分析化学课件：5第五章酸碱滴定法1.ppt

1、中国地质大学材料科学与化学工程学院中国地质大学材料科学与化学工程学院分析化学分析化学分析化学分析化学中国地质大学材料与化学学院中国地质大学材料与化学学院中国地质大学材料科学与化学工程学院中国地质大学材料科学与化学工程学院分析化学分析化学第第5章章酸碱滴定法酸碱滴定法ACID-BASE TITRATION主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回第第5章章 作业（一）作业（一）P163 第第1题：题：a, c, d 第第2题：题：a, b, c 第第3题：题：b, e 第第4, 8 题题第第1次作业（次作业（1 4小节）小节）备注：本章共备注：本章共2次作业次作业中国地质大学

2、材料科学与化学工程学院中国地质大学材料科学与化学工程学院分析化学分析化学第第5章章 酸碱滴定法目录酸碱滴定法目录主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回第第5章章 酸碱滴定法酸碱滴定法 目录目录5.1 溶液中的酸碱反应与平衡溶液中的酸碱反应与平衡5.1.1 离子的活度和活度系数离子的活度和活度系数5.1.2溶液中的酸碱反应与平衡常数溶液中的酸碱反应与平衡常数5.1.3 溶液中的其他相关平衡溶液中的其他相关平衡-物料平衡、物料平衡、 电荷平衡和质子条件电荷平衡和质子条件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5.2.2 多元酸溶液多元酸溶液5.2.1

3、 一元酸溶液一元酸溶液主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回第第5章章 酸碱滴定法酸碱滴定法 目录目录5.3溶液中溶液中pH值的计算值的计算5.3.1一元强酸（碱）溶液一元强酸（碱）溶液5.3.2一元弱酸（碱）溶液一元弱酸（碱）溶液5.3.3多元酸（碱）溶液多元酸（碱）溶液5.3.4混合溶液混合溶液5.3.5两性物质溶液两性物质溶液5.4对数图解法对数图解法主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回第第5章章 酸碱滴定法酸碱滴定法 目录目录5.5 酸碱缓冲溶液酸碱缓冲溶液5.5.1 缓冲作用与缓冲溶液缓冲作用与缓冲溶液5.5.2 缓冲溶液缓冲溶液pH

4、值的计算值的计算5.5.3缓冲容量缓冲容量5.5.4几种重要的缓冲溶液几种重要的缓冲溶液5.6 酸碱指示剂酸碱指示剂5.6.1 酸碱指示剂的作用原理酸碱指示剂的作用原理5.6.2常用的酸碱指示剂常用的酸碱指示剂主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回第第5章章 酸碱滴定法酸碱滴定法 目录目录5.7 酸碱滴定原理酸碱滴定原理5.8终点误差终点误差5.7.1 强碱滴定强酸强碱滴定强酸5.7.2 强碱滴定弱酸强碱滴定弱酸5.7.3 多元酸或混合酸的滴定多元酸或混合酸的滴定5.8.1 滴定强酸的终点误差滴定强酸的终点误差5.8.2 滴定弱酸的终点误差滴定弱酸的终点误差5.8.3滴

5、定滴定 多元酸或混合酸的的终点误差多元酸或混合酸的的终点误差主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回第第5章章 酸碱滴定法酸碱滴定法 目录目录5.9 酸碱滴定法的应用酸碱滴定法的应用5.9.1 混合碱的测定混合碱的测定5.9.2 碱度的测定碱度的测定5.9.3 铵盐的测定铵盐的测定5.9.4 有机物中氮含量的测定有机物中氮含量的测定主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1 溶液中的酸碱反应与平衡溶液中的酸碱反应与平衡5.1.1 离子的活度和活度系数离子的活度和活度系数5.1.2溶液中的酸碱反应与平衡常数溶液中的酸碱反应与平衡常数5.1.3 溶液

6、中的其他相关平衡溶液中的其他相关平衡物料平衡、电荷平衡和质物料平衡、电荷平衡和质子条件子条件主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.1离子的活度及活度系数离子的活度及活度系数1.活度与浓度之间的关系：活度与浓度之间的关系：离子在化学反应中起作用的有效浓度称为离子的活度。离子在化学反应中起作用的有效浓度称为离子的活度。浓度浓度c与活度与活度a的关系为：的关系为：cai 是第是第i 种离子的种离子的活度系数。活度系数。对于极稀溶液，离子间相距很远，可忽略离子间的对于极稀溶液，离子间相距很远，可忽略离子间的相互作用，视为理想溶液，此时，相互作用，视为理想溶液，此时，ca

