理学酸碱平衡和酸碱滴定法.pptx

《理学酸碱平衡和酸碱滴定法.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《理学酸碱平衡和酸碱滴定法.pptx（196页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、12、掌握酸碱质子理论和酸碱离解平 衡，了解溶液中酸碱组分的分 布分布系数和分布曲线1、掌握酸碱溶液pH值的计算方法3、掌握同离子效应对酸碱平衡体 系的影响和同离子效应的应 用缓冲溶液；学习要求第1页/共196页24、了解酸碱指示剂的变色原理和变 色范围，掌握酸碱指示剂的选择5、了解滴定突跃及其影响因素，掌 握滴定各阶段pH值的计算。6、理解多元酸(碱)混合酸(碱)的滴定7、掌握标准溶液的配制和标定，了 解酸碱滴定法的应用，掌握酸碱 滴定法的结果计算方法第2页/共196页3本 章 作 业思考题：4-1、4-2、4-6、4-7习题：4-1(3)(4)、4-3(1)(3)(7)(8)4-4、4-8

2、(1.0 mL改为 1.0 L)4-9、4-11、4-12、4-16、4-19，第3页/共196页44.1 酸碱理论 什么样的物质是酸？什么样的物质是碱？不同的理论给出了不同的定义。第4页/共196页5 酸碱电离理论酸：在水溶液中能电离出H+的物质碱：在水溶液中能电离出OH-的物质盐：酸碱的中和反应产物强酸和强碱：完全电离的酸和碱弱酸和弱碱：部分电离的酸和碱第5页/共196页6酸：能够给出质子(H+)的物质 碱：能够接受质子的物质 一、酸和碱的定义酸碱质子理论第6页/共196页7酸和碱不但包括分子，也包括离子例如：HAc,H2PO4-,NH4+,Fe(H2O)63+是酸Ac-,HPO42-,N

3、H3等是碱第7页/共196页8(1)两性物质：既能给出质子，又 能接受质子的物质 质子理论中没有“盐”，但是有另外两种物质：第8页/共196页9(2)中性物质：既不能给出质子，又不能接受质子的物质 如：Na+，Cl-，苯，四氯化碳第9页/共196页10二、共轭酸碱对酸酸 质子质子 +碱碱 酸和碱相互依存，相互转化的关系称为共轭关系。平衡式中的酸和碱称为共轭酸碱对如：HAc H+Ac-Ac-是HAc 的共轭碱，HAc 是Ac-的共轭酸HAcAc-是一对共轭酸碱对第10页/共196页11三、酸碱强度 酸和碱的强度是指酸给出质子的能力和接受质子的能力的强弱。一般用离解平衡的标准平衡常数来表征。K越大

4、，酸(碱)强度越大。一对共轭酸碱对中的酸强度越大，其共轭碱的碱强度就越弱。第11页/共196页12 四、酸碱反应质子转移1、酸碱离解反应 NH3+H2O NH4+OH-2、酸碱中和反应 第12页/共196页134、溶剂的自身离解反应 3、盐类水解反应 盐类水解是电离理论的概念，在质子理论中，它是弱酸或弱碱的离解反应NH3+NH3 NH4+NH2-第13页/共196页14一元弱酸 4.2 酸碱离解平衡HAc+H2O H3O+Ac-简写为：HAc H+Ac-Ka称为酸常数，Ka越大酸强度越大第14页/共196页15一元弱碱 NH3+H2O NH4+OH-Ac-+H2O HAc +OH-Kb称为碱常

5、数，Kb越大碱强度越大第15页/共196页161、对于共轭酸碱对来说，酸常数越大，酸给 出质子的能力就越强，酸强度就越大。思考题：试评论下列说法。2、在比较不同的共轭酸碱对的Ka 和Kb时,会发现酸常数增加,共轭碱的常数也相应增加3、离解反应是吸热反应，升高温度时Ka 和 Kb都会增加，但因其热效应很小，所以,Ka 和Kb变化程度都较小第16页/共196页17水的离解平衡Kw称为水的离子积常数，简称水的离子积 简写为：H2O H+OH-1、水的离子积第17页/共196页182、溶液的酸碱性与pH值(1)溶液的酸碱性 在纯水和各种物质的水溶液中，H+和OH-浓度的乘积是一个常数，这意味着：溶液中

