1、第四章第四章 酸酸 碱碱 平平 衡衡4.1 酸碱理论酸碱理论4.2 酸碱溶液中各离子酸碱溶液中各离子 平衡浓度的计算平衡浓度的计算4.3 酸碱解离平衡的移动酸碱解离平衡的移动4.4 酸碱中和反应酸碱中和反应4.5 酸碱滴定分析酸碱滴定分析补充内容：补充内容：一、一、 基本单元及溶液浓度基本单元及溶液浓度 1. 基本单元基本单元(basic cell)系统中的基本组分系统中的基本组分(1) 分子、原子、离子、电子及其分子、原子、离子、电子及其 它粒子或这些粒子的特定组合它粒子或这些粒子的特定组合72244242OCrK61,KMnO51,SOH21,SOH注：若物质注：若物质A在反应中转移的质子
2、数或得在反应中转移的质子数或得失电子数为失电子数为ZA时，基本单元常选为时，基本单元常选为AZ1A(2) 某一特定的过程或反应某一特定的过程或反应OHO21HO,2HO2H222222 2. 溶液的浓度溶液的浓度(concentration)(1) 物质的量的浓度物质的量的浓度(amount-of-substance )单位体积的溶液中所含溶单位体积的溶液中所含溶质基本单元质基本单元 B 的物质的量的物质的量VncBB 单位：单位：molL-1(2) 质量摩尔浓度质量摩尔浓度(molality)单位质量的溶剂中所含溶质基本单元单位质量的溶剂中所含溶质基本单元B 的物质的量的物质的量ABBmnb
3、 单位：单位：molkg-1(3) 摩尔分数摩尔分数(mole fraction)组分组分B的物质的量占溶液的物质的量的分数的物质的量占溶液的物质的量的分数nnxBB 二、二、 有关浓度的计算有关浓度的计算例：在例：在298.15K时，质量分数时，质量分数w(H2SO4) = 9. 47%的硫酸溶液，其密度的硫酸溶液，其密度 = 1.0603 103 kg m-3，在该温度下，纯水的密度，在该温度下，纯水的密度 = 997.1 kg m-3。试求：。试求：(1) 硫酸的质量摩尔浓度；硫酸的质量摩尔浓度；(2) 硫酸的物质的量的浓度；硫酸的物质的量的浓度；(3) 硫酸的摩尔分数。硫酸的摩尔分数。
4、1.067 mol/kg1.025 mol/L0.01885用以直接配制标准溶液或标定溶液的物质用以直接配制标准溶液或标定溶液的物质v 对基准物的要求对基准物的要求 纯度高纯度高 (99.9%以上以上) 组成组成(包括结晶水包括结晶水)与化学式相符与化学式相符 性质稳定性质稳定 不分解，不吸潮，不吸收不分解，不吸潮，不吸收CO2不被空气氧化，不失结晶水不被空气氧化，不失结晶水三、三、 标准溶液及其配制标准溶液及其配制1. 基准物质基准物质(norm substance) 最好有较大的摩尔质量，以减小称量的相对误差最好有较大的摩尔质量，以减小称量的相对误差v 常用的基准物常用的基准物v 直接法直
5、接法2. 标准溶液的配制标准溶液的配制准确称取一定量基准物，溶解后转移准确称取一定量基准物，溶解后转移至容量瓶中配制成一定体积的溶液至容量瓶中配制成一定体积的溶液v 间接间接(标定标定)法法先粗配成近似所需浓度的溶液，再用已配先粗配成近似所需浓度的溶液，再用已配溶液滴定基准物溶液来确定其准确浓度溶液滴定基准物溶液来确定其准确浓度NaOHKMnO4+ H2C2O42H2O 标定标定标准溶液：已知的准确浓度的溶液标准溶液：已知的准确浓度的溶液4.1 酸碱理论酸碱理论 (Theory of Acid and Base)4.1.1 酸碱电离酸碱电离(ionization)理论理论4.1.2 酸碱质子酸
6、碱质子(proton)理论理论4.1.3 酸碱电子酸碱电子(electron)理论理论4.1.1 酸碱电离酸碱电离(ionization)理论理论1884年，年，Arrhenius提出：提出：酸酸(acid)：在水溶液中电离时所生成的在水溶液中电离时所生成的 阳阳离子全部是离子全部是H+的化合物的化合物碱碱(base)：在水溶液中电离时所生成的在水溶液中电离时所生成的 阴阴离子全部是离子全部是OH的化合物的化合物酸碱反应的实质：酸碱反应的实质：H + OH = H2O酸碱电离理论的局限性：酸碱电离理论的局限性： 并不是只有含并不是只有含OH的物质才具有碱性的物质才具有碱性 如：如：Na2CO3
7、、NaAc、NH3 将酸碱概念局限于水溶液中，对于将酸碱概念局限于水溶液中，对于 非水溶液的酸碱性则无能为力非水溶液的酸碱性则无能为力 如：如：NH3 + HCl = NH4Cl 4.1.2 酸碱质子酸碱质子(proton)理论理论1923年，丹麦化学家年，丹麦化学家Br nsted 英国化学家英国化学家 Lowry提出提出也称也称Br nstedLowry质子理论质子理论碱：凡能接受碱：凡能接受H+的分子或离子的分子或离子 (proton acceptor)如：如：Cl、HSO4、 SO42、 NO3 、 H2PO4、 HPO42、 PO43、 NH3、 NH2、 HCO3、 CO32 、
