酸碱滴定法 (2)精.ppt

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1、酸碱滴定法第1页，本讲稿共50页例例-2-2计算计算0.10mol0.10molL L-1-1HFHF溶液的溶液的pHpH，已知，已知K Ka a=7.210=7.210-4-4解：因为解：因为cKa=0.107.210-420Kw,c/Ka=0.10/(7.210-4)400,8.210-3(molL-1)pH=2.09第2页，本讲稿共50页例例-3-3 计算计算1.0101.010-4-4molmolL L-1-1NHNH4 4ClCl溶液的溶液的pHpH，已知已知NHNH3 3的的K Kb b=1.810=1.810-5-5。解解:NH4+的的Ka=Kw/Kb=5.610-10因为因为c

2、KcKa a20K400,400,第3页，本讲稿共50页2.610-7(molL-1)pH=6.59第4页，本讲稿共50页(二二)一元弱碱溶液一元弱碱溶液 以一元弱碱以一元弱碱B B为例为例其其PBE为为:HB+H+=OH-精确式精确式第5页，本讲稿共50页近似式近似式1第6页，本讲稿共50页近似式近似式2第7页，本讲稿共50页v近似处理表现在两方面：近似处理表现在两方面：v质子平衡式中取其主舍其次；质子平衡式中取其主舍其次；v合理地用分析浓度代替平衡浓度。合理地用分析浓度代替平衡浓度。最简式最简式第8页，本讲稿共50页 三、多元弱酸（碱）溶液酸碱度的计算三、多元弱酸（碱）溶液酸碱度的计算v(

3、一一)、多元弱酸溶液、多元弱酸溶液v以以H H2 2A A代表二元弱酸为例代表二元弱酸为例 PBE(1)第9页，本讲稿共50页v将将各各项项常常数数代代入入方方程程右右方方，展展开开后后是是一一个个一一元元四次方程，可根据具体情况进行近似处理。四次方程，可根据具体情况进行近似处理。v1因为因为 第10页，本讲稿共50页v 即即K Ka1a1c20Kc20Kw w，H+主主要要来来自自H2A的的离离解解。水水的离解可忽略，的离解可忽略，(1)式简化为：式简化为：(2)(2)2能否忽略能否忽略H2A的第二级离解的第二级离解 仍是一元三次方程仍是一元三次方程当当第11页，本讲稿共50页v即即 H2A

4、的第二级离解可以忽略，式的第二级离解可以忽略，式(2)简化为简化为 二元弱酸按一元弱酸处理二元弱酸按一元弱酸处理第12页，本讲稿共50页近似式近似式 最简式最简式 第13页，本讲稿共50页例例5-45-4计算计算0.10molL-1H3PO4溶液中溶液中H+及各型体及各型体浓度。浓度。Ka1或或Ka2Ka3，第14页，本讲稿共50页水的离解，水的离解，H3PO4的第二级、第三级离解均可的第二级、第三级离解均可忽略，可按一元弱酸处理忽略，可按一元弱酸处理按近似式处理按近似式处理第15页，本讲稿共50页第16页，本讲稿共50页第17页，本讲稿共50页可仿照多元酸处理可仿照多元酸处理(二二)多元弱碱

5、溶液多元弱碱溶液四、两性物质溶液酸度的计算四、两性物质溶液酸度的计算两两性性物物质质溶溶液液中中的的酸酸碱碱平平衡衡十十分分复复杂杂，应应根根据据具具体体情况，抓住溶液中的主要平衡进行近似处理。情况，抓住溶液中的主要平衡进行近似处理。第18页，本讲稿共50页 以酸式盐以酸式盐NaHA为例，其浓度为为例，其浓度为c1.写出写出PBE 第19页，本讲稿共50页 2.代入已知量代入已知量(1)第20页，本讲稿共50页v 3近似处理近似处理v 当当K Ka2a2和和K Kb2b2较小时，即较小时，即 倾向都较小倾向都较小则则(1)式变为式变为 精确式精确式 第21页，本讲稿共50页v 当当K Ka2a

6、2c20Kc20Kw w，c20Kc20Kc20Kw w，c c 20K20Ka1a1可忽略可忽略KW和和Ka1，水、水、H2A的第二级离解的第二级离解 最简式最简式 第22页，本讲稿共50页 当当K Ka2a2c20Kc 20K20Ka1a1，忽略忽略H2A的第二级离解的第二级离解简化式简化式对其他两性物质须将式中对其他两性物质须将式中K Ka1a1和和K Ka2a2作相应变换。作相应变换。变换方法：式中变换方法：式中K Ka2a2相当于两性物质中酸组分的相当于两性物质中酸组分的K Ka a值；值；K Ka1a1相当于两性物质中碱组分共轭酸的相当于两性物质中碱组分共轭酸的K Ka a值。值。

