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1、酸碱平衡和酸碱滴定法2023/4/16第1页，共128页，编辑于2022年，星期三物料平衡、电荷平衡和质子平衡物料平衡、电荷平衡和质子平衡*质子平衡质子平衡(Proton Balance):溶液中酸失去质子的数目等于碱得到质子的数目溶液中酸失去质子的数目等于碱得到质子的数目.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离子所带负电荷的总数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(电中性原则电中性原则).物料平衡物料平衡(Material Balance):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.2023/4/1
2、6第2页，共128页，编辑于2022年，星期三1.物料平衡方程（MBE）C(molL-1)HAc溶液的溶液的MBEHAc+Ac-=cC(molL-1)H3PO4溶液的溶液的MBEH3PO4+H2PO4-+HPO42-+PO43-=CC(molL-1)Na2SO3溶液的溶液的MBENa+=2C SO32-+HSO3-+H2SO3=C2023/4/16第3页，共128页，编辑于2022年，星期三例例题题写写出出含含有有210-3molL-1Cu(NO3)2和和0.2molL-1NH3的的混混合合溶溶液的物料平衡。液的物料平衡。解：解：NO3-=2C=410-3molL-1Cu2+Cu(NH3)2+
3、Cu(NH3)22+Cu(NH3)32+Cu(NH3)42+Cu(NH3)52+=210-3mol L-1NH3NH4+Cu(NH3)2+2Cu(NH3)22+3 Cu(NH3)32+4Cu(NH3)42+5 Cu(NH3)52+=0.2mol L-12023/4/16第4页，共128页，编辑于2022年，星期三2.电荷平衡方程（CBE）C(molL-1)NaCN溶液的溶液的CBE正电荷正电荷负电荷负电荷Na+H+OH-+CN-=C(molL-1)CaCl2溶液的溶液的CBE正电荷正电荷2Ca2+H+=负电荷负电荷OH-+Cl-同一溶液中，阳离子所带正电荷总量等于阴离子所带负电荷总量，同一溶液
4、中，阳离子所带正电荷总量等于阴离子所带负电荷总量，据此列出的表达式称为据此列出的表达式称为CBE。考虑水的离解考虑水的离解2023/4/16第5页，共128页，编辑于2022年，星期三3.质子平衡方程（质子平衡方程（PBE）根据酸碱质子理论，酸碱反应中得质子物质得到的根据酸碱质子理论，酸碱反应中得质子物质得到的质子总量等于失质子物质失去质子的总量。质子总量等于失质子物质失去质子的总量。据此列出的表达式称为据此列出的表达式称为质子平衡方程质子平衡方程。2023/4/16第6页，共128页，编辑于2022年，星期三参考基准法（零水准法）书写参考基准法（零水准法）书写PBEPBE 把把所所有有得得质
5、质子子后后的的产产物物的的浓浓度度的的和和写写在在等等式式的的一一侧侧，所所有有失失质质子子后的产物的总浓度的和写在等式的另一侧。即为得失质子数相等。后的产物的总浓度的和写在等式的另一侧。即为得失质子数相等。得质子产物写在基准的左侧，以其总浓度表示得质子总数；失质子产得质子产物写在基准的左侧，以其总浓度表示得质子总数；失质子产物写在基准的右侧，以其总浓度表示失质子总数。物写在基准的右侧，以其总浓度表示失质子总数。首首先先选选择择参参考考基基准准。选选择择溶溶液液中中与与得得失失质质子子有有关关的的组组分分作作为为参参考考基基准准，其其它它组组分分与与之之相相比比，质质子子少少了了，就就是是失失
6、质质子子产产物物；质质子子多多了了就就是是得得质质子子产产物物。一一般般选选择择溶溶液液的的原原始始组组分分和和水水为为参参考考基基准。准。2023/4/16第7页，共128页，编辑于2022年，星期三例如，例如，C molL-1的的HCN溶液。溶液。1.选择参考基准选择参考基准 H2O、HCN2.画出得失质子示意图画出得失质子示意图2023/4/16第8页，共128页，编辑于2022年，星期三 参考基准参考基准H2OHCNOH-H+CN-得质子得质子失质子失质子失质子失质子 得质子总数得质子总数 失质子总数失质子总数 H+OH-+CN-=PBE2023/4/16第9页，共128页，编辑于20