7、 1, 中性分子不带电荷，其活度系数等于中性分子不带电荷，其活度系数等于1主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.1离子的活度及活度系数离子的活度及活度系数2. 活度系数的计算活度系数的计算稀溶液中离子的活度系数，可由稀溶液中离子的活度系数，可由Debye-Huckel（德拜（德拜-休克尔）公式计算。休克尔）公式计算。 IBaIZoii10.512lg2 Zi为第为第i种离子的电荷种离子的电荷B为常数，为常数，25时时 B=0.0328I为溶液中离子的强度为溶液中离子的强度为离子体积参数，约等于水化离子的有效半径。为离子体积参数，约等于水化离子的有效半径。主目录主

8、目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.1离子的活度及活度系数离子的活度及活度系数IZii25 . 0lg 离子强度的计算公式为：离子强度的计算公式为：2iiiZcI 21式中式中Ci，Zi分别表示第分别表示第i种离子的浓度和电荷。种离子的浓度和电荷。当离子强度较小时，可用以下近似公式计算：当离子强度较小时，可用以下近似公式计算：主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.2酸碱反应及平衡常数酸碱反应及平衡常数1.酸碱的定义及质子理论的提出酸碱的定义及质子理论的提出1666年年R.Boyle(波义耳波义耳)对酸的通性的描述对酸的通性的描述 177

9、01780年年A.L.Lavoisier（拉瓦锡）对酸性的解释（拉瓦锡）对酸性的解释1880-1890年年S.A.Arrhenius及及F.W.Ostwald的电离理论的电离理论1923年丹麦年丹麦J.N.Brnsted （布朗斯特布朗斯特）与剑桥）与剑桥大学的大学的T.M.Lowry（劳里）同时提出质子理论。（劳里）同时提出质子理论。17891836年年Davy（戴维，英）和利比希（德）（戴维，英）和利比希（德）纠正了拉瓦锡的错误，提出所有的酸必须是含氢纠正了拉瓦锡的错误，提出所有的酸必须是含氢的化合物，而且氢能被金属置换出来。的化合物，而且氢能被金属置换出来。主目录主目录本章目录本章目录上

10、一张上一张下一张下一张O返回返回酸碱的定义酸碱的定义根据质子理论，凡能根据质子理论，凡能给出质子的物质给出质子的物质是酸是酸，能，能接受质子的物质是碱接受质子的物质是碱。本章采用质子理论处理平衡问题本章采用质子理论处理平衡问题5.1.2酸碱反应及平衡常数酸碱反应及平衡常数Johannes Nicolaus Brnsted Thomas Martin Lowry主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.2酸碱反应及平衡常数酸碱反应及平衡常数HA A- + H+（酸）（酸） （碱碱）（）（质子质子）酸（酸（HA）给出质子后变成它的共轭碱（）给出质子后变成它的共轭碱（ A

11、- ）；）；碱（碱（ A- ）接受质子后便变成它的共轭酸；）接受质子后便变成它的共轭酸；HA与与A-相互依存，相互依存，称为共轭酸碱对；称为共轭酸碱对；共轭酸碱间通过质子转移而相互转化。共轭酸碱间通过质子转移而相互转化。1.共轭酸碱对共轭酸碱对主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回 HCO3- - CO32- - + H+HAc Ac- - + H+NH4+ NH3 + H+H2CO3 HCO3- - + H+共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸共轭酸 共轭碱共轭碱 + H+ 酸和碱可以是中性分子，也可以是阳离子或阴离子。酸和碱可以是中性分子，也可以是阳离子或阴离子。酸较其共轭碱

12、多一个质子。酸较其共轭碱多一个质子。主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回CH3COOHCH3COO-主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.2酸碱反应及平衡常数酸碱反应及平衡常数2.酸碱反应酸碱反应酸给出质子的反应、碱接受质子的反应都称酸给出质子的反应、碱接受质子的反应都称作酸碱半反应。半反应不能单独发生。酸给出作酸碱半反应。半反应不能单独发生。酸给出质子的条件是必须有另一种能接受质子的碱存质子的条件是必须有另一种能接受质子的碱存在。在。酸碱反应是两个共轭酸碱对共同作用的结果，