7、第23页，本讲稿共50页v 如，如，Na2HPO4式中式中K Ka2a2K Ka3a3碱组分的共轭酸碱组分的共轭酸 Ka1Ka2 酸组分酸组分第24页，本讲稿共50页 对于对于NH4Ac 酸组分酸组分 碱组分的共轭酸碱组分的共轭酸 HAc第25页，本讲稿共50页以上讨论了酸碱组成的摩尔比为以上讨论了酸碱组成的摩尔比为1：1的弱酸的弱酸弱碱溶液，对于酸碱组成的摩尔比不为弱碱溶液，对于酸碱组成的摩尔比不为1:1的弱酸弱碱溶液的弱酸弱碱溶液 溶液的溶液的pH值计算较复杂，无通式值计算较复杂，无通式 第26页，本讲稿共50页 第四节第四节 酸碱缓冲溶液酸碱缓冲溶液v两类缓冲溶液：两类缓冲溶液：v一般缓

8、冲溶液，由一定浓度的共轭酸碱对一般缓冲溶液，由一定浓度的共轭酸碱对组成，用以控制溶液酸度。如组成，用以控制溶液酸度。如:标准缓冲溶液，用于校正标准缓冲溶液，用于校正pH计。计。作用：稳定体系酸度作用：稳定体系酸度第27页，本讲稿共50页v一、缓冲溶液一、缓冲溶液pHpH值的计算值的计算v(一一)一般缓冲溶液一般缓冲溶液v以以HANaAHANaA为例为例v ca cbv将将HAA混合体系以水作媒介按混合体系以水作媒介按HAH2O和和A-H2O列出列出PBE HAH2O PBE 第28页，本讲稿共50页 A-H2O PBE 第29页，本讲稿共50页 将将、代入代入HA的的Ka式中式中 此式是计算一

9、元共轭酸碱缓冲溶液此式是计算一元共轭酸碱缓冲溶液pHpH值的值的通式通式(精确式精确式)第30页，本讲稿共50页忽略水的离解及弱酸弱碱浓度的变化，得忽略水的离解及弱酸弱碱浓度的变化，得到最简式到最简式 (二二)标准缓冲溶液标准缓冲溶液 自学自学考虑离子强度影响考虑离子强度影响v常用标准缓冲体系见常用标准缓冲体系见P112表表51。第31页，本讲稿共50页二、缓冲容量（指数）和缓冲范围二、缓冲容量（指数）和缓冲范围v(一一)缓冲容量缓冲容量v任何缓冲溶液的缓冲能力都是有一定限度的。任何缓冲溶液的缓冲能力都是有一定限度的。v1922年范斯莱克提出以缓冲容量衡量缓冲溶年范斯莱克提出以缓冲容量衡量缓冲

10、溶液的缓冲能力大小。液的缓冲能力大小。v定义式定义式 第32页，本讲稿共50页v db、da分别代表强碱、酸的物质的量。分别代表强碱、酸的物质的量。dpH表示表示pH改变值。改变值。v物理意义：为使物理意义：为使1L缓冲溶液缓冲溶液pH值增加或减值增加或减小一个单位所需加入的强碱小一个单位所需加入的强碱(酸酸)的物质的量。的物质的量。v v 值越大，溶液的缓冲能力也越大。值越大，溶液的缓冲能力也越大。第33页，本讲稿共50页v(二二)影响缓冲容量的因素影响缓冲容量的因素v可以证明，当弱酸不太强又不过分弱时，可以证明，当弱酸不太强又不过分弱时，当当H+=Ka，即即pH=pKa时，时，HA=A-=

11、0.5 有极大值有极大值 第34页，本讲稿共50页结论：影响缓冲溶液缓冲容量大小的因素为共轭结论：影响缓冲溶液缓冲容量大小的因素为共轭酸碱对的分布分数和缓冲溶液的总浓度。酸碱对的分布分数和缓冲溶液的总浓度。pKa 1有效缓冲范围：有效缓冲范围：第35页，本讲稿共50页 HAc Ac pKa=4.74pKa 1分分布布分分数数或或缓缓冲冲容容量量强酸、强碱分别在酸性较强和碱性较强的范强酸、强碱分别在酸性较强和碱性较强的范围内有缓冲作用。围内有缓冲作用。第36页，本讲稿共50页v 三、缓冲溶液的选择和配制三、缓冲溶液的选择和配制v(一一)缓冲溶液选择缓冲溶液选择v 1 1、对分析反应无干扰；、对分

