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1、第三章 酸碱平衡与滴定法节第1页，本讲稿共32页1数量关系数量关系(p71 73)物料平衡物料平衡(MaterialBalance):各物种的平衡浓度之和等于其分析浓度各物种的平衡浓度之和等于其分析浓度.电荷平衡电荷平衡(Charge Balance):溶液中正离子所带正电荷的总数等于负溶液中正离子所带正电荷的总数等于负 离子所带负电荷的总数离子所带负电荷的总数.(电中性原则电中性原则)*质子条件质子条件(Proton Condition):溶液中酸失去质子的数目等于碱得到质溶液中酸失去质子的数目等于碱得到质 子的数目子的数目.第2页，本讲稿共32页2质子条件式的写法质子条件式的写法 (p72
2、 73)(1)先选零水准先选零水准(大量存在大量存在,参与质子转移的物质参与质子转移的物质).(2)将零水准得质子后的形式写在等式的左边将零水准得质子后的形式写在等式的左边,失质子后的形式写在等式的右边失质子后的形式写在等式的右边.(3)有关浓度项前乘上得失质子数有关浓度项前乘上得失质子数.第3页，本讲稿共32页3例例:一元弱酸一元弱酸(HA)的质子条件式：的质子条件式：零水准零水准(Zero Level):H2O,HAHA与与H2O间质子转移间质子转移:HA+H2O H3O+A-H2O与与H2O间质子转移间质子转移:H2O+H2O H3O+OH-零水准零水准 酸型酸型 碱型碱型 得失质子数相
3、等得失质子数相等:H3O+=A-+OH-酸型酸型 零水准得零水准得 质子产物质子产物 碱型碱型 零水准失零水准失 质子产物质子产物质子条件式质子条件式:H+=A-+OH-第4页，本讲稿共32页4例：例：Na2NH4PO4水溶液水溶液H+HPO42-+2H2PO4-+3H3PO4 =OH-+NH3零水准零水准：H2O、NH4+、PO43-第5页，本讲稿共32页5酸碱溶液的几种类型酸碱溶液的几种类型一一.一元弱酸碱一元弱酸碱 HA 多元弱酸碱多元弱酸碱 H2A,H3A二二.两性物质两性物质 HA-类两性物质类两性物质 A-+HB三三.混合酸碱混合酸碱:强强+弱弱.弱弱+弱弱四四.共轭酸碱共轭酸碱:
4、HA+A-判断条件判断条件,确定用近似确定用近似式或最简式式或最简式先用最简式计算先用最简式计算,再看是否合理再看是否合理第6页，本讲稿共32页63.3.1 3.3.1 弱酸弱酸(碱碱)溶液溶液1.1.一元弱酸一元弱酸(HA)(HA)的的HH+的计算的计算 (p73 74)展开则得一元三次方程展开则得一元三次方程,难解难解!质子条件式质子条件式:H+=A-+OH-代入平衡关系式代入平衡关系式精确表达式精确表达式:H+=若将若将 代入代入第7页，本讲稿共32页7若若:Kac20Kw(10-12.7),忽略忽略Kw(即忽略水的酸性即忽略水的酸性)HA=ca-A-=ca-(H+-OH-)ca-H+得
5、得近似式近似式:若若:20Kw Ka/c=10-1.26/0.20=10-0.562.510-3第9页，本讲稿共32页9例题例题 计算计算1.010-4molL-1 HCN 的的 pH(pKa=9.31)解解:Kac=10-9.311.010-4=10-13.3120KwKa/c=10-9.31/1.010-4=10-5.31 20,“1”可以忽略可以忽略(水的碱性水的碱性)又又:A=cb-HA=cb (OH-H+)cb OH-近似式近似式:最简式最简式:H+=若若 0.05,即即 Kb/cb Ka2,HA-c(HA)(5%,pKa3.2)又又 Ka2c(HA-)20Kw,则得则得近似式近似式
6、:如果如果 c(HA-)/Ka120,则则“1”可略可略,得得 最简式最简式:(若若c/Ka120,Ka2c20Kw,即使即使Ka1,Ka2相近相近,也可使用最简式计算也可使用最简式计算)第15页，本讲稿共32页15例例10 计算计算 0.033molL-1 Na2HPO4 的的pH.pKa1 pKa3:2.16,7.21,12.32解解:Ka3c=10-12.320.033=10-13.80 Kw c/Ka2=0.033/10-7.21=105.73 20故故:(如用最简式如用最简式,pH=9.77,Er=22%)pH=9.66第16页，本讲稿共32页16氨基乙酸氨基乙酸(甘氨酸甘氨酸)NH