13、酸碱反应是两个共轭酸碱对共同作用的结果，质子的授受或者说质子转移。质子的授受或者说质子转移。主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回Acid-base reactionAcid-base reactions are defined as those in which a proton (hydrogen ion H+) is transferred from one chemical species to another. The acid species (proton donor) is thereby converted to its conjugate base

14、and the base (proton acceptor) becomes protonated to form its conjugate acid. 主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回u1. 1. 酸碱的解离酸碱的解离 以醋酸在水中的解离反应为例。以醋酸在水中的解离反应为例。酸碱反应酸碱反应HAc (酸酸1) Ac- -(碱碱1) + H+半反应半反应1H+ + H2O(碱碱2) H3O+(酸酸2)半反应半反应2HAc + H2O H3O+ Ac- -总反应总反应酸酸1碱碱1碱碱2 酸酸2酸的解离酸的解离反应实质是反应实质是质子从酸转移到水质子从酸转移到水的反

15、应。此的反应。此处，水作为碱参加反应。处，水作为碱参加反应。HAc Ac- - + H+将将H3O+简写为简写为H+，总反应式为，总反应式为主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回酸碱反应酸碱反应 以以NH3在水溶液中的解离反应为例：在水溶液中的解离反应为例：碱的解离碱的解离反应实质是反应实质是质子从水转移到碱质子从水转移到碱的反应。的反应。此处，水作为酸参加反应。此处，水作为酸参加反应。酸酸2 碱碱2碱碱1酸酸1NH3(碱碱1)+ H+ NH4+(酸酸1)半反应半反应1H2O(酸酸2) OH- -(碱碱2) + H+半反应半反应2NH3 + H2O OH- - + NH

16、4+总反应总反应主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回酸碱反应酸碱反应u 2. 2. 水解反应水解反应：以弱酸弱碱的水解为例。：以弱酸弱碱的水解为例。 NH4+ + H2O NH3 +H3O+Ac - - +H2O HAc + OH- -氯化铵的水解，也就是氯化铵的水解，也就是弱酸弱酸NH4+的解离的解离，是质子从，是质子从酸酸NH4+转移到水的反应；转移到水的反应；醋酸钠的水解，也就是醋酸钠的水解，也就是弱碱弱碱Ac - -的解离的解离，是质子从水，是质子从水转移到转移到Ac - -的反应。的反应。主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回酸碱反应

17、酸碱反应u 3. 3. 质子自递反应质子自递反应：在：在H2O水分子之间产生的水分子之间产生的质子转移反应称为质子转移反应称为水的质子自递反应水的质子自递反应。也就是以。也就是以前所谓的前所谓的水的解离水的解离。H2O(酸酸1) + H2O(碱碱2) H3O+(酸酸2) + OH- -(碱碱1)H2O H+ OH- -可简写为可简写为主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回酸碱反应酸碱反应u4. 4. 酸碱中和反应酸碱中和反应：是以上各类解离反应的逆反应。：是以上各类解离反应的逆反应。通常也是酸碱滴定中用到的反应。通常也是酸碱滴定中用到的反应。HAc + OH- - Ac

18、- -+H2OHAc + NH3 A- - + NH4+H+ OH- - H2O它们反应以后变成比原来弱的酸和碱，溶液趋于中性。它们反应以后变成比原来弱的酸和碱，溶液趋于中性。主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回HSO4- + OH- SO42- + H2O主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.2酸碱反应及平衡常数酸碱反应及平衡常数3.酸碱反应平衡常数酸碱反应平衡常数酸碱反应进行的程度可以用反应的平衡常数来衡量。酸碱反应进行的程度可以用反应的平衡常数来衡量。HA + H2O

19、H3O+ A- -)HA()A()OH(3aaaaK平衡常数平衡常数Ka称为酸的解离常数称为酸的解离常数，或称酸度常数，或称酸度常数，此值越大，表示该酸越强。此值越大，表示该酸越强。u弱酸在水溶液中的解离反应及平衡常数弱酸在水溶液中的解离反应及平衡常数主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.2酸碱反应及平衡常数酸碱反应及平衡常数u弱碱在水溶液中的解离反应及平衡常数弱碱在水溶液中的解离反应及平衡常数A- - + H2O HA +OH- -)A()OH(HA)(baaaK平衡常数平衡常数Kb称为解离常数，称为解离常数，或称碱的碱度常数，此或称碱的碱度常数，此值越大，表

