酸碱滴定法1课件

《酸碱滴定法1课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《酸碱滴定法1课件（49页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、2023年3月16日星期四第1页 分析化学教研室 6.1 酸碱质子理论酸碱质子理论6.2 水溶液中弱酸（碱）各型体的分布水溶液中弱酸（碱）各型体的分布6.3 酸碱溶液中的酸碱溶液中的H+浓度的计算浓度的计算6.4 酸碱缓冲溶液酸碱缓冲溶液6.5 酸碱指示剂酸碱指示剂6.6 强酸（碱）和一元弱酸（碱）的滴定强酸（碱）和一元弱酸（碱）的滴定6.7 多元酸碱的滴定多元酸碱的滴定6.8 酸碱滴定法的应用酸碱滴定法的应用2023年3月16日星期四第2页 分析化学教研室 酸酸凡能给出质子的物质凡能给出质子的物质碱碱凡能接受质子的物质凡能接受质子的物质 酸酸 共轭碱共轭碱 +质子质子 HF F-+H+HAc

2、 Ac +H+NH4+NH3 +H+通式通式:HA A +H+酸碱半反应酸碱半反应2023年3月16日星期四第3页 分析化学教研室 特点：特点：具有共轭性具有共轭性 具有相对性具有相对性 具有广泛性具有广泛性在不同的共轭酸碱对中，有时是酸，有时是碱在不同的共轭酸碱对中，有时是酸，有时是碱 酸或碱可以是中性分子，也可以是阳离子或阴离子酸或碱可以是中性分子，也可以是阳离子或阴离子+2-42-+-+43-+24+3-43+2+26542 HAcH+Ac NHH+NH H POH+H+PO Fe(H O)H+Fe(H O)HPOH()PHOO 酸 碱 两性物质两性物质(CH2)6N42023年3月16

3、日星期四第4页 分析化学教研室 2023年3月16日星期四第5页 分析化学教研室 醋酸在水中的离解：醋酸在水中的离解：2、酸碱半反应：酸给出质子或碱接受质子的反应。、酸碱半反应：酸给出质子或碱接受质子的反应。不可能单独存在。不可能单独存在。3、酸碱反应：是、酸碱反应：是两对两对共轭酸碱对共同作用的结果。共轭酸碱对共同作用的结果。是物质之间的是物质之间的质子转移质子转移反应。反应。2023年3月16日星期四第6页 分析化学教研室 例例:HF在水中的离解反应在水中的离解反应 半反应半反应:HF F-+H+半反应半反应:H+H2O H3O+总反应总反应:HF+H2O F-+H3O+简写简写:HF F

4、-+H+2023年3月16日星期四第7页 分析化学教研室 HCl与与NH3在水中的反应：在水中的反应：HCl +H2O Cl-+H3O+NH3 +H3O+NH4+H2ONH3 +HCl Cl-+NH4+质子的转移是通过质子的转移是通过溶剂合质子溶剂合质子来实现的来实现的水合质子水合质子:即质子（即质子（H+）在水中的存在形式）在水中的存在形式2023年3月16日星期四第8页 分析化学教研室 4.水的质子自递反应（酸碱反应）水的质子自递反应（酸碱反应）：溶剂水分子之间的：溶剂水分子之间的质子转移反应。质子转移反应。H2OH3O+酸1碱2酸2碱1+H2O+OH-2023年3月16日星期四第9页 分

5、析化学教研室：酸碱的解离反应、溶剂的质子自递酸碱的解离反应、溶剂的质子自递反应、酸碱的中和反应、盐的水解反应等（反应、酸碱的中和反应、盐的水解反应等（有质子的转移有质子的转移）酸碱反应的实质是质子转移酸碱反应的实质是质子转移23242332223(1)(2)(3)(4)(5)HAcH OH OAcAcH OHAcOHNHH ONHH OHAcNaOHNaAcH OH OH OH OOH 2023年3月16日星期四第10页 分析化学教研室 小结小结 酸碱半反应不可能单独发生酸碱半反应不可能单独发生酸碱反应是酸碱反应是两对两对共轭酸碱对共轭酸碱对共同作用的结果共同作用的结果 酸碱反应的实质是酸碱反

