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1、第五章 酸碱滴定法,Chapter 5 Acid-base Titration,第一节 酸碱质子理论,第二节 质子条件,第三节 分布分数,第四节 酸碱溶液中酸碱度的计算,第五节 酸碱缓冲溶液,第六节 酸碱指示剂,第七节 酸碱滴定基本原理,第八节 酸碱滴定法的应用,第九节 酸碱滴定中二氧化碳的影响,酸碱平衡基本知识,三个模块,酸凡能给出质子的物质 碱凡能接受质子的物质,第一节 酸碱质子理论,质子理论,电子理论,电离理论,酸碱理论,Brsted-Lowry theory质子酸碱理论,酸碱共轭关系 酸碱反应的实质 酸碱的强度,理解酸碱质子理论：,一、酸碱定义和共轭酸碱对,酸：凡是能给出质子（H+）的
2、物质是酸,碱：凡是能接受质子（H+）的物质是碱,1. 酸碱定义,HA(酸) A- (碱)+ H+,2. 共轭酸碱对,由得失一个质子而发生共轭关系的一对酸碱,称为共轭酸碱对。,酸碱半反应,共轭酸 碱 + 质子,酸 共轭碱 + 质子 Proton donor Proton acceptor Proton HAc Ac- + H+ NH4+ NH3 + H+ H2PO4- HPO42- + H+ HPO42- PO43- + H+ H6Y2+ H5Y+ + H+ + H3N-R-NH3 + + H3N-R-NH2 + H+ Fe(H2O)63+ Fe(H2O)5(OH)2+ + H+ 通式: HA
3、A- + H+,酸与它的共轭碱比较，前者较后者多一个H，多一个正电荷；,酸碱可以是中性分子、正离子（NH4）、负离子(H2PO4-)；,HPO42-可以是酸，也可以是碱，是两性物质； H2O也是两性物质。,小结,二、水的质子自递反应,质子自递常数,pKw=14.00,水的质子自递反应是酸碱反应。,三、酸碱反应的实质,实质: 质子传递过程,结果是各反应物转化为它们各自的共轭酸或共轭碱。,酸碱半反应不可能单独发生 酸碱反应是两对共轭酸碱对共同作用的结果 酸碱反应的实质是质子的转移 质子的转移是通过溶剂和质子来实现的,小结：,四、酸碱反应平衡常数,1. 解离常数：,溶液中有以下弱酸化学平衡,（1）活
4、度常数（热力学常数）：,（2）浓度常数：,（3）混合常数,五、酸碱强度 (strengths of acids or bases）,区分三个概念,酸的浓度,酸 度,酸的强度,碱的强度,即acid的分析浓度，用来表示,指溶液中H的浓度（严格说应是H的活度），用pH值表示,表示acid的强弱，用Ka表示。Ka越大，酸越强,用Kb 表示。Kb越大，碱越强,强 度,1. 酸碱的强弱,酸碱的强弱定量地用酸碱的解离常数Ka 、Kb的大小来表示。,酸的强弱顺序：HAc NH4+ HS-,（1）酸的解离常数,Ka=5.610-10,Ka=1.810-5,Ka2=7.110-15,（2）碱的解离常数,碱的强弱顺
5、序： S 2- NH3 Ac-,Kb=5.610-10,Kb=1.810-5,Kb=1.41,若酸强，则其共轭碱弱；若碱强，则其共轭酸弱。,H3O是水溶液中能够存在的最强的酸,OH-是水溶液中能够存在的最强的碱,2. 共轭酸碱对Ka及Kb之间的关系,1. 对于一元弱酸来讲 Ka Kb Kw,（1）Ka、Kb 值的大小，表示酸碱强度，Ka越大，酸越强 ；,（2）酸越强，则共轭碱越弱，即Kb越小.,如：HAc Ka 1.8 10-5 , Ac- Kb 5.6 10-10,2.对于多元弱酸：,小结,练习题,1. H2O的共轭酸是 ( ) A. H2O B. HAc C. H3O+ D. OH-,C,
6、2. 根据酸碱质子理论，正确的说法是 ( ) A. 酸愈强，则其共轭碱愈弱 B. H3O+是水溶液中的最强酸 C. H3O+的共轭碱是OH- D. OH-是水溶液中的最强碱,A、B、D,3. 根据酸碱质子理论，下列化合物中不属于酸的是 ( ),A. HCO3- B. NH4+ C. HAc D. Ac-,D,质子条件,分布分数,两个“基本功”,推导酸碱溶液H+浓度的计算公式：,一个原则：,“二十倍原则”,第二节 质子条件,按照酸碱质子理论，酸碱反应的实质是质子的转移，则得质子后的产物得到质子的摩尔数与失去质子后的产物失去质子的摩尔数相等，按此列出的方程称质子平衡方程。又称为质子条件。,1. 定
7、义：,一、质子平衡（质子条件）PBE,(Proton Balance Equation),酸碱反应达到平衡时，酸失去的质子数应等于碱得到的质子数。 种碱得到的质子数 种酸失去的质子数 酸碱之间质子转移的等衡关系称为质子平衡（或称为质子条件），数学表达式叫做质子等衡式，简写为PBE。,2. 用途：,根据质子条件，可得到溶液中H+浓度与有关组分浓度的关系式，即计算公式。,利用PBE可以准确求出溶液中H+ 。,书写PBE,原则,方法,二、PBE的书写：,1. 物料平衡（Mass Balance Equation）MBE,溶质各型体的平衡浓度之和等于其分析浓度的平衡关系式称为物料平衡，其数学表达叫物料
