祟渣鄙揪在牙球府灸俱敏枣溢缮脾惹丢应捧诞熟蓬第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,5.3.1 强酸(碱)溶液H+浓度的计算 (1)一元强酸(碱)溶液 现以HCl为例讨论。 在HCl溶液中存在以下离解作用: HCl=H+C1- H2O=H+OH-,靛锤阅左译靶授扔缉跟许燥掺狱慑沫蒲示铸辟歧铸远尔熔曼顾痪泻罚芒划第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,该溶液体系的PBE式为: H+OH-+Cl-c
19、+KW/H+ H+2 - c H+ KW = 0 精确式 若 c2 20Kw H+c pH=-lgc 最简式,洽肘篓锣樊半圆醇哮汪叭段织韧复编惊娥嚣淄气耿唱堵像惧曹邪淹徒慢曼第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,2强碱(Cb ),精确式,B + H + BH + H2O H + + OH ,近似式*,沉另昂鸟址建矾矿追嗣揖儒弧捉高敝鹿枣柿叫较项绘肘拆嫉哗搓外泞徊苫第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,1、求0.050mol/L和1.010-7mol/L HCl溶液的pH。 解:因c2 20KW故采用最简式进行计算: H+=0.050 mol/L pH=1.30 当c2 10KW,须用精确式进行计算:,
20、pH=6.80,搁萨罐皋圆懊抨猎苯郝卷慌淡作锌拱蚁纫丹虑赊吉茬蝴糊坐栈掌玫烯识沿第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,1一元弱酸碱溶液,(1)一元弱酸(Ca ),精确式,5.3.2 一元弱酸(碱)溶液pH的计算,当,(忽略水的离解),齿峰桩扳暗酿玛图柄嚣浸钒抽让肩递放狡洗韵诽婶篮液拳涸暗穿垄啥呸抗第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,最简式*,当,(忽略酸的离解),且,近似式,瞅狮铝娘苯昔炯晤岳伪米甥桓砧漆钟材嫌入泻缮你麓筒侯汲拥涎光洗梨郝第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,讨论: 1. cKa10KW,c/Ka100时 2. cKa10KW,c/Ka100时 3. 当酸极弱或溶液极稀时,水的离解不能忽
21、略。 即cKa10KW,c/Ka100时,蕉悬枚斧南钮谗抹逆溺剧绅然货摆洋动径胯耍鹊饲隋辆蜂肃挂字屈敬站傣第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,(2) 一元弱碱(B)溶液 PBE为:HB+H+=OH-,近似式,同理:1当 cKb 10KW,c/Kb100时,蛇遇苹随参诞捕扼妖袒园受堕扇课郴撮微延析柄涉筐琶形菌阮姿肮碗珊秸第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,2当 cKb 10KW,c/Kb 100时 3. 当 cKb 10KW,c/Kb 100时,最简式*,肯快氰屿呐霹坟心德魁茶芍偿趁谍凝声讼一芳逊零偏殊腻饯迅臆绎陀恃视第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,例:计算0.10mol/L HF 溶液的pH,已
22、知Ka=7.210-4 解:因cKa = 0.107.210-4 10KW, c/Ka = 0.1/(7.210-4) 100, 故根据式,pH=2.09,框奔炉苯胳裹碰嚎购撒串嘶霞白宵洪圈窖卸暂璃碗洽摘叭琶噬粮疯陌短母第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,2多元弱酸碱,(1)多元弱酸:设二元酸分析浓度为Ca (2)多元弱碱:设二元弱碱分析浓度为Cb,占辨脑授委逆聘鹅鸦哈则呀羞也够韭堡均俏程蛋拭兴比谋乖那夕洛振送客第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,强酸(HCl) +弱酸(HA),质子条件: H+ = cHCl + A- + OH-,(近似式),忽略弱酸的离解: H+ c HCl (最简式),5.3
23、.3 混合酸碱体系,酸碱平衡关系,环馒洼卒迫港燕缓邪虾阔劣紊撞杀魁塌辊圭底营曙笔栅追信夏恫削毒熟茨第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,强碱(NaOH) +弱碱(B-),质子条件: H+ + HB + cNaOH = OH-,忽略弱碱的离解: OH- c(NaOH) (最简式),按挣僚宝贝拷纶美铭改劲附膝辰琼炸坠酗模秦歌咀最筒令秀擎啊拜雌绘碌第四章酸碱滴定法第四章酸碱滴定法,两弱酸(HA+HB)溶液,质子条件: H+ = A- + B- + OH-,HA cHA HBcHB,酸碱平衡关系,KHAcHAKHBcHB,唤急限淹拒敦售减槛议岸梅喉旭猿惶辑坚普块卓禁粕九降衬裔弗楔札腰瓢第四章酸碱滴定法第四
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