「酸碱成分分布系数【上课课件】」.ppt

1 学校类 4 1溶液中的酸碱反应与平衡4 2酸碱组分的平衡浓度与分布分数4 3溶液中的H 浓度计算4 4对数图解法4 5酸碱缓冲溶液4 6酸碱指示剂4 7酸碱滴定原理4 8终点误差4 9酸碱滴定法的应用 第四章酸碱滴定法 2 学校类 3 学校类 酸给出质子后 转化成它的共轭碱 碱接受质子后 转化成它的共轭酸 因此 因一个质子的得失而互相转变的每一对酸碱 称为共轭酸碱对 例如 4 学校类 可见酸碱可以是阳离子 阴离子 也可以是中性分子 酸总是比其共轭碱多一个质子 但上述质子得失反应只是一个酸碱半反应 只有两个酸碱半反应相结合 才成为酸碱反应 2 酸碱平衡与平衡常数 酸碱的强弱取决于物质给出质子或接受质子能力的强弱 在共轭酸碱对中 如果酸越易于给出质子 则酸性越强 其共轭碱的碱性就越弱 常用酸碱的离解常数Ka和Kb的大小 定量地说明酸碱的强弱程度 5 学校类 6 学校类 7 学校类 共轭酸碱对的Ka和Kb有下列关系 Ka Kb Kw 10 14 25 或pKa pKb pKw 14 对于多元酸或多元碱 要注意Ka和Kb的对应关系 如三元酸有三级离解常数 其Ka和Kb的关系如下 Ka1 Kb3 Ka2 Kb2 Ka3 Kb1 Kw例HA H2OH3O A Ka H A HA A H2OHA OH Kb HA OH A 8 学校类 9 学校类 1 I一定 电荷数多 小 2 电荷数一定 I大 小3 0 0 1 0 1 0 5两段 1 0 0 5 I mol L 1 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 gi 活度系数与离子强度I的近似关系曲线 10 学校类 二 分布系数和分布曲线 不同pH值溶液中酸碱存在形式的分布 当共轭酸碱对处于平衡状态时 溶液中存在着H 和不同的酸碱形式 这时它们的浓度称为平衡浓度 各种存在形式平衡浓度之和称为总浓度或分析浓度 11 学校类 1 定义 分布系数 平衡时溶液中某物种的浓度占总浓度的分数 用 表示 i ci c当溶液的pH值发生变化时 平衡随之移动 以致酸碱存在形式的分布情况也发生变化 分布系数 与溶液pH值间的关系曲线称为分布曲线 不同pH值溶液中酸碱存在形式的分布 分布曲线 12 学校类 1 一元酸 以醋酸 HAc 为例HAc在水溶液中以HAc和Ac 两种形式存在 它们的平衡浓度分别为 HAc 和 Ac 则总浓度 分析浓度 c HAc Ac 设 HAc的分布系数为 1 Ac 的分布系数为 0 13 学校类 则 且 14 学校类 HAc分布系数与溶液pH关系曲线的讨论 1 0 1 1 2 pH pKa时 0 1 0 5 3 pHpKa时 Ac 0 为主 15 学校类 16 学校类 H2A分布系数与溶液pH关系曲线的讨论 a pHpKa2时 C2O42 为主d pH 2 75时 1最大 1 0 938 2 0 028 3 0 034 17 学校类 3 三元酸 以H3PO4为例 18 学校类 H3PO4为分布曲线的讨论 pKa1 2 12 pKa2 7 20 pKa3 12 36 1 三个pKa相差较大 共存现象不明显 2 pH 4 7时 2 0 994 3 1 0 003 3 pH 9 8时 1 0 994 0 2 0 003 19 学校类 20 学校类 作用1深入了解酸碱滴定过程 2判断多元酸碱分步滴定的可能性3对于了解配位滴定与沉淀滴定条件等也是有用的 滴定是溶液pH与溶液中各物种的量 比例不断变化的过程 21 学校类 质子条件 物料平衡 电荷平衡和质子条件1 物料平衡方程 MBE MaterialBalanceEquation 