7、2CH2COOH NH3+CH2COOH NH3+CH2COO-NH2CH2COO-pKa1=2.35 pKa2=9.78 H2A+H+A-A-氨基乙酸氨基乙酸 氨基乙酸氨基乙酸 氨基乙酸氨基乙酸 阳离子阳离子 双极离子双极离子 阴离子阴离子等电点时等电点时:H2A+=A-H+-H+H+H+氨基乙酸溶液的氨基乙酸溶液的pH与其等电点的与其等电点的pH是否相等是否相等?第17页，本讲稿共32页17弱碱弱碱(A)+弱酸弱酸(HB)Ka(HA)Ka(HB)质子条件质子条件:H+HA=B-+OH-引入平衡关系引入平衡关系得精确表达式得精确表达式:若若c(HB)=c(A),(与两性物相同与两性物相同)最
8、简式最简式:第18页，本讲稿共32页183.3.3 3.3.3（强（强+弱弱 ）溶液）溶液pHpH计算计算1.强酸强酸(HCl):2.强碱强碱(NaOH):c(HCl)=10-7.0or10-9.0 molL-1,pH=?质子条件质子条件:H+=c(HCl)+OH-一般情况一般情况:H+=c(HCl)质子条件质子条件:H+c(NaOH)=OH-一般情况一般情况:OH-=c(NaOH)第19页，本讲稿共32页193.强碱强碱(NaOH)+弱碱弱碱(A-)(p82)4.强酸强酸(HCl)+弱酸弱酸(HA)质子条件质子条件:H+HA+c(NaOH)=OH-近似式近似式:OH-=忽略弱碱的离解忽略弱碱
9、的离解:OH-c(NaOH)(最简式最简式)质子条件质子条件:H+=c(HCl)+A-+OH-近似式近似式:H+=忽略弱酸的离解忽略弱酸的离解:H+c(HCl)(最简式最简式)第20页，本讲稿共32页20计算方法计算方法：(1)先按最简式计算先按最简式计算OH-或或H+.(2)再计算再计算HA或或A-,看其是否可以忽看其是否可以忽略略.如果不能忽略如果不能忽略,再按近似式计算再按近似式计算.第21页，本讲稿共32页214.两弱酸两弱酸(HA+HB)溶液溶液H+=第22页，本讲稿共32页223.3.4 共轭酸碱体系共轭酸碱体系(HA+A-)(p80)物料平衡物料平衡:HA+A-=ca+cb电荷平
10、衡电荷平衡:H+Na+=OH-+A-HA=ca-H+OH-A-=ca+cb-HA =cb+H+-OH-代入平衡关系代入平衡关系,得精确式得精确式 +)第23页，本讲稿共32页23酸性酸性,略去略去OH-:碱性碱性,略去略去H+:若若Ca OH-H+或或Cb H+-OH-则最简式则最简式计算方法计算方法:(1)先按最简式计算先按最简式计算H+.(2)再将再将OH-或或H+与与ca,cb比较比较,看忽略是否合理看忽略是否合理.第24页，本讲稿共32页24例例13 (p81)(a)0.040molL-1 HAc 0.06molL-1 NaAc 先按最简式先按最简式:(b)0.080molL-1二氯乙
11、酸二氯乙酸 0.12molL-1二氯乙酸钠二氯乙酸钠 先用最简式先用最简式:molL-1caH+,cbH+结果合理结果合理 pH=4.94应用近似式应用近似式:解一元二次方程，解一元二次方程，H+=10-1.65 molL-1,pH=1.65 第25页，本讲稿共32页25例例14 (p81 82)在在20.00mL 0.1000molL-1 HA(Ka=10-7.00)溶液中溶液中,加入加入0.1000molL-1 NaOH溶液溶液19.96mL,计算计算pH.解解:ca=10-4.00 cb=10-1.30 先按最简式先按最简式,H+=molL-1 解一元二次方程解一元二次方程:OH-=10
12、-4.44 molL-1 pH=9.56应用近似式应用近似式:OH-=OH-=10-4.30 molL-1 第26页，本讲稿共32页26溶液中溶液中H+计算式列表计算式列表HAA-HA-A-+HB第27页，本讲稿共32页27H2OH2AHCl NaOH第28页，本讲稿共32页28NaOH+A-HCl+HAHA+HBHA+A-第29页，本讲稿共32页29例例3.16 (p85)10mL 0.20molL-1 HCl 溶液溶液,与与10mL 0.50molL-1 HCOONa 和和2.010-4 molL-1 Na2C2O4 溶液溶液混和混和,计算溶液中的计算溶液中的C2O42-.pKa(HCOO
13、H)=3.77第30页，本讲稿共32页30混和后发生了酸碱中和反应混和后发生了酸碱中和反应c(HCOOH)=0.10 molL-1,c(HCOO-)=0.15 molL-1 H+=10-3.95 molL-1 (近似合理近似合理)C2O42-=3.210-5molL-1c(C2O42-)x(C2O42-)第31页，本讲稿共32页31思考题思考题:下列复杂体系下列复杂体系H+的计算式的计算式1.HCl+NaAc2.NH4+-NH3+HAc-Ac-3.NH4H2PO4-HCl+HAcHAcHAc+Ac-NH3+NH4+Ac-NH4+Ac-NH4+HAc+Ac-H+H3PO4-=NH3+HPO42-+2PO4-+OH-第32页，本讲稿共32页32