6、应的实质是质子的转移质子的转移 质子的转移是通过质子的转移是通过溶剂合质子溶剂合质子来实现的来实现的 2023年3月16日星期四第11页 分析化学教研室 二、酸碱反应的平衡常数二、酸碱反应的平衡常数 表征酸碱反应进行的程度表征酸碱反应进行的程度反应的平衡常数又称为解离常数，有三种表示方法：反应的平衡常数又称为解离常数，有三种表示方法：aKbKWK1 1、活度常数、活度常数、-23 HAH OH OAHAaHAa aKa-2AH OHA OHHAOHbAa aKa-223 H OH OH OOH-14 1.0 10WHOHKa a（25）仅随温度变化仅随温度变化2023年3月16日星期四第12页

7、 分析化学教研室 2 2、浓度常数、浓度常数caK-23 HAH OH OAcaHAKHAMaHaAA aKKHAMaK3 3、混合常数、混合常数与温度、与温度、离子强度离子强度有关有关2023年3月16日星期四第13页 分析化学教研室 注意注意 1 1、在稀溶液中，溶质的活度与浓度的关系是：、在稀溶液中，溶质的活度与浓度的关系是：ac 活度常数与浓度常数的关系：活度常数与浓度常数的关系：caHAHAaHAHAHAa aKHAKHAa 2023年3月16日星期四第14页 分析化学教研室 2)、处理、处理准确度较高的计算准确度较高的计算时，比如计算标准缓冲溶液的时，比如计算标准缓冲溶液的pH，就

8、就必须必须考虑溶液离子强度考虑溶液离子强度的影响的影响。2 2、在分析化学中、在分析化学中(反应经常在较稀的溶液中进行反应经常在较稀的溶液中进行)：aKcaK1)1)、处理一般的酸碱平衡时，通常忽略离子强度的影响，以、处理一般的酸碱平衡时，通常忽略离子强度的影响，以（附表（附表1 1）代替）代替进行近似计算。进行近似计算。-HAHAaHAKHA2023年3月16日星期四第15页 分析化学教研室 酸碱的强度：酸碱的强度：酸碱的强度是酸碱的强度是，与，与和和有关，即取决于酸（碱）给有关，即取决于酸（碱）给出（接受）质子的能力与溶剂分子接受（给出）质子的能力的相对大小。出（接受）质子的能力与溶剂分子

9、接受（给出）质子的能力的相对大小。HNO3：H2O 强酸强酸 冰醋酸冰醋酸 弱酸弱酸 浓浓H2SO4 碱性碱性HAc:H2O 弱酸弱酸 液氨液氨 强酸强酸H2O:（强酸）（强酸）(H3O+)HClO4H2SO4HClHNO3冰醋酸：冰醋酸：HClO4H2SO4HClHNO3Ka，给质子能力，给质子能力，酸的强度，酸的强度Kb，得质子能力，得质子能力，碱的强度，碱的强度2023年3月16日星期四第16页 分析化学教研室 酸的强度酸的强度pKa碱的强度碱的强度pKb强酸强酸 0强碱强碱 0中强酸中强酸0 3中强碱中强碱0 3弱酸弱酸3 11弱碱弱碱3 11很弱酸很弱酸 11 14很弱碱很弱碱11

10、14极弱酸极弱酸14极弱碱极弱碱142023年3月16日星期四第17页 分析化学教研室 共轭酸碱对的共轭酸碱对的Ka与与Kb的关系：的关系：23 HAaHAHaaKaH OH OAA 2 HAOHbAAaaKaH OOHHA 141014.00abwabwKKKpKpKpK共轭酸碱对中，酸性越强，其共轭碱的碱性越弱；共轭酸碱对中，酸性越强，其共轭碱的碱性越弱；碱性越强，其共轭酸的酸性越弱。碱性越强，其共轭酸的酸性越弱。aH+aA-Ka Kb=aHAaHA aOH-aA-=Kw2023年3月16日星期四第18页 分析化学教研室 123123aaabbbK K K K K K 132231abab

