1、材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁酸堿平衡和酸堿滴定法Acid-base Equilibrium and Acid-base Titration 材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁電離實(shí)際(ionization)電解質(zhì)在水溶液中能電離電解質(zhì)在水溶液中能電離電離產(chǎn)生的陽離子全部是電離產(chǎn)生的陽離子全部是H+H+的物質(zhì)是酸的物質(zhì)是酸 電離產(chǎn)生的陰離子全部是電離產(chǎn)生的陰離子全部是OH-OH-的物質(zhì)是堿的物質(zhì)是堿完全電離完全電離強(qiáng)電解質(zhì)；強(qiáng)電解質(zhì)； 不完全電離不完全電離弱電解質(zhì)弱電解質(zhì)材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上

2、一頁上一頁下一頁下一頁酸堿實(shí)際開展的概略1100-16001100-1600年年 發(fā)現(xiàn)鹽酸、硫酸、硝酸等強(qiáng)酸發(fā)現(xiàn)鹽酸、硫酸、硝酸等強(qiáng)酸17741774年年 法國科學(xué)家拉瓦錫提出：法國科學(xué)家拉瓦錫提出： 酸的組成中都含有氧元素酸的組成中都含有氧元素十九世紀(jì)初十九世紀(jì)初 以為酸的組成中都含有氫元素以為酸的組成中都含有氫元素18841884年年 瑞典科學(xué)家瑞典科學(xué)家ArrheniusArrhenius提出電離實(shí)際提出電離實(shí)際19231923年年 Bronsted Bronsted和和LowryLowry提出酸堿質(zhì)子實(shí)際提出酸堿質(zhì)子實(shí)際 一、酸堿質(zhì)子實(shí)際一、酸堿質(zhì)子實(shí)際材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與

3、化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁凡能給出質(zhì)子的分子或離子稱為酸凡能接受質(zhì)子的分子或離子稱為堿酸酸堿質(zhì)子+共軛關(guān)系共軛關(guān)系共軛酸堿對(duì)共軛酸堿對(duì)1.1.酸堿定義酸堿定義闡明闡明:兩性物質(zhì)兩性物質(zhì):HCO3-既可以作為酸也可以作為堿既可以作為酸也可以作為堿酸堿質(zhì)子實(shí)際中沒有鹽的概念酸堿質(zhì)子實(shí)際中沒有鹽的概念材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁NH4+NH3+H+HCO3-CO32-+H+HClCl- +H+HCO3-+H+酸堿+質(zhì)子共共軛軛酸酸堿堿對(duì)對(duì)共軛關(guān)系共軛關(guān)系H2CO3共軛酸共軛堿材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁2

4、.酸堿反響 任何一個(gè)酸堿反響都是由較強(qiáng)酸和較強(qiáng)堿反響生成較弱的酸和較弱的堿。 根據(jù)質(zhì)子實(shí)際，酸堿反響的本質(zhì)是兩個(gè)共軛酸堿對(duì)之間的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反響。 質(zhì)子在酸堿反響中不能單獨(dú)存在，必需依靠于酸或者堿。類似于Na+Cl=NaCl的反響中，發(fā)生了電子轉(zhuǎn)移。材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁3.水的質(zhì)子自遞反響 H2O + H2O H2O + H2O H3O+ + OH- H3O+ + OH- 簡寫為：簡寫為： H2O H2O H+ + OH- H+ + OH- wK=c (H+ )/cqc (OH-)/cq材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一

5、頁下一頁 影響要素：酸堿本身授受質(zhì)子的才干 溶劑受授質(zhì)子的才干 水溶液中，酸堿的強(qiáng)弱用其離解常數(shù)Ka 或Kb 衡量。 4.溶液的酸堿性HAc + H2OAc-+ H3O+3a(HAc)/)/(Ac)/O(HKcccccc酸離解常數(shù)的定義酸離解常數(shù)的定義材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁HAcAc-+ H+(HAc)(Ac)(HcccKaHAc+ H2OAc-+OH -)Ac( c)OH( c)HAc( cKb 簡寫簡寫堿離解常數(shù)的定義堿離解常數(shù)的定義Notice反響Ac-+H+=HAc的平衡常數(shù)K=1/Ka KKb！材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)

