酸碱成分分布系数学习教案

1、会计学1酸碱成分酸碱成分(chng fn)分布系数分布系数第一页，共43页。质子理论定义：凡是能给出质子的物质是酸，质子理论定义：凡是能给出质子的物质是酸， 能接受质子的物质是碱。能接受质子的物质是碱。酸酸（HB） 质子质子 （ H +） + 碱碱（ B- -）第2页/共43页第二页，共43页。H H3 3O O+ + H H+ + + H + H2 2O O3HCO23COH3HCOH H2 2COCO3 3 H H+ + + +H H2 2O HO H+ + + OH+ OH- -H H+ + + NH+ NH3 34NH第3页/共43页第三页，共43页。酸碱的强弱取决于物质酸碱的强弱取决

2、于物质(wzh)(wzh)给出质子给出质子或接受质子能力的强弱。在共轭酸碱对中，如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的碱性就越弱。常用酸碱的离解常数KaKa和和KbKb的的大小，定量地说明酸碱的强弱程度大小，定量地说明酸碱的强弱程度. .第4页/共43页第四页，共43页。+a(H )(A )(HA)aaKa b(HA)(OH )(A)aaKa 4.1.2 酸碱反应类型及平衡常数酸碱反应类型及平衡常数 a. a. 一元弱酸碱的离解反应一元弱酸碱的离解反应 HA + H2O A +

3、 H3O+ A + H2O HA + OH 第5页/共43页第五页，共43页。b. b. 水的质子自递反应水的质子自递反应: : H2O + H2O H3O+ + OH- (25C) abwppp14.00KKK14w(H )(OH )1.00 10Kaa +-abw(H )(A )(HA)(OH )(HA)(A )aaaaK KKaa 共轭酸碱对共轭酸碱对(HA-A(HA-A) )的的K Ka a与与K Kb b的关系为的关系为 :第6页/共43页第六页，共43页。K Ka aK Kb b= = K Kw w = 10 = 10-14-14 (25 (25) ) 或或 p pK Ka a+

4、p+ pK Kb b = pKw = 1414对于多元酸或多元碱，要注意对于多元酸或多元碱，要注意KaKa和和KbKb的对应关系的对应关系(gun (gun x)x)，如三元酸有三级离解常数，其，如三元酸有三级离解常数，其KaKa和和KbKb的关系的关系(gun x)(gun x)如下：如下： K Ka a1 1K Kb b3 3 = = K Ka a2 2K Kb b2 2 = = K Ka a3 3K Kb b1 1 = KwHA + H2O H3O+ + A- - Ka = H +A- - / HA A- - +H2O HA +OH- - Kb =HAOH- - / A- - 第7页/共

5、43页第七页，共43页。4.1.3 4.1.3 活度与浓活度与浓度度ac :1:1:1a 溶液无限稀时溶液无限稀时中性分子中性分子溶剂活度溶剂活度Debye-Hckel公式公式:20.509lg0.1)1iizIIBa I （适用于（适用于。2o1: :2:3.28(25 C),: ,:nm ()iiiIc zzBa 离子强度离子电荷离子强度离子电荷常数与温度、介电常数有关常数与温度、介电常数有关离子体积参数单位可查表离子体积参数单位可查表第8页/共43页第八页，共43页。1. I 一定一定,电荷数多电荷数多, 小；小；2. 电荷数一定电荷数一定, ,I I 大大, 小小3. 0 0.1, 0

6、.1 0.5两段两段 1.00.53+3-M,A2+2-M,A+-M ,A+H4+4-M,AI / molL-10.10.20.30.40.5 i活度系数活度系数 与离子强度与离子强度 I 的近似关系的近似关系(gun x)曲曲线线第9页/共43页第九页，共43页。第10页/共43页第十页，共43页。第11页/共43页第十一页，共43页。设：设： HAc HAc 的分布系数为的分布系数为1 1 ；Ac-Ac-的分布系数为的分布系数为0 0 ；第12页/共43页第十二页，共43页。由上式，以由上式，以对对pHpH作图：作图：0 + 1= 1= 1 HKHAHAHAcHAaHA aaKHKcA 且

7、且1 AHA 第13页/共43页第十三页，共43页。HAc HAc 分布分布(fnb)(fnb)系数与溶液系数与溶液pHpH关系曲线的讨论：关系曲线的讨论：(1) 0 + 1= 1(2) pH = pKa 时；时； 0 = 1= 0.5(3) pH pKa 时；时； Ac- （0）为主为主第14页/共43页第十四页，共43页。 );(OC);(OHC);(OCH02421422422OCOHCOCH24242422c222112aaaHHKHK K121121aaaaKHHKHK K1202112aaaaaK KHKHK K第15页/共43页第十五页，共43页。a.a.pHpKa1时，时， H

