第三章酸碱平衡理论4
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三章 酸碱滴定法
第一部分 酸碱平衡理论
3.1 酸碱平衡的理论基础 3.2 弱酸（碱）溶液的型体分布 3.3 溶液中的三大平衡 3.4 酸碱溶液中H+浓度计算
3.1 酸碱平衡的理论基础
质子理论对酸碱的定义： 凡是能给出质子（H+）的物质就是酸 凡是能接受质子的物质就是碱 共轭酸碱对:如HAc 和Ac-
两性物质溶液pH的计算 最简式
混合酸和混合碱溶液的pH计算 1. 强碱与弱碱混合液
以NaOH与NaAc混合液为例，其质子条件式为
忽略水电离产生的OH-
NaAc离解出的OH-也甚少，最简式
2. 强酸与弱酸混合液 最简式
弱酸及共轭碱混合液（HA+A-）pH的计算 最简式
一元弱酸（碱）溶液pH的计算 多元酸（碱）溶液pH计算 两性物质溶液pH的计算
影响 大小的因素?
以
表示?
例1
，分别计算pH为3.0，4.0，
5.0，6.0，7.0时各型体分布系数。
当
时，? 当
时， ? 当
时，?。
课堂练习
pH=4.74的溶液中，HAc的分析浓度为0.2mol/L， 求HAc 和Ac-的平衡浓度分别是多少？（已知： HAc的电离平衡常数为：4.74）
pH=9.26的溶液中， NH3的分析浓度为0.02mol/L， 求NH3型体和NH4+型体的分布系数分别是多少？
质子条件式: ceq(OH-)= c(NaOH) + ceq(H+)
强酸和弱酸混合溶液（HCl+HAc） HCl = H+ +ClHAc = H+ + AcH2O = H+ +OH-
质子条件式:
强碱和弱碱混合溶液（NaAc+NaOH） 质子条件式:
3.4 酸碱溶液中H+浓度计算
一元弱酸溶液pH的计算 设为HA溶液，其质子条件式为：
两性物质:同一种物质在不同的介质或反应 中具有不同的酸碱性。如HCO3- H2PO42HPO42-
问题：指出下列酸的共轭碱： HAc、H2SO4、HCO3-、HS-、NH4+
答案： Ac- 、HSO4- 、CO32-、S2-、NH3
问题：指出下列碱的共轭酸： H2O、SO32-、HS- 、HCO3-、HPO42-、 H2PO4-
得失质子 的数目作 为平衡浓 度的系数， 等式两边 分别用加 号连接
零水准：溶液中大量存在，参与了质子转移或传递反wenku.baidu.com的物质。
如一元弱酸醋酸水溶液:
得：
H3O+（H+）
零水准： HAc H2O
失：
Ac-
OH-
质子条件式:
如二元弱酸碳酸水溶液:
得：
H3O+ (H+)
零水准： H2CO3
H2O
失： HCO3- CO32- OH质子条件式:
间换算（以三元酸为例）：
思考题：
1 已知NH3的离解平衡常数为10-4.74，求 NH4+的离解平衡常数为多少？
NH4+的离解平衡常数为：
2 若将H2PO4-看作酸，其离解平衡常数为 10-7.2，求其共轭碱的离解平衡常数。
（H3PO4的三级电离平衡常数分别为： ）
H2PO4-的共轭碱为HPO42-, HPO42- 作为碱时， 其离解平衡常数为：
一元弱酸 pH的精确式。
（1）如果酸不太弱，水的离解≤5% （2）酸的离解度≤5%
得到一元弱酸计算H+浓度的最简式
一元弱碱（A-）pH计算最简式
多元酸（碱）溶液pH计算 以二元弱酸H2A为例，其质子条件式
一般情况下，ceq(OH-) 很小，可以略去。 二级离解很小时，可以作为一元弱酸处理。 最简式
3.2 弱酸（碱）溶液的型体分布
浓度为0.1mol/L的HAc溶液，0.02mol/LHAc电离
HAc以两种型体存在，HAc和Ac-
1．平衡浓度
=0.08mol/L
=0.02mol/L。
2．分析浓度
=0.1mol/L,即总浓度。
3．型体分布系数 用δ表示
一元弱酸溶液中各型体的分布
HA为一元弱酸，在溶液中有两种型体存在，HA, A其分布系数分别为
混合酸和混合碱溶液的pH计算 强碱与弱碱混合液,以NaOH与NaAc混合液为例