6、院 上一頁上一頁下一頁下一頁 電離常數(shù)的大小，表示了弱酸弱堿的電離程度的大小， Ka、Kb越大，表示弱酸弱堿的電離程度越大，溶液的酸、堿性越強(qiáng)。 電離常數(shù)是一種平衡常數(shù)，它只與溫度有關(guān)，與濃度無關(guān)。 Ka可以經(jīng)過G= - RT ln(Ka)求得，也可以經(jīng)過丈量pH換算為cH+計(jì)算出來。 材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁5.共軛酸堿對(duì)Ka 和Kb的關(guān)系在一共軛酸堿對(duì)中 酸的酸性越強(qiáng)，其共軛堿的堿性就越弱； 反之，酸越弱，其共軛堿就越強(qiáng)。wbaKccKK)(OH)(H)(Ac(HAc)Notice對(duì)于二元弱酸堿那么有Ka1*Kb2=Ka2*Kb1=Kw材料科學(xué)

7、與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁解離度轉(zhuǎn)化率 ，那么：HAcAc-+ H+(HAc)(Ac)(HcccKa平衡濃度平衡濃度c(1-)cc12c當(dāng)當(dāng) 5% 5%時(shí)時(shí)Ka=c2c/Ka 二、酸堿平衡的挪動(dòng)二、酸堿平衡的挪動(dòng)1.濃度對(duì)酸堿平衡的影響稀釋定律初始濃度初始濃度c 0 0材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 思索題 弱酸的濃度越低，其離解度越高，因此溶液的酸性也越強(qiáng)，pH越低。該說法對(duì)嗎？為什么？參考答案參考答案 不對(duì)，由于酸性強(qiáng)弱由溶液中不對(duì)，由于酸性強(qiáng)弱由溶液中H+H+濃度確定，濃度確定，雖然弱酸的濃度越低，離解度越高，但

8、由于濃雖然弱酸的濃度越低，離解度越高，但由于濃度降低很多，溶液中氫離子濃度會(huì)降低，溶液度降低很多，溶液中氫離子濃度會(huì)降低，溶液的的pHpH升高。升高。材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁在弱電解質(zhì)溶液中參與一種含有一樣離子的強(qiáng)電解質(zhì)，使弱電解質(zhì)電離平衡向左挪動(dòng)，從而降低弱電解質(zhì)電離度的景象叫做同離子效應(yīng)。 (HAc)(Ac)(HcccKaHAcAc-+ H+2.同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)鹽效應(yīng)異離子效應(yīng)由于強(qiáng)電解質(zhì)的參與添加了溶液中的離子濃度，使溶液中離子間的相互牽制造用加強(qiáng),離子結(jié)合為分子的時(shí)機(jī)減小，即分子化速度降低，因此重新到達(dá)平衡時(shí)電離度有所添加。 同離子效應(yīng)存

9、在的同時(shí)，也存在鹽效應(yīng)，但鹽同離子效應(yīng)存在的同時(shí)，也存在鹽效應(yīng)，但鹽效應(yīng)很弱，普通計(jì)算中可忽略。效應(yīng)很弱，普通計(jì)算中可忽略。材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁解: NH3H2O NH4+OH- pH HCl NH4Cl NaCl NaOH H2O變大變小變小變小變小變大變小變大變大變大 例題在氨水溶液中分別參與HCl、NH4Cl、NaCl、NaOH、H2O對(duì)氨水電離平衡有何影響？, pH有何變化？材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 水的電離：H2O H+OH- K=c(H+)c(OH-)/c(H2O) KW =c(H+)c