7、22年，星期三+H+例如，例如，C molL-1的的Na2HPO4溶液。溶液。参考基准参考基准+H+-H+-H+H2OHPO42-+2H+H+H2PO4-H3PO4OH-PO43-2 PBEH+H2PO4-+2H3PO4=OH-+PO43-2023/4/16第10页，共128页，编辑于2022年，星期三例：例：Na2NH4PO4水溶液水溶液H+HPO42-+2H2PO4-+3H3PO4=OH-+NH3参考基准：参考基准：H2O、NH4+、PO43-H2OH+OH-NH4+NH3PO43-HPO42-2H2PO4-3H3PO4H+2H+3H+2023/4/16第11页，共128页，编辑于2022
8、年，星期三练习练习1.写出下列溶液的写出下列溶液的PBE0.20 molL-1 H3PO40.10 molL-1 H2SO40.10 molL-1 三乙醇胺三乙醇胺(HOCH2CH2)3NH+=OH-+H2PO4-+2 HPO42-+3PO43-H+=OH-+HSO4-+2SO42-H+(HOCH2CH2)3NH+=OH-510-8 molL-1 HClH+-510-8=OH-2023/4/16第12页，共128页，编辑于2022年，星期三练习 2.写出下列溶液的PBE0.050 molL-1 NaAc0.050 molL-1 NH4NO30.10 molL-1 NH4CN0.050 molL
9、-1 K2HPO40.050 molL-1 氨基乙酸氨基乙酸0.10 molL-1 Na2SH+HAc=OH-H+=OH-+NH3H+HCN=OH-+NH3H+H2PO4-+2H3PO4=OH-+PO43-H+NH3CH2COOH=OH-+NH3CH2COO-H+HS-+2H2S=OH-2023/4/16第13页，共128页，编辑于2022年，星期三补充练习题补充练习题写出下列溶液的写出下列溶液的PBE(1)NH4Cl (2)NH4 Ac (3)HAc+H3BO3(4)HCOOH+H2SO4 (5)NaH2PO4+Na2HPO4(6)NaNH4HPO42023/4/16第14页，共128页，编
10、辑于2022年，星期三(1)H+=NH3+OH-HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science(2)H+HAc=NH3+OH-(3)H+=Ac-+H2BO3-+OH-(4)H+=OH-+HCOO-+HSO4-+2SO42-(5)H+H3PO4=HPO42-c2+2PO43-+OH-H+2H3PO4+H2PO4-c1=PO43-+OH-(6)H+2 H3PO4+H2PO4-=NH3+PO43-+OH-2023/4/16第15页，共128页，编辑于2022年，星期三2012真题真题2023/4/16第16页，共128页，编
11、辑于2022年，星期三答案：答案：NH3H+NH4+=OH-2023/4/16第17页，共128页，编辑于2022年，星期三5.2 酸碱组分的平衡浓度与分布分数酸碱组分的平衡浓度与分布分数名词名词(1)酸度：溶液中酸度：溶液中H+的浓度或活度，的浓度或活度，pH.(2)酸酸(HA)的浓度的浓度：又叫酸的分析浓度，又叫酸的分析浓度，是指单位体积溶液中所是指单位体积溶液中所含某种酸的物质的量，即总酸度，符号为含某种酸的物质的量，即总酸度，符号为c。它包括已离解。它包括已离解AA-的和未离解的酸的浓度的和未离解的酸的浓度HAHA，其数值可用碱标液滴定，其数值可用碱标液滴定得到。得到。(3)分布分数分
12、布分数：溶液中某酸碱组分的平衡浓度占其总浓度溶液中某酸碱组分的平衡浓度占其总浓度的分数。用的分数。用表示。表示。B=B/CB 2023/4/16第18页，共128页，编辑于2022年，星期三 在酸碱平衡体系中，通常存在多种酸碱组分，在酸碱平衡体系中，通常存在多种酸碱组分，这些组分的浓度随溶液中这些组分的浓度随溶液中H+浓度的改变而变化。浓度的改变而变化。分布分布分数能够定量说明溶液中的各种酸碱组分的分布情况分数能够定量说明溶液中的各种酸碱组分的分布情况，并且可以求出溶液中酸碱组分的平衡浓度。并且可以求出溶液中酸碱组分的平衡浓度。分布分数分布分数2023/4/16第19页，共128页，编辑于20