强酸与弱酸混合液,以HCl与HAc混合液为例
弱酸及共轭碱混合液（HA+A-）pH的计算
3.5酸碱缓冲溶液的缓冲容量及缓冲范围
1．弱酸及其共轭碱缓冲溶液 总浓度c越大，缓冲容量越大； 总浓度c一定时，ca=cb=1/2c时，缓冲
答案： H3O+ ( 即H+ )、HSO3-、H2S 、H2CO3、 H2PO4- 、H3PO4
酸碱反应的实质——质子的转移
酸碱质子平衡 1. 对于酸的离解：
2. 对于其共轭碱的离解：
称为酸碱离解的标准平衡常数，其数 值大小 表明了酸碱离解反应能力的强弱程 度。
3.水的质子自递反应：
➢共轭碱标准平衡常数换算 ➢对于多元弱酸及其共轭碱标准平衡常数之
电荷平衡式 在平衡状态下，正电荷的总量应等于负电荷的
总量，溶液总是呈电中性。
醋酸溶液
氢氧化钠溶液
碳酸钠溶液
质子条件式 在平衡状态下，酸失去质子的总数与碱得到
质子的总数应相等。这种平衡的数量关系就是质 子条件式。
建立质子条件式 确立零水准
写出得失质子后 所形成的产物的 平衡浓度，分别 放在等式的两边
容量最大； 有效缓冲范围，一般指c足够大的条件下，
pH=pKa±1的范围。
2．强酸碱溶液作缓冲溶液
作业:
P41 1 2 3(用最简式计算) 4
6(1) (2)
两性物质溶液- NaH2PO4溶液:
得： 零水准：
H3PO4
+ H+
H2PO4-
H3O+（H+）
+ H+
H2O
失：
－H+
HPO42-
－2H+
PO43-
－H+
OH-
质子条件式:
HCl水溶液:
HCl = H+ +ClH2O = H+ +OH质子条件式:
NaOH水溶液: NaOH = Na+ + OHH2O = H+ +OH-
(其中，NH3的
)
多元酸溶液中各型体的分布
H2A为二元酸，分析浓度为c，在溶液中存在三种 型体H2A、HA-和A2-，其分布系数分别为2 、1 和o。
上式分子分母同时乘以
，变为
同理，
并且，2+1+o=1
草酸的型体分布曲线
当
时，
，
为主要存在形式。
当
时，
为主要存在形式。
当
时，
为主要形式。
从图中可看到，没有使
单独存在的pH区间，这也
是后面将要谈到的为什么草酸不能分步滴定的直观解释。
磷酸的型体分布曲线
只有 H2PO4- 只有HPO42-
磷酸各级离 解常数值相 差较大，使 H2PO4- 和 HPO42-单独 存在的范围
较宽。
3.3 溶液中的三大平衡
物料平衡式 在平衡状态下某一组分的分析浓度应等于该组分
各种型体的平衡浓度之和。其数学表达式就是物料 平衡式。 醋酸溶液： 草酸溶液：c(H2C2O4) = ceq(H2C2O4)+ ceq(HC2O4-)+ ceq(C2O42-)
如一元弱碱醋酸钠水溶液:
得：
HAc
H3O+（H+）
零水准： Ac -
H2O
失： OH-
质子条件式:
ceq(OH-)=ceq(H+) +ceq(HAc)
如二元弱碱碳酸钠水溶液:
得：
HCO3- H2CO3
+2H+
零水准：
CO32-
H3O+（H+） H2O
失： OH-
质子条件式:
ceq(OH-) = ceq(H+)+ ceq(HCO3-) +2ceq(H2CO3)
第一部分 酸碱平衡理论
3.1 酸碱平衡的理论基础 3.2 弱酸（碱）溶液的型体分布 3.3 溶液中的三大平衡 3.4 酸碱溶液中H+浓度计算
3.1 酸碱平衡的理论基础
质子理论对酸碱的定义： 凡是能给出质子（H+）的物质就是酸 凡是能接受质子的物质就是碱 共轭酸碱对:如HAc 和Ac-
两性物质溶液pH的计算 最简式
混合酸和混合碱溶液的pH计算 1. 强碱与弱碱混合液
以NaOH与NaAc混合液为例，其质子条件式为
忽略水电离产生的OH-
NaAc离解出的OH-也甚少，最简式
2. 强酸与弱酸混合液 最简式
弱酸及共轭碱混合液（HA+A-）pH的计算 最简式
一元弱酸（碱）溶液pH的计算 多元酸（碱）溶液pH计算 两性物质溶液pH的计算
影响 大小的因素?