20、示该碱越强。值越大，表示该碱越强。主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.2酸碱反应及平衡常数酸碱反应及平衡常数水的质子自递反应及平衡常数水的质子自递反应及平衡常数H2O +H2O H3O+ + OH- -143w1000. 1)OH()OH( aaKKw称为水的质子自递常数，或称水的活度积。称为水的质子自递常数，或称水的活度积。主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.2酸碱反应及平衡常数酸碱反应及平衡常数uKa与与Kb的关系：对共轭酸碱对的关系：对共轭酸碱对HA-A来说，酸来说，酸HA的解离常数为的解离常数为Ka， 其共轭碱其共轭碱

21、A的解离常数为的解离常数为Kb ， Ka与与Kb的关系可导出为：的关系可导出为：wbawbapppKKKKKK 9.26pKb106 .5 OHHAOHA74.4pKa101.8 AOHOHHA10-bc2c-5ac32cKK主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回wKaaaaaaaaKKaaaKaaaK)OH()O(H)A()OH()HA()HA()A()O(H)A()OH()HA()HA()A()O(H3cccc3baccbcc3a OHHAOHA AOHOHHAc2cc32c主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.2酸碱反应及平衡常数酸

22、碱反应及平衡常数u多元酸在水中逐级离解，溶液中存在多个共轭多元酸在水中逐级离解，溶液中存在多个共轭酸碱对时，酸、碱解离常数间的关系是：酸碱对时，酸、碱解离常数间的关系是：31awb/ KKK 22awb/ KKK 13awb/ KKK 注意注意Kb和和Ka级别的对应关系级别的对应关系!-32-2-23OHAHOHAH ,AHHAHOHAHOHHA ,HAHAH-22-2-2-2OHHAOH A,AHHA-22-3-3-2u例如例如 教材教材P383页附录表页附录表2中磷酸及其共轭碱的解离常数中磷酸及其共轭碱的解离常数主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回Ka、Kb与酸碱

23、度强弱的关系举例与酸碱度强弱的关系举例3 . 8 OHHSOHS101.8 OHNHOHNH106 . 5 OHHAOHA102 . 1 SOHOHHS106 . 5 NHOHOHNH101.8 AOHOHHAb-225-b42310-bc2c15-a23210-a3324-5ac32c KKKKKKKa或或Kb酸碱强度酸碱强度1强强1- -10- -4中强中强10- -4-10-10- -9弱弱10- -9极弱极弱主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回对于以下反应：对于以下反应： HA B HB+A，BHAAHBoaaaaK 若反应物与生成物均以活度表示，化学平衡常数

24、为若反应物与生成物均以活度表示，化学平衡常数为活度常数：活度常数：BHAAHBoo: ccKKKK的关系为的关系为与与分析化学中还常用分析化学中还常用“混合常数混合常数”，即活度与浓度混合使用。，即活度与浓度混合使用。若反应物与生成物均以浓度表示，则化学平衡常数为若反应物与生成物均以浓度表示，则化学平衡常数为浓度常数：浓度常数：HABAHB cK5.1.2酸碱反应及平衡常数酸碱反应及平衡常数5.活度常数及浓度常数活度常数及浓度常数主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.3物料平衡、电荷平衡及质子平衡物料平衡、电荷平衡及质子平衡分析浓度与平衡浓度的概念分析浓度与平衡

25、浓度的概念u分析浓度分析浓度：单位体积溶液中某物质的量，通常也：单位体积溶液中某物质的量，通常也称为分析浓度或总浓度。如某酸称为分析浓度或总浓度。如某酸HA的总浓度。通常的总浓度。通常以以cHA表示。表示。u平衡浓度平衡浓度：指溶液平衡时，溶液中溶质存在的各：指溶液平衡时，溶液中溶质存在的各种型体中某种型体的浓度。如种型体中某种型体的浓度。如HA在溶液中存在在溶液中存在HA、 A- -等型体，则等型体，则HA的浓度和的浓度和A-的浓度称为平衡浓度，的浓度称为平衡浓度，通常以通常以HA、 A- - 表示。表示。主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.3物料平衡、电荷