13、22年，星期三5.2.1 一元酸溶液一元酸溶液HA=H+A-cHA=HA+A-一元弱酸一元弱酸HA溶液，设其总浓度为溶液，设其总浓度为C，它在溶液中只能以，它在溶液中只能以HA和和A-两种形式存在，其离解平衡式和两种形式存在，其离解平衡式和MBEMBE分别为：分别为：根据分布分数的定义，则有：根据分布分数的定义，则有：2023/4/16第20页，共128页，编辑于2022年，星期三=HA +A-=1 HA=HACHA=A-=A-CHA=2023/4/16第21页，共128页，编辑于2022年，星期三例5 计算pH5.00时,HAc和Ac-的分布分数解解:已知已知HAc的的Ka=1.810-5p
14、H=5.00时时Ac-=1 0.36 =0.64 2023/4/16第22页，共128页，编辑于2022年，星期三以以对对pH作图作图,得形体分布图得形体分布图不同不同pH下的下的HAc与与Ac-pH值HAcAc-1.01.0E+001.8E-042.01.0E+001.8E-033.09.8E-011.8E-024.08.5E-011.5E-015.03.6E-016.4E-016.05.3E-029.5E-017.05.5E-039.9E-018.05.6E-041.0E+009.05.6E-051.0E+002023/4/16第23页，共128页，编辑于2022年，星期三2023/4/1
15、6第24页，共128页，编辑于2022年，星期三从图看出从图看出:(5)分布分数是分布分数是pH和和pKa的函数的函数,与总浓度无关与总浓度无关(4)当当pHpKa，主要存在形式是，主要存在形式是Ac-(3)当当pHpKa，主要存在形式是，主要存在形式是HAc(2)当当pH=pKa时，时，Ac-=HAc=0.5;(1)Ac-随随pH的增大而增大的增大而增大,HAc随随pH的增大而减小的增大而减小;2023/4/16第25页，共128页，编辑于2022年，星期三5.2.2 多元酸溶液(以草酸为例)C=H2C2O4+HC2O4-+C2O42-2023/4/16第26页，共128页，编辑于2022年
16、，星期三草酸三种形体分布分数与pH的关系2023/4/16第27页，共128页，编辑于2022年，星期三二元弱酸各形体分布分数的通式：二元弱酸各形体分布分数的通式：2023/4/16第28页，共128页，编辑于2022年，星期三磷酸溶液中各形体的分布分数C=H3PO4+H2PO4-+HPO42-+PO43-2023/4/16第29页，共128页，编辑于2022年，星期三磷酸磷酸(H3A)的型体分布图的型体分布图 H3PO4 H2PO4-HPO42-PO43-2.16 pKa 5.05 7.21 pKa 5.11 12.32 pKa1 pKa2 pKa31.00.50.00 2 4 6 8 10
17、 12 pHH3PO4H2PO4-HPO42-PO43-2023/4/16第30页，共128页，编辑于2022年，星期三三元弱酸各形体分布分数的通式：三元弱酸各形体分布分数的通式：2023/4/16第31页，共128页，编辑于2022年，星期三n元弱酸各形体分布分数的计算通式：元弱酸各形体分布分数的计算通式：2023/4/16第32页，共128页，编辑于2022年，星期三例题6 计算pH=5.00时，0.10molL-1草酸溶液中C2O42-的浓度。解根据公式=0.86C2O42-=0.860.10=0.086molL-12023/4/16第33页，共128页，编辑于2022年，星期三H2CO
18、3的的-pH图图1.00.50.00 2 4 6 8 10 12 pHH2CO3HCO3-CO32-H2CO3 HCO3-CO32-6.38pKa110.25pKa2pKa=3.87pH2023/4/16第34页，共128页，编辑于2022年，星期三酒石酸酒石酸(H2A)的的-pH图图H2A HA-A2-pKa1 pKa2pKa=1.33pH1.00.50.00 2 4 6 8 10 12 pHH2AHA-A2-3.04 4.372023/4/16第35页，共128页，编辑于2022年，星期三5.3 溶液中H+浓度的计算物料平衡物料平衡 电荷平衡电荷平衡 *质子条件质子条件 化学平衡关系化学平
19、衡关系 H+的的精确表达式精确表达式 近似处理近似处理近似式近似式 进一步近似处理进一步近似处理最简式最简式2023/4/16第36页，共128页，编辑于2022年，星期三5.3.1 强酸或强碱溶液强酸溶液强酸溶液：以Ca molL-1的强酸HA为例 PBE：H+-Ca=OH-H+=Ca+OH-精确式：精确式：H+2-CaH+Kw=0 当强酸的浓度大于当强酸的浓度大于110-6mol/L时，可用时，可用近似式：近似式：H+Ca；2023/4/16第37页，共128页，编辑于2022年，星期三强碱溶液：以强碱溶液：以Cb molL-1的强碱的强碱NaOH为例为例PBEPBE为：为：H+=OH-C