11、abwK KK KK KKKbi=KwKa(n-i+1)+123321-H,-H,-H,-2-3-342444,H POH POHPOPO aaabbbKKKHKHKHK 酸式解离碱式解离2023年3月16日星期四第19页 分析化学教研室 只有共轭酸碱对的只有共轭酸碱对的Ka与与Kb之间才有关系；之间才有关系；对一元弱酸碱共轭酸碱对对一元弱酸碱共轭酸碱对Ka与与Kb之间的关系为：之间的关系为：对二元弱酸碱共轭酸碱对对二元弱酸碱共轭酸碱对Ka与与Kb之间的关系为：之间的关系为：对对n元弱酸碱共轭酸碱对元弱酸碱共轭酸碱对Ka与与Kb之间的关系为：之间的关系为：水溶液中，水溶液中，H3O+是最强酸的

12、存在形式，是最强酸的存在形式，OH-是最强碱的存在形式。是最强碱的存在形式。abwpp=pKKKa1b2a2b1wp+p=p+p=pKKKKKa1bna2b(n-1)a3(n-2)anb1wp+p=p+p=p+p b=.=p+p=pKKKKKKKKK2023年3月16日星期四第20页 分析化学教研室 例：在下列各组酸碱物质中，哪些属于共轭酸碱对？例：在下列各组酸碱物质中，哪些属于共轭酸碱对？34242-2442-233+-3222+-2+2642641)H PO-Na HPO2)H SO-SO3)H CO-CO4)NH CH COOH-NH CH COO5)H Ac-Ac6)(CH)N H-(

13、CH)N2023年3月16日星期四第21页 分析化学教研室 例例：计算：计算HS-的的pKb2值值 pKb2=pKw pKa1=14.007.02=6.982023年3月16日星期四第22页 分析化学教研室 酸碱质子理论酸碱质子理论共轭酸碱对共轭酸碱对Ka与与Kb的关系的关系预习：预习：第二节第二节 水溶液中弱酸碱各型体的分布水溶液中弱酸碱各型体的分布作业：作业：1、22023年3月16日星期四第23页 分析化学教研室 3.用加热法驱除水分以测定用加热法驱除水分以测定CaSO41/2H2O中结晶水的含量。中结晶水的含量。称取试样称取试样0.2000 g，已知天平称量误差为已知天平称量误差为0.

14、1mg。试问分试问分析结果应以几位有效数字报出？析结果应以几位有效数字报出？分析结果应以分析结果应以3位有效数字报出。位有效数字报出。44222412136.140.20000.1876145.150.20000.18760.01240.0124%100%6.20%0.2000CaSOCaSOSCaSOH OH OH OMmmgMmgW2023年3月16日星期四第24页 分析化学教研室 例例7：用标准方法平行测定钢样中磷的质量分数：用标准方法平行测定钢样中磷的质量分数4次，其次，其平均值为平均值为0.087%。设系统误差已经消除，且。设系统误差已经消除，且=0.002%。（1）计算平均值的标准

15、偏差；（）计算平均值的标准偏差；（2）求该钢样中磷含量）求该钢样中磷含量的置信区间。置信度为的置信区间。置信度为P=0.95。解解：0.002%(1)0.001%4xn平均值的标准偏差（2）已知）已知P=0.95时，时，u=1.96 0.087%1.96 0.001%0.087%0.002%xxu故：平均值的标准偏差为故：平均值的标准偏差为0.001；该钢样中磷含量的置信区；该钢样中磷含量的置信区间为间为0.0870.002（P0.95）2023年3月16日星期四第25页 分析化学教研室 第二节第二节 一、处理水溶液中酸碱平衡的方法一、处理水溶液中酸碱平衡的方法（一）分析浓度和平衡浓度：（一）