在化学平衡体系中 某一给定物质的总浓度 等于各有关形式平衡浓度之和 22 学校类 2 电荷平衡方程 CBE ChargeBalanceEquation 单位体积溶液中阳离子所带正电荷的量等于阴离子所带负电荷的量 3 质子条件 PBE ProtonBalanceEquation 在酸碱反应中 碱所得到的质子的量 等于酸失去质子的量 23 学校类 质子条件式的写法 1 先选零水准 大量存在 参与质子转移的物质 2 将零水准得质子后的形式写在等式的左边 失质子后的形式写在等式的右边 3 有关浓度项前乘上得失质子数 24 学校类 例 Na2NH4PO4水溶液 H HPO42 2 H2PO4 3 H3PO4 OH NH3 零水准 H2O NH4 PO43 25 学校类 思考题 下列复杂体系 H 的计算式 1 HCl NaAc2 NH4 NH3 HAc Ac 3 NH4H2PO4 HCl HAcHAcHAc Ac NH3 NH4 Ac NH4 Ac NH4 HAc Ac H H3PO4 NH3 HPO42 2 PO4 OH 26 学校类 4 3酸碱溶液的H 浓度计算 代数法 解析法 作图法数值方法 计算机法 27 学校类 28 学校类 酸碱溶液PH值的计算 对于一元弱酸HA溶液 存在着以下质子转移反应 HA H A A Ka HA H 1 H2O H OH OH Kw H 2 由质子平衡条件 H A OH 3 1和2代入3 H 2 Ka HA Kw 29 学校类 溶液pH计算的准确式与简化式的讨论 H 2 Ka HA Kw 4 上式为计算一元弱酸溶液中 H 的精确公式 但式中的 HA 为HA的平衡浓度 未知项 引入分布系数 HA c HA得一元三次方程 H 3 Ka H 2 cKa Kw H KaKw 0 30 学校类 讨论 由4式 1 当计算允许有5 的误差时 如果弱酸的浓度不是太小 即 c Ka 500 kaC可近似认为 HA 等于总浓度c 则 H 2 cKa Kw 2 若弱酸的Ka也不是太小 cKa 20Kw 忽略Kw项 则可得最简式 H 2 cKa 3 31 学校类 例计算0 20mol L 1Cl2CHCOOH的pH pKa 1 26 如不考虑酸的离解 用最简式 pH 0 98 则Er 29 如何算 故应用近似式 解一元二次方程 H 10 1 09则pH 1 09 解 KaC 10 1 26 0 20 10 1 96 20KwC Ka 0 20 10 1 26 100 56 500 32 学校类 例题计算1 0 10 4mol L 1HCN的pH pKa 9 31 解 KaC 10 9 31 1 0 10 4 10 13 31500故应用 H 10 6 61 如不考虑水的离解 H 10 6 66Er 11 33 学校类 3 多元酸溶液的pH计算 以二元酸 H2A 为例 质子条件 H HA 2 A2 OH 精确式 34 学校类 35 学校类 36 学校类 弱酸混合溶液HA和HB弱酸混合溶液的浓度分别为CHA和CHB质子条件为 37 学校类 5 两性物质溶液 H 的计算 1 酸式盐HA 质子条件 H2A H A2 OH 精确表达式 带入平衡关系式 38 学校类 若 Ka1 Ka2 HA CHA 5 pKa 3 2 近似式 如果CHA Ka1 20 则 Ka1 可略 得最简式 若C Ka1 20 Ka2C 20Kw 即使Ka1 Ka2相近 也可使用最简式计算 又若Ka2CHA 20Kw 则得 39 学校类 例计算0 033mol L 1Na2HPO4的pH pKa1 pKa3 2 16 7 21 12 32 解 Ka3c 10 12 32 0 033