20、b精确式：精确式：OH-2-CbOH-Kw=0 当强碱的浓度大于当强碱的浓度大于110-6mol/L时，可用时，可用近似式：近似式：OH-Cb；2023/4/16第38页，共128页，编辑于2022年，星期三HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 一元弱酸（碱）溶液一元弱酸（碱）溶液 H+计算计算精确式：c/Ka500Kac 20Kw，c/Ka500，Kac 20Kwc/Ka500，Kac 20Kw精确式不用记，其它记住精确式不用记，其它记住2023/4/16第39页，共128页，编辑于2022年，星期三HEB
21、EI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science 一元弱碱溶液：一元弱碱溶液：用用Kb 代替代替Ka，OH-代替代替H+一元弱酸的公式可直接用于一元弱一元弱酸的公式可直接用于一元弱碱的计算碱的计算求出求出：OH-，再求再求H+pH=14-pOH2023/4/16第40页，共128页，编辑于2022年，星期三HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science当时，忽略酸的二级解离，忽略酸的二级解离，H+=Ka1H2A（近似式）（近似式）以下按一元弱酸处理。以
22、下按一元弱酸处理。多元酸（碱）溶液多元酸（碱）溶液2023/4/16第41页，共128页，编辑于2022年，星期三HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science1.公式中的公式中的Ka12.多元酸，只要能忽略二级离解多元酸，只要能忽略二级离解 ，三级、，三级、四级等离解均可忽略。四级等离解均可忽略。3.多元碱类似处理多元碱类似处理Kb1 代替代替Ka1，OH-代替代替H+注意注意2023/4/16第42页，共128页，编辑于2022年，星期三HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chem
23、istry&Material Science两性物质溶液两性物质溶液两性物质：既能给出质子又能接受质子两性物质：既能给出质子又能接受质子酸式盐：酸式盐：NaHCO3 、NaH2PO4、Na2HPO4弱酸弱碱盐：弱酸弱碱盐：NH4Ac氨基酸：氨基酸：H2NCH2COOH2023/4/16第43页，共128页，编辑于2022年，星期三HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science H+=Ka1(Ka2 cKw)Ka1+cKa2c 20KwH+=Ka1Ka2 c Ka1+cc/Ka1 202023/4/16第44页，共128
24、页，编辑于2022年，星期三HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material ScienceKa2：两性物质中酸组分的：两性物质中酸组分的KaKa1：两性物质中碱组分共轭酸的：两性物质中碱组分共轭酸的KaNa2HPO4：Ka2 Ka3 Ka1 Ka2H2NCH2COOH：+H3NCH2COO-NH4Ac：Ka2 Ka(NH4+)Ka1 Ka(HAc)H+=Ka1(Ka2 cKw)Ka1+c2023/4/16第45页，共128页，编辑于2022年，星期三例例题题 计计算算1.010-4molL-1 HCN溶溶液液pH的的公公式式。已已知知
25、Ka=6.210-10，因为因为CKa500，所以选择简化式：所以选择简化式：2023/4/16第46页，共128页，编辑于2022年，星期三例例题题 计计算算0.10molL-1 NH3溶溶液液pH的的公公式式。已已知知Kb=1.810-5，因因为为CKb20Kw，C/Kb500，所所以以选选择择最最简简式式计计算算OHOH-浓度，然后再求浓度，然后再求pHpH2023/4/16第47页，共128页，编辑于2022年，星期三例例题题11 计计算算1.010-4molL-1 NaCN溶溶液液的的pH。已已知知Kb=1.610-5，因为因为CKb20Kw，C/Kb20KW 选择公式：选择公式：2
