中医药大学分析化学课件JC整理-第五章酸碱滴定.ppt

1、第五章第五章酸碱滴定法酸碱滴定法 o酸碱质子理论酸碱质子理论o溶剂合质子溶剂合质子o酸碱反应的实质酸碱反应的实质o溶剂的质子自递反应及其常数溶剂的质子自递反应及其常数o酸碱强度的计算酸碱强度的计算共轭共轭 结论：结论：及酸碱反应的实质及酸碱反应的实质HCl +H2O H3O+Cl-HA +HS H2S+A-溶质酸溶质酸HA在质子性溶剂在质子性溶剂HS中的解离中的解离H+溶剂和质子溶剂和质子如：如：(H(H2 2AcAc+)（H H3 3SOSO4 4+）(C(C2 2H H5 5OHOH2 2+)（NHNH4 4+）NH4+H2O H3O+NH3 故：溶剂中的解离反应、中和反应、故：溶剂中的解

2、离反应、中和反应、盐的水解反应都是酸碱反应盐的水解反应都是酸碱反应 14100.12OHHKKwOHspHpOH 14 SSHKHSs2水的离子积水的离子积 HAAOHKa3AHAOHKbKKKabwOHsbaKKK2KKKaaa123321bbbKKK14132231100.1WbababaKKKKKKK 平衡浓度：平衡浓度：共轭酸碱对处于平衡状态时，溶共轭酸碱对处于平衡状态时，溶液中存在液中存在 H3O+和不同的酸碱形式，此时的浓度和不同的酸碱形式，此时的浓度称为平衡浓度。用称为平衡浓度。用 表示表示二、溶液中酸碱组分的分布二、溶液中酸碱组分的分布（一）酸的浓度、酸度、平衡浓度（一）酸的浓

3、度、酸度、平衡浓度酸的浓度：酸的浓度：酸的酸的总浓度总浓度，单位体积溶液中单位体积溶液中所含某种酸的物质的量，即酸的所含某种酸的物质的量，即酸的分析浓度分析浓度，它包括未离解的酸的浓度和已离解的酸的浓它包括未离解的酸的浓度和已离解的酸的浓度，用度，用C表示。表示。酸（碱）度：酸（碱）度：溶液中溶液中H+（OH）的浓度）的浓度，用用pH（pOH）值表示值表示。例：在例：在0.1000 mol/L HAc水溶液中，只水溶液中，只有有0.00134 mol/L的的HAc离解成离解成Ac-，各，各组分的平衡浓度应如何表示组分的平衡浓度应如何表示。HAc H+Ac-CHAc=HAc+Ac-Ac-=0.0

4、01340 mol/LHAc=CHAc-Ac-=0.1000-0.001340=0.09866moI/L分布曲线分布曲线：分布系数分布系数 与溶液与溶液pHpH值值间的关系曲线。间的关系曲线。（二）酸碱溶液中各组分的分布（二）酸碱溶液中各组分的分布分布系数分布系数：溶液中某种酸碱组分溶液中某种酸碱组分的平衡浓度占其总浓度的分数。的平衡浓度占其总浓度的分数。CHAA aHAKHHAHAHACHA aaAKHKCAH AA11.1.一元酸溶液的分布系数一元酸溶液的分布系数（1 1）酸本身的性质，即）酸本身的性质，即Ka Ka（2 2）溶液的酸度，即溶液的酸度，即HH+（3 3）酸的分布系数与酸的总

5、浓度酸的分布系数与酸的总浓度C C无关。无关。（4 4）各组分的分布系数之和为各组分的分布系数之和为1 1。可见，酸的分布系数决定于可见，酸的分布系数决定于 各型体的平衡浓度各型体的平衡浓度36.0100.11078.1100.1555HKHaHAc64.036.01AcLmolCHAcHAc/036.036.01000.0LmolCAcAc/064.064.01000.0步骤步骤:1.先选好基准质子态物质（零水准）先选好基准质子态物质（零水准）;三、三、酸碱溶液中酸碱溶液中H+的的 计算计算酸碱溶液的质子条件酸碱溶液的质子条件(根据溶液中得失质子数相等的数量关系列出根据溶液中得失质子数相等的

