中农动物医学本科分析化学酸碱课件.ppt

1、第三章第三章酸碱滴定法酸碱滴定法 所利用的化学反应：所利用的化学反应：酸碱反应酸碱反应 酸碱滴定法的理论基础：酸碱滴定法的理论基础：酸碱平衡理论酸碱平衡理论1 强酸强碱间的反应：强酸强碱间的反应：H+OH-=H2O K=1/Kw 强碱弱一元酸间的反应：强碱弱一元酸间的反应：HB+OH-=B+H2O K=Ka/Kw 强酸弱一元碱间的反应：强酸弱一元碱间的反应：B +H+=HB K=Kb/Kw 2分析浓度和平衡浓度：分析浓度和平衡浓度：分析浓度分析浓度c0：溶液体系达平衡后，各组型体的溶液体系达平衡后，各组型体的 平衡浓度之和（初浓度或总浓度平衡浓度之和（初浓度或总浓度)。平衡浓度平衡浓度c：溶液

2、体系达平衡后，某一型体的溶液体系达平衡后，某一型体的 浓度。浓度。第一节第一节 弱酸碱的型体分布弱酸碱的型体分布3 0()()cc HBc B0()()1()()()1()1()/()/1()/HBaac HBc HBxc Bcc HBc Bc HBc HcKc HcKc HcHB+H2O=H3O+B-3a(H O)/(B)/(HB)/ccccKcc40()1()/()()/1aBaaKc Bxc Hcc HBc HcKK1HBBxx5Ka一定时，一定时，xHB和和xB-与与 pH有关，有关，pH，xHB，xB-pH pKa，HAc为主，为主，pH=pKa，c(HAc)=c(Ac-)，pH p

3、Ka时，时，Ac-为主。为主。6计算计算pH=5.0时，时，HAc溶液（溶液（0.1000mol/L）中中HAc和和Ac-的摩尔分数及平衡浓度的摩尔分数及平衡浓度解：5551.0 100.361.78 101.0 10HAcx1 0.360.64Acx 0()0.1000 0.36/0.036/HAcc HAccxmol Lmol L0()0.1000 0.64/0.064/Acc Acc xmol Lmol L()/()/HAcac Hcxc HcK7H2C2O4 +H2O HC2O4-+H3O+HC2O4-+H2O C2O42-+H3O+202242424()()()cc H C Oc H

4、C Oc C O24124120112()/()()/)()aHC OaaaKc Hcc HC Oxxcc HcKc HKK22402122422112()()/)()/aaC OaaaKKc C Oxxcc HcKc HcKK22422400()H C Oc H C Oxxc22112()/)()/)()/aaac Hcc HcKc HcKK89H3PO4 H2PO4-+H+H2PO4-HPO42-+H+HPO42-PO43-+H+1011anaaaanannnnKKKKKcHcKcHccHccHcBHx 2121211/)(/)(/)(/)()(1112111212()/()()/()/(

5、)/nannnnaaaaaanc HcKx HBc Hcc HcKc HcKKKKK212212211212()/()()/()/()/naannnnaaaaaanc HcK Kx HBc Hcc HcKc HcKKKKK121211212()()/()/()/naaannnnaaaaaanK KKx Bc Hcc HcKc HcKKKKK弱多元酸碱各型体摩尔分数弱多元酸碱各型体摩尔分数121）分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全）分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全 不同的概念，两者通过不同的概念，两者通过 x 联系起来；联系起来；2）对于任何酸碱性物质，满足）对于任何酸碱性物质，满足 x1