10、(OH-)=K H2O 22時(shí)，KW =10-14即一定溫度下 ，水溶液中H+和OH-濃度乘積是一個(gè)常數(shù)。水的離子積1. 水溶液的水溶液的pH值值三、酸堿平衡中有關(guān)濃度的計(jì)算三、酸堿平衡中有關(guān)濃度的計(jì)算 稀溶液中，用pH值表示酸堿性： pH = - log c(H+) pH+pOH=14材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁2.質(zhì)子條件式酸失去的質(zhì)子數(shù)與堿得到的質(zhì)子數(shù)相等，其數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為質(zhì)子條件式 例： 濃度為c的弱酸HA水溶液中 HA + H2O H3O+ + A- H2O+H2O H3O+OH- c(H3O+) = c(OH-)+c(A-)簡寫為： c(H

11、+) = c(OH-)+c(A-) 材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 強(qiáng)酸堿強(qiáng)酸堿完全電離完全電離(濃度極低時(shí)需思索水的電離濃度極低時(shí)需思索水的電離)3.3.酸堿溶液酸堿溶液pHpH值的計(jì)算值的計(jì)算 酸堿指示劑：借助顏色變化來指示溶液的pH值。HIn H+In- pH試紙：由多種指示劑混合溶液浸透試紙后晾干而成。 pH計(jì)pH值的測定材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 cK20Kw 時(shí)，忽略水的電離 當(dāng) 4.4% 或 c/K 500時(shí)cKcca)(HcKccb)(OHn 一元弱酸堿一元弱酸堿 B: HA: 例例: 分別計(jì)算

12、分別計(jì)算0.10mol .L-1 HAc 和和0.10 mol .L-1 NaAc 溶液的溶液的pH值。值。材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 多元弱酸 Ka1 Ka2 Ka3 ，c(H+) 主要決議于第一步電離， c(H+)計(jì)算同于一元弱酸:n 多元弱酸堿多元弱酸堿cK)H( c1a c/Ka1 500時(shí)時(shí) 在二元弱酸中，在二元弱酸中，Ka1 Ka2 , 忽略第二忽略第二步電離，其酸根濃度近似等于步電離，其酸根濃度近似等于Ka2 。*P149例例6-5*材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁S)(H)(S)(H22cccKK

13、22a1a 假設(shè)不能滿足假設(shè)不能滿足Ka1Ka1 Ka2Ka2 , , 那那么不能近似處置，而應(yīng)該用完好的計(jì)算公么不能近似處置，而應(yīng)該用完好的計(jì)算公式，或者需求計(jì)算其它離子的濃度時(shí)也要式，或者需求計(jì)算其它離子的濃度時(shí)也要用完好公式，準(zhǔn)確計(jì)算式往往都是高次用完好公式，準(zhǔn)確計(jì)算式往往都是高次方程，例如：方程，例如：在在H2SH2S溶液中溶液中【H+】=2【S2-】H2S=2H+S2-材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁酸堿溶液酸堿溶液pH的計(jì)算步驟的計(jì)算步驟 全面思索、分清主次、合理取舍、近似計(jì)算全面思索、分清主次、合理取舍、近似計(jì)算 物料平衡物料平衡 電荷平衡電

14、荷平衡 *質(zhì)子條件質(zhì)子條件 化學(xué)平衡關(guān)系化學(xué)平衡關(guān)系 H+的準(zhǔn)確表達(dá)式的準(zhǔn)確表達(dá)式 近似處置近似處置 近似式近似式 進(jìn)一步近似處置進(jìn)一步近似處置 最簡式最簡式兩性物質(zhì)和多元弱酸弱堿的計(jì)算兩性物質(zhì)和多元弱酸弱堿的計(jì)算先判別溶液性質(zhì)，再利先判別溶液性質(zhì)，再利用相應(yīng)的公式計(jì)算用相應(yīng)的公式計(jì)算材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁4.酸度對(duì)弱酸堿各組分濃度的影響 分布系數(shù)分布系數(shù)：酸堿溶液中，某組分的平衡濃度：酸堿溶液中，某組分的平衡濃度占酸堿總濃度的分?jǐn)?shù)占酸堿總濃度的分?jǐn)?shù)HAc溶液溶液a1Kcccc)(H)(H(HAc)aa0KcKcc)(H)(Ac材料科學(xué)與化學(xué)工程