6、数量关系列出质子条件质子条件 2.写出基准质子态物质得到质子后的产写出基准质子态物质得到质子后的产物和失去质子后的产物物和失去质子后的产物,将得失质子的将得失质子的产物产物平平衡浓度分别放于等号两边衡浓度分别放于等号两边,注意产物前面的注意产物前面的系系数（得失质子的数目）数（得失质子的数目）.例：写出例：写出HAc水溶液质子平衡式水溶液质子平衡式零水准零水准HAcH2O+H+H3O+-H+Ac_OH-H3O+=Ac_+OH-例：写出例：写出Na2CO3水溶液质子平衡式水溶液质子平衡式零水准零水准H2O+H+H3O+-H+OH-H3O+=OH-HCO3-2H2CO3CO32-+2H+H2CO3

7、或或H+=OH-HCO3-2H2CO3结论：质子平衡式反映了酸碱平衡体系结论：质子平衡式反映了酸碱平衡体系中最严密的数量关系中最严密的数量关系解二次方程解二次方程 精确式精确式 2422OHsKCCHKOHs2 当当C HA 10-6mol/L时，水解离的时，水解离的OH可忽略可忽略CKb1.1.一元弱酸、弱碱溶液一元弱酸、弱碱溶液：KaC aaCK1bbCK1 （四）两性物质（四）两性物质21KaKa32KaKa 例如：例如：NaHA如：如：H3A H2A-HA2-H2A-:HA2-:注：注：21KaKa多元酸的酸式盐：多元酸的酸式盐：氨基酸氨基酸 酸碱CClgOH=CO3+H2O HCO3

8、+OH2-421108.1KaKwKbHCO3+H2O H2CO3+OH-812103.2KaKwKbMCKb341102.4108.110.0K b1.C 20 KsH2O C/Kb1500 例：计算例：计算0.10 0.10 mol/L NaHCO NaHCO3 3溶液的溶液的pHpH21KaKa9117108.4106.5102.4解：解：H+=71102.4aK112106.5aK K a2.C 20 KsH2O C 20Ka1例计算例计算0.010M NH4Cl 溶液的溶液的pH 值值105.143106.51080.1100.1NHKKKabwKaCM610105.710.0106

9、.5pH=5.13 NH4+H2OCKa 20 KsH2O;C/Ka 5000.10 0.10 mol/L Na2HPO4-溶液的溶液的pHpH：H+=13832104.4103.6KaKa解：此溶液为缓冲体系；解：此溶液为缓冲体系；Ka=1.8010-5，Ca=CHAc=Cb=CACabCC例例 ：计算相同浓度等体积混合的：计算相同浓度等体积混合的HAcHAc和和NaAcNaAc 溶液的溶液的pHpH值。值。71102.4aK112106.5aK解：解：(CKa1 20 KsH2O;C/Ka1500)LmolCKaH/103.104.0102.4471 熟悉熟悉酸碱指示剂的概念及其变色酸碱指

10、示剂的概念及其变色原理。原理。掌握酸碱指示剂变色范围的相关掌握酸碱指示剂变色范围的相关原理，以及常用酸碱指示剂的变色原理，以及常用酸碱指示剂的变色范围及颜色。范围及颜色。了解混合指示剂的组成及变色原了解混合指示剂的组成及变色原理。理。一、酸碱指示剂的变色原理一、酸碱指示剂的变色原理 ：当溶液的当溶液的pH值改变时，值改变时，指示剂失去质子由酸式指示剂失去质子由酸式 转变为碱式，或得到质转变为碱式，或得到质 子由碱式转化为酸式。子由碱式转化为酸式。因因结构结构上的改变，引起颜色的变化。上的改变，引起颜色的变化。二、二、指指 示示 剂剂 的的 变色范变色范 围围 InKHInInHHKHInInI

11、n在在KIn值值的情况下，比值的情况下，比值In/HIn是是。指示剂的变色范围与指示剂的变色范围与有关，不同的指示剂有不同有关，不同的指示剂有不同的变色范围，其范围在的变色范围，其范围在附近。附近。1010，（碱式色）（碱式色）HInInHInIn10 0.1,10 0.1,看到的是它们的混合色看到的是它们的混合色 1 1，两者浓度相等，此时，两者浓度相等，此时，pHpHpKInpKIn HInInHInIn称为指示剂的称为指示剂的理论变色点理论变色点0.10.1，（酸式色）（酸式色）pH pKIn1 pH pKIn+1指示剂的变色范围指示剂的变色范围指示剂由酸式色变为碱式色指示剂由酸式色变为