6、的H+浓度越大，OH-浓度就会越小。溶液的酸碱性就是由H+和OH-浓度的相对大小决定的第18页/共196页19在常温下，对于纯水来说：中性溶液：H+=110-7 mol/L酸性溶液：H+110-7 mol/L碱性溶液：H+110-7 mol/L第19页/共196页20(2)溶液的pH值 对于弱酸和弱碱来说，溶液中的H+和OH-浓度一般都很小。在化学中，对于很小的数，一般用这些很小数的负对数来表示，记作“p”。如 pH 表示 H+浓度：第20页/共196页21pH 7：碱性溶液pH=7：中性溶液 我们可以用 pH 来表示溶液的酸碱性 第21页/共196页22推广到其它体系：酸性溶液碱性溶液中性溶

7、液第22页/共196页23思考题：判断下列说法是否正确1、浓度很大的HCl溶液中是不可能有OH-离子存在的；同样，浓度很大的NaOH 溶液中也不可能有H+离子存在。2、pH=4和pH=2的盐酸溶液，等 体积混合后，混合溶液的pH=33、100时，pH=7 的水溶液是碱性 溶液。(Kw=5.510-13)第23页/共196页24共轭酸碱对Ka和Kb间的关系怎样用多重平衡规则推导出上述关系第24页/共196页25多元酸(或碱)的离解平衡多元酸(碱)的离解是分步进行的1、多元酸如 H2CO3：第一步：H2CO3 H+HCO3-第二步：HCO3-H+CO32-第25页/共196页262、多元碱 如 P

8、O43-：H2PO4-+H2O OH-+H3PO4 HPO42-+H2O OH-+H2PO4-PO43-+H2O OH-+HPO42-常见的弱酸(碱)的离解常数见附录1第26页/共196页27多元酸(碱)各级离解常数差别较大:如：第27页/共196页28 多元酸与它的酸根(多元碱)之间的共轭关系较复杂，在进行Ka与Kb的换算时应注意。已知水溶液中H2C2O4的pKa1=1.25，C2O42-pKb1=9.71；求HC2O4-的pKa和pKb。【例4-2】第28页/共196页29思考题：判断下列说法是否正确1、HC2O4-的pKa与pKb之和等于pKw。2、H2S在水溶液中的离解平衡可以 简写为

9、：H2S 2H+S2-第29页/共196页30离解度和同离子效应1、离解度 离解度实际上就是离解反应的平衡转化率，用表示：弱酸(碱)强度越大，离解度越大第30页/共196页31稀释定律 离解度与离解平衡常数的关系c/K i 500 第31页/共196页32 根据稀释定律，溶液越稀离解度越大，是否意味着稀溶液离解出来的离子浓度大于浓溶液的离子浓度。如0.1与1.0 mol/L HAc溶液。思考题：第32页/共196页332、同离子效应 在弱电解质溶液中，加入与其含有相同离子的易溶强电解质而使弱电解质的离解度降低的现象称为同离子效应。同离子效应的实质是化学平衡的移动。第33页/共196页34 在0

10、.10 mol/L HAc溶液中，加入NaAc固体，使其浓度为0.10 mol/L(忽略体积变化)，计算加入NaAc固体前后溶液的pH和HAc的离解度。【例4-3】第34页/共196页354.3 酸碱溶液中各组分的分布 在弱酸(或弱碱)溶液中，存在酸(或碱)的多种组分，各组分的浓度随H+浓度的改变而变化。其组成情况可以用分布系数和分布曲线来定量描述。第35页/共196页36分布系数B 分布曲线 B 表示某组分的平衡浓度，C 表示 酸(或碱)的总浓度(也称为分析浓度)某组分的平衡浓度占总浓度的分数第36页/共196页37分布系数和分布曲线的用途：(1)深入了解酸碱滴定过程中pH的变化(2)判断多

