第四章 酸碱滴定.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,酸碱反应的,特点,：反应速度快，副反应极少，反应进行的程度可用平衡常数估计，确定反应计量终点的方法简便，有多种酸碱指示剂可供选择。,酸碱滴定法是以酸碱反应为基础的，利用酸碱平衡原理，通过滴定操作来定量地测定物质含量的方法。它是滴定分析中重要的方法之一。,第四章 酸碱滴定法,第一节 酸碱质子理论,重点,1,、理解共轭酸碱对的概念；,2,、掌握共轭酸和共轭碱两者酸碱性强弱的关系；,3,、掌握酸碱反应平衡常数的表达。,一、相关概念,、酸,凡是能够给出质子的物质就是酸,、碱,凡是能够接受质子的物质就是碱。,如：,HA,H,+,A,-,酸,质子 碱,、共轭酸碱对,彼此之间相差一个质子的酸和碱,就叫做共轭酸碱对。其中酸叫共轭酸，碱叫共轭碱。,表示符号：,-,第一节 酸碱质子理论,共,轭,酸,共,轭,碱,HAc,H,+,+Ac,-,HAc,Ac,-,NH,4,+,H,+,+NH,3,NH,4,+,NH,3,H,2,PO,4,-,H,+,+HPO,4,2-,H,2,PO,4,-,HPO,4,2-,HPO,4,2-,H,+,+PO,4,3-,HPO,4,2-,PO,4,3-,注意：,在质子理论中，酸和碱不再局限于中性分子，还可以是阴离子、阳离子。同时，有的物质在某个共,轭酸碱对中是碱，在另一个,共,轭酸碱对中却是酸，如,HPO,4,2-,。,既能提供质子，又能接受质子的物质称为两性物质。,举 例,4,、酸碱反应,两对共轭酸碱对之间的质子转移反应。,一、相关概念,如醋酸在水中的离解：,HAc,H,+,Ac,-,H,2,O H,+,H,3,O,+,HAc,H,2,O H,3,O,+,Ac,-,酸 碱 酸 碱,在,这里，作为溶剂的水分子同时起到了碱的作用。,H,3,O,+,简写为,H,+,，,整个反应式也写成简化式：,HAc,=,H,+,Ac,-,但它代表的仍是一个完整的酸碱反应。,碱在水中的离解反应也是同样，如氨的离解：,NH,3,+H,2,O=NH,4,+,+OH,-,NH,3,接受了由,H,2,O,提供的质子而为,NH,4,+,，而,H,2,O,失去了质子成为,OH,-,。,在这里，作为溶剂的水分子起到了酸的作用。,H,2,O,既能接受质子，又能提供质子，,所以,H,2,O,是,两性物质,。,H,2,O,分子之间能发生,质子自递作用,：,H,2,O+H,2,O H,3,O,+,+OH,-,二、酸碱反应的平衡常数（,K,a,、,K,b,、,K,w,）,分析化学中的反应通常在,稀溶液,中进行，故酸碱平衡常数可表示为：,HA,H,+,+A,-,A,-,+H,2,O,HA+OH,-,H,2,O+H,2,O H,3,O,+,+OH,-,K,a,H,+,A,-,HA,K,b,HA,OH,-,A,-,K,w,H,+,OH,-,1.0,10,-14,在一定温度下，生成物平衡浓度系数次方的乘积与反应物平衡浓度系数次方的乘积之比为平衡常数,第一节 酸碱质子理论,三、酸碱的强度、共轭酸碱对,K,a,与,K,b,的关系,酸碱的强度除了与酸、碱本身的性质有关外，还与溶剂的性质有关。如,HAc,在水中为弱酸，但在液氨中酸性大大增强。这里，我们只讨论在水溶液中酸碱的强度。在水溶液中，酸碱的强度用它们在水溶液中的解离常数,K,a,、,K,b,衡量。,1,、酸碱强度,解离常数,K,a,越大，其酸性越强；解离常数,K,b,越大，其碱性越强。,第一节 酸碱质子理论,HCl,+H,2,O H,3,O,+,+,Cl,-,K,a,1,HAc,+H,2,O H,3,O,+,+Ac,-,K,a,1.810,-5,H,2,S+H,2,O H,3,O,+,+HS,-,K,a,1,5.710,-8,HCl,HAc,H,2,S,所以上面三种酸的强度是,？,举 例,以,HAc,-Ac,-,为例：,HAc,H,+,+Ac,-,Ac,-,H,2,O,HAc,+OH,-,K,a,H,+,Ac,-,HAc,K,b,HAc,OH,-,Ac,-,2,、,共轭酸碱对,(HA-A,-,)K,a,与,K,b,的关系,三、酸碱的强度、共轭酸碱对,K,a,与,K,b,的关系,K,a,K,b,H,+,Ac,-,HAc,HAc,OH,-,Ac,-,H,+,OH,-,K,w,1.0,10,-14,第一节 酸碱质子理论,试比较,Cl,-,、,Ac,-,和,HS,-,的碱性强弱。