26、平衡及质子平衡物料平衡、电荷平衡及质子平衡例如，称取例如，称取12.6克克H2C2O4.2H2O溶于溶于1000mL水中，水中，则草酸的浓度为则草酸的浓度为12422Lmol100. 0)OH2OCH( c在溶液中有在溶液中有H2C2O4、 HC2O4- -、 C2O42- -等存在形式等存在形式 OC OHC OCH-24242422， 平衡时各种形体的浓度常用方括号表示平衡时各种形体的浓度常用方括号表示各种型体平衡浓度之和必等于总浓度。各种型体平衡浓度之和必等于总浓度。 OCOHCOCH-24242422 c主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.3物料平衡、

27、电荷平衡及质子平衡物料平衡、电荷平衡及质子平衡1. 物料平衡（物料平衡（ MBE mass balance equation ）是指在一个化学平衡体系中，给定物质的总浓度是指在一个化学平衡体系中，给定物质的总浓度 (分析浓度），等于各有关组分平衡浓度之和。分析浓度），等于各有关组分平衡浓度之和。例例1：浓度为：浓度为c(H3PO4) 的磷酸溶液的物料平衡关系：的磷酸溶液的物料平衡关系：c POHPOPOHPOH34244243即讨论某物质的分析浓度与各组分平衡浓度的关系。即讨论某物质的分析浓度与各组分平衡浓度的关系。主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.3物料平

28、衡、电荷平衡及质子平衡物料平衡、电荷平衡及质子平衡例：写出浓度为例：写出浓度为c 的的Na2SO3溶液的物料平衡式溶液的物料平衡式。c2Na c SOHHSOSO32323解：溶液中存在的组分有：解：溶液中存在的组分有： Na+，SO32-， HSO3-与与H2SO3。物料平衡式物料平衡式主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.3物料平衡、电荷平衡及质子平衡物料平衡、电荷平衡及质子平衡2. 电荷平衡（电荷平衡（CBE charge balance equation）：）：单位体积溶液中阳离子所带电荷的量等于阴离子所单位体积溶液中阳离子所带电荷的量等于阴离子所带负电

29、荷的量。带负电荷的量。其数学表达式叫做电荷平衡式。其数学表达式叫做电荷平衡式。例：写出浓度为例：写出浓度为c(CaCl2)的氯化钙溶液的电荷平衡式。的氯化钙溶液的电荷平衡式。解：解：1. 氯化钙溶液中存在的阳离子与阴离子有：氯化钙溶液中存在的阳离子与阴离子有：OHCl2CaH2 OHClHCa2、2.列式列式 主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.3物料平衡、电荷平衡及质子平衡物料平衡、电荷平衡及质子平衡例例 :写出浓度为写出浓度为c(Na2CO3)的碳酸钠溶液的电荷平衡式。的碳酸钠溶液的电荷平衡式。解：解：1.1.溶液中存在溶液中存在 2. 2. 电荷平衡式为

30、：电荷平衡式为：OH2COHCOHNa233 OHCOHCOHNa233、主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.3物料平衡、电荷平衡及质子平衡物料平衡、电荷平衡及质子平衡3.质子平衡（质子平衡（PBE proton balance equation ）:酸碱反应的本质是质子的转移。反应达到平衡时，酸酸碱反应的本质是质子的转移。反应达到平衡时，酸失去的质子数与碱得到的质子数一定相等。这种数量失去的质子数与碱得到的质子数一定相等。这种数量关系的数学表达式叫质子条件式或称质子平衡方程。关系的数学表达式叫质子条件式或称质子平衡方程。 例如例如 HAc水溶液的质子平衡式为

31、：水溶液的质子平衡式为：OHAcH总 在一个平衡体系中，得质子后的产物得到质子的量与在一个平衡体系中，得质子后的产物得到质子的量与失去质子后的产物失去质子的量相等。失去质子后的产物失去质子的量相等。重要！重要！主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.3物料平衡、电荷平衡及质子平衡物料平衡、电荷平衡及质子平衡例例6：写出浓度为：写出浓度为c的的HClO4的溶液的质子条件式：的溶液的质子条件式：将将(1)式代入式代入(2)式，得到质子条件式：式，得到质子条件式：OHH c求质子平衡式通常有两种方法：求质子平衡式通常有两种方法：1.1.由物料平衡和电荷平衡求得质子条件由