26、023/4/16第50页，共128页，编辑于2022年，星期三.混合溶液混合溶液.弱酸与强酸混合溶液弱酸与强酸混合溶液在分析化学中常遇到弱酸与强酸混合溶液中氢离在分析化学中常遇到弱酸与强酸混合溶液中氢离子浓度的计算问题。例如，子浓度的计算问题。例如，C molL-1的的HAc和和Ca molL-1的的HCl的混合溶液。的混合溶液。PBEPBE：H+OH-Ac-CaH+-Ca OH-Ac-2023/4/16第51页，共128页，编辑于2022年，星期三近似处理一近似处理一：忽略水的离解，忽略水的离解，质子条件近似为质子条件近似为H+Ac-+Ca，整理后可得近整理后可得近似式似式:2023/4/1
27、6第52页，共128页，编辑于2022年，星期三近似处理二近似处理二：在一的前提下，如果同时有在一的前提下，如果同时有Ca10Ac-，则忽略弱酸的离解，可以得到最，则忽略弱酸的离解，可以得到最简式：简式：H+Ca 2023/4/16第53页，共128页，编辑于2022年，星期三2.两种两种弱酸的混合溶液弱酸的混合溶液设有一元弱酸设有一元弱酸HA和和HB的混合溶液，其浓度分别为的混合溶液，其浓度分别为CHA、CHB，离解常数为，离解常数为KHA、KHB。此溶液的质子条。此溶液的质子条件为：件为：H+A-B-OH-。由平衡关系可得到：由平衡关系可得到：H+2KHAHAKHBHBKw。2023/4/
28、16第54页，共128页，编辑于2022年，星期三如果忽略水和弱酸的离解则可以得到简化式：如果忽略水和弱酸的离解则可以得到简化式：进一步，如果进一步，如果KHACHAKHBCHB 反之，如果反之，如果KHACHAKHBCHB 2023/4/16第55页，共128页，编辑于2022年，星期三例例题题15 计计算算5.010-3molL-1 酒酒石石酸酸氢氢钾钾溶溶液液的的H+浓浓度度。K Ka1a1=9.110=9.110-，K Ka2a2=4.310=4.310-5-5，CKa220KW，C/KC/Ka1a120 20 采用简化式计算。采用简化式计算。2023/4/16第56页，共128页，编
29、辑于2022年，星期三例题例题16 计算1.010-2molL-1磷酸氢二钠溶液的pH.Ka2=6.310-8，Ka3=4.410-13，CKa320Kw,C/Ka2 20，采用近似式计算，采用近似式计算2023/4/16第57页，共128页，编辑于2022年，星期三5.5 酸碱缓冲溶液缓冲溶液是一种对溶液的酸度起稳定作用的溶液。缓冲溶液是一种对溶液的酸度起稳定作用的溶液。缓冲溶液一般是由浓度较大的弱酸及其共轭碱所组成，缓冲溶液一般是由浓度较大的弱酸及其共轭碱所组成，还有强酸（还有强酸（pH12）。）。根据缓冲溶液的根据缓冲溶液的用途，可以将其分成两类：用途，可以将其分成两类：一类是普通缓冲溶
30、液，用于控制溶液的酸度；一类是普通缓冲溶液，用于控制溶液的酸度；另一类是标准缓冲溶液，用作测量溶液酸度时的参照标准。另一类是标准缓冲溶液，用作测量溶液酸度时的参照标准。2023/4/16第58页，共128页，编辑于2022年，星期三1一般缓冲溶液：对计算结果的要求不十分准确，多采用最简式计算。例例如如：缓缓冲冲溶溶液液由由NaA-HA组组成成，NaA的的浓浓度度为为CA-，HA的浓度为的浓度为CHA，单位为，单位为molL-1。2023/4/16第59页，共128页，编辑于2022年，星期三2023/4/16第60页，共128页，编辑于2022年，星期三例题例题22 计算计算0.10molL-
31、1NH4Cl和和0.20molL-1NH3缓冲缓冲溶液的溶液的pH.解：已知解：已知NH3的的Kb=1.810-5，所以，所以NH4+的的Ka=Kw/Kb=5.6 10-102023/4/16第61页，共128页，编辑于2022年，星期三例例题题24 0.30molL-1吡吡啶啶和和0.10molL-1HCl等等体体积积混混合合，是否为缓冲溶液，计算是否为缓冲溶液，计算pH值。值。吡啶碱吡啶碱+HCl=吡啶吡啶-H+Cl-。剩余吡啶碱剩余吡啶碱=(0.30-0.10)/2=0.10，生成的吡啶酸，生成的吡啶酸0.10/2=0.050 molL-1，所以是缓冲溶液，所以是缓冲溶液2023/4/1