,答,:HS,-,Ac,-,Cl,-,结 论,一对共轭酸碱对，其共轭酸的酸性越强（即,K,a,越大），则其共轭碱的碱性就越弱（即,K,b,越小）；反之亦然。,例：,HCl,+H,2,O H,3,O,+,+,Cl,-,K,a,1,HAc,+H,2,O H,3,O,+,+Ac,-,K,a,1.810,-5,H,2,S+H,2,O H,3,O,+,+HS,-,K,a,1,5.710,-8,练 习,1,、下列各组酸碱对中，属于共轭酸碱对的是,A.H,2,CO,3,CO,3,2-,B.H,3,O,+,OH,-,C.HPO,4,2-,PO,4,3-,D.NH,3,+,CH,2,COOH,NH,2,CH,2,COO,-,2,、浓度相同的下列阴离子的水溶液，碱度最强的是,A.Ac,-,(K,a,1.8,10,-5,),B.CN,-,(K,a,6.2,10,-10,),C.CO,3,2-,(K,a1,4.2,10,-7,;K,a2,5.6,10,-11,),D.F,-,(K,a,3.5,10,-4,),第二节 水溶液中弱酸（碱）各型体的分布,重点,1,、理解弱酸（碱）水溶液中的物料平衡、电荷平衡和质子平衡并会写三个平衡关系式；,2,、理解酸度对弱酸（碱）各型体分布的影响。,(一,),分析浓度与平衡浓度,分析浓度：溶液中溶质的总浓度。,又称标签浓度。通常以物质的量浓度(,mol/L),为单位，用,c,表示。,平衡浓度：指平衡状态时，在溶液中存在的每个型体的浓度，,用符号,表示。单位通常也用物质的量浓度。,如,HAc,溶液的分析浓度为,c,HAc,，,醋酸在溶液中解离，存在一个解离平衡：,HAc,H,+,Ac,-,一、,处理水溶液中酸碱平衡的方法,这时溶液中存在,HAc,和,Ac,-,两种型体，它们的浓度,分别为,HAc,、,Ac,-,。,醋酸的分析浓度与醋酸分子的平衡浓度是,否相等？,c,HAc,HAc,c,HAc,=,HAc+Ac,-,酸度和酸的浓度是否相等？碱度和碱的浓度是否相等？,酸度,是指溶液中,氢离子的平衡浓度,H,+,(,严格说应该是活度)，通常用其负对数表示，即,pH,。,酸的浓度,是指,酸的分析浓度,，所以，酸的浓度与酸度是不同的两个概念。同样，,碱的浓度,与,碱度,也是不同的概念，碱度可用,pOH,表示。,pH,pOH,14.00,(二)物料平衡(,MBE),溶液中,某组份,分析浓度等于该组份在水溶液中平衡时,各型体,的平衡浓度之和，,这种平衡关系就叫物料平衡。其数学表达式即为物料平衡方程。,比如,0.10 mol,L,-1,Na,2,CO,3,溶液,Na,2,CO,3,=2Na,+,+CO,3,2-,Na,+,、,CO,3,2-,称为,Na,2,CO,3,溶液中的组份,CO,3,2-,+H,2,O HCO,3,-,+OH,-,HCO,3,-,+H,2,O H,2,CO,3,+OH,-,一、,处理水溶液中酸碱平衡的方法,Na,+,、,CO,3,2-,、,HCO,3,-,、,H,2,CO,3,就是,Na,2,CO,3,溶液的型体。其中,CO,3,2-,、,HCO,3,-,、,H,2,CO,3,是,CO,3,2-,组分的型体，,Na,+,就是,Na,+,组分的型体。,0.10 mol,L,-1,Na,2,CO,3,溶液,MBE,：,C,Na,+,=Na,+,=0.20 mol,L,-1,C,CO3,2-,=CO,3,2-,+HCO,3,-,+H,2,CO,3,=0.10 mol,L,-1,浓度为0.10,mol,L,-1,NaHCO,3,溶液，溶液中存在以下解离平衡：,NaHCO,3,=Na,+,HCO,3,-,HCO,3,-,H,+,H,2,CO,3,HCO,3,-,H,+,CO,3,2-,即溶液中除了存在,Na,+,和,HCO,3,-,外，还有,CO,3,2-,和,H,2,CO,3,，,所以其物料平衡为：,C,Na,+,=,Na,+,0.10 mol/L,C,HCO3,-,=CO,3,2-,HCO,3,-,H,2,CO,3,0.10 mol/L,浓度为,0.10mol/L,HAc,的溶液的物料平衡关系式：,HAc,H,+,Ac,-,HAc,就是组分，,HAc,和,Ac,-,就是该组分的型体，所以,HAc,溶液的,MBE,关系式为：,c,HAc,=,HAc+Ac,-,0.10mol/L,组分,如溶液为,盐溶液,，则组份为溶质解离出,的离子。如溶液为,弱酸（碱）溶液,或,强酸、强碱溶液,则组份为溶质分子。