6、+x2+x3+-+xn =1；3）x 取决于取决于Ka，Kb及及c(H+)的大小，与的大小，与c0 无关；无关；4）x大小能定量说明某型体在溶液中的分布大小能定量说明某型体在溶液中的分布，由由x 可求某型体的平衡浓度。可求某型体的平衡浓度。结结 论论13研究弱酸碱型体分布规律的意义研究弱酸碱型体分布规律的意义 判断一定酸度条件下弱酸碱的主要存在形判断一定酸度条件下弱酸碱的主要存在形式；式；摩尔分数表示了平衡浓度与总浓度（分析摩尔分数表示了平衡浓度与总浓度（分析浓度浓度 初浓度）之间的严格的数量关系，是初浓度）之间的严格的数量关系，是精确计算酸碱水溶液酸度的重要工具；精确计算酸碱水溶液酸度的重要

7、工具；有助于判断弱多元酸碱能否近似被分步中有助于判断弱多元酸碱能否近似被分步中和和(反应的完全程度反应的完全程度)。14 3.2.1 质子条件质子条件 酸碱反应的实质是质子的得失，酸失去质子酸碱反应的实质是质子的得失，酸失去质子的数量应等于碱得到的质子的数量。的数量应等于碱得到的质子的数量。15物料平衡式（质量平衡式）物料平衡式（质量平衡式）MBE 化学平衡中，每一给定的分析浓度等于各存化学平衡中，每一给定的分析浓度等于各存在型体平衡浓度之和。在型体平衡浓度之和。16例例3.1:171：c mol/L的的 Na2HPO4 的物料平衡式的物料平衡式 c(Na+)=2c c=c(H3PO4)+c(

8、H2PO4-)+c(HPO42-)+c(PO43-)2：c mol/L 的的 NaHCO3 的物料平衡式的物料平衡式 c(Na+)=c c=c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)练练 习习18191：c mol/L的的HAc的电荷平衡式的电荷平衡式 c(H+)=c(Ac-)+c(OH-)2：c mol/L的的H3PO4的电荷平衡式的电荷平衡式 c(H+)=c(H2PO4-)+2c(HPO42-)+3c(PO43-)+c(OH-)例3.2:201：c mol/L的的Na2HPO4的电荷平衡式的电荷平衡式c(Na+)+c(H+)=c(H2PO4-)+2c(HPO42-)+3c(PO4

9、3-)+c(OH-)2：c mol/L的的NaCN的电荷平衡式的电荷平衡式 c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-)练练 习习21221 1依据物料平衡和电荷平衡写质子条件式依据物料平衡和电荷平衡写质子条件式a.c mol/L的的NaCN的质子条件式的质子条件式 物料平衡式：物料平衡式：c(Na+)=c c=c(HCN)+c(CN-)（1）电荷平衡式：电荷平衡式：c(Na+)+c(H+)=c(CN-)+c(OH-)（2）将（将（1）式带入（）式带入（2）式）式 质子条件式质子条件式 c(H+)+c(HCN)=c(OH-)23b.c mol/L的的NaHCO3的质子条件式的质子条件式

10、物料平衡式物料平衡式 c(Na+)=c c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32-)=c （1）电荷平衡式电荷平衡式 c(Na+)+c(H+)=c(HCO3-)+2c(CO32-)+c(OH-)（2）将（将（1）式带入（）式带入（2）式）式 质子条件式质子条件式 c(H+)+c(H2CO3)=c(CO32-)+c(OH-)242 2零水准法（质子参考水准）零水准法（质子参考水准）零水准物质的选择：零水准物质的选择：溶液中存在的参与质子转移反应的物质(一般选大量一般选大量存在的物质存在的物质)。质子条件式书写方法：质子条件式书写方法：等式左边得质子后产物；等式右边失质子后产物；根据质子得

11、失相等原则质子得失相等原则列出质子条件式。25l c mol/ml 的的 Na2HPO4的质子条件式的质子条件式 零水准零水准HPO42-，H2O c(H2PO4-)+2c(H3PO4）+c(H+)=c(PO43-)+c(OH-)H3PO4 c(H+)=c(OH-)+c(H2PO4-)+2c(HPO42-)+3c(PO43-)26练练 习习 写出下列化合物水溶液的写出下列化合物水溶液的PBE：Na2S:NH3:NaOH+NH3c(H+)+c(HS-)+2c(H2S)=c(OH-)c(NH4+)+c(H+)=c(OH-)c(NaOH)+c(H+)+c(NH4+)=c(OH-)27NH4+，H2P