15、學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 緩沖作用：向溶液中參與少量的酸或堿、由于化學(xué)反響產(chǎn)生少量的酸或堿，或?qū)⑷芤荷约酉♂?，溶液的酸度都能根本?jiān)持不變，這種作用稱為緩沖作用。 緩沖溶液：具有緩沖作用的溶液，實(shí)踐運(yùn)用很重要。n人體血液NaHCO3-H2CO3n人體胃液NaCl、KCl、HCln牙釉質(zhì)主要成分為納米羥基磷灰石Ca10OH2PO46，在口腔中存在解離平衡Ca2+、OH-、PO43-。糖酵解產(chǎn)生H+，F(xiàn)-可取代OH-四、酸堿緩沖溶液四、酸堿緩沖溶液材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 緩沖溶液的組成： 普通是由濃度較大的弱酸及其共軛堿所組

16、成，如HAc-Ac-, NH4+-NH3等，抗外加酸堿、抗稀釋；兩性物質(zhì)也是。 高濃度的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液pH12也具有一定的緩沖才干，抗外加酸堿但不抗稀釋。弱酸及其共軛堿弱酸及其共軛堿弱堿及其共軛酸弱堿及其共軛酸材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁緩沖溶液緩沖溶液pH的計(jì)算的計(jì)算 弱酸弱酸HA及其共軛堿及其共軛堿A-組成的緩沖溶液組成的緩沖溶液 MBE：HA+A-=cHA + cA-，Na+= cA- CBE：H+ + Na+ = OH- + A- 合并兩式，合并兩式， A- = cA- + H+ OH- HA = cHA H+ + OH- 由弱酸的解離平衡式得

17、：由弱酸的解離平衡式得： OHHcOHHcKAHAKHAHAaa(1)準(zhǔn)確式準(zhǔn)確式材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 當(dāng)pH8時(shí)，忽略式1中H+： 當(dāng)cA- H+OH-， cHA OH-H+： AHAaccKH OHcOHcKHAHAa HcHcKHAHAa(2)(3)(4)最簡最簡式式近似式近似式近似式近似式材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 式4取負(fù)對(duì)數(shù)，得： 例 計(jì)算0.10molL-1NH4Cl和0.20molL-1NH3緩沖溶液的pH？ 解：Kb=1.810-5，Ka=5.610-10，濃度較大，用最簡式(5)計(jì)

18、算得：pH=pKa+lg0.20/0.10=9.56HBBbHAAaCCpKpOHccpKpHlglg(5)最簡式最簡式aAHApKpHcc時(shí)，可見，當(dāng)Notes：Ka的正確選擇、共軛酸堿對(duì)對(duì)應(yīng)的濃度的正確選擇、共軛酸堿對(duì)對(duì)應(yīng)的濃度材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁總結(jié)：緩沖溶液的pH值)()(弱)(H共軛堿酸ccKca)軛酸(堿)(弱)(OH共ccKcb 緩沖溶液的緩沖溶液的pH值主要決議于酸堿的值主要決議于酸堿的pKa pKb ，其次與【，其次與【c(酸酸)/c(堿堿)】有關(guān)?！坑嘘P(guān)。對(duì)一確定緩沖體系，可經(jīng)過在一定范圍內(nèi)改對(duì)一確定緩沖體系，可經(jīng)過在一定范

19、圍內(nèi)改動(dòng)【動(dòng)【c(酸酸)/c(堿堿)】，調(diào)理緩沖溶液的】，調(diào)理緩沖溶液的pH值。值。材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁1當(dāng)共軛酸堿對(duì)的濃度相等時(shí)，溶液總濃度越大，緩沖才干越強(qiáng)。2緩沖溶液總濃度一定時(shí)，共軛酸堿對(duì)的濃度相等時(shí)，即 pH = pKa ( 或pOH=pKb) 時(shí)，緩沖才干最大。3緩沖溶液具有一定的緩沖范圍： c(酸)/c(堿)=1/1010/1 時(shí)，溶液具有有效緩沖才干，這時(shí) pH= pKa 1 或pOH= pKb 1pH c(酸)/c(堿)曲線的平臺(tái)部分緩沖容量：緩沖容量：1升緩沖溶液的升緩沖溶液的pH值改動(dòng)值改動(dòng)一個(gè)單位時(shí)所需參與的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的