16、分析浓度和平衡浓度：分析浓度：分析浓度：溶液中溶质的总浓度。（标签浓度）溶液中溶质的总浓度。（标签浓度）单位：单位：molL-1 符号：符号：c 平衡浓度：平衡浓度：平衡时，溶质或溶质各型体的浓度平衡时，溶质或溶质各型体的浓度 单位：单位：molL-1 符号：符号：溶液中溶液中H+的平衡浓度称为的平衡浓度称为酸度酸度，常用，常用pH表示。表示。溶液中溶液中OH-的平衡浓度称为的平衡浓度称为碱度碱度，常用，常用pOH表示。表示。2023年3月16日星期四第26页 分析化学教研室 HAcHAc HAcAcHAcAc HAccHAcAc解离方程：解离方程：存在型体：存在型体：平衡浓度：平衡浓度：分析

17、浓度：分析浓度：HAc例例1：0.10 mol L-1（弱酸）（弱酸）NaCl10.10NaClmol L10.10NaClcmol L存在型体：存在型体：平衡浓度：平衡浓度：分析浓度分析浓度：NaCl例例2：0.10 mol L-1（强酸强碱盐）（强酸强碱盐）2023年3月16日星期四第27页 分析化学教研室 （二）物料平衡（质量平衡）（二）物料平衡（质量平衡）MBE1、定义、定义在平衡状态时，与某溶质有关的各型体平衡浓度在平衡状态时，与某溶质有关的各型体平衡浓度 之和必然等于其分析浓度。之和必然等于其分析浓度。2、数学表达式、数学表达式物料平衡方程物料平衡方程3、表示符号、表示符号 MBE

18、（Mass Balance Equation）2023年3月16日星期四第28页 分析化学教研室 例例1：c mol/mL的的HAC的物料平衡式的物料平衡式例例2：c mol/mL的的H3PO4的物料平衡式的物料平衡式例例3：c mol/mL的的Na2HPO4的物料平衡式的物料平衡式 例例4：c mol/mL的的NaHCO3的物料平衡式的物料平衡式 c=HAC+AC-c=H3PO4+H2PO4-+HPO42-+PO43-Na+=2c c=H3PO4+H2PO4-+HPO42-+PO43-Na+=c c=H2CO3+HCO3-+CO32-2023年3月16日星期四第29页 分析化学教研室（三）电

19、荷平衡（三）电荷平衡（CBE）1、定义、定义反应处于平衡状态时溶液中正电荷的总浓度反应处于平衡状态时溶液中正电荷的总浓度 必等于负电荷的总浓度，即溶液呈电中性。必等于负电荷的总浓度，即溶液呈电中性。2、数学表达式、数学表达式电荷平衡方程式电荷平衡方程式3、表示符号、表示符号CBE（Charge Balance Equation）2023年3月16日星期四第30页 分析化学教研室 例例1：c mol/mL的的HAC的电荷平衡式的电荷平衡式 例例2：c mol/mL的的H3PO4的电荷平衡式的电荷平衡式 例例3：c mol/mL的的Na2HPO4的电荷平衡式的电荷平衡式 例例4：c mol/mL的

20、的NaCN的电荷平衡式的电荷平衡式 H+=AC-+OH-H+=H2PO4-+2HPO42-+3PO43-+OH-Na+H+=H2PO4-+2HPO42-+3PO43-+OH-Na+H+=CN-+OH-2023年3月16日星期四第31页 分析化学教研室（四）质子平衡（四）质子平衡 PBE1 1、定义、定义酸碱反应达到平衡时，酸给出质子的量应等于碱所酸碱反应达到平衡时，酸给出质子的量应等于碱所 接受的质子的量。接受的质子的量。2 2、数学表达式、数学表达式质子平衡方程质子平衡方程质子条件式质子条件式3 3、表示符号、表示符号PBE (Proton Balance Equation）4 4、书写质子

21、平衡方程式的方法：、书写质子平衡方程式的方法：零水准法零水准法 依据物料平衡和电荷平衡依据物料平衡和电荷平衡2023年3月16日星期四第32页 分析化学教研室 1 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例例1：c mol/mL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：Na+=c c=HCN+CN-（1）电荷平衡式：电荷平衡式：Na+H+=CN-+OH-（2）将（将（1）式带入（）式带入（2）式）式 【消除非质子转移所得的产物】【消除非质子转移所得的产物】质子条件式质子条件式 H+HCN=OH-2023年3月16日星期四第33页 分析化学教研室