8、平衡式，简称为MBE。,分析浓度 标签浓度或总浓度，以c表示。 平衡浓度 平衡状态时浓度，用 表示。,（一）由MBE和CBE写PBE,（1）0.10 molL-1NH3溶液,溶质分子以NH3和NH4+两种型体存在,NH3 H2O NH4+ OH-,NH3NH4+ 0.10 molL-1,平衡状态时,MBE为：,例如,(2) 0.10 molL-1 的Na2CO3溶液,MBE：Na+ 2c 0.20 molL-1,Na2CO3 2Na+ + CO32-,HCO3-+H2O H2CO3 + OH-,CO32-+H2O HCO3-+OH-,H2CO3+HCO3-+CO32-= c =0.10molL
9、-1,（3） NH4HCO3溶液,MBE：NH4+NH3 c,H2CO3+HCO3-+CO32-= c,2.电荷平衡 （Charge Balance Equation）CBE,任何电解质溶液，都是电中性的，即正电荷的总浓度等于负电荷的总浓度。（单位：molL-1）,i 种正离子的电荷浓度 j 种负离子的电荷浓度,Mn的电荷浓度 nMn,电解质溶液的这种电中性规则称为电荷平衡，其数学表达式叫做电荷等衡式，CBE。,例如,1. H 2CO3溶液,2. H3PO4溶液 CBE：,3. c molL1 Na2CO3溶液 CBE：,CBE：,H+=OH-+HCO3-+2CO32-,H+=OH-+H2PO
10、4-+2HPO42-+3PO43-,Na+H+=OH-+HCO3-+2CO3-,2c + H+=OH-+HCO3-+2CO3-,或,3. 质子条件PBE写法：,例如：c molL-1 Na2CO3溶液,MBE：Na 2c,CBE：,(1),(2),将式(1)代入式(2)解得,PBE ：,H2CO3+HCO3-+CO32-=c,2c + H+=OH-+HCO3-+2CO32-,H+2H2CO3+HCO3-=OH-,（二）图示法：,先找出质子参考水平（零水准）,写酸碱平衡式，判断得失，绘出得失示意图,根据得失质子数相等，写出PBE,由酸碱平衡的体系的组成直接写出 分三步：,指在溶液中可解离的，最可
11、能存在的种类，主要是投料组份。,选择规律： 一般以起始酸碱组份和溶剂分子作参考水平。,A. 弱酸弱碱的PBE,1. HAc 溶液（典型的一元弱酸）,（1）参考水平 HAc 、H2O,（2）酸碱平衡式,HAc H2O,H3O Ac-,H2O H2O,H3O OH-,（3）左边写得质子产物，右边写失质子产物,画图,参考水准,得质子,失质子,HAc,H2O,H,H,OH-,Ac-,H,H3O+,PBE：,H3O+=OH-+Ac-,H+=OH-+Ac-,即,注意 质子参考水平的物质不能写进PBE中,参考水准,得质子,失质子,NH3,H2O,H,OH-,H,H3O+,NH4+,H,2. NH3 水溶液
12、（一元弱碱）,PBE：H+NH4+OH-,3. 写出c molL-1 Na2HPO4溶液的PBE,参考水准,得质子,失质子,H2O,HPO42-,H,H,OH-,PO43-,H,H,2H,H3O+,H2PO4-,H3PO4,PBE：,H+ +H2PO4- +2H3PO4 =OH- +PO43-,4. H2CO3溶液（二元弱酸）,5. H3PO4 溶液（三元弱酸）,注意, 得失几个H，应相应的乘以几；, 为了防止忘记写H+OH-，首先第一步把 H+、OH-写在等号两边。,质子参考水平: H2CO3 、H2O,+HCO3-+2CO32-,H+=OH-+H2PO4-+2HPO42-+3PO43-,H
13、+=OH-,通过以上的学习,同学们来总结一下, 得质子产物写在左边，失质子产物写在右边, 得失几个H+则相应的 系数写几，即n ,（3）弱酸弱碱的PBECBE,（4）质子参考水平不能在PBE中出现,6. NH4Cl溶液,质子参考水平：NH4+ 、H2O（不能选 Cl- ?）,PBE：HOHNH3,7. NaAc溶液,8. NH4Ac溶液,选 Ac- 、H2O （不能选Na+ ?）,选 NH4+ 、Ac- 、H2O,PBE：H+HAcOH-,PBE：H+HAcOH-NH3,PBE：H+H2CO3OH-CO32-,9. NaHCO3溶液,选HCO3-、H2O,B. 强酸强碱溶液的PBE,PBE：H
14、+H2OOH-,选HCl、H2O作质子参考水平,PBE：H+OH-+Cl-OH-+ ca,1. HCl溶液 ca molL-1,2. NaOH溶液 cb molL-1,选OH- 、H2O作质子参考水平,OH- H+ H2O,H3O+ OH-,H2O H2O,是否正确？, PBE中出现了H2O ,参考水平,那么应如何去写？,3. Ca HCl HAc,4. H2SO4 溶液,PBE：H+OH- ca Ac-,H2O= cb,OH-得nb molL1 H 生成nb和 H2O,H cb OH-,（请同学们现在写出，上黑板写出结果。）,有同学这样写,对吗？,HOH- HSO4- 2SO42-,严格说来，是一个强酸和弱酸的混合酸，即书写PBE时，可看成ca H+HSO4-，这样就很容易写出H2SO4的PBE。, PBE H+OH- ca SO4