20、一個(gè)單位時(shí)所需參與的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的量。量。材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 0.1molL-1HAc 0.1molL-1NaAc溶液100mL HAc部分電離： HAc H+Ac- NaAc完全電離：NaAc = Na+Ac- pH=4.75 分別參與1mL 0.1M的HCl和NaOH后，pH？pH緩沖溶液緩沖才干計(jì)算驗(yàn)證緩沖溶液緩沖才干計(jì)算驗(yàn)證 材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁4.74pH10.19.9(HAc)(Ac)(H得，(HAc)(Ac)(H又1019.910110.11011000.1)(Ac10110.11

21、0110.11011000.1(HAc)AcHHAcaaaKccKccccKccn參與參與1mL 0.1 molL-1 HCl溶液溶液:材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 參與1mL 0.1 molL-1 NaOH溶液:4.76pH9.910.1K)(H10110.110110.11011000.1)(Ac1019.910110.11011000.1(HAc)減小，Ac平衡右移，HAc多促使HAc 電使HOH OHHa2ccc促使HAc電離，平衡右移，HAc減少，Ac-添加材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁解：混合后，4.

22、75pKlgppOHL0.5mol501.025bClNHOHNHbClNH1OHNH423423ccKcc例題：將例題：將25mL 1.0molL-1 NH3 .H2O與與25mL 1.0 molL-1 NH4Cl混合組成緩沖液，求其混合組成緩沖液，求其pH值。假設(shè)在該緩沖溶液中參與值。假設(shè)在該緩沖溶液中參與1mL 1.0molL 1 NaOH，pH為多少為多少?pH = 14 pOH = 14 4.75 = 9.25材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁9.28pH4.722426lgppOH5124511.01510.550)(NH5126511.0151

23、0.550O)H(NH423bKcc材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁緩沖溶液不參與化學(xué)反響，對(duì)丈量過程應(yīng)沒有干擾，無污染，緩沖溶液不參與化學(xué)反響，對(duì)丈量過程應(yīng)沒有干擾，無污染，價(jià)錢廉價(jià)；價(jià)錢廉價(jià)； ；緩沖系的緩沖系的pKa盡量接近盡量接近pH； pH = pKa ( 或或pOH=pKb) 時(shí)，時(shí)，緩沖才干最大；緩沖才干最大；所需控制的所需控制的pH應(yīng)在緩沖溶液的緩沖范圍內(nèi)且有足夠的緩沖容量；應(yīng)在緩沖溶液的緩沖范圍內(nèi)且有足夠的緩沖容量； c(酸酸)/c(堿堿)=1/1010/1 時(shí)，溶液具有有效緩沖才干；緩沖組分濃時(shí)，溶液具有有效緩沖才干；緩沖組分濃度控制一

24、定范圍：度控制一定范圍：0.05molL1 0.5molL-1 全域緩沖溶液：有很寬全域緩沖溶液：有很寬pH范圍，普通由幾種不同范圍，普通由幾種不同pKa一元或一元或多元酸及其共軛堿物質(zhì)混合而成。多元酸及其共軛堿物質(zhì)混合而成。例如例如 Britton-Robinson是由磷酸、硼酸和醋酸混合成，向其中是由磷酸、硼酸和醋酸混合成，向其中參與不同量的氫氧化鈉可以組成參與不同量的氫氧化鈉可以組成pH范圍很寬的緩沖溶液，范圍很寬的緩沖溶液，pH1.811.9；如檸檬酸和磷酸氫二鈉按不同比例混合，可得；如檸檬酸和磷酸氫二鈉按不同比例混合，可得pH28緩沖溶液選擇原那么：緩沖溶液選擇原那么：材料科學(xué)與化學(xué)