以
表示?
例1
，分别计算pH为3.0，4.0，
5.0，6.0，7.0时各型体分布系数。
当
时，? 当
时， ? 当
时，?。
课堂练习
pH=4.74的溶液中，HAc的分析浓度为0.2mol/L， 求HAc 和Ac-的平衡浓度分别是多少？（已知： HAc的电离平衡常数为：4.74）
pH=9.26的溶液中， NH3的分析浓度为0.02mol/L， 求NH3型体和NH4+型体的分布系数分别是多少？
质子条件式: ceq(OH-)= c(NaOH) + ceq(H+)
强酸和弱酸混合溶液（HCl+HAc） HCl = H+ +ClHAc = H+ + AcH2O = H+ +OH-
质子条件式:
强碱和弱碱混合溶液（NaAc+NaOH） 质子条件式:
3.4 酸碱溶液中H+浓度计算
一元弱酸溶液pH的计算 设为HA溶液，其质子条件式为：
两性物质:同一种物质在不同的介质或反应 中具有不同的酸碱性。如HCO3- H2PO42HPO42-
问题：指出下列酸的共轭碱： HAc、H2SO4、HCO3-、HS-、NH4+
答案： Ac- 、HSO4- 、CO32-、S2-、NH3
问题：指出下列碱的共轭酸： H2O、SO32-、HS- 、HCO3-、HPO42-、 H2PO4-
得失质子 的数目作 为平衡浓 度的系数， 等式两边 分别用加 号连接
零水准：溶液中大量存在，参与了质子转移或传递反wenku.baidu.com的物质。
如一元弱酸醋酸水溶液:
得：
H3O+（H+）
零水准： HAc H2O
失：
Ac-
OH-
质子条件式:
如二元弱酸碳酸水溶液:
得：
H3O+ (H+)
零水准： H2CO3
H2O
失： HCO3- CO32- OH质子条件式:
间换算（以三元酸为例）：
思考题：
1 已知NH3的离解平衡常数为10-4.74，求 NH4+的离解平衡常数为多少？
NH4+的离解平衡常数为：
2 若将H2PO4-看作酸，其离解平衡常数为 10-7.2，求其共轭碱的离解平衡常数。
（H3PO4的三级电离平衡常数分别为： ）
H2PO4-的共轭碱为HPO42-, HPO42- 作为碱时， 其离解平衡常数为：
一元弱酸 pH的精确式。
（1）如果酸不太弱，水的离解≤5% （2）酸的离解度≤5%
得到一元弱酸计算H+浓度的最简式
一元弱碱（A-）pH计算最简式
多元酸（碱）溶液pH计算 以二元弱酸H2A为例，其质子条件式
一般情况下，ceq(OH-) 很小，可以略去。 二级离解很小时，可以作为一元弱酸处理。 最简式
3.2 弱酸（碱）溶液的型体分布
浓度为0.1mol/L的HAc溶液，0.02mol/LHAc电离
HAc以两种型体存在，HAc和Ac-
1．平衡浓度
=0.08mol/L
=0.02mol/L。
2．分析浓度
=0.1mol/L,即总浓度。
3．型体分布系数 用δ表示
一元弱酸溶液中各型体的分布
HA为一元弱酸，在溶液中有两种型体存在，HA, A其分布系数分别为
混合酸和混合碱溶液的pH计算 强碱与弱碱混合液,以NaOH与NaAc混合液为例
强酸与弱酸混合液,以HCl与HAc混合液为例