22、例例2：c mol/mL的的NaHCO3的质子条件式的质子条件式 物料平衡式物料平衡式 Na+=c H2CO3+HCO3-+CO32-=c （1）电荷平衡式电荷平衡式 Na+H+=HCO3-+2 CO32-+OH-（2）将（将（1）式带入（）式带入（2）式）式 质子条件式质子条件式 H+H2CO3=CO32-+OH-2023年3月16日星期四第34页 分析化学教研室 2.2.零水准法步骤零水准法步骤1 1）零水准的选择零水准的选择：起始酸碱组分、溶剂分子：起始酸碱组分、溶剂分子2）得）得H+写在写在“”左边；失左边；失H+写在写在“”右边，根据得失右边，根据得失 质子相等写出质子相等写出PBE

23、 3）“”两端不得出现零水准物质和与质子转移无关的组分两端不得出现零水准物质和与质子转移无关的组分 4）为书写方便，）为书写方便，H+代替代替H3O+；处理；处理多元酸碱，注意系数多元酸碱，注意系数例例1.c mol/L HAcH+=Ac-+OH-0+-HAcH2OAc-H+OH-2023年3月16日星期四第35页 分析化学教研室 例例2.c mol/L H2CO30+-H2CO3H2OHCO3-、CO32-H+OH-H+=HCO3-+2CO32-+OH-例例3.c mol/L NH4CN+0-NH4+CN-NH3HCNOH-H+H2OHCN+H+=NH3+OH-2023年3月16日星期四第3

24、6页 分析化学教研室 例例4.c mol/L NaNH4HPO4+0-NH4+HPO42-H2OH+OH-NH3PO43-H2PO4-、H3PO4H2PO4-+2 H3PO4+H+=NH3+PO43-+OH-例例5.c mol/L NH4H2PO4+0-NH4+NH3H2PO4-HPO42-PO43-H3PO4H2OH+OH-H3PO4+H+=NH3+HPO42-+2PO43-+OH-2023年3月16日星期四第37页 分析化学教研室 例例6.c mol/L Na2C2O4+0-C2O42-HC2O4-H2C2O4H2OH+OH-HC2O4-+2H2C2O4+H+=OH-例例7.c1 mol/

25、L NH3 +c2 mol/L NaOH+0-NH3NaOHH2OH+OH-NH4+c2NH4+c2+H+=OH-2023年3月16日星期四第38页 分析化学教研室 例例8.c1 mol/L H2SO4 +c2 mol/L HAc+0-(H2SO4)HSO4-HAcH2OH+OH-c1SO42-Ac-H+=c1+SO42-+Ac-+OH-H2SO4H+HSO4+-HSO4+H+SO42-2023年3月16日星期四第39页 分析化学教研室 例例9.c1 mol/L NaH2PO4 +c2 mol/L HCl +c3 mol/L NH4HCO3+0-H2PO4-HPO42-PO43-H2OH+OH

26、-H3PO4HClc2 NH4+HCO3-NH3H2CO3CO32-H3PO4+H2CO3+H+=HPO42-+2PO43-+c2 +NH3+CO32-+OH-2023年3月16日星期四第40页 分析化学教研室 二、酸度对弱酸（碱）各型体分布的影响二、酸度对弱酸（碱）各型体分布的影响 例如：例如：酸度增加，酸度增加，HA型体的浓度增大，型体的浓度增大，A型体的浓度减小。型体的浓度减小。其影响程度用其影响程度用分布分数分布分数来描述。来描述。分布分数：分布分数：溶液中，溶质某型体的平衡浓度在其分析溶液中，溶质某型体的平衡浓度在其分析 浓度中所占的分数浓度中所占的分数符号符号：表示式：表示式：=平