32、物料平衡和电荷平衡求得质子条件2.2.由溶液中得失质子的关系直接列出质子条件由溶液中得失质子的关系直接列出质子条件c ClO4OHClOH4 （1）（2）物料平衡式为：物料平衡式为：电荷平衡式为：电荷平衡式为：主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.3物料平衡、电荷平衡及质子平衡物料平衡、电荷平衡及质子平衡例：写出浓度为例：写出浓度为c的的NaCN溶液的质子平衡式。溶液的质子平衡式。) 1 (Nac )2(CNHCN-c 电荷平衡式：电荷平衡式：(1)(2)两式代入两式代入(3)式后得质子式后得质子平衡平衡式：式：OHHHCN 物料平衡式为：物料平衡式为：)3(C

33、NOHHNa- 主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.1.3物料平衡、电荷平衡及质子平衡物料平衡、电荷平衡及质子平衡解：解： 1.选择选择CN- -和和H2O作为参考水准；作为参考水准；2.与参考水准比较，得质子的产物是：与参考水准比较，得质子的产物是：H3O+，HCN，失去质子的产物是，失去质子的产物是OH- -;3.OHHHCNOHOHHCN3 要点：一般选原始的酸（碱）组分和溶剂要点：一般选原始的酸（碱）组分和溶剂水作参考水准，考虑水的质子自递反应。水作参考水准，考虑水的质子自递反应。例：写出浓度为例：写出浓度为c的的NaCN溶液的质子条件式溶液的质子条件式主

34、目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回+H+由溶液中得失质子的关系列出质子条件由溶液中得失质子的关系列出质子条件例例: 写出写出Na2S水溶液的质子条件式。水溶液的质子条件式。+H+OH- -H3O+H2O- -H+2H+参考水准参考水准得质子产物得质子产物失质子产物失质子产物OHHSH 2HS2 HS- -H2SS2- -质子条件式质子条件式主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回关于共轭体系关于共轭体系0.2mol/L NaAc-HAc 对应共轭体系，可以将其视做由弱酸与强碱对应共轭体系，可以将其视做由弱酸与强碱或强酸与弱碱反应而来，因此其参考水

35、准可选或强酸与弱碱反应而来，因此其参考水准可选相应的弱酸与强碱或强酸与弱碱。相应的弱酸与强碱或强酸与弱碱。参考水准参考水准1：NaOH, HAc，H2O参考水准参考水准2：HCl，Ac-，H2O见教材见教材P116主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回课堂练习课堂练习写出写出 下列溶液的质子条件式下列溶液的质子条件式:u (1) c1 H3PO4+ c2 HCOOHu (2) c1 NH3 + c2 NH4Cl(1) H+=H2PO4-+2HPO42-+3PO43-+HCOO-+OH-(2) H+NH4+=Cl-+OH- = c2 + OH- 主目录主目录本章目录本章目

36、录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.2酸碱组分的平衡浓度酸碱组分的平衡浓度与分布分数与分布分数5.2.1 一元酸溶液一元酸溶液5.2.2 多元酸溶液多元酸溶液主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.2酸碱组分的分布分数酸碱组分的分布分数分布分数分布分数 ： 酸碱平衡体系中，各种酸碱组分的平衡浓度占总浓酸碱平衡体系中，各种酸碱组分的平衡浓度占总浓度的分数，称为分布分数，以度的分数，称为分布分数，以 表示。表示。例如，浓度为例如，浓度为c的草酸溶液达平衡时，溶液中的草酸溶液达平衡时，溶液中H2C2O4 、HC2O4- -与与C2O42- -的分布分数分别为：的分布分数

37、分别为：cOCHOCOHCOCHOCH422242424224224O2C2H cOHC424O2HCcOC24224O2C 主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回一元酸溶液中各种型体的分布一元酸溶液中各种型体的分布一元弱酸一元弱酸HAc在溶液中以在溶液中以HAc与与Ac- -两种型体存在，两种型体存在，其总浓度为其总浓度为c, 分析浓度与各型体平衡浓度的关系：分析浓度与各型体平衡浓度的关系： AcHAc-c-AcHHAc HHAc Aca-K5.2.1一元酸溶液的分布分数一元酸溶液的分布分数主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回HHAcHAcH

