酸碱平衡与滴定法节

酸碱平衡与滴定法节3.4.1缓冲容量

(p87)

1L溶液中引入强碱或强酸的mol数与pH变化量的比值。第2页,共34页，2024年2月25日，星期天

-pH曲线(p88)135791113pH2.884.768.88pKa1086420102

H+HAc+Ac-OH-0.1mol·L-1

HAcAc-0.1mol·L-1强酸:

H+=2.3[H+]≈2.3c(HCl)(pH<3)强碱:

OH-=2.3[OH-]≈2.3c(NaOH)(pH>11)共轭体系:HA–A-

HA–A-=2.3·c·x1·x0

第3页,共34页，2024年2月25日，星期天共轭体系缓冲容量的特点：（1）

∝c,c增大,

增大（2）[H+]=Ka

(pH=pKa)时,

max=0.575c（3）缓冲范围:pKa-1<pH<pKa+1pKa-1x1=0.9,x0=0.1

=0.36

maxpKa+1x1=0.1,x0=0.9

=0.36

maxpKa±20.99,0.01

=0.04

max第4页,共34页，2024年2月25日，星期天3.4.2缓冲溶液的选择1.有较大的缓冲能力:

c较大(0.01～1mol·L-1);pH≈pKa,即ca∶cb≈1∶14.5～68～10HAc—NaAc:pKa=4.76(pH4～5.5)NH4OH—NH3:pKb=4.75(pH)(CH2)6N4—(CH2)6N4H+:pKb=8.87(pH

)2.不干扰测定(EDTA滴定Pb2+,不用HAc-Ac-)。第5页,共34页，2024年2月25日，星期天常用缓冲溶液(p89)缓冲溶液pKa缓冲范围氨基乙酸+HCl2.351.5～3.0氯乙酸+NaOH2.862～3.5甲酸+NaOH3.773～4.5HAc+NaAc4.764～5.5六次甲基四胺+HCl5.134.5～6.0H2PO4-+HPO42-7.216.5～8三羟甲基甲胺+HCl8.217.5～9硼砂(H3BO3+H2BO3-)9.248.5～10NH4++NH39.258.5～10第6页,共34页，2024年2月25日，星期天3.4.3缓冲溶液的配制方法

1.按比例加入HA和A(NaAc+HAc,NH4Cl+NH3);2.溶液中[H+]大,加过量A-,

溶液中[OH-]大,加过量HA;3.溶液中有HA,可加NaOH中和一部分,

溶液中有A,可加HCl中和一部分;形成HA-A-共轭体系第7页,共34页，2024年2月25日，星期天配制缓冲溶液的计量方法方法1:(确定引入酸or碱)1.按所需pH求ca/cb:pH0=pKa+lg(cb/ca);2.按引入的酸(碱)量△ca及pH变化限度计算ca和cb:3.据ca,cb及所需溶液体积配制溶液.第8页,共34页，2024年2月25日，星期天方法2:(确定引入酸or碱)1.分别计算pH0和pH1时的x(HA)、x(A)2.引入酸的量c(HCl)=△x(HA)×c总

(引入碱的量c(NaOH)=△x(A)×c总)

求出c总3.pH0时ca=c总×x(HA)

cb=c总×x(A)第9页,共34页，2024年2月25日，星期天方法3:(引入酸碱均适用)1.根据引入的酸(碱)量求2.根据所需pH求总浓度c:=2.3c·x0·x13.按x0与x1的比值配成总浓度为c的缓冲溶液.第10页,共34页，2024年2月25日，星期天

例3.17(p88)欲制备200mLpH=9.35的NH3-NH4Cl缓冲溶液，且使该溶液在加入1.0mmol的HCl或NaOH时，pH的改变不大于0.12单位，需用多少克NH4Cl和多少毫升1.0mol/L氨水？

