分析化学-第5章-酸碱滴定-b-氢离子浓度计算及缓冲溶液课件.ppt

1、酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定 强酸（碱）溶液强酸（碱）溶液 一元弱酸（碱）溶液一元弱酸（碱）溶液 多元弱酸（碱）溶液多元弱酸（碱）溶液 两性物质两性物质 混合酸碱溶液混合酸碱溶液PBE：cOHHccHmol/L101-6时，）（cKccwHOHHmol/L1026-时，）（整理得：0HH2wKc1.1.强酸（强碱）溶液强酸（强碱）溶液简化式 24cH2Wkc 精确式浓度为浓度为c mol/L 的的 HCl溶液溶液浓度为浓度为ca mol/L 的的 HA溶液溶液PBEAOHHHHHAHwaKKwaKKHAH精确式精确式简化简化忽略水的离解,10)1(waaKCK)H(HAHaaaCKK近

2、似式近似式12.一元弱酸（弱碱）溶液一元弱酸（弱碱）溶液242aaaaKCKKH),100/(aaKC,10)2(waaKCK,100/aaKCaaCKH)p(p21pHaaCK 最简式最简式不能忽略水的离解,10)3(waaKCK的影响忽略酸的离解对总浓度但,100/aaKCaaCCHHAwaaKCKH近似式近似式2waKKHAHwaaKCK10100/aaKC242aaaaKCKKH100/aaKCaaCKH)p(p21pHaaCK,10waaKCK100/aaKCwaaKCKH一元弱碱的计算与此相似，只是以一元弱碱的计算与此相似，只是以OH-代替代替H+，Kb代替代替Ka就可以了。就可以

3、了。OHKKCKbbbb242OHC Kbb近似式最简式wbbKCKOH例2 求0.1 mol/L 一氯乙酸 溶液的pH。已知 Ka=1.410-3。,10071/aaKC,10waaKCK)H(HAHaaaCKK解0HH2aaaCKK例3 求1.010-4 mol/L HCN 溶液的pH。已知 Ka=6.210-10。解,100/aaKC,10waaKCKwaaKCKHH+=0.011 mol/L,pH=1.96例1 求0.10 mol/L HAc 溶液的pH。已知 pKa=4.76解,10waaKCK,100/aaKC88.2)00.176.42/1)p(p21pH（aaCK例题例题浓度为

4、浓度为Ca mol/L 的的 H2A溶液溶液PBEA2HAOHH2221221HAH2HAHHHaaawKKKKHAH2AHH21221aaawKKKK）（H21AHH221aawKKK3.多元弱酸（弱碱）溶液多元弱酸（弱碱）溶液精确式精确式waaKCK10105.02H2122aaaaCKKKAHH21aK)p(p21pH1aaCK最简式最简式近似处理）（H21AHH221aawKKKaaCK1H100/1aaKC100/1aaKC241211aaaaKCKKH近似式近似式多元弱碱的计算与此相似，只是以多元弱碱的计算与此相似，只是以OH-代替代替H+，Kb代代替替Ka就可以了。就可以了。wa

5、KKHAHwaaKCK10100/aaKC242aaaaKCKKH100/aaKCaaCKH)p(p21pHaaCK,10waaKCK100/aaKCwaaKCKH）（H21AHH221aawKKK05.02H2122aaaaCKKKwaaKCK101忽略第二级离解，忽略第二级离解，且忽略水的离解且忽略水的离解AHH21aK100/aaKC100/aaKC241211aaaaKCKKHaaCK1H两性物质：在溶液中既可以接受质子显碱的性质，又可以提两性物质：在溶液中既可以接受质子显碱的性质，又可以提供质子显酸的性质的物质。供质子显酸的性质的物质。分类分类酸式盐酸式盐弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐氨基酸氨

6、基酸HCO3-,HS-,H PO42-,H2PO4-NH4AcNH2CH2COOH 氨基乙酸氨基乙酸4.两性物质两性物质 酸式盐酸式盐 HB-22BHBBH22abKK氨基酸：氨基酸：COOCHNHCOOCHNHCOOHCHNH22232322baKKHB1HB21HCKCKKaaa21HaaKK)p(p21pH21aaKKHBHBH121aawaKKKK）（1）酸式盐）酸式盐HB-），和（满足1,10)2(HB2waKCKBOHBHH-22HHBHHB HH21awaKKKHB1HB21HCKCKKKaawa）（），）、（和（满足21,10)3(1HBaKC近似式近似式近似式近似式HB1HB

7、21HCKCKKaaa21HaaKK)p(p21pH21aaKKHBHBH121aawaKKKK）（酸式盐酸式盐HB-HB1HB21HCKCKKKaawa）（近似式近似式近似式近似式waKCK10HB21HB10aKC上述公式中上述公式中Ka2相当于两性物质中酸组分的相当于两性物质中酸组分的Ka，Ka1则相当则相当于两性物质中碱组分的共轭酸的于两性物质中碱组分的共轭酸的Ka，在使用有关公式时应，在使用有关公式时应根据具体情况作相应的变换。根据具体情况作相应的变换。H PO4溶液溶液pH的计算：的计算：CKCKKKaawa232)H（2）弱酸弱碱盐）弱酸弱碱盐CKCKKKHAcaNHawHAca