12、O4-，H2Oc(H3PO4)+c(H+)=c(NH3)+c(HPO42-)+2c(PO43-)+c(OH-)28 强酸强碱溶液强酸强碱溶液 pH 值的计算值的计算 弱酸弱碱溶液弱酸弱碱溶液 pH 值的计算值的计算 两性物质溶液（两性物质溶液（c）缓冲溶液缓冲溶液 pH 值的计算值的计算291强酸（强酸（ca）()()()()ac Hc Ac OHcc OH()ac Hc()()awc HcKc H302强碱（强碱（cb）精确式B+H+BH+H2O H+OH()()()c Hc BHc OH()()bWc OHcKc OH()bc OHc311一元弱酸碱溶液一元弱酸碱溶液（1）一元弱酸）一元弱

13、酸 HB（ca）c(H3O)+=c(B-)+c(OH-)3a(H O)/(B)/(HB)/ccccKcccHcKcOHcw/)(/)()()()/aWKKc Hc Hc HcHB+H2O=B-+H3O+320()()/()/()/aWHBaKKc Hccc HcKc Hc33204()2aaaKKcKc H0/20aWccKK0()/()/aaKc Hccc HcK0()()/()/()/aWHBaKKc Hccc HcKc Hc34最简式最简式*()/aac HcccK500aacK 20aaWcKK0()()/()/()/aWHBaKKc Hccc HcKc Hc35（2）一元弱碱（）一元

14、弱碱（cb）最简式最简式*2-4c(OH)/c2bbbbKKcK-c(OH)/c/bbccK362 2多元弱酸碱多元弱酸碱（1）多元弱酸：设二元酸分析浓度为ca（2）多元弱碱：设二元弱碱分析浓度为cb1()/aac HcccK1()/bbc OHccc K37NaHANa H2PO4 Na2HPO4 12()/aac HcK K12()/aac HcK K23()/aac HcK K38HA（浓度浓度ca）+NaA（浓度浓度cb）+c(H)/caabcKcpHlgbaacpKcpHlgaabcpKc或39强酸强碱溶液的强酸强碱溶液的pHpH值值弱酸弱碱溶液的弱酸弱碱溶液的 pH pH 值值()

15、ac Hc()bc OHc()/aac HcccK()/bbc OHcccK小小 结结4012()/aac HcKK23()/aac HcKK()/aabcc HcKclgbaacpHpKc41o 酸碱指示剂的变色原理酸碱指示剂的变色原理o 酸碱指示剂的变色范围酸碱指示剂的变色范围o 影响酸碱指示剂变色范围的因素影响酸碱指示剂变色范围的因素o 关于混合指示剂关于混合指示剂421.指示剂的特点指示剂的特点 a弱的有机酸碱弱的有机酸碱 b酸式体和碱式体颜色明显不同酸式体和碱式体颜色明显不同指示终点指示终点 c溶液溶液 pH 变化变化指示剂结构改变指示剂结构改变指示终点变化指示终点变化2.常用酸碱指

16、示剂的变色原理常用酸碱指示剂的变色原理酸式体酸式体 碱式体碱式体 或碱式体或碱式体 酸式体酸式体 HIn H+In-43(H3C)2+NNNHSO3OHH+(H3C)2NSO3NHN甲基橙（MO）红色（醌式）黄色（偶氮式）pKa=3.4OHOHOHH+pKa=9.1HOCOOOOCOO羟式（无色）醌式（红色）酚酞（PP）44讨论：讨论：K一定，c(H+)决定比值大小，影响溶液颜色()/()/()()/c Hcc IncKHInc HInc()()/()/()/KHInc Incc Hcc HInc HIn H+In-4546指示剂理论变色范围指示剂理论变色范围 pH=p K(HIn)1指示剂理