32、6第62页，共128页，编辑于2022年，星期三缓冲溶液选择原则：缓冲溶液选择原则：P622023/4/16第63页，共128页，编辑于2022年，星期三2.6 酸碱指示剂(acid-base indicator)2.6.1 酸碱指示剂的原理酸碱指示剂的原理 酸碱指示剂一般是弱的有机酸或有机碱，它的酸酸碱指示剂一般是弱的有机酸或有机碱，它的酸式与其共轭碱式相比具有明显不同的色调。当溶液的式与其共轭碱式相比具有明显不同的色调。当溶液的pH值改变时，指示剂失去质子由酸式转变为碱式，或得到值改变时，指示剂失去质子由酸式转变为碱式，或得到质子有碱式转化为酸式，由于结构的变化，从而引起颜色质子有碱式转化
33、为酸式，由于结构的变化，从而引起颜色的变化。的变化。2023/4/16第64页，共128页，编辑于2022年，星期三HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science甲基橙甲基橙(MO)2023/4/16第65页，共128页，编辑于2022年，星期三 酚酚 酞酞 无色无色(8.0)微红微红(9)红红(9.6)2023/4/16第66页，共128页，编辑于2022年，星期三HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science常用单一酸碱指示剂常用单一酸碱指
34、示剂甲基橙甲基橙MO甲基红甲基红MR酚酞酚酞 PP百里酚酞百里酚酞TP8.0 9.69.02023/4/16第67页，共128页，编辑于2022年，星期三酸碱指示剂的理论变色点和变色范围酸碱指示剂的解离平衡:是H+的函数即碱式色浓度等于酸式色浓度时，pH=pKa 理论变色点 2023/4/16第68页，共128页，编辑于2022年，星期三理论变色范围理论变色范围:溶液的溶液的pHpH值由值由pKa-1变化到变化到pKa+1时时,能明显地看到指示剂由酸式色变为碱式色，所以该能明显地看到指示剂由酸式色变为碱式色，所以该pHpH范范围称为理论变色范围围称为理论变色范围.颜色变化是从颜色变化是从酸式色
35、酸式色混合色混合色碱式色碱式色2023/4/16第69页，共128页，编辑于2022年，星期三5.6.2 影响指示剂变色范围的因素影响指示剂变色范围的因素1.指示剂的浓度指示剂的浓度 对对于于双双色色指指示示剂剂，因因其其变变色色范范围围取取决决于于酸酸式式色色和和碱碱式式色色的的浓浓度度的的比比值值，因因而而与与浓浓度度无无关关。但但是是指指示示剂剂的的浓浓度度过过大大，色色调调的的变变化化不不明明显显，并并且且指指示示剂剂本身也要消耗一些滴定剂，因而带来误差。本身也要消耗一些滴定剂，因而带来误差。对于对于单色指示剂单色指示剂，指示剂用量的多少对它的变色范指示剂用量的多少对它的变色范围是有影
36、响的。围是有影响的。2023/4/16第70页，共128页，编辑于2022年，星期三因为，因为，a a和和K Ka a是固定不变的所以当浓度是固定不变的所以当浓度C C增大时，增大时，HH+就就相应增大。也就是说看到红色时，溶液的相应增大。也就是说看到红色时，溶液的pHpH值较低。值较低。例如：在例如：在50100mL溶液中加入溶液中加入0.1%的酚酞的酚酞23滴，在滴，在pH=9出现微红，加入出现微红，加入1015滴酚酞，在滴酚酞，在pH=8出现微红。出现微红。例如，酚酞，例如，酚酞，碱式色为红色，设：人眼观察到红色酚碱式色为红色，设：人眼观察到红色酚酞的最低浓度为酞的最低浓度为a，它应该是
37、固定不变的。当指示剂，它应该是固定不变的。当指示剂的浓度为的浓度为C时，则由离解平衡：时，则由离解平衡：2023/4/16第71页，共128页，编辑于2022年，星期三2、离子强度的影响、离子强度的影响 指示剂颜色的变化受指示剂颜色的变化受H+活度的影响，对活度的影响，对于指示剂如果用活度平衡常数表示。则：于指示剂如果用活度平衡常数表示。则：理论变色点时理论变色点时 2023/4/16第72页，共128页，编辑于2022年，星期三可见增大离子强度可见增大离子强度,可使理论变色点向低可使理论变色点向低pHpH值方向移动。值方向移动。2023/4/16第73页，共128页，编辑于2022年，星期三