,型体,溶质分子经过一系列化学反应达到平衡时，溶液中所含有的除,H,+,、,OH,-,之外的物质。,练习：,求,C mol,L,-1,的,Na,2,HPO,4,的,MBE,。,答案：,C,Na,+,=Na,+,=2C,C,HPO4,2-,=HPO,4,2-,+PO,4,3-,+H,2,PO,4,-,+H,3,PO,4,=C,(三)电荷平衡(,CBE),电荷平衡是当反应处于平衡状态时，溶液中,正电荷的总浓度,必定等于,负电荷的总浓度,。也就是说溶液总是呈电中性的。这一等衡关系就称为电荷平衡，其数学表达式即为电荷平衡方程。,A,n+,的电荷浓度,=,n,A,n,+,B,m,-,的电荷浓度,=,m,B,m,-,CBE:,i,种正离子的电荷浓度,=j,种负离子的电荷浓度,任何一个离子的电荷浓度在数值上用该离子的平衡浓度与其电荷数的绝对值之积来表示。即：,一、,处理水溶液中酸碱平衡的方法,Na,2,CO,3,=2Na,+,+CO,3,2-,CO,3,2-,+H,2,O HCO,3,-,+OH,-,HCO,3,-,+H,2,O H,2,CO,3,+OH,-,H,2,O H,+,OH,-,则碳酸钠溶液的电荷平衡方程为：,如,Na,2,CO,3,溶液,Na,+,+H,+,=2CO,3,2-,+HCO,3,-,+OH,-,(三)质子平衡(,PBE),通常有两种方法求得质子平衡方程：,、由物料平衡和电荷平衡求得：,、由酸碱组分得失质子的关系直接求得：,酸碱反应达到平衡时，,酸失去的质子数应等于碱所得到的质子数,。酸碱之间质子转移的这种等衡关系就称为质子平衡，又叫质子条件，其数学表达式即为质子平衡方程。,一、,处理水溶液中酸碱平衡的方法,步骤：,选择合适的质子参考水准（即基准态物质）。一般是选择起始酸碱组分及水分子作为参考水准。,根据质子参考水准来判断哪些组分是得质子产物和失质子产物。,根据得失质子数相等的原则写出,PBE。,注意各组分平衡浓度前面的系数等于它得失质子的数目。,、由酸碱组分得失质子的关系直接求得：,浓度为,c,mol/L,的,NaH,2,PO,4,溶液,质子参考水准,基准态物质,（起始酸碱组分、溶剂分子）,H,2,O,H,2,PO,4,-,+H,+,H,3,PO,4,-H,+,HPO,4,2-,-2H,+,P0,4,3-,+H,+,H,3,0,+,-H,+,OH,-,简写为：,H,+,写出,PBE：,H,+,H,3,PO,4,HPO,4,2-,2PO,4,3-,OH,-,写出,NaNH,4,HPO,4,溶液的,PBE,。,H,+,+H,2,PO,4,-,+2H,3,PO,4,=OH,-,+NH,3,+PO,4,3-,练习,MBE、CBE、PBE,均是处理水溶液中酸碱平衡的方法，尤其是,PBE。,注意：,1.,首先应将溶液中发生的各种反应写出。,2.MBE,中不包含溶剂解离平衡的组分；如果是盐类溶液，,MBE,应至少有两个式子。,3.CBE、PBE,中必须包含溶剂解离平衡的组分。,CBE,中不包含中性分子。,PBE,中不包含与得失质子无关的组分(起始组分)。,二、酸,度对,弱酸(碱)各型体的分布的影响,分布分数的定义：,平衡时溶液中某型体,i,的平衡浓度占总浓度的分数。,i,=,i,/c,酸度对水溶液中弱酸或弱碱的各型体存在形式的分布有很大影响,用,表示这种影响的程度。,称为分布分数。,第二节 水溶液中弱酸（碱）各型体的分布,(一,),一元弱酸碱溶液中各型体的分布分数,(HA-A,-,),以浓度为,c,mol/L,的醋酸溶液为例：,K,a,H,+,Ac,-,HAc,HAc,H,+,Ac,-,MBE:,c,HAc,HAc,Ac,-,HAc,c,HAc,d,HAc,=,HAc+Ac,-,HAc,=,=,HAcHAc,(,HAc+Ac,-,)/HAc,=,1,1+Ac,-,/HAc,=,1,1+,K,a,H,+,=,H,+,H,+,+,K,a,二、酸,度对,弱酸(碱)各型体的分布的影响,Ac,-,c,HAc,d,Ac-,=,HAc+Ac,-,Ac,-,=,=,Ac,-,HAc,(,HAc+Ac,-,)/HAc,=,Ac,-,/,HAc,1+Ac,-,/HAc,=,K,a,H,+,+,K,a,同理：,=,1+,K,a,H,+,K,a,H,+,d,HAc,+,d,Ac,-,=,H,+,H,+,+,K,a,+,K,a,H,+,+,K,a,1,HAc,H,+,Ac,-,K,a,H,+,Ac,-,HAc,MBE:,c,HAc,HAc,Ac,-,结论,：,对于一元弱酸(碱)来说，由于,K,a,或,K,b,是一定的，所以，,d,只,是,H,+,的函数,，与,c,无关,溶液中某一组分所产生的所有型体的分布分数之和始终为,1,。