[pKb(NH3)=4.75]第11页,共34页，2024年2月25日，星期天解又m(NH4Cl)=c·x(NH4+)·V·M(NH4Cl)V(NH3)=c·x(NH3)·V/c(NH3)第12页,共34页，2024年2月25日，星期天全域缓冲溶液

-pH图02468101214pH

0.1000.0750.0500.0250.000pKa:3,5,7,9,11五种弱酸c≈0.1mol/L,

max=0.058Britton-Robinson缓冲溶液

(H3PO4-HAc-H3BO3)第13页,共34页，2024年2月25日，星期天3.4.4常用标准缓冲溶液

(p91)标准缓冲溶液的pH是实验测定的,用于校准酸度计。缓冲溶液pH(25oC)饱和酒石酸氢钾(0.034mol·kg-1)3.557邻苯二甲酸氢钾(0.050mol·kg-1)4.0080.025mol·kg-1KH2PO4+0.025mol·kg-1Na2HPO4

6.865硼砂(0.010mol·kg-1)9.180饱和氢氧化钙12.454第14页,共34页，2024年2月25日，星期天3.5酸碱指示剂(p93)甲基橙

MethylOrange(MO)(CH3)2N—(CH3)2N=—N=N—

H=N—N——SO3-—SO3-OH-H++

红3.1-----4.0(橙)------4.4黄pKa=3.43.5.1作用原理:酸形和碱形具有不同的颜色.第15页,共34页，2024年2月25日，星期天甲基橙的x-pH图(p95)02468pHpKa=3.4,pT=4.0(滴定指数)红

橙

黄3.14.40.660.340.910.090.80.21.00.50.0x第16页,共34页，2024年2月25日，星期天MOMRPP3.14.44.46.28.09.64.0pT5.0pT=pKa9.0常用单一酸碱指示剂(要记住)百里酚酞:无色9.4-----10.0(浅蓝)------10.6蓝第17页,共34页，2024年2月25日，星期天混合指示剂：甲基红+溴甲酚绿

5.0------5.1-------5.2

暗红

灰

绿

用于Na2CO3标定HCl时指示终点由于颜色互补使变色间隔变窄,变色敏锐.第18页,共34页，2024年2月25日，星期天3.5.2影响指示剂变色间隔的因素1.指示剂用量:宜少不宜多,看清颜色即可2.温度:温度影响pKa,影响变色间隔,

一般应室温滴定3.盐类:离子强度影响pKa第19页,共34页，2024年2月25日，星期天3.6酸碱滴定曲线和指示剂的选择选择指示剂的原则:

指示剂的变色点尽可能与化学计量点接近，以减小滴定误差。在滴定突跃范围变色的指示剂可使滴定(终点)误差小于0.1%。直接滴定：指示剂在化学计量点前变色，误差为—

；指示剂在化学计量点后变色，误差为＋。返滴定：滴定曲线：溶液pH

随中和百分数（T%）变化的曲线。误差符号相反。第20页,共34页，2024年2月25日，星期天3.6.1强酸碱滴定

0.10mol·L-1

NaOH滴定20.00mL0.10mol·L-1

HCl

H++OH-=H2OKt=1/Kw=1014.00-0.1%时:pH=4.302.滴定开始到sp前:[H+]=c(HCl)(未中和)1.滴定前:[H+]=c(HCl)=0.1000mol·L-1pH=1.00第21页,共34页，2024年2月25日，星期天3.sp时:[H+]=[OH-]pH=7.004.sp后:[OH-]=c(NaOH)(过量)+0.1%时:[H+]=2.0×10-10mol·L-1pH=9.70第22页,共34页，2024年2月25日，星期天0.1000mol·L-1NaOH滴定20.00mL0.1000mol·L-1HCl(p99)

NaOHmLT%剩余HClmL过量NaOHpH[H+]计算0.00020.01.00滴定前:[H+]=c(HCl)18.0090.02.002.28sp前:[H+]=19.8099.00.203.0019.9899.90.024.30

sp:[H+]=[OH-]=10-7.0020.00100.00.000.007.0020.02100.10.029.7020.20101.00.2010.70sp后:[OH-]=22.00110.02.0011.6840.00200.020.0012.52突跃第23页,共34页，2024年2月25日，星期天强酸碱滴定曲线(p99)0.10mol·L-1