25、工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 1用一樣濃度的弱酸及其共軛堿溶液，按不同體積比例混合配制例例1 如何配制如何配制1L pH=5.0具有中等緩沖才干具有中等緩沖才干的緩沖溶液？的緩沖溶液？ 緩沖溶液配制：材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁640ml)(Ac360ml；(HAc)1000ml)(Ac(HAc)1.78(HAc)(Ac(HAc)(HAc)(Ac)(Ac(HAc)(AcL0.1mol(HAc)(Ac1VVVVVVVcVccccc令1.78)(Ac(HAc)

26、0.25)(Ac(HAc)故lg)(Ac(HAc)lgppHNaAcHAc5.04.75pHAc,ccccccKKaa又緩沖系選用解：解：材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 例例2：欲配制：欲配制pH=9.0的緩沖溶液的緩沖溶液, 應(yīng)在應(yīng)在500mL 0.1mol .L-1 NH3.H2O溶液中參與多少克溶液中參與多少克NH4Cl(s)? 2在一定量弱酸在一定量弱酸 / 堿溶液中參與固體共軛堿堿溶液中參與固體共軛堿 / 酸酸 來配制來配制 3在過量弱酸在過量弱酸/堿中參與一定量強(qiáng)堿堿中參與一定量強(qiáng)堿/酸酸例3：將0.1molL1NH3H2O 50ml與30m

27、l 0.1 molL1HCl混合，能否構(gòu)成緩沖液？其pH值為多少？解：略pH=14-pOH【pKb-lg2/3】解：略解：略Cl)(NHCl)(NHCl)(NHO)H(NHppH,44423wcccKb材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁在一定的pH范圍內(nèi)能發(fā)生顏色突變的指示劑叫酸堿指示劑。通常是一類復(fù)雜的有機(jī)弱酸/堿。五、酸堿指示劑五、酸堿指示劑1.1.定義定義材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁甲基橙指甲基橙指示劑構(gòu)造示劑構(gòu)造與顏色：與顏色：2.2.酸堿指示劑的作用原理酸堿指示劑的作用原理酚酞指示酚酞指示劑構(gòu)造與劑構(gòu)造與顏

28、色：顏色：材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁3.指示劑的變色范圍 指示劑的變色的影響要素：指示劑的變色的影響要素：用量；溫度；溶劑用量；溫度；溶劑HIn+H2O H3O+ In-簡寫為簡寫為HIn H+ In- KHIn = CH.CIn- /CHIn根據(jù)人眼辨色才干的限制根據(jù)人眼辨色才干的限制pKHIn-1pHpKHIn+1材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁4.混合指示劑(自學(xué))目的：使變色范圍變小，變色明顯。方法：兩種指示劑混合；指示劑與惰性染料混合。材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一

29、頁 0.1000molL-1NaOH滴定 25.00ml 0.1000molL-1HCl參見教材P160-162 反響式: H+ OH- H2O1. 滴定前: pH1.002. 滴定至化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前：pH？ 3. 化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí) : pH7.004.化學(xué)計(jì)量點(diǎn)后: pH？ 六、酸堿滴定的根本原理六、酸堿滴定的根本原理以滴定劑的參與量為橫坐標(biāo)，溶液的以滴定劑的參與量為橫坐標(biāo)，溶液的pHpH值為值為縱坐標(biāo)作圖，就能得到酸堿滴定曲線。縱坐標(biāo)作圖，就能得到酸堿滴定曲線。 1.1.強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁Strong Base and S

30、trong Acid /Weak Acid Titration材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁滴定曲線滴定曲線以滴定劑體積或滴定分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，溶液以滴定劑體積或滴定分?jǐn)?shù)為橫坐標(biāo)，溶液pH值為縱坐標(biāo)作圖值為縱坐標(biāo)作圖0 0.50 1.00 1.50 2.00 a12 10 8 6 4 2pHPPMRMONaOHHCl0 0.50 1.00 1.50 2.00 a12 10 8 6 4 2pH1molL-10.1molL-10.01molL-1PPMRMO濃度不同材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁(1) (1) 確定滴定終點(diǎn)