,HA,=,H,+,H,+,+,K,a,一元弱酸（弱碱）溶液中：,HA-A,-,HA,A-,A-,=,H,+,+,K,a,K,a,以,对,pH,作图可绘出溶液中各型体的,分布曲线。,HAc,H,+,Ac,-,0,=,Ac,-,;,1,=,HAc,(,1,),pH=,p,K,a,时；,0,=,1,=0.5,，即,HAc,=Ac,-,;,(2)pH,p,K,a,时；,Ac,-,(,0,),为主,通过控制溶液的酸度，决定一元弱酸,(,碱,),溶液中的主要型体。,二元弱酸（碱）溶液中：,H,2,A、HA,-,、A,2-,H,2,A,c,d,H,2,A,=,=,H,+,2,H,+,2,+,K,a,1,H,+,+,K,a,1,K,a,2,HA,-,c,d,HA,-,=,=,K,a,1,H,+,H,+,2,+,K,a,1,H,+,+,K,a,1,K,a,2,A,2-,c,d,A,2,-,=,=,K,a,1,K,a,2,H,+,2,+,K,a,1,H,+,+,K,a,1,K,a,2,结论,:,的,大小只与,H,+,有关，与分析浓度,c,无关。同时，溶液中某一组分所产生的所有型体的分布分数之和始终为,1,。,(二)多元弱酸（碱）溶液中各型体的分布分数,下图为草酸(,H,2,C,2,O,4,),的分布曲线。,(1),pHp,K,a,1,时，,H,2,C,2,O,4,为主,；,(2)p,K,a,1,pHp,K,a,2,时，,C,2,O,4,2,-,为主,；,(,4)pH=p,K,a1,时，,H,2,C,2,O,4,=HC,2,O,4,-,(,5)pH=p,K,a2,时，,C,2,O,4,2-,=HC,2,O,4,-,，溶液中没有,H,2,C,2,O,4,；,对于其它多元酸碱，如,HnA,，,溶液中存在,n+1,种型体，即,H,n,A、H,n-1,A,-,、H,n-2,A,2-,、,、A,n-,HnA,=,H,+,n,H,+,n,+H,+,n-1,K,a,1,+,H,+,n-2,K,a,1,K,a,2,+,+,K,a,1,K,a,2,K,a,n,Hn-,2,A,2,-,=,H,+,n-2,K,a,1,K,a,2,H,+,n,+H,+,n-1,K,a,1,+,H,+,n-2,K,a,1,K,a,2,+,+,K,a,1,K,a,2,K,a,n,Hn-,1,A,-,=,H,+,n-1,K,a,1,H,+,n,+H,+,n-1,K,a,1,+,H,+,n-2,K,a,1,K,a,2,+,+,K,a,1,K,a,2,K,a,n,A,n,-,=,K,a,1,K,a,2,K,a,n,H,+,n,+H,+,n-1,K,a,1,+,H,+,n-2,K,a,1,K,a,2,+,+,K,a,1,K,a,2,K,a,n,1,、,的,大小只与,H,+,有关，与分析浓度无关。同时，溶液中某一组分的所有型体的分布分数之和始终为,1,。,2,、弱酸（碱）溶液中，通过控制溶液的,pH,值，决定溶液的主要型体。,结 论,P94,：计算,pH5.00,时，,0.10mol/L,的,HAc,溶液中各型体的分布分数和平衡浓度。,解：,已知,HAc,的,K,a,=1.8,10,-5,d,HAc,=,H,+,H,+,+,K,a,=,1.0,10,-5,1.0,10,-5,+,1.8,10,-5,=0.36,=,K,a,H,+,+,K,a,=,1.8,10,-5,1.0,10,-5,+,1.8,10,-5,d,Ac,-,=0.64,或,d,Ac-,1-,d,HAc,1-0.36=0.64,HAc,c,d,HAc,0.10,0.360.036,mol/L,Ac,-,c,d,Ac,-,0.10,0.640.064,mol/L,或,Ac,-,c,-HAc0.10,-,0.0360.064,mol/L,HAc,c,d,HAc,=,=,H,+,H,+,+,K,a,例 题,第三节 酸碱溶液中,H,+,浓度的计算,重点,1,、掌握一元强酸（碱）、一元弱酸（碱）溶液,H,+,的计算；,2,、理解多元强酸（碱）、强酸与弱酸混合溶液,H,+,的计算。,要求：整理一元强酸（碱）、一元弱酸（碱）、多元强酸（碱）、多元弱酸的酸式盐、强酸与弱酸混合溶液,pH,值计算公式。