演示文稿第四章节酸碱滴定法

“十二五”职业教育国家规划教材,分析化学,王炳强 主编,“十二五”职业教育国家规划教材,第四章 酸碱滴定法,第一节 酸碱质子理论 第二节 水溶液中酸碱组分不同型体的分布 第三节 酸碱溶液pH的计算 第四节 缓冲溶液 第五节 酸碱指示剂 实验三 工业硫酸纯度的测定 第六节 一元酸碱的滴定及应用 第七节 多元酸碱的滴定及应用 实验四 工业氢氧化钠中混合碱含量的测定 第八节 酸碱标准溶液的配制和标定 实验五 HCl标准溶液的配制及标定,1.理解酸碱质子理论、酸碱平衡和分布系数等基本知识； 2.熟练掌握酸碱水溶液中H+的计算方法； 3.掌握选择缓冲溶液的基本原则； 4.理解酸碱指示剂的变色原理，掌握常用酸碱指示剂变色范围和变色点，掌握酸碱指示剂的使用方法；,学习目标,5.了解各类酸碱滴定滴定曲线的特征，掌握影响各类酸碱滴定突跃范围的因素； 6.掌握一元弱酸（碱）、多元酸（碱）和混合酸（碱）滴定可行性判断方法及指示剂的选择方法； 7. 掌握酸、碱标准滴定溶液的配制和标定方法；了解酸碱滴定法在生产实际中应用；,第1节 酸碱质子理论 一、酸碱质子理论 1酸与碱的定义 凡能给出质子的物质是酸，酸失去1个质子后转化成它的共轭碱；凡是能接受质子的物质是碱，碱得到1个质子后转化成它的共轭酸，如HAc和Ac- 为共轭酸碱对。既能给出质子，有可得到质子的物质为两性物质，如H2O、HCO32-为两性物质。 2酸碱反应的实质 酸碱反应是质子转移的反应，酸给出质子而碱同时接受质子。,二 酸碱解离平衡 1.水的质子自递反应 H2O + H2O H3O+ + OH 反应平衡常数称为水的质子自递常数，用Kw表示，其表达式为 Kw = H3O+OH 水合质子H3O+常简写作H+，故Kw = H+OH ,这个平衡常数，也称为水的离子积。Kw 与浓度、压力无关，而与温度有关。当温度一定时为常数，如25 时， Kw 1.0 ×1014,2.酸碱解离平衡 酸碱反应进行的程度可以用平衡常数（Ki）来衡量。 例如，HA在水中发生解离反应： HA + H2O A+ H3O+ 常可简化为 HA A + H+ 酸的解离平衡常数以Ka表示 Ka ,Ka越大，酸在水中给出质子的能力越强，酸性越强。,HA 的共轭碱A的解离平衡 A+ H2O HA + OH 其解离常数以Kb表示 Kb = Kb越大碱在水中接受质子的能力越强，碱性越强。,显然，HA的Ka和Kb有如下关系： Ka Kb= × =H+OH= Kw 推广可得一元共轭酸碱对的Ka和Kb间具有以下定量关系： KaKb = Kw,第2节 水溶液中酸碱组分不同型体的分布 1分析浓度与平衡浓度 分析浓度：一定体积溶液中含某种物质的量，包括已离解和未离解两部分，也称总浓度，用c表示。 平衡浓度：溶解达到平衡时，溶液中存在的各组分的物质的量浓度，用 表示。,2分布系数 溶液中某酸碱组分的平衡浓度占其总浓度的分数，称为分布系数，以表示。分布系数取决于该酸碱物质的性质和溶液H+浓度，与总浓度无关。 分布系数能定量说明溶液中的各种酸碱组分的分布情况。通过分布系数，可求得溶液中酸碱组分的平衡浓度。,一、一元弱酸的分布 一元酸溶液 如HAc：HAc，Ac-,当pH=pKa（4.74）时， Ac- = HAc =0.50， HAc与Ac-各占一半； 当pHpKa时，主要存在形式是Ac-。 与总浓度c无关，是pH和pKa的函数。 HAc和Ac- 与总浓度c有关。,HAc和Ac-的分布系数与溶液平pH值的关系,二、二元弱酸的分布 如草酸：H2C2O4， HC2O4- ，C2O42-,当 时，酒石酸分子（H2A）占主要优势； 当 时，酒石酸根二价阴离子（A2-）占主要优势； 当pH处于两者之间时，则酒石酸氢根离子（HA-）是主要存在形式。,三、三元弱酸的分布 如磷酸：H3PO4，H2PO4-，PO42-，PO43-,当pHpKa2，主要存在形式是C2O42-。 当pH=pKa1，0=1=0.50 当pH=pKa2， 1=2=0.50,第3节 酸碱溶液pH的计算 1强酸(强碱)溶液 (1)强酸溶液 A最简式 H+=ca （ca10-6mol/L） B近似式 （ca10-6mol/L） (2)强碱溶液 A最简式 OH-=cb （cb10-6mol/L） B近似式 （cb10-6mol/L）,2一元弱酸（碱）和多元弱酸（碱） (1)一元弱酸 A最简式： (cKa20Kw及c/Ka500) B近似式： (cKa20Kw及c/Ka500) (cKa20Kw及c/Ka500),(2)一元弱碱 A最简式： (cKb20Kw及c/Kb500) B近似式： (cKb20Kw及c/Kb500) (cKb20Kw及c/Kb500),3多元酸（碱） A最简式： 当cKa120Kw， ，c/Ka1500时 B近似式： 当cKa120Kw， 时，,4两性物质 (1)酸式盐 如：NaHA A.