8、2C2O4为主为主b. pb. pK Ka1 1 pH p pH pc. pHpK Ka2 2时，时， C2O4 2 -为主为主d. pH=2.75d. pH=2.75时时, , 1 1最大；最大； 1 1 =0.938=0.938； 2 2 =0.028=0.028； 3 3 =0.034=0.034第16页/共43页第十六页，共43页。 3 2 2 1 0;PO;HPO;POH;POH34244243321211aaaaa2a333HHHHKKKKKK3212111aaaaa2a32a2HHHHKKKKKKK32121121aaaaa2a3aa1HHHHKKKKKKKK321211321a

9、aaaa2a3aaa0HHHKKKKKKKKK3. 3. 三元三元(sn yun)(sn yun)酸酸: :以以H3PO4H3PO4为例为例第17页/共43页第十七页，共43页。（3）pH=9.8时，时， 1=0.994 0 =2 = 0.003第18页/共43页第十八页，共43页。酒石酸酒石酸(H2A)的的x-pH图图x1.00.50.00 2 4 6 8 10 12 pHH2AHA-A2-H2A HA- A2-3.04 4.37pKa1 pKa2pH 酒石酸的酒石酸的优势区域图优势区域图第19页/共43页第十九页，共43页。作用作用1 1深入了解酸碱滴定过程深入了解酸碱滴定过程(guchn

10、g)(guchng)；2 2判断多元酸碱分步滴定的可能性判断多元酸碱分步滴定的可能性3 3对于了解配位滴定与沉淀滴定条件等也是对于了解配位滴定与沉淀滴定条件等也是有用的。有用的。滴定是溶液滴定是溶液pHpH与溶液中各物种的量、比例不与溶液中各物种的量、比例不断变化的过程断变化的过程(guchng)(guchng)。第20页/共43页第二十页，共43页。第21页/共43页第二十一页，共43页。2.2. 电荷平衡方程电荷平衡方程(CBE(CBE， Charge Balance Equation): Charge Balance Equation):单位单位(dnwi)(dnwi)体积溶液中阳离子所

11、带正电荷的量等于阴离子所带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负电荷的量. .3.3. 质子条件质子条件(PBE(PBE， Proton Balance Equation): Proton Balance Equation):在酸碱反在酸碱反应中应中, ,碱所得到的质子的量碱所得到的质子的量, ,等于酸失去质子的量等于酸失去质子的量. .第22页/共43页第二十二页，共43页。(2) (2) 将零水准得质子后的形式写在等式将零水准得质子后的形式写在等式(dngsh)(dngsh)的左边的左边, ,失质子后的形式写在等式失质子后的形式写在等式(dngsh)(dngsh)的右边的

12、右边. .(3) (3) 有关浓度项前乘上得失质子数有关浓度项前乘上得失质子数. .第23页/共43页第二十三页，共43页。H+ + HPO42- + 2H2PO4- +3H3PO4 = OH- +NH3零水准零水准(shuzhn)：H2O、NH4+、PO43-第24页/共43页第二十四页，共43页。HCl+HAcHAcHAc+Ac-NH3+NH4+Ac-NH4+Ac-NH4+HAc+Ac-H+H3PO4-=NH3+HPO42-+2PO4-+OH-第25页/共43页第二十五页，共43页。4.3 4.3 酸碱溶液的酸碱溶液的H+H+浓度浓度(nngd)(nngd)计算计算代数法（解析代数法（解析

13、(ji x)(ji x)法）法）作图法作图法数值方法（计算机法）数值方法（计算机法）第26页/共43页第二十六页，共43页。代数法思路代数法思路近似式近似式HH+ + 的精确表达的精确表达最简式最简式化学平衡关系化学平衡关系近似处理近似处理进一步近似处理进一步近似处理物料平衡物料平衡电荷平衡电荷平衡* *质子条件质子条件第27页/共43页第二十七页，共43页。第28页/共43页第二十八页，共43页。第29页/共43页第二十九页，共43页。500,20awaCK CKK500,20awaCK CKK（3)242CKKHaaaK500,20awaCK CKK第30页/共43页第三十页，共43页。如

14、不考虑如不考虑(kol)(kol)酸的离解酸的离解( (用最简用最简式式:pH=0.98), :pH=0.98), 则则 Er=29% Er=29% （如何算？）（如何算？）故应用故应用(yngyng)近似式近似式:解一元二次方程解一元二次方程: H+=10-1.09 则则pH=1.09解解: KaC=10-1.260.20=10-1.9620Kw C / Ka = 0.20 / 10-1.26 =100.5620, 则则“Ka1”可可略略,得得最简式最简式:( (若若C/Ka120, Ka2C 20Kw,C/Ka120, Ka2C 20Kw,即使即使(jsh)Ka1, Ka2(jsh)Ka1, Ka2相近相近, ,也可使用最简式也可使用最简式计算计算) )+aa12HKK121aWaaKCKCKKH又若又若 Ka2CHA-20Kw, 则得则得121aaaKCKCKH第38页/共43页第三十八页，共