NaOH↓0.10mol·L-1

HCl0.10mol·L-1

HCl↓0.10mol·L-1

NaOHpH1210864200100200%滴定百分数,T%9.7sp+0.1%4.3sp-0.1%sp

7.0突跃9.0

5.04.09.88.03.1*6.2*4.4PPMRMOPP9.0MR6.2MO4.4PP8.0MR5.0第24页,共34页，2024年2月25日，星期天不同浓度的强碱滴定强酸的滴定曲线(p101)NaOH↓HCl0100200%

pH1210864210.79.78.77.05.34.33.3PPMRMO5.04.49.06.24.43.1.01mol·L-1

0.1mol·L-1

1mol·L-1浓度增大10倍，突跃增加2个pH单位。第25页,共34页，2024年2月25日，星期天3.6.2一元弱酸碱的滴定

(Ka(HAc)=10-4.76,Ka(HA)=10-7.00)NaOHmLT%组成pHHAcpHHA[H+]计算式00HA2.884.00与滴定强酸的pH相同10.0050.0HA+A-4.767.0018.0090.0HA+A-5.717.9519.8099.0HA+A-6.679.0019.9699.8HA+A-7.469.5619.9899.9HA+A-7.769.7020.00100.0A-8.739.8520.02100.1A-+OH-9.7010.0020.04100.2A-+OH-10.0010.1320.20101.0A-+OH-10.7010.7022.00110.0A-+OH-11.6811.68-0.1%:pH=pKa+3第26页,共34页，2024年2月25日，星期天强碱滴定弱酸滴定曲线(p103)0.10mol·L-1NaOH↓HAc0.10mol·L-10100200T%pH121086420HAcAc-Ac-+OH-突跃6.24.43.19.78.77.74.35.04.0PPMRMOHAcHCl突跃处于弱碱性,只能选酚酞作指示剂.第27页,共34页，2024年2月25日，星期天pHNaOH滴定HAc(浓度不同)1mol·L-10.1mol·L-10.01mol·L-1642810129.238.738.23HAcHCl10.709.708.707.76突跃范围缓冲容量050100150

T%4.76(p104)浓度增大10倍，突跃增加1个pH单位第28页,共34页，2024年2月25日，星期天滴定突跃HCl:4.3-9.7HAc:7.7-9.7HA:9.7-10.0HAAA+OH-中和百分数pH12108642HClHAcHApKa=7pKa=4.76甲基红甲基橙OOOOO10.09.77.764.3050100150200

百里酚酞酚酞0.1mol·L-1NaOH滴定0.1mol·L-1HA(Ka不同)Ka增大10倍，突跃增加一个pH单位对于0.1mol·L-1的HA,Ka≥10-7才能准确滴定.即cKa≥10-8第29页,共34页，2024年2月25日，星期天0.1mol·L-1HClNH30.1mol·L-1pKb=4.75050

100150200%

6.254.305.286.24.43.1pHNaOHNH3(p105)突跃处于弱酸性,选甲基红或甲基橙作指示剂.强酸滴定弱碱8.0第30页,共34页，2024年2月25日，星期天H++HAHAAA+OH-(p107)O

NIIIONIIONIMIIIOMIIOMIOKa=10-9Kb=10-5Ka=10-7Kb=10-7Ka=10-5Kb=10-9pH3.6.3总结一元弱酸或弱碱及其与强酸或强碱混合物的滴定曲线(0.1mol·L-1)中和百分数QRSTKa<10-7时,返滴定行吗？Ka=10-7

为界第31页,共34页，2024年2月25日，星期天3.6.4多元酸能分步滴定的条件:被滴定的酸足够强,cKa1≥10-8△lgKa足够大,

若△pH=±0.3,允许Et=±0.5%