,作业,P149 18(3)、(6),；19；20（,1,）,自学,一、一元强酸、强碱溶液,p,值的计算,c,10,-6,mol/L,H,+,c,+,c,2,+4,K,w,2,c,10,-6,mol/L,p,-,lg,c,c,10,-6,mol/L,c,10,-6,mol/L,OH,-,c,+,c,2,+4,K,w,2,pO,-,lg,c,一元强酸溶液,一元强碱溶液,一元弱酸溶液,（如：,HAc,、,NH,4,Cl,等,）,二、一元弱酸、弱碱溶液,p,值的计算,(1)最简式，应用条件：,c,K,a,20,K,w,，,c,/,K,a,400,(2)近似计算式，应用条件：,c,K,a,20,K,w,，,c,/,K,a,400,(3)近似计算式，应用条件：,c,K,a,20,K,w,，,c,/,K,a,400,H,+,-,K,a,+,K,a,2,+4,c,K,a,2,H,+,c,K,a,+,K,w,H,+,c,K,a,(1)最简式，应用条件：,c,K,b,20,K,w,，,c,/,K,b,400,(2)近似计算式，应用条件：,c,K,b,20,K,w,，,c,/,K,b,400,(3)近似计算式，应用条件：,c,K,b,20,K,w,，,c,/,K,b,400,OH,-,-,K,b,+,K,b,2,+4,c,K,b,2,OH,-,c,K,b,+,K,w,OH,-,c,K,b,一元弱碱溶液,（如：,NH,3,H,2,O,、,NaAc,等）,三、多元弱酸、弱碱溶液,p,值的计算,以浓度为,c,mol/L,的二元弱酸,H,2,A,为例：,精确式：,H,+,4,+,K,a,1,H,+,3,+(,K,a,1,K,a,2,-,c,K,a,1,-,K,w,),H,+,2,-(,K,a,1,K,w,+2,c,K,a,1,K,a,2,),H,+,-,K,a,1,K,a,2,K,w,0,多元弱酸溶液,（如：,H,3,PO,4,、,H,2,CO,3,等）,不用,H,+,-,K,a1,+,K,a1,2,+4,c,K,a1,2,(2),近似式，,应用条件：,c,/,K,a1,400,，,(1)最简式,应用条件：,c,/,K,a1,400,，,H,+,c,K,a1,多元弱酸溶液,（如：,H,3,PO,4,、,H,2,CO,3,等）,当,c,K,a,1,20,K,w,且,c,K,a,1,40,K,a,2,可忽略水和酸的二级及二级以上的离解,即将二元弱酸看成已忽略水的离解的一元弱酸，则：,c,K,b,1,20,K,w,且,c,K,b,1,40,K,b,2,(1)最简式，,应用条件：,c,/,K,b1,400,(2),近似式，,应用条件：,c,/,K,b1,400,可忽略水和碱的二级及二级以上的离解,OH,-,c,K,b1,OH,-,-,K,b1,+,K,b1,2,+4,c,K,b1,2,多元弱碱溶液,（如：,Na,2,CO,3,、,Na,3,PO,4,等）,四、两性物质溶液,p,值的计算,多元弱酸的酸式盐,如浓度为,c,mol/L,的,NaHA,溶液：,(1)最简式，应用条件：,c,K,a2,20,K,w,，,c,20,K,a1,H,+,K,a1,K,a2,(,2),近似式，应用条件：,c,K,a2,20,K,w,，,c,20,K,a1,四、两性物质溶液,p,值的计算,多元弱酸的酸式盐,如浓度为,c,mol/L,的,NaHA,溶液：,(,3),近似式，应用条件：,c,K,a2,20,K,a1,注意：,上述公式中，,K,a2,相当于两性物质中酸组分的,K,a,，而,K,a1,相当于两性物质中碱组分的的共轭酸的,Ka,。,五、强酸与弱酸混合溶液,p,值的计算,如浓度为,c,1,mol/L,的一元强酸,HB,与浓度为,c,2,mol/L,的一元弱酸,HA,混合液：,H,+,(,c,1,-,K,a,),+,(,c,1,-,K,a,),2,+4(,c,1,+,c,2,),K,a,2,（,2,）最简式，应用条件：,c,1,20A,-,H,+,c,1,(,1),近似式，,方法：,先用最简式计算,H,+,，然后根据,c,2,和,A-,计算出此时的,A,-,再比较,H,+,与,A,-,是否满足最简式的应用条件，如果满足，则计算是合理的，否则改用近似式重新计算。,例,5-6,在,20mL0.10mol/L,HAc,溶液中加入等体积相同浓度的,NaOH,溶液，搅拌均匀后，计算其,pH,。较未加入,NaOH,溶液之前，溶液的,pH,增大了多少？