38、AcHAca-HAcKcHAHAcAcAca-AcaKKc1AcHAc各种型体的分布分数：各种型体的分布分数：由上可知，分布分数是由上可知，分布分数是H+的函数，控制的函数，控制 pH值，就可以控制溶液中各型体的浓度。值，就可以控制溶液中各型体的浓度。5.2.1一元酸溶液的分布分数一元酸溶液的分布分数主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回 H HAA HAAH aaKK HAc的的 pKa=4.74 讨论：讨论： 1. pH=4.74， 2. pH4.74，Ac-优势区。优势区。AcHAc5.2.1一元酸溶液的分布分数一元酸溶液的分布分数HAcAc-主目录主目录本章目录

39、本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回多元酸溶液中各种型体的分布多元酸溶液中各种型体的分布 以二元弱酸以二元弱酸H2A为例，在溶液中以为例，在溶液中以H2A、HA- -、A2- -三种型体存在。以三种型体存在。以 0、 1 和和 2分别表示分别表示相应相应的分布分数的分布分数 HAHAH12aK 2AHHA2aK2112220HHHAHaaaKKKc 21121-1HHHHAaaaaKKKKc 211221-22HHAaaaaaKKKKKc 5.2.2多元酸溶液的分布分数多元酸溶液的分布分数主目录主目录本章目录本章目录上一张上一

40、张下一张下一张O返回返回草酸各种存在形式的分布曲线草酸各种存在形式的分布曲线H2A占优势的占优势的pH区间：区间：pH pK1HA- -占优势的占优势的pH区间：区间：pK1 pH pK2u三元酸各组分的分布分数自己推导。三元酸各组分的分布分数自己推导。H2C2O4HC2O4-C2O42-主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3 溶液中溶液中pH值的计算值的计算5.3.1 强酸（碱）溶液强酸（碱）溶液5.3.2 弱酸（碱）溶液弱酸（碱）溶液5.

41、3.3 混合溶液混合溶液5.3.4 两性物质溶液两性物质溶液主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回酸的浓度和酸度酸的浓度和酸度酸的浓度：单位体积溶液中某种酸的物质的量，酸的浓度：单位体积溶液中某种酸的物质的量，通常也称为分析浓度或总浓度。通常也称为分析浓度或总浓度。酸酸 度：度： 溶液中溶液中H+的浓度，严格地说是的浓度，严格地说是H+的活的活 度，常用度，常用pH表示。表示。主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3.1 强酸（碱）溶液强酸（碱）溶液pH值计算值计算主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3.1 强酸

42、（碱）溶液强酸（碱）溶液OHH c计算浓度为计算浓度为c 的的HCl溶液的溶液的H+HHw Kc24Hw2Kcc 0HHw2 Kc先写质子条件式：先写质子条件式：wOHHK 因为因为所以所以即即解出解出ccccH,OH,OH则当讨论当强酸的浓度很低，不满足上式时则要用精确式计算。当强酸的浓度很低，不满足上式时则要用精确式计算。自学：推导一元强碱溶液中自学：推导一元强碱溶液中pOH的计算公式。的计算公式。(1)(2)主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3.1 强酸（碱）溶液强酸（碱）溶液例例1：求：求2.0 10- -7 mol/L HCl溶液的溶液的pH值。值。1

43、7114277Lmol104 . 2Lmol2100 . 14)100 . 2(100 . 2H 解：用精确公式解：用精确公式(1)计算得：计算得：6.62pH 主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3.1 强酸（碱）溶液强酸（碱）溶液？若用简化式计算若用简化式计算 2.0 10- -7 mol/L HCl溶液的溶液的pH值。值。用简化公式用简化公式(2)计算：计算：H+= c =2.0 10-7 molL- -1 pH=6.70讨论：两种结果的相对误差等于讨论：两种结果的相对误差等于20%。问题：进行近似计算的条件？问题：进行近似计算的条件？实际计算中，事先并不知

44、道实际计算中，事先并不知道OH- -，所以常用，所以常用c10- -6 mol/L作为简化计算的条件。作为简化计算的条件。问题：若酸的浓度问题：若酸的浓度c10-6 mol/L时，时，H+=c；10-6 c 10-8 mol/L时时,c 10Ac- -, 从质子式可知，计算公式可化简为：从质子式可知，计算公式可化简为：ac H(16)主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3.3-1 弱酸和强酸混合溶液弱酸和强酸混合溶液pH计算计算例题：计算例题：计算0.10 mol.L1 HAc和和1.010-3 mol.L1 HCl混合溶液的混合溶液的pH值。值。 13cLmol