38、3、温度、温度 温度改变时，指示剂的离解常数和水的离子积都会发生变化，因而变色范围变化。指指 示示 剂剂温度温度变色范围变色范围pH甲基橙（MO）18 3.14.4100 2.53.7溴白里酚蓝（BTB）18 6.07.6100 6.27.82023/4/16第74页，共128页，编辑于2022年，星期三4、溶剂、溶剂 由于不同溶剂的介电常数有差别，直接影响到指示剂的离解，从而使指示剂的变色范围有改变。指指 示示 剂剂介介 质质变色范围变色范围pH甲基橙（MO）水3.14.490%丙酮+10%水1.02.7溴甲酚绿（BCG）水3.04.690%丙酮+10%水6.58.32023/4/16第75
39、页，共128页，编辑于2022年，星期三5.7 酸碱滴定原理 酸碱滴定是以酸碱反应为基础的滴定分析方法酸碱滴定是以酸碱反应为基础的滴定分析方法.一般一般是用强酸是用强酸(碱碱)作滴定剂，滴定具有一定强度的碱作滴定剂，滴定具有一定强度的碱(酸酸)溶液。溶液。在本节中介绍各种酸碱滴定体系中溶液在本节中介绍各种酸碱滴定体系中溶液pH随滴定剂加随滴定剂加入的变化情况以及酸碱指示剂的选择入的变化情况以及酸碱指示剂的选择2023/4/16第76页，共128页，编辑于2022年，星期三5.7.1强酸强碱的滴定滴定反应为：滴定反应为：H+OH-=H2O 滴定反应常数滴定反应常数:2023/4/16第77页，共
40、128页，编辑于2022年，星期三5.7.1.1 5.7.1.1 滴定曲线的绘制滴定曲线的绘制以以C CNaOHNaOHmolmolL L-1-1的的NaOHNaOH滴定体积为滴定体积为V VHClHClmLmL，浓度为，浓度为C Ca a0 0molmolL L-1-1 的的HClHCl溶液为例。溶液为例。设在滴定过程中盐酸的浓度为设在滴定过程中盐酸的浓度为CHCl，它在不断地变化，加，它在不断地变化，加入入NaOH后的一瞬间后的一瞬间NaOH的浓度为的浓度为Cb，它同样在变，它同样在变化。化。PBE：H+=CHCl+OH-Cb 2023/4/16第78页，共128页，编辑于2022年，星期
41、三设：设：a为滴定分数为滴定分数 因为因为滴定曲线方程滴定曲线方程解方程得：解方程得：2023/4/16第79页，共128页，编辑于2022年，星期三例如：以0.1000molL-1的NaOH 溶液滴定20.00mL浓度为0.1000molL-1的HCl溶液的滴定曲线（1）滴定前：）滴定前：此时此时：H+=C，溶液中氢离子的浓度等于酸的原始浓度。，溶液中氢离子的浓度等于酸的原始浓度。所以，所以，pH=1.00 2023/4/16第80页，共128页，编辑于2022年，星期三（2）滴定开始至化学计量点前）滴定开始至化学计量点前 溶液的酸度取决于剩溶液的酸度取决于剩余余HCl的浓度，设加入的浓度，
42、设加入NaOH18.00ml2023/4/16第81页，共128页，编辑于2022年，星期三设加入设加入NaOH19.98ml2023/4/16第82页，共128页，编辑于2022年，星期三（3）化学计量点）化学计量点(stoichiometric point,sp)此时溶液为中性，此时溶液为中性，pH=7.00,2023/4/16第83页，共128页，编辑于2022年，星期三（4）化学计量点后）化学计量点后 溶液的酸度取决于过量溶液的酸度取决于过量NaOH的的浓度，设加入浓度，设加入NaOH 20.02 ml2023/4/16第84页，共128页，编辑于2022年，星期三按照上述方法逐一计算
43、，得到一组滴定分数按照上述方法逐一计算，得到一组滴定分数-pH的数的数据，然后以据，然后以pH对滴定分数作图，称为滴定曲线。对滴定分数作图，称为滴定曲线。2023/4/16第85页，共128页，编辑于2022年，星期三酚酞8.09.6甲基红4.46.2甲基橙3.14.42023/4/16第86页，共128页，编辑于2022年，星期三5.7.1.2 滴定过程中pH值的变化情况滴定剂体积变化V(mL)pH值的变化pH变化率pH/V0.00 19.98=19.981.004.30=3.300.16519.9820.02=0.0404.309.70=5.4013520.0240.00=19.989.7
44、012.52=2.820.141滴定滴定突跃突跃2023/4/16第87页，共128页，编辑于2022年，星期三滴定的突跃范围滴定的突跃范围:滴定分数滴定分数a从从0.999到到1.001的的pH范围。或者范围。或者说从化学计量点前说从化学计量点前-0.1%到化学计量点后到化学计量点后+0.1%的的pH范围。范围。指示剂的选择原则：指示剂的选择原则：指示剂的变色范围全部或部分在突跃范围指示剂的变色范围全部或部分在突跃范围之内。之内。影响突跃范围的因素：影响突跃范围的因素：与强酸和强碱的浓度有关，浓度与强酸和强碱的浓度有关，浓度越大，突跃范围越大。越大，突跃范围越大。下面以图例的形式说明滴定剂浓