已知,K,a,=1.8,10,-5,。,解：,HAc,溶液中加入等体积相同浓度的,NaOH,溶液，则反应完全后溶液为,NaAc,溶液。,例 题,对于,0.10mol/L,HAc,溶液，,1,、判断酸碱溶液的类型，从而确定计算,H,+,或,OH,-,。,2,、查表或计算得相应的,K,a,或,K,b,。,3,、根据已知条件选择适当的计算公式。,4,、代入数据计算。,5,、检查。,计算溶液,pH,的步骤,第四节 酸碱缓冲溶液,重点,1,、掌握计算缓冲溶液,pH,值的最简式；,2,、理解缓冲容量、缓冲范围及影响缓冲容量大小的因素；,3,、了解缓冲溶液的选择和配制。,分析化学中广泛用到酸碱缓冲溶液。所谓酸碱缓冲溶液，是一种能对溶液的酸度起到稳定作用的溶液，如果向溶液中加入,少量酸或碱,，或者溶液中的化学反应产生了,少量的酸或碱,，或者将溶液,稍加稀释,，缓冲溶液都能使溶液的酸度保持基本不变，,这种使溶液酸度基本保持不变的作用就叫缓冲作用。,第四节 酸碱缓冲溶液,根据缓冲溶液所起的作用，主要分为两类：,类型,组成,主要作用,举例,一般缓冲溶液,浓度一定的共轭酸碱对,用于控制溶液酸度,HAc-NaAc,；,NH,3,-NH,4,Cl,标准缓冲溶液,规定浓度的一些逐级离解常数相差较小的单一两性物质或由均为两性物质的共轭酸碱对,用于测定溶液,p,值时的参照溶液,饱和酒石酸氢钾（,p,=3.56,）；,0.025mol/kg,KH,2,PO,4,-0.025,mol/kgK,2,HPO,4,（,pH=6.86,）,一般缓冲溶液又分为,酸性缓冲溶液,(,弱酸与其共轭碱,HAc-NaAc,),和,碱性缓冲溶液,(,弱碱与其共轭酸,NH,3,NH,4,Cl),。不管是酸性缓冲溶液还是碱性缓冲溶液,计算一般缓冲溶液,pH,的精确式是,:,一、缓冲溶液,pH,值的计算,如,NaH,2,PO,4,Na,2,HPO,4,、,酸性缓冲溶液,(pH6,起缓冲作用,),：,溶液中的,H,+,OH,-,，,所以,OH,-,可以忽略，此时，,H,+,K,a,c,HA,-,H,+,c,A,-,+,H,+,、,碱性缓冲溶液,(pH8,起缓冲作用,),：溶液中的,H,+,OH,-,，,所以,H,+,可以忽略，此时，,H,+,K,a,c,HA,-,OH,-,c,A,-,+,OH,-,3,、如果,c,HA,20H,+,c,A,-,20H,+,，,而且,c,HA,20OH,-,;,c,A,-,20OH,-,，,上面的式子可简化成：,H,+,K,a,c,HA,c,A,-,pHp,K,a,+,lg,c,HA,c,A,-,或,1,、精确式,:,不用,2,、,酸性缓冲溶液,(pH6,起缓冲作用,),：,近似式：,3,、碱性缓冲溶液,(pH8,起缓冲作用,),：,近似式：,H,+,K,a,c,HA,-,H,+,c,A,-,+,H,+,H,+,K,a,c,HA,-,OH,-,c,A,-,+,OH,-,4,、,最简式：,c,HA,20H,+,，,c,A,-,20H,+,，,而且,c,HA,20OH,-,，,c,A,-,20OH,-,，,则,pHp,K,a,+,lg,c,HA,c,A,-,小 结,求缓冲溶液,H,+,的方法,:,按最简式求,H,+,将,H,+,、,OH,-,与,C,HA,、,C,A-,比较，如果满足最简 式的条件，则,H,+,计算正确，否则重新用,近似式,求,H,+,。,例 题,在,20.00mL0.10mol/LHAc,溶液中加入,搅拌均匀后，计算其,pH,。已知,Ka=1.8,10,-5,。,0.10mol/L,NaOH,溶液,19.98mL,，,等体积相同浓度的,NaOH,溶液，,即：,向溶液中加入少量酸或碱，或将其稍加稀释时，缓冲溶液能使溶液的酸度保持基本不变。但如果加入的酸或碱的量比较大时，缓冲溶液的缓冲能力消失，失去了它的缓冲作用，所以，,缓冲溶液的缓冲作用是有一定限度的。,缓冲容量,就是作为,衡量缓冲溶液的缓冲能力大小的尺度。,二、,缓冲容量（,）和缓冲范围,第四节 酸碱缓冲溶液,越大，溶液的缓冲能力越大。而,的大小主要与缓冲溶液的,总浓度(,C,HA,+C,A,-),和,组分浓度比(,C,HA,/C,A,-,),有关。