31、時(shí)，耗費(fèi)的滴定劑體積；確定滴定終點(diǎn)時(shí)，耗費(fèi)的滴定劑體積； (2) (2) 判別滴定突躍大小；判別滴定突躍大小； (3) (3) 確定滴定終點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)之差；確定滴定終點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)之差；(4) (4) 選擇指示劑；如何計(jì)算滴定曲線？選擇指示劑；如何計(jì)算滴定曲線？滴定曲線的作用：滴定曲線的作用：材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁指示劑的選擇原那么 經(jīng)過計(jì)算可以找出突躍范圍, 由突躍范圍可以選擇適宜的指示劑。理想的指示劑應(yīng)恰好在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)變色，而實(shí)踐操作很難做到。普通要求：指示劑變色范圍全部或部分落在滴定突躍的范圍內(nèi)。 突躍范圍大小與突躍范圍大小與C有關(guān)，濃度

32、越大，突躍范圍有關(guān)，濃度越大，突躍范圍越大，但是過大的濃度會(huì)減少滴定劑的用量越大，但是過大的濃度會(huì)減少滴定劑的用量或浪費(fèi)藥品，普通以或浪費(fèi)藥品，普通以0.1000molL-1為宜。為宜。材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁1)滴定過程中溶液pH值的變化 0.1000molL-1的NaOH滴定20.00ml 0.1000molL-1 的 HAc溶液 OH-+HAc Ac-+H2O 滴定前: pH=2.87 滴定開場至化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前：pH=？ 化學(xué)計(jì)量點(diǎn): pH=8.72 化學(xué)計(jì)量點(diǎn)后: pH=？ 2.2.強(qiáng)堿滴定弱酸強(qiáng)堿滴定弱酸材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)

33、工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 同前，計(jì)算各值、作圖，得滴定曲線同前，計(jì)算各值、作圖，得滴定曲線0 0.50 1.00 1.50 2.00 a12 10 8 6 4 2pHHClKa=10-9Ka=10-7Ka=10-5Ka=10-3影響滴定突躍的要素：影響滴定突躍的要素：濃度和酸堿的強(qiáng)弱濃度和酸堿的強(qiáng)弱Ka或或Kb的大小。濃度越的大小。濃度越大，酸堿越強(qiáng)，突躍范大，酸堿越強(qiáng)，突躍范圍也就越大。圍也就越大。目測法確定滴定終點(diǎn)，目測法確定滴定終點(diǎn)，弱酸能被準(zhǔn)確滴定的條弱酸能被準(zhǔn)確滴定的條件：件：cKa10-8，弱堿的，弱堿的滴定條件：滴定條件： cKb10-8。2)2)影響滴定突躍大小的要素

34、影響滴定突躍大小的要素材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁3)指示劑的選擇原那么與準(zhǔn)確滴定的根據(jù) 指示劑的選擇原那么：指示劑的變色范圍應(yīng)全部或 部分落在滴定突躍的范圍內(nèi)。準(zhǔn)確滴定的判據(jù)： C Ka10-8 強(qiáng)酸滴定弱堿：與強(qiáng)堿滴定弱酸類似。強(qiáng)酸滴定弱堿：與強(qiáng)堿滴定弱酸類似。自學(xué)自學(xué)3.3.多元酸多元堿和混合酸堿的滴定多元酸多元堿和混合酸堿的滴定 材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁4.4.酸堿規(guī)范溶液的配制與標(biāo)定酸堿規(guī)范溶液的配制與標(biāo)定 基準(zhǔn)物質(zhì): 1. Na2CO3 2. Na2B4O710H2O 酸酸(HCl)(HCl)規(guī)