12、碱式色的溶液的溶液pHpH值范围值范围，即，即pHpHpKpKInIn1 1。HKHInInInHInInHInIn指示剂的指示剂的实际实际变色范围变色范围InKHInInH 如何理解以上计算结果？如何理解以上计算结果？原因：红色比黄色更明显（人眼对红色较敏感）原因：红色比黄色更明显（人眼对红色较敏感）指示剂的用量对于指示剂的用量对于双色指示剂双色指示剂和和单色指示剂单色指示剂所产生的影响是所产生的影响是不一致的。不一致的。指示剂的用量：应以少为佳。指示剂的用量：应以少为佳。混混 合合 指指 示示 剂剂 、：、酸碱指示剂的作用酸碱指示剂的作用 结论：结论：基本反应式：基本反应式：H H3 3O

13、 O+OH 2 H2O 14+1000.1=1=1=KwOHHKt以以0.1000 mol/L NaOH0.1000 mol/L NaOH溶液滴定溶液滴定20.00ml 20.00ml 0.1000 mol/L HCl0.1000 mol/L HCl溶溶液为例，计算滴定过液为例，计算滴定过程中的程中的pHpH值变化情况。值变化情况。滴定反应常数：滴定反应常数：一、强酸（强碱）的滴定、强酸（强碱）的滴定四个阶段：四个阶段：（Lmol/1000.598.1900.2098.191000.000.201000.05-VbVaCbVbCaVa+滴定开始前滴定开始前 VbVb=0=0 ，OH =VbVa

14、CaVaCbVb+5-1000.502.2000.2000.201000.002.201000.0 mol/mol/L LpH-V曲线：开始曲线：开始加入加入19.98ml 3.3pH加入加入19.9820.02ml（0.04ml）5.4pHpH突跃：突跃：计量点前后溶液由酸性突计量点前后溶液由酸性突变到碱性或由碱性突变到酸性的突跃。变到碱性或由碱性突变到酸性的突跃。pH突跃范围：突跃范围：计量点前后计量点前后 0.1%0.1%相对相对误差范围内溶液误差范围内溶液pHpH变化变化思考：若以思考：若以0.1000M HCl滴定滴定20.00ml 0.1000 M NaOH,滴定曲线变化如何？滴定

15、曲线变化如何？5-1000.598.1900.2098.191000.000.201000.0VbVaCaVaCbVb 基本反应式：基本反应式：H HA+OH A-+H2O 以以0.1000 mol/L NaOH溶液滴定溶液滴定20.00ml 0.1000 mol/L HAc溶液为例，计算滴定过程中的溶液为例，计算滴定过程中的pH值值变化情况变化情况。一、一元弱酸（弱碱）的滴定、一元弱酸（弱碱）的滴定LmolKaCH/104.11000.0108.135HA+OH A-+H2OHAcAcbabbVVVCbabbaaVVVCVC98.1900.2098.19LmolCKKCKOHbaOHsbb/

16、1033.521000.01076.11000.16-5-14-2Lmol/1000.502.2000.201000.000.2002.205-强碱滴定弱酸滴定曲线特点：强碱滴定弱酸滴定曲线特点：K Ka a pHpH K Ka a一定，一定，C Ca a pHpH影响强碱滴定弱酸突跃范围因素：影响强碱滴定弱酸突跃范围因素：K Kb b pHpH K Kb b一定，一定，C Cb b pHpH影响强酸滴定弱碱突跃范围因素：影响强酸滴定弱碱突跃范围因素：0.1mol NaOH 滴定滴定0.1mol H3PO44832110103.6105.7aaKK H3PO4+NaOH21KaKa H+=pH

17、=21(pKa1+pKa2)=(2.12+7.21)=4.66(2.12+7.21)=4.66 21 NaH2PO4+NaOHNa2HPO4+H2O32KaKapH=(pKa2+pKa3)=(7.21+12.66)=9.942121 选酚酞选酚酞H+=选甲基红选甲基红 Na2CO3 CO32-+H2O HCO3-+OH-HCO3-+H2O H2CO3+OH-421108.12asOHbKKK812104.22asOHbKKK4842110104.2108.1aaKK Na2CO3+HCl21KaKa H+=pH=21(pKa1+pKa2)=8.38.3 NaHCO3+HClH2CO3+H2OpH=3.89 选酚酞选酚酞选甲基橙选甲基橙LmolCKHa/103.104.0102.4471。它不包括滴定操作本身所引起的误它不包括滴定操作本身所引起的误差差 一般用一般用百分数百分数表示表示。%1002%1002%0000CaVCaVTE（一）强酸（碱）的滴定误差（一）强酸（碱）的滴定误差pH计计=7pH终终 7pH终终 V2V10V2=0 V1 0NaOHNa2CO3