,编号,c,HAc,c,NaAc,c,总,浓度比,pH,50,mL,溶液加入0.05,mL,1mol/L,HCl,后的,pH,pH,1,0.1,0.1,0.2,1:1,4.74,4.73,-0.01,2,0.01,0.01,0.02,1:1,4.74,4.66,-0.08,3,0.02,0.18,0.2,1:9,3.79,3.76,-0.03,4,0.18,0.02,0.2,9:1,5.69,5.67,-0.02,HAc-NaAc,缓冲溶液的,缓冲能力与,c,总,和浓度比的关系,缓冲溶液的总浓度越大，则缓冲容量越大，其缓冲能力越强；当总浓度一定时，组分浓度比为1:1时，缓冲容量最大，离1:1越远，缓冲能力越差。,结 论,缓冲溶液只能在一定的,pH,值范围内发挥缓冲作用，这个,pH,值范围就叫,缓冲范围,，即,pHp,K,a,1,例如：,HAc-NaAc,缓冲溶液,pK,a,=,pK,a,，,HAc,=,4.74,pH=5.74,3.74,pK,a,=14.00-4.74=9.26,pH=8.26,10.26,NH,3,NH,4,Cl,缓冲溶液的缓冲范围是多少？,(,已知,pK,NH3,=4.74 ),二、,缓冲容量（,）和缓冲范围,三、缓冲溶液的选择和配制,选择缓冲溶液的原则是：,(1)缓冲溶液对分析过程没有干扰。,(2)缓冲溶液应有足够的缓冲容量。,(3)所需控制的,pH,值应在缓冲溶液的缓冲范围内(,pHp,K,a,),。,已知,HAc-NaAc,、,NH,3,NH,4,Cl,缓冲溶液的缓冲范围分别为,5.74,3.74,、,8.26,10.26,，那么如果要将溶液的,pH,值控制在,4,，该选择哪种缓冲溶液？,HAc-NaAc,缓冲溶液,第四节 酸碱缓冲溶液,注意：,弱酸碱的缓冲体系在,pH2,12,范围内作用；若,pH2，,用强酸；若,pH12，,则用强碱。若所需控制的,pH,范围比较大，可用,多元弱酸碱组成的缓冲体系,。,缓冲溶液的配制可利用其,pH,计算公式。,若配制,pH10.00，,c,NH,3,+,c,NH,4,+,1.0mol/L,的,NH,3,-NH,4,Cl,缓冲溶液,1.0,L,，,问需要,15,mol/L,氨水多少毫升？需要,NH,4,Cl,多少克？已知,K,b,NH3,=1.8,10,-5,pHp,K,a,+,lg,c,HA,c,A,-,解：,c,NH,3,0.85mol/L，,c,NH,4,+,0.15mol/L,0.85,1.0,15,V,NH,3,V,NH,3,0.057L57mL,例 题,P149.22,2,、缓冲溶液,的缓冲作用是有一定限度的，衡量缓冲溶液的缓冲作用能力大小的尺度是,。,4,、缓冲溶液一般由,组成，那么缓冲容量的大小主要与,和,有关。,1,、缓冲溶液具有,作用；即能,。,缓冲,量酸、,碱和少量的水，溶液的,pH,值基本保持不变,抵御外加的少,缓冲容量（,）,一对共轭酸碱对（,HA-A,-,）,缓冲溶液的总浓度(,C,HA,+C,A-,),组分浓度比(,C,HA,/C,A-,),3,、缓冲容量越大，则该缓冲溶液为了保持溶液的,pH,基本保持不变，所能抵御的酸、碱和水的量就,。,越大,练 习,6,、实验证明，,Fe,3+,Ca,2+,混合物可在吡啶盐酸缓冲介质中进行沉淀分离。则此吡啶（,pK,b,=8.77,）缓冲液的最大缓冲,pH,范围是,A.7.77,9.77 B.8.77,10.77,C.5.23,6.23 D.4.23,6.23,5,、下列缓冲溶液中,其缓冲容量最大的是,0.2mol/L,HAc,0.2mol/L,NaAc,0.3mol/L,HAc,0.1mol/L,NaAc,C.0.1mol/L,HAc,0.1mol/L,NaAc,D.0.1mol/L,HAc,0.3mol/L,NaAc,练 习,掌握以下三个问题：,、酸,碱指示剂为什么会变色,?,即酸碱指示剂的变色原理是怎样的？,、酸碱指示剂在什么条件下才会变色？,、使用酸碱指示剂时要注意哪些问题？为什么？,第五节 酸碱指示剂,重点,酸碱指示剂为什么会变色,?,即酸碱指示剂的变色原理是怎样的？,疑问,1,酸碱指示剂一般是有机弱酸或有机弱碱，或有机酸碱两性物质，,如以,HIn,代表有机弱酸型指示剂：,HIn,H,+,+In,-,故指示剂颜色的改变，是由于在不同的,pH,值的溶液中指示剂的分子结构发生了变化，因而显示出不同的颜色。,当溶液中,+,，平衡朝逆方向移动，溶液显酸式色,当溶液中,+,，平衡朝正方向移动，溶液显碱式色,酸式色,碱式色,第五节 酸碱指示剂,注意,：,指示剂以酸式结构或碱式结构存在，不等于此时溶液一定呈酸性或碱性。