弱酸及共轭碱混合液（HA+A-）pH的计算
3.5酸碱缓冲溶液的缓冲容量及缓冲范围
1．弱酸及其共轭碱缓冲溶液 总浓度c越大，缓冲容量越大； 总浓度c一定时，ca=cb=1/2c时，缓冲
答案： H3O+ ( 即H+ )、HSO3-、H2S 、H2CO3、 H2PO4- 、H3PO4
酸碱反应的实质——质子的转移
酸碱质子平衡 1. 对于酸的离解：
2. 对于其共轭碱的离解：
称为酸碱离解的标准平衡常数，其数 值大小 表明了酸碱离解反应能力的强弱程 度。
3.水的质子自递反应：
➢共轭碱标准平衡常数换算 ➢对于多元弱酸及其共轭碱标准平衡常数之
电荷平衡式 在平衡状态下，正电荷的总量应等于负电荷的
总量，溶液总是呈电中性。
醋酸溶液
氢氧化钠溶液
碳酸钠溶液
质子条件式 在平衡状态下，酸失去质子的总数与碱得到
质子的总数应相等。这种平衡的数量关系就是质 子条件式。
建立质子条件式 确立零水准
写出得失质子后 所形成的产物的 平衡浓度，分别 放在等式的两边
容量最大； 有效缓冲范围，一般指c足够大的条件下，
pH=pKa±1的范围。
2．强酸碱溶液作缓冲溶液
作业:
P41 1 2 3(用最简式计算) 4
6(1) (2)
两性物质溶液- NaH2PO4溶液:
得： 零水准：
H3PO4
+ H+
H2PO4-
H3O+（H+）
+ H+
H2O
失：
－H+
HPO42-
－2H+
PO43-
－H+
OH-
质子条件式:
HCl水溶液:
HCl = H+ +ClH2O = H+ +OH质子条件式:
NaOH水溶液: NaOH = Na+ + OHH2O = H+ +OH-
(其中，NH3的
)
多元酸溶液中各型体的分布
H2A为二元酸，分析浓度为c，在溶液中存在三种 型体H2A、HA-和A2-，其分布系数分别为2 、1 和o。
上式分子分母同时乘以
，变为
同理，
并且，2+1+o=1
草酸的型体分布曲线
当
时，
，
为主要存在形式。
当
时，
为主要存在形式。
当
时，
为主要形式。
从图中可看到，没有使
单独存在的pH区间，这也
是后面将要谈到的为什么草酸不能分步滴定的直观解释。
磷酸的型体分布曲线
只有 H2PO4- 只有HPO42-
磷酸各级离 解常数值相 差较大，使 H2PO4- 和 HPO42-单独 存在的范围
较宽。
3.3 溶液中的三大平衡
物料平衡式 在平衡状态下某一组分的分析浓度应等于该组分
各种型体的平衡浓度之和。其数学表达式就是物料 平衡式。 醋酸溶液： 草酸溶液：c(H2C2O4) = ceq(H2C2O4)+ ceq(HC2O4-)+ ceq(C2O42-)
如一元弱碱醋酸钠水溶液:
得：
HAc
H3O+（H+）
零水准： Ac -
H2O
失： OH-
质子条件式:
ceq(OH-)=ceq(H+) +ceq(HAc)
如二元弱碱碳酸钠水溶液:
得：
HCO3- H2CO3
+2H+
零水准：
CO32-
H3O+（H+） H2O
失： OH-
质子条件式:
ceq(OH-) = ceq(H+)+ ceq(HCO3-) +2ceq(H2CO3)