45、1077. 1HAaaKKc2. 比较比较ca 与与Ac- -的大小可知，不符合最简式的条件，的大小可知，不符合最简式的条件，所以按近似公式所以按近似公式(14)计算。计算。解：解：1. 先按最简式（先按最简式（16）计算）计算13a2aaLmol109 . 12)(4)()(H ccKKcKcaaa13Lmol100 . 1H 主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3.3-2 弱酸与弱酸混合溶液弱酸与弱酸混合溶液pH计算计算两种一元弱酸两种一元弱酸HA与与HB的混合溶液，浓度分别为的混合溶液，浓度分别为cHA和和cHB:OHHHBHHAHHBHA KKHHHHBH

46、BHAHA cKcK上式可简化为：上式可简化为：溶液中质子条件为溶液中质子条件为:OHBAH- 即即因为溶液为酸性，第三项可忽略。若两种弱酸的离因为溶液为酸性，第三项可忽略。若两种弱酸的离解常数都很小，则解常数都很小，则HBHAHB ,HAcc 主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3.3-2 弱酸或弱碱混合溶液弱酸或弱碱混合溶液pH计算计算HBHBHAHAHcKcK HAHAHcK (17)解方程得解方程得:上式为一元弱酸混合溶液的近似公式上式为一元弱酸混合溶液的近似公式.若若 HBHBHAHAcKcK 则式则式(16)简化为简化为(18)上式为一元弱酸混合溶液的

47、最简公式上式为一元弱酸混合溶液的最简公式.主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3.3-2 弱酸或弱碱混合溶液弱酸或弱碱混合溶液pH计算计算例：计算例：计算0.10mol/L 的的HF与与0.20mol.L1的的HAc混合液混合液的的pH值。值。45106 . 6)HF( ,108 . 1)HAc( aaKK若用最简式若用最简式(18)计算得计算得-13Lmol108.1H 解解:-13Lmol104 . 8H 54HF106 . 6106 . 610. 0)HF( aKc65HAc106 . 3108 . 120. 0)HAc( aKc若用近似式若用近似式(17)

48、计算得计算得两计算误差为两计算误差为3.6%。主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3.3弱酸或弱碱混合弱酸或弱碱混合pH计算小结计算小结u浓度浓度ca强酸强酸HA 和浓度为和浓度为c的弱酸的弱酸HB（Ka）u弱酸弱酸HA与弱酸与弱酸HB混合混合2)(4)()(Ha2aaccKKcKcaaa 若ca10B- ac H精确式精确式近似式近似式HBHBHAHAHcKcK HAHAHcK HBHBHAHAcKcK若近似式近似式最简式最简式若解离常数小主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3.3-3 弱酸和弱碱混合溶液弱酸和弱碱混合溶液pH计算计

49、算设弱酸弱碱混合溶液中弱酸设弱酸弱碱混合溶液中弱酸HA的浓度为的浓度为cHA， 弱碱的浓度为弱碱的浓度为cB，溶液的质子平衡式为：，溶液的质子平衡式为：OHAHBH- 假设弱酸和弱碱的假设弱酸和弱碱的原始浓度皆较大原始浓度皆较大，相互间的酸相互间的酸碱反应可忽略碱反应可忽略，则上式可简化为：，则上式可简化为：HHABHHAHBKKAHB- 即可得：即可得：因为因为B-HAB HAcc ,所以可得所以可得BHBHAHAHcKKc主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3.5 两性物质溶液两性物质溶液pH计算计算（二）弱酸弱碱盐（二）弱酸弱碱盐(一一)酸式盐酸式盐 主目录

50、主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3.5 两性物质溶液两性物质溶液pH计算计算（19）(一一)酸式盐酸式盐 将二元弱酸离解将二元弱酸离解常数代入，得常数代入，得HA)HA(H 121awaa KKKK设二元弱酸的酸式盐为设二元弱酸的酸式盐为NaHA，浓度为，浓度为c，溶液中质子，溶液中质子条件为：条件为： AHOH A H 22 12awaHA HHHHAH KKK 整理得到精确公式：整理得到精确公式： 两性物质两性物质既可得质子，又可失质子的物质。既可得质子，又可失质子的物质。主目录主目录本章目录本章目录上一张上一张下一张下一张O返回返回5.3.5 两性物质溶液两性