11、元酸碱分步滴定的可能性 因为酸碱滴定实际上是溶液的pH值与溶液中各组分的浓度不断变化的过程。第37页/共196页38一元弱酸(碱)溶液以乙酸(HAc)为例：溶液中HAc的存在形式和分布系数HAc：1Ac-：0第38页/共196页39HAc 的分布系数与分布曲线 第39页/共196页40HAc 分布系数与分布曲线的注意点：(2)pH=pKa 时；0=1=0.5(3)pH 0.5)(4)pH pKa 时；Ac-为主(00.5)(1)0随溶液pH值的增大而增大，1 随溶液pH值的增大而减小。第40页/共196页41多元弱酸溶液 以草酸（H2C2O4）为例 pKa1=1.23；pKa1=4.19存在形

12、式：H2C2O4；HC2O4-；C2O42-分布系数：(2)；(1)；(0)1、二元酸第41页/共196页42第42页/共196页43 H2C2O4的分布系数与分布曲线 第43页/共196页44H2C2O4分布系数与分布曲线的注意点a.pHpKa1时，H2C2O4为主b.pKa1 pH pKa2时，C2O4 2-为主d.pH=2.75时，1最大；1=0.94；2=0.03；3=0.03 交错反应第44页/共196页452、三元弱酸以H3PO4为例：pKa1=2.12；pKa2=7.20；pKa1=12.36四种存在形式和分布系数：H3PO4；H2PO4-；HPO42-；PO43-；3；2；1；

13、0第45页/共196页46第46页/共196页47H3PO4的分布系数与分布曲线 第47页/共196页48注意点：(1)三个 pKa 相差较大，交错反 应不明显(2)pH=4.7时,2=0.994,3=1=0.003(3)pH=9.8时,1=0.994,0=2=0.003第48页/共196页49(4)不同pH下的主要存在形式(优势组分)pHpKa1 (2.12)H3PO4pKa1 pHpKa2(7.20)H2PO4-pKa2pHpKa3(12.36)HPO42-pH pKa3 (12.36)PO43-第49页/共196页50思考题：判断下列说法是否正确。1、用NaOH中和H2C2O4，能否使

14、之完全生成NaHC2O4?2、除了与pH有关外，还与总浓 度C 有关。3、中和多元酸时，交错反应的程 度主要由多元酸pKi的差值决定第50页/共196页51 计算pH=4.00时，浓度为0.10mol/L HAc溶液中HAc和Ac-的分布系数及平衡浓度。【例4-4】第51页/共196页52解：第52页/共196页534、电荷平衡3、物料平衡 2、溶质的离解平衡 1、溶剂的质子自递平衡 酸碱溶液中各种组分浓度的关系4.4 酸碱溶液pH值的计算以Na2CO3水溶液为例精确计算和近似计算第53页/共196页54质子条件准确反映整个平衡体系中质子转移的严格的数量关系式。列出质子条件的步骤：1、选择零水

15、准(一般选择溶剂和溶质)2、列出溶液中所有组分 3、判断质子得失情况第54页/共196页55 得到和失去质子的“物质的量”应该相等，列出的等式即为质子条件4、建立质子条件 写出Na2CO3的质子条件【例4-5】第55页/共196页56思考题：对一元酸HA的水溶液来说，下列关系式中总是成立的是：(A)c(HA)=HA(B)H+=A-+OH-(C)c(HA)=A-+H+(D)HA=A-第56页/共196页57酸碱溶液pH值精确计算的过程：1.建立质子条件 2.推导出H+的精确表达式 3.按近似条件简化表达式 4.得到最简式第57页/共196页58 实际上，酸碱溶液pH值的计算一般采用近似计算，即根