45、度和被滴物浓度大小对下面以图例的形式说明滴定剂浓度和被滴物浓度大小对突跃范围大小的影响突跃范围大小的影响2023/4/16第88页，共128页，编辑于2022年，星期三2023/4/16第89页，共128页，编辑于2022年，星期三HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science强酸碱滴定曲线：强酸碱滴定曲线：0.1000molL-1 HCl0.1000molL-1 NaOH突跃范围突跃范围:9.704.30pH1210864200 1 2T9.7 sp+0.1%4.3 sp-0.1%sp 7.0突突跃跃9.70sp+0
46、.1%4.30sp-0.1%sp 7.00TpH作图作图2023/4/16第90页，共128页，编辑于2022年，星期三HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Science浓度对滴定突跃的影响浓度对滴定突跃的影响0 1 2pH1210864210.79.78.77.05.34.33.30.01molL-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单单位。位。5.38.74.39.73.310.7 0.01molL-1 0.1molL-1 1molL-1浓度增大浓度增大 10倍，
47、倍，突跃突跃pH变变化范围增加化范围增加 2个个pH 单位单位2023/4/16第91页，共128页，编辑于2022年，星期三5.7.2 一元弱酸 弱碱的滴定基本反应：HB+OH-=B-+H2O 滴定反应常数2023/4/16第92页，共128页，编辑于2022年，星期三 以以0.1000molL-1 NaOH滴定滴定20.00mL 0.1000molL-1的的HAc为例为例（1）滴定前：）滴定前：此时此时：2023/4/16第93页，共128页，编辑于2022年，星期三（2）滴定开始至化学计量点前）滴定开始至化学计量点前 溶液组成为缓冲溶溶液组成为缓冲溶液，设加入液，设加入NaOH19.98
48、ml2023/4/16第94页，共128页，编辑于2022年，星期三（3）化学计量点）化学计量点(stoichiometric point,sp)此时溶液组成为此时溶液组成为NaAc，2023/4/16第95页，共128页，编辑于2022年，星期三（4）化学计量点后）化学计量点后 溶液的酸度取决于过量溶液的酸度取决于过量NaOH的的浓度，设加入浓度，设加入NaOH 20.02 ml2023/4/16第96页，共128页，编辑于2022年，星期三按照上述方法逐一计算，得到一组滴定分数按照上述方法逐一计算，得到一组滴定分数-pH的数的数据，然后以据，然后以pH对滴定分数作图，称为滴定曲线。对滴定分
49、数作图，称为滴定曲线。2023/4/16第97页，共128页，编辑于2022年，星期三HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material ScienceKa对滴定突跃范围的影响对滴定突跃范围的影响Ka越大，突跃范围越大。越大，突跃范围越大。Ka增大增大10倍，倍，突跃增加突跃增加1个个pH单位（下限）单位（下限）2023/4/16第98页，共128页，编辑于2022年，星期三HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material Sciencec对滴定突跃范围的影响对滴定突跃范围的影响K
50、a一定，与一定，与c有关。有关。c：强碱的浓度或：强碱的浓度或 弱酸弱酸 的浓度的浓度2023/4/16第99页，共128页，编辑于2022年，星期三HEBEI NORMAL UNIVERSITY,College of Chemistry&Material ScienceKa一定，一定，c越大，突跃范围越大；越大，突跃范围越大；c 增大增大10倍，突跃增加倍，突跃增加1个个pH单位单位 （上限）（上限）2023/4/16第100页，共128页，编辑于2022年，星期三滴定突跃与影响因素 从从以以上上计计算算可可以以看看出出，强强碱碱滴滴定定弱弱酸酸滴滴定定突突跃跃出出现现在在碱碱性性区区域域，