27、衡浓度平衡浓度/分析浓度分析浓度2023年3月16日星期四第41页 分析化学教研室 CHAA1111HAaaHHAHAKcHAAAHKHHAaAaAAKcHAAHK1HAA2023年3月16日星期四第42页 分析化学教研室 例：例：计算计算pH=5.00时，时，HAc溶液（溶液（0.10mol/L）中中HAc和和Ac-的分布分数及平衡浓度。的分布分数及平衡浓度。解解：5551.0 100.361.8 101.0 10HAcaHKH64.036.01Ac0.10 0.360.036/HAcHAccmol L 0.10 0.640.064/AcAccmol L 1、根据、根据pH和平衡常数可求算分

28、布分数。和平衡常数可求算分布分数。2、根据分布分数和分析浓度可求算某型体的平衡浓度、根据分布分数和分析浓度可求算某型体的平衡浓度。2023年3月16日星期四第43页 分析化学教研室 l pH pKa，HAc为主为主 pHpKa-2时，时，HA1 pH=pKa，HAc=Ac-pH pKa时，时，Ac-为主为主 pHpKa+2时，时，A-1Ka一定时，一定时，HA和和A-与与pH有关有关。pH，HA，A-pH曲线曲线42023年3月16日星期四第44页 分析化学教研室 H2C2O4 HC2O4-+H+HC2O4-C2O42-+H+CH C OHC OC O224242421241211224HC

29、OaaaaHC OCKHHKHKK2242122112242C OaaaaaC OCKKHKHKKCOCHOCH422422HHKHKKaaa2211201212023年3月16日星期四第45页 分析化学教研室 Ka一定时，一定时，0,1和和2与与H+有关有关pH pKa1-2,0 1pH pKa1，H2C2O4为主为主pH=pKa1，H2C2O4=HC2O4-pKa1 pH pKa2，HC2O4-为主为主 pH=1/2(pKa1+pKa2),HC2O4-最大最大pH=pKa2，HC2O4-=C2O42-pH pKa2，C2O42-为主为主pH pKa2+2，212023年3月16日星期四第4

30、6页 分析化学教研室 四种存在形式：四种存在形式：H3PO4；H2PO4-；HPO42-；PO43-；分分 布布 系系 数：数：0 1 2 33=H+3 H+3+H+2 Ka1+H+Ka1 Ka2+Ka1 Ka2 Ka32=H+2 Ka11=H+Ka1 Ka20=Ka1 Ka2 Ka33.三元酸（以三元酸（以H3PO4为例）为例）H+3+H+2 Ka1+H+Ka1 Ka2+Ka1 Ka2 Ka3H+3+H+2 Ka1+H+Ka1 Ka2+Ka1 Ka2 Ka3H+3+H+2 Ka1+H+Ka1 Ka2+Ka1 Ka2 Ka32023年3月16日星期四第47页 分析化学教研室 pH pKa1，H

31、3PO4为主为主 pH=pKa1，H3PO4=H2PO4-pKa1 pH pKa2，H2PO4-为主为主（宽）（宽）pH=pKa2，HPO4-=HPO42-pKa2 pH pKa3，HPO42-为主为主（宽）（宽）pH=pKa3，HPO4 2-=PO43-pH pKa3，PO43-为主为主2023年3月16日星期四第48页 分析化学教研室 1）分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全不同的概念，）分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全不同的概念，两者通过两者通过联系起来。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 0+1+2+n =13）取决于取决于Ka（Kb）及）及H+的大小

32、，与的大小，与C无关。无关。4）当酸度增大或减小时，）当酸度增大或减小时，将随溶液的将随溶液的酸度酸度而变化。而变化。在分析化学中常常可以利用这一性质，通过控制溶液的酸度来控在分析化学中常常可以利用这一性质，通过控制溶液的酸度来控制反应物或生成物某种型体的浓度，以便使某反应进行完全，或对某制反应物或生成物某种型体的浓度，以便使某反应进行完全，或对某些干扰组分进行掩蔽。些干扰组分进行掩蔽。5)相关计算：相关计算：pH,Kai型体的平衡浓度型体的平衡浓度2023年3月16日星期四第49页 分析化学教研室 弱酸弱碱各型体分布分数弱酸弱碱各型体分布分数预习：预习：第三节第三节 酸碱溶液中酸碱溶液中pH的计算的计算作业：作业：4（2）、（）、（3）、（）、（5）、）、19、20