35、范溶液的標(biāo)定規(guī)范溶液的標(biāo)定: :NaClBOHHClOHOBNaOHCONaClHClCONa2425223327422232材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁基準(zhǔn)物質(zhì)基準(zhǔn)物質(zhì):H2C2O42H2O KHC8H4O4堿堿(NaOH)的標(biāo)定的標(biāo)定:COOHCOOK+ NaOH = H2O +COONaCOOKH2C2O4 + 2NaOH = Na2C2O4 + 2H2O材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 水中溶解的CO2 試劑吸收CO2 ：NaOH中吸收CO2 滴定過程中也會(huì)吸收CO2 5.5.酸堿滴定中酸堿滴定中CO2CO

36、2的影響的影響1)CO21)CO2的來源的來源2)CO22)CO2在水溶液中的溶解及離解平衡在水溶液中的溶解及離解平衡pH6.4 主要存在方式: H2CO3或CO2pH10.3主要存在方式: CO32-10.3pH6.3主要存在方式: HCO3- 材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 用新煮沸并冷卻的蒸餾水能趕掉CO2配制NaOH； 用不含Na2CO3的NaOH來配標(biāo)液，或先配成50%NaOH，再取清液稀釋； 標(biāo)定和測定時(shí)用同一指示劑，并在一樣條件下滴定，CO2的影響可部分抵消。4)CO24)CO2影響的消除影響的消除滴定到終點(diǎn)，溶液的pH值越小，受CO2的影

37、響越??；如終點(diǎn)pH5，CO2的影響可忽略；假設(shè)pH=9 不可忽略。 3)CO23)CO2的影響的影響材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁七、酸堿滴定法的運(yùn)用雙指示劑法：利用兩種指示劑在不同等量點(diǎn)的顏色變化，得到兩個(gè)終點(diǎn)，然后根據(jù)兩個(gè)終點(diǎn)耗費(fèi)規(guī)范溶液的體積和酸的濃度，算出各成分的含量。 1.1.混合堿的分析混合堿的分析材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁OH- H+ H2O H+ H2OOH- H+ H2O H+ H2OCO32- V1ml HCO3- V2ml CO32- V1ml HCO3- V2ml H2O+CO2H2O+

38、CO2 酚酞酚酞 甲基橙甲基橙1)1)燒堿中燒堿中NaOHNaOH與與Na2CO3Na2CO3含量的測定含量的測定 材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁首先在待測混合液中加酚酞指示劑，用HCl規(guī)范溶液滴定。由于Na2CO3堿性比Na2HCO3強(qiáng)，所以，HCl先與Na2CO3反響，當(dāng)全部Na2CO3轉(zhuǎn)變?yōu)镹aHCO3時(shí)，酚酞紅色剛好褪去，設(shè)耗費(fèi)HCl為V1；再參與甲基橙指示劑，繼續(xù)滴定至黃色變?yōu)槌壬?，這時(shí)溶液中原有的碳酸氫鈉和第一步生成的碳酸氫鈉全部被滴定，設(shè)耗費(fèi)HCl為V2，根據(jù)體積關(guān)系，可求得各成分的含量。請(qǐng)看以下圖：2)2)純堿中純堿中Na2CO3Na2C

39、O3與與NaHCO3NaHCO3含量的測含量的測定定 材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁 材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁樣mMCV1000NaOH)21(HCl)(2NaOH)(1樣mMcVV1000)NaHCO(HCl)()()NaHCO(3123 材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁3)3)未知堿樣的組成判別未知堿樣的組成判別 V1和和V2體積的變化體積的變化 試樣的成分試樣的成分V10 V20 NaOH V10 V20 NaHCO3 V1V20 Na2CO3 V1V20 NaOHNa2CO3 V2V10 Na2CO3NaHCO3NaOH和和NaHCO3不能共存不能共存材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院材料科學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 上一頁上一頁下一頁下一頁例： 稱取含有惰性物質(zhì)的混合物Na2CO3和NaOH或Na2CO3 和Na2HCO3混合物試樣1.200g，溶于水后用0.5000mol.L-1的鹽酸滴定至