12、析反应无干扰；v 2 2、缓冲容量、缓冲容量 大，大，c ca a:c:cb b=1=1；v 3 3、pKpKa a、pKpKb b位于需要的位于需要的pHpH范围内。范围内。v (二二)计算计算v 例例5-5 5-5 怎样配制怎样配制1升升pH=10.00，=0.20的缓的缓冲溶液？冲溶液？第37页，本讲稿共50页v解：可选择解：可选择 pKa=9.26 的的 NH4ClNH3缓冲溶液缓冲溶液v =2.30c HA A-第38页，本讲稿共50页需要需要 NHNH4 4Cl cCl c =0.68=0.680.15=0.10 mol 5.4g0.15=0.10 mol 5.4g NH NH3

13、3 c c =0.68=0.680.85=0.58 mol 0.85=0.58 mol 38 mL 38 mL 含含NHNH3 3 29%29%的溶液的溶液第39页，本讲稿共50页第五节第五节 酸碱指示剂酸碱指示剂酸碱指示剂一般是某些有机弱酸碱或酸碱指示剂一般是某些有机弱酸碱或有机酸碱两性物质有机酸碱两性物质甲基橙甲基橙碱型指示剂碱型指示剂双色指示剂双色指示剂第40页，本讲稿共50页酚酞酚酞COHOHCOO-HOOH-H+pKa=9.1CCOO-OO-单色指示剂单色指示剂酸型指示剂酸型指示剂第41页，本讲稿共50页 一、指示剂的作用原理一、指示剂的作用原理作用原理作用原理酸色酸色碱色碱色第42

14、页，本讲稿共50页理论变色范围理论变色范围 pKa 1理论变色点：理论变色点：pKa 二、指示剂变色的二、指示剂变色的pH范围范围第43页，本讲稿共50页甲基橙指示剂的变色范围示意图HInIn指指 示示 剂剂 变变 色色 范范 围围第44页，本讲稿共50页指示剂指示剂颜色颜色pKa变色范围变色范围酸色酸色过度过度碱色碱色甲基橙甲基橙红红橙橙黄黄3.43.14.4甲基红甲基红红红橙橙黄黄5.24.46.2酚酞酚酞无色无色粉红粉红红红9.18.09.6第45页，本讲稿共50页甲基橙的甲基橙的pKa=3.4pKa=3.4理论变色范围应为理论变色范围应为pH=2.4pH=2.44.44.4实际测量值却

15、是实际测量值却是pH=3.1pH=3.14.44.4计算结果表明计算结果表明在在pH=4.4pH=4.4时时 In10HInIn10HIn+pH=3.1pH=3.1时，时，HInHIn+2In2In指示剂的变色范围越窄越好指示剂的变色范围越窄越好第46页，本讲稿共50页人眼目测指示剂颜色变化人眼目测指示剂颜色变化 误差误差 0.20.5pH单位单位称之为观测终点的不确定性，用称之为观测终点的不确定性，用pH来表示。来表示。pH=pHep-pHsp即终点与计量点时溶液即终点与计量点时溶液pH之差。之差。本章按本章按 pH=0.2 考虑考虑第47页，本讲稿共50页三三 影响指示剂变色范围的因素影响

16、指示剂变色范围的因素 自学自学 1 1、指示剂的用量对变色范围有何影响？、指示剂的用量对变色范围有何影响？2 2、为什么强酸滴定强碱一般选甲基红作指示剂？、为什么强酸滴定强碱一般选甲基红作指示剂？(结合滴定曲线学习结合滴定曲线学习)3 3、为什么强碱滴定强酸选酚酞作指示剂？、为什么强碱滴定强酸选酚酞作指示剂？第48页，本讲稿共50页四、四、混合指示剂混合指示剂配制方法：配制方法：1 采用一种颜色不随氢离子浓度变化而变化的染采用一种颜色不随氢离子浓度变化而变化的染料和一种指示剂配制；料和一种指示剂配制；2 选用两种或多种选用两种或多种pKa值比较接近的指值比较接近的指示剂。示剂。溶液的酸度溶液的酸度 甲基橙甲基橙 甲基橙甲基橙+靛蓝二磺酸钠靛蓝二磺酸钠pH4.4 黄色黄色 黄绿色黄绿色pH3.1 红色红色 紫色紫色pH=4.1 橙色橙色 浅灰色浅灰色第49页，本讲稿共50页溶液的酸度溶液的酸度溶液的酸度溶液的酸度 溴甲酚绿溴甲酚绿溴甲酚绿溴甲酚绿 甲基红甲基红甲基红甲基红 溴甲基酚绿溴甲基酚绿溴甲基酚绿溴甲基酚绿+甲基红甲基红甲基红甲基红pH6.2 蓝色蓝色 黄色黄色 绿色绿色 pH=5.1 绿色绿色 橙色橙色 灰色灰色第50页，本讲稿共50页