近似式： HA-c， 忽略HA-的离解 HA-c， Ka220Kw忽略HA-和水的离解 B.最简式： HA-c， Ka220Kw , c 20Ka1,（2）弱酸弱碱盐 如：NH4Ac，NH4F A.近似式： (HA=A-c，忽略HA和A-的离解) (HA=A-c，Ka20Kw， 忽略HA、A-和水的离解) B.最简式： (HA=A-c，Ka20Kw， c 20Ka),二、酸碱水溶液中H+浓度计算示例 【例3-1】分别计算c(HCl)=0.039mol/L、c(HCl)= 2.6×10-7 mol/L 的HCl溶液的pH。 解：(1)因为 c (HCl) = 0.039mol/L 1.0×10-7mol/L 所以可采用最简式计算 即： H+ = c(HCl) = 0.039mol/L pH = lg0.039 = 1.41 答：0.039mol/L 的HCl 溶液pH为1.41。,(2) c(HCl) = 2.6×10 -7mol /L 浓度太稀，其c(HCl) 10-8 mol/L 所以需考虑水的离解，应采用精确式计算。 即： H + = 所以： H + = = 2.9×10 -7mol /L pH = lgH + = lg 2.9×10 -7mol /L = 6.53 答：c(HCl)= 2. 6×10 -7mol /L的HCl 溶液pH为6.53。,【例3-2】分别计算c(HAc)=0.083mol/L、c(HAc)=3.4×10-4mol/L的HAc溶液的pH。（pKa(HAc)=4.76） 解：(1) c(HAc) = 0.083mol/L 时， 因为 4.8×103 500， 且 cKa= 0.083 × 10-4.76 = 1.4 × 10-6 20Kw 因此可以使用最简式计算，即： 所以 H+ =1.2 × 10-3mol/L pH = lg1.2 × 10-3 = 2.92 答：c (HAc) = 0.083mol/L的HAc溶液的pH为2.92。,(2)c (HAc) = 3.4 × 10-4mol/L 时， 因为 2020Kw 因此应该使用近似计算式，即： 所以 H+= = 6.9 × 10-5mol/L pH=lg6.9 × 10-5 = 4.16 答：c (HAc)= 3.4×10-4mol/L的HAc溶液的pH为4.16。,【例3-3】试计算0.02mol/L的Na2CO3水溶液的pH。 解：Na2CO3在水溶液中是一种二元弱碱，其对应的共轭酸 H2CO3的离解常数为： 弱碱的离解常数： 因此可以使用最简式： pOH=lg7.4 × 10-3 = 2.13， pH=14-2.13=11.87 答： 0.31mol/L 的Na2CO3水溶液的pH为11.87。,第4节 缓冲溶液 一缓冲溶液 一种能对溶液的酸度起稳定作用的溶液。若往缓冲溶液中加入少量酸或少量碱，或因溶液中发生的化学反应产生了少量的酸或碱，或将溶液稍加稀释，溶液的酸度基本不变。 缓冲溶液通常由浓度较大的弱酸及其共轭碱所组成。pH范围一般为212。例如，HAc-Ac-，NH4Cl-NH3等。 强酸（pH12）溶液也是缓冲溶液，可以抵抗少量外加酸或碱的作用，但不具有抗稀释作用。,缓冲溶液pH值的计算近似式： （当pH6时） （当pH8时） 最简式：当ca，cb20H+或ca，cb20OH-时,缓冲容量的大小与缓冲物质的总浓度以及组成此缓冲溶液的ca/cb有关。总浓度愈大(一般为0.011mol/L之间)； ca/cb应在1/1010/1范围内，浓度愈接近11，缓冲容量愈大。,二、缓冲溶液选择的原则 (1)缓冲溶液对测量过程应没有干扰。 (2)所需控制的pH应在缓冲溶液的缓冲范围之内。如果缓冲溶液是由弱酸及其共轭碱组成的，pKa值应尽量与所需控制的pH一致，即pKapH。 (3)缓冲溶液应有足够的缓冲容量，以满足实际工作的需要。 (4)缓冲物质应廉价易得，避免污染。,第5节 酸碱指示剂 一、酸碱指示剂的作用原理 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应具有明显不同的色调。当溶液的pH改变时，指示剂失去质子由酸式转化为碱式，或得到质子由碱式转 为酸式，由于结构上的改变，引起了颜色的变化。,例如：甲基橙(methyl orange，MO)双色,pH3.1, 酸式色，红色； pH4.4, 碱式色，黄色； pH= 3.14.4，两种形式共存，为混合色，橙色。,又例：酚酞(phenolphthalein PP) 单色 在酸性溶液无色，在碱性溶液中转化为醌式后显红色。,二、变色范围和变色点 HIn = H+ + In- 酸式色 碱式色 ，显碱式色； ，显酸式色； ，pH=pKHIn， 此为理论变色点，酸碱式的混合色。因此，酸碱指示剂的理