8、)()()(4H）（以以NH4Ac为例进行讨论：为例进行讨论：PBENHOHHAcH3例题：求例题：求0.10 mol/L NH4Ac 溶液的溶液的pH。00.7)76.424.92/1)pp21pH4NHHAc（aaKKwNHaKCK10)(4)(HB10HAcaKC如两种一元弱酸如两种一元弱酸HA和和HB混合，其混合，其PBE为：为：H+=A-+B-+OH-如弱酸如弱酸HA（浓度为（浓度为CHA）和弱碱）和弱碱B（浓度为（浓度为CB）混合，其混合，其PBE为：为：H+HB+=A-+OH-定义定义pHpH缓冲溶液具有稳定体系酸度的特性。缓冲溶液具有稳定体系酸度的特性。分类分类1 1、一般缓冲

9、溶液：用于控制溶液酸度，多由一定、一般缓冲溶液：用于控制溶液酸度，多由一定浓度的共轭酸碱对组成。浓度的共轭酸碱对组成。2 2、标准缓冲溶液：用作测量、标准缓冲溶液：用作测量pHpH的参照。的参照。由由Ca mol/L HB 和和Cb mol/L B-构成的共轭酸碱平衡：构成的共轭酸碱平衡：BHHBH+BHHBOH-使使pH稳定在一个较窄的范围。稳定在一个较窄的范围。HBB-+H+0 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 mL of Water pH a)0 1 2 3 4 5 6 7 0 10 20 30 40 50 mL of Water pH b)Plots of

10、pH vs.mL of water added to(a)500 mL of 0.100 mol.L-1 HCl and(b)500 mL of a solution 0.100 mol.L-1 in both HAc and NaAc.对溶液稀释过程对溶液稀释过程pHpH变化的控制变化的控制HClNaAc-HAc设设Ca mol/L HB 和和Cb mol/L NaB 构成的缓冲溶液：构成的缓冲溶液：MBEbacc BHB-OHHNaBOHHB-bCOH-HOHHBHBHbaaaCCKK精确式精确式CBE(2)(3)将（将（1）代入）代入(3)得得(4)将（将（4）代入）代入(2)得得OHH

11、HBaC(5)将（将（4）、（）、（5）代入）代入Ka的表达式得的表达式得bCNa(1)OH-HOHHBHBHbaaaCCKK简化：简化：1.pH 8OH-OHHbaaCCK）（OH-H20),OH20(-H 3.baCCbaaCCKHabaCCKlgppH最简式最简式解：首先进行体系分析，解：首先进行体系分析，0.10 mol/L NH4HF20.10 mol/L NH4F+0.10 mol/L HF体系中的酸体系中的酸 NH4+，HF；体系中的碱：体系中的碱：F-17.3HF)(p25.9)NH(pa4aKK构成缓冲体系构成缓冲体系17.310.010.0lg17.3lgppHabaCCK

12、对缓冲体系对缓冲体系 ，可先由最简式此估计，可先由最简式此估计H+和和OH-，并依此判断该结果是否准确。，并依此判断该结果是否准确。AHHAHFF-+H+OH-HOHHHbaaCCK什么情况下可用最简式？什么情况下可用最简式？缓冲容量缓冲容量 是指缓冲溶液抵御是指缓冲溶液抵御pHpH值变化的能力。定义为值变化的能力。定义为dpHddpHdabBHHBOH-pHBHHBH+pH式中式中a与与b分别代表加入的强酸或强碱的浓度。分别代表加入的强酸或强碱的浓度。缓冲容量是溶液的一个状态参数，当溶液的状态发生变化时，缓冲容量是溶液的一个状态参数，当溶液的状态发生变化时，缓冲容量也发生变化。缓冲容量也发生

13、变化。例如，当缓冲溶液被稀释时；往缓冲溶液中加入酸或碱时。例如，当缓冲溶液被稀释时；往缓冲溶液中加入酸或碱时。HHAOHH-HKcKKbaawdH)(H1d22）（HKcKKbaawPBE：bAOHH-2.3HdH)Hlg(ddpH)H(HOHH3.2dpHd2aaKcKb2HA)H(H3.23.2aaBHBKcKcaKHc575.0max为缓冲溶液总浓度baccc有效缓冲范围：有效缓冲范围：pH=pKa 110HAA1.000.30.60.91.22468pH缓冲容量或分布系数 HAc Ac pKa=4.76pKa 1分布分数或缓冲指数结论：影响缓冲溶液缓冲指数大小的因数为共轭酸碱对的结论：

14、影响缓冲溶液缓冲指数大小的因数为共轭酸碱对的分布分数和缓冲溶液的总浓度。既体系的分布分数和缓冲溶液的总浓度。既体系的pH和缓冲溶液和缓冲溶液的的总浓度总浓度。1）HF-F-，pKa=3.172.17 4.172）HAc-Ac-，pKa=4.763.76 5.763）H2PO4-HPO42-，pKa2=7.216.21 8.214）Na2B4O7，pKa=9.188.18 10.185）NH3-NH4+，pKa=9.258.25 10.2533322274BO2HBO2HO5HOB解：解：43NHNH303.2c73.913lg25.9NHNHlgppH43aK2)(303.2HKHKcaa例：由例：由0.10 mol L-1 NH3和和0.10mol L-1 NH4Cl按体积比按体积比3：1的比例配成的缓冲溶液，其的比例配成的缓冲溶液，其pH值和缓冲容量为多少？值和缓冲容量为多少？（pKa=9.25）=0.043 mol L-1 pH-1 标准缓冲溶液是用来校准标准缓冲溶液是用来校准pHpH用的，它的用的，它的pHpH值是经值是经过实验准确测定的。过实验准确测定的。如果要用计算来求得如果要用计算来求得 某种标准缓冲溶液的某种标准缓冲溶液的pHpH，必，必须校准离子强度的影响须校准离子强度的影响