16、据离解反应，列出起始浓度、分析变化浓度、得到平衡浓度，(称为三步分析法)最后将平衡浓度代入标准平衡常数的表达式中，得到氢离子浓度的方程式，解方程就可以得到氢离子浓度。第58页/共196页59强酸(碱)溶液pH值的计算1、强酸溶液：H+=C强酸若强酸溶液的浓度不是很小时 (C强酸1.010-6mol/L)这是最常见也是最常用的计算方法第59页/共196页60当强酸浓度很稀时，有两种计算方法(1)10-6 C强酸10-8mol/L(2)C强酸10-8mol/L这两种方法并不常见第60页/共196页61 一元弱酸(碱)溶液pH的计算 1、一元弱酸 HA 若HA的酸强度不是很弱，在允许误差为2%时，满

17、足 c Ka 20 Kw 则可以忽略水离解出来的氢离子，直接根据HA的离解平衡近似计算氢离子浓度。在浓度不是很小时，几乎所有的一元酸都能满足此条件(见附录1)第61页/共196页62H A H+A-一元弱酸溶液pH的近似计算方法起始浓度(mol/L)CHA 0 0变化浓度(mol/L)x x x设平衡时溶液中氢离子浓度为x mol/L平衡浓度(mol/L)CHA-x x x将平衡浓度代入标准平衡常数表达式中第62页/共196页63若 CHA/Ka 500，则CHA-x CHA 这就是计算一元弱酸溶液氢离子浓度的最简式第63页/共196页64 若不满足 CHA/Ka 500 则解一元二次方程第6

18、4页/共196页652、一元弱碱 若不满足，则解一元二次方程与一元弱酸相似。当 C弱碱/Kb 500 时第65页/共196页66【例4-6】计算下列溶液的pH值。(1)0.300 mol/L HAc溶液。(2)0.100mol/L NaAc溶液 已知：Ka=1.810-5。第66页/共196页67解：(1)pH=2.64判断能否使用最简式CHAc Ka =0.31.810-5=5.410-620 Kw 第67页/共196页68解：(2)先计算Ac-的Kb。再判断能否使用最简式CAc Kb =0.15.5610-10 =5.5610-11 20 Kw pH=14-pOH=8.87第68页/共19

19、6页69 多元酸(碱)溶液pH的计算 在多元酸碱溶液中，除了水的离解平衡，还存在多元酸碱的各级离解平衡，远比一元酸碱复杂。但是，对于多元酸碱来说，它的第一级离解常数远远大于Kw(见附录1)，因此计算pH值时，都可以将水的离解忽略第69页/共196页701、多元弱酸 溶液中H+主要来源于第一级离解 若满足：Ka1/Ka2100时则可以忽略第二级以上的离解H+浓度的计算与一元弱酸完全相同 第70页/共196页71若不满足，则解一元二次方程 当满足近似条件 C/Ka 500 时第71页/共196页722、多元弱碱若满足：Kb1 /Kb2100 溶液中OH-主要来源于第一级离解 则可以忽略第二级以上的

20、离解OH浓度计算与一元弱碱完全相同 第72页/共196页73当满足近似条件 C/Kb 500 时若不满足，则解一元二次方程 第73页/共196页74【例4-7】计算下列溶液的pH值。(1)0.040 mol/L H2CO3溶液 (2)0.20mol/L Na2CO3溶液 已知：pKa1=6.38；pKa2=10.25第74页/共196页75【例4-8】计算0.10 mol/L H3PO4 溶液的pH值pKa1=2.12；pKa2=7.20；pKa1=12.36 解：Ka1/Ka2100 C/Ka=0.1/10-2.1213 V2，所以试样为(NaOH+Na2CO3)第193页/共196页194第194页/共196页195 本章结束本章结束 第195页/共196页196感谢您的观看！第196页/共196页