17、论变色点指示剂理论变色点:pH=pK(HIn),c(In-)=c(HIn)注：注：实际与理论的变色范围有差别，深色比浅色灵敏实际与理论的变色范围有差别，深色比浅色灵敏 指示剂的变色范围越窄，指示变色越敏锐指示剂的变色范围越窄，指示变色越敏锐4748 在滴定过程中，在滴定过程中，pH 变化不小于变化不小于 0.3个个单位，肉眼才能观察到颜色的变化单位，肉眼才能观察到颜色的变化注：注：pH 的变化反映的是氢离子浓度变化的的变化反映的是氢离子浓度变化的倍数，指示剂在变色范围内，随溶液倍数，指示剂在变色范围内，随溶液pH的变化而变色的变化而变色)()(lg21HcHcpH491指示剂的用量指示剂的用量

18、 2温度的影响温度的影响 3溶剂的影响溶剂的影响 4滴定次序滴定次序 50变色点变色点 pH 取决于取决于cHIn；cHIn 则则 pH，变色点酸移变色点酸移()()/()/()/KHInc Incac Hcc HIncca 512温度的影响温度的影响 T K(HIn)变色范围变色范围 注意：如加热，须冷却后滴定注意：如加热，须冷却后滴定 例：甲基橙例：甲基橙 180C 3.1 4.4 1000C 2.5 3.73溶剂的影响溶剂的影响 极性极性介电常数介电常数K(HIn)变色范围变色范围4滴定次序滴定次序 无色无色有色，浅色有色，浅色深色深色例：例：酸滴定碱酸滴定碱 选甲基红选甲基红 碱滴定酸

19、碱滴定酸 酚酞酚酞52组成组成 1指示剂指示剂+惰性染料惰性染料 例：甲基橙例：甲基橙+靛蓝靛蓝 紫色（紫色（pH 0，V2 =0 （2）V2 0，V1 =0（3）V1 =V2 （4）V1 V2 0 （5）V2 V1 0 37.82)(21aapKpKpH9.3pH112解：解：混碱混碱 NaOH 酚酞酚酞 NaCl 甲基橙甲基橙 -NaHCO3 V1 NaHCO3 V2 CO2 Na2CO3 NaHCO3 CO21133.1 酸度对弱酸酸度对弱酸(碱碱)形体分布的影响形体分布的影响(一元一元,多元多元),摩尔分数计算摩尔分数计算,各种形体浓度的计算各种形体浓度的计算;3.2 酸碱溶液的酸碱溶

20、液的H+浓度计算浓度计算:一元一元(多元多元)酸碱酸碱,两性两性(类两性类两性)物质物质,共轭体系共轭体系;混合体系混合体系.会写质子条件式会写质子条件式,了解精确式如何得来了解精确式如何得来,会用近会用近 似式和最简式似式和最简式;总总 结结1143.3酸碱指示剂酸碱指示剂:了解作用原理了解作用原理,影响因素影响因素,掌握常用掌握常用指示剂的变色区间和变色点指示剂的变色区间和变色点.3.4 酸碱滴定曲线和指示剂的选择酸碱滴定曲线和指示剂的选择:强酸强酸(碱碱)滴定、滴定、一元弱酸一元弱酸(碱碱)滴定过程中滴定过程中pH计算计算,重点是化学计重点是化学计量点及量点及0.1%时的时的pH计算计算.了解滴定突跃与浓度、了解滴定突跃与浓度、Ka(Kb)的关系，一元弱酸碱能被准确滴定的条件；的关系，一元弱酸碱能被准确滴定的条件；正确选择指示剂；正确选择指示剂；了解多元酸溶液能分步滴定或全部滴定的条了解多元酸溶液能分步滴定或全部滴定的条件及指示剂的选择。件及指示剂的选择。3.5 酸碱滴定法的应用酸碱滴定法的应用:标准酸标准酸(碱碱)溶液的配制与标溶液的配制与标定定;应用示例应用示例115祝同学们学习愉快116