,注意：,指示剂颜色的改变，起因于溶液,pH,值的变化，但不是溶液的,pH,值稍有变化或任意改变，都能引起指示剂颜色的变化，而是溶液的,pH,值发生一定范围的变化，我们才能明显地观察到指示剂的颜色变化。,疑问,2,酸碱指示剂在什么条件下才会变色？,当指示剂的,变色范围,恰好落在溶液的,pH,改变量内，则该指示剂变色。,第五节 酸碱指示剂,如弱酸型指示剂在水溶液中有如下平衡：,HIn,H,+,In,-,(,酸式色)(碱式色),K,a,H,+,In,-,HIn,In,-,HIn,K,a,H,+,能明显地观察到指示剂的颜色变化时，溶液相应的,pH,变化范围，就称为指示剂的变色范围。,指示剂的变色范围,酸式色,碱式色,混合色,（难辨别）,当,pH,p,K,a,时，,称为指示剂的,理论变色点,。,pH,p,K,a,1,酸碱指示剂的理论变色范围,:,pK,a,指示剂的解离常数,不同指示剂的,p,K,a,是不同的，所以不同指示剂有不同的变色范围。,P122,表5-3,指示剂 变色范围 颜色变化,pK,a,甲基橙,3.1,4.4,红色黄色,3.4,酚酞,8.0,9.6,无色红色,9.1,疑问,2,酸碱指示剂在什么条件下才会变色？,当指示剂的,变色范围,恰好落在溶液的,pH,改变量内，则该指示剂变色。,即指示剂的,pK,a,1,落在溶液的,pH,值改变量内，,注意：,指示剂的变色范围越窄越好。,这样当溶液的,pH,值稍有变化，就能引起指示剂的颜色突变，对提高滴定的准确度有利。,疑问,3,使用指示剂时要注意哪些问题？为什么？,要注意：温度、溶剂、中性电解质和用量。,因为温度、溶剂、中性电解质会影响指示剂的解离常数,p,Ka,值，即影响指示剂的变色范围，从而带来终点误差，降低准确度。,指示剂的用量是一个比较,重要,的问题。因为指示剂的用量多少，将从两方面影响指示剂的变色范围：,一是用量过多，会使终点颜色变化不明显，从而消耗滴定剂，带来终点误差。二是会引起指示剂变色范围的移动。,第五节 酸碱指示剂,第六节 酸碱滴定曲线,重点,1,、掌握选择酸碱指示剂的方法；,2,、理解酸碱滴定曲线的绘制过程；,3,、理解,pH,突跃范围的意义；,4,、掌握影响,pH,突跃范围长短的因素；,5,、掌握直接准确滴定一元弱酸(碱)溶液的可行性判据。,酸碱滴定法是以,酸碱反应为基础,的滴定分析方法。,滴定剂为强酸、强碱，被滴定的物质是各种具有酸碱性的强酸、强碱或弱酸、弱碱，,一般不进行弱酸弱碱之间的滴定，这是由于弱酸碱之间的反应进行得不完全。,第六节 酸碱滴定曲线,滴定时是利用指示剂的颜色变化来确定滴定的终点，而指示剂只在一定的,pH,范围内作用。要选择合适的指示剂，必须了解滴定过程中溶液的,pH,值变化情况，这种变化可以用,滴定曲线,来描述。,滴定曲线的横坐标：,加入的标准溶液体积或滴定分数,f,（如果酸碱反应为,1,:,1,反应，,c,酸,c,碱,，则,f=,加入的标准溶液体积,计量点时所需标准溶液体积,100%,）；,滴定曲线的纵坐标：,pH,值。,一、强碱(酸)滴定强酸(碱)的滴定曲线,基本反应：,H,+,OH,-,H,2,O,以0.1000,mol/L,NaOH,溶液滴定20.00,mL0.1000mol/L,HCl,溶液为例,（,c,a,=,c,b,=,0.1000,mol/L,，,V,a,=20.00,mL,）,因为,0.1000 mol/L,10,-6,mol/L,所以,溶液的酸度等于,HCl,溶液的原始浓度,H,+,0.1000mol/L,pH,-lg,H,+,1.00,第一阶段：滴定前（,V,b,=0.00mL,）,第六节 酸碱滴定曲线,(,c,V),a,(,c,V),b,H,+,V,a,V,b,V,b,(mL,),18.00,19.80,19.98,相对误差,-10,-1,-0.1,H,+,/mol,L,-1,5.3,10,-3,5.0,10,-4,5.0,10,-5,pH,2.28,3.30,4.30,（,c,a,=,c,b,=,0.1000,mol/,L，,V,a,=20.00,mL,）,随着,NaOH,的不断加入，溶液中的,H,+,不断减少，溶液的,pH,值取决于剩余的盐酸的浓度：,第二阶段：,滴定开始至计量点前,（,V,b,20.00,mL,）,一、强碱(酸)滴定强酸(碱)的滴定曲线,此时溶液中酸和碱的量完全相等，溶液呈中性，溶液中的,H,+,来自水的解离：,第三阶段：计量点时（,V,b,=20.00,mL,）,一、强碱(酸)滴定强酸