8、HS、 S2、 OH如：如：HCl、H2SO4、HSO4、HNO3 、H3PO4、H2PO4、 HPO42、NH4+、NH3、H2CO3、HCO3、H2S、HS、H2O酸：凡能释放出酸：凡能释放出H+的的(含氢原子的含氢原子的)分子或离子分子或离子 (proton donor) 1. 酸、碱的定义酸、碱的定义2. 酸、碱之间的共轭关系酸、碱之间的共轭关系(酸碱半反应酸碱半反应)酸酸 H+ +碱碱 422252252362233334342424 42O)(HFe(OH)H O)Fe(OH)(HO)Fe(OH)(HH O)Fe(H NHCHH NHCH NHH NH POH HPO HPOH P
9、OH AcH HAc 因一个质子的得失而相互转变的一对酸碱因一个质子的得失而相互转变的一对酸碱共轭酸碱对：共轭酸碱对：422252252362233334342424 42O)(HFe(OH)O)Fe(OH)(HO)Fe(OH)(HO)Fe(H NHCHNHCH NH NH PO HPO HPOPOH Ac HAc 共轭酸共轭酸(碱碱) conjugate acid(base) (1) 酸碱可以是中性分子、阴离子、阳离子酸碱可以是中性分子、阴离子、阳离子 如如Ac是离子碱，是离子碱，NH4+是离子酸是离子酸(2) 既能给出质子显酸性又能接受质子显碱既能给出质子显酸性又能接受质子显碱 性的物质称
10、为两性物质性的物质称为两性物质(ampholyte) 如：如：HSO4、H2PO4、 HPO42、NH3、 HCO3、HS(3) 质子理论中无盐的概念，电离理论中的质子理论中无盐的概念，电离理论中的 盐在质子理论中都是离子酸或离子碱盐在质子理论中都是离子酸或离子碱 如如 NH4Cl 中的中的NH4+是离子酸，是离子酸， Cl是离子碱是离子碱3. 酸、碱反应的实质酸、碱反应的实质两个共轭酸碱对之间的质子传递两个共轭酸碱对之间的质子传递H+(1) (2) (2) ) 1 (Cl NH NH HCl43碱酸碱酸H+(1)酸、碱的电离酸、碱的电离(aq)Ac (aq)OH O(l)H HAc(aq)3
11、2 H+H+(aq)OH (aq)NH (aq)NHO(l)H432 (aq)OH (aq)OH O(l)H O(l)H322 H+(2) 酸、碱的中和酸、碱的中和H+O(l)H O(l)H (aq)OH (aq)OH223 H+O(l)H (aq)NH (aq)NH (aq)OH2433 H+(aq)Ac O(l)H (aq)OH HAc(aq)2 (3) 盐的水解盐的水解(aq)OH HAc(aq) (aq)Ac O(l)H2 H+ (aq)NH (aq)OH O(l)H (aq)NH3324 H+H+ (aq)O)Cu(OH)(H (aq)OH O(l)H O)Cu(H3232242 判
12、断反应的方向：判断反应的方向：可用酸碱的相对强弱来判断反应的方向可用酸碱的相对强弱来判断反应的方向反应总是从较强酸、较强碱反应总是从较强酸、较强碱向较弱酸、较弱碱方向进行向较弱酸、较弱碱方向进行H+(1) (2) (2) ) 1 (Cl NH NH HCl43碱酸碱酸H+4. 酸、碱的相对强弱酸、碱的相对强弱 决定于酸碱本身释放和接受质子的能力决定于酸碱本身释放和接受质子的能力 决定于溶剂释放和接受质子的能力决定于溶剂释放和接受质子的能力 电离平衡常数电离平衡常数( K )： (ionization equilibrium constant)弱酸：弱酸：aK表示酸碱传递质子能力的强弱表示酸碱传
13、递质子能力的强弱K 越大，表明酸碱越强越大，表明酸碱越强bK弱碱：弱碱：水：水：wKapKbpKwpKOHHcOHcHKw (aq)OH (aq)OH O(l)H O(l)H322 (1) 水的解离平衡和溶液的水的解离平衡和溶液的pH标度标度水的离子水的离子 积常数积常数t/ C025100Kw 1.1510151.010145.43101325 C时，纯水中时，纯水中H+=OH=1.0 10-7 molL-1pH = - lgH+pOH = - lgOH-酸性溶液：酸性溶液：H+ OH- pH 7中性溶液：中性溶液：H+ = OH- pH = 7 pOH = 7碱性溶液：碱性溶液：H+ 7
14、pOH 10-6 molL-1时：时： 强碱溶液强碱溶液H+ = OH c Kw / / OH = OH c OH2 c OHKw = 0OH c近似式近似式1. 强酸强碱溶液强酸强碱溶液pH的计算的计算24Kccw2 H24Kccw2 OH例：计算例：计算 2.0 10-7molL-1 HCl溶液的溶液的pH。解：由于解：由于c 10-6molL-1，故可用近似式计算故可用近似式计算OH = 1.0 10-4 molL-1 H+ = 1.0 10-10 molL-1 pH = 10.001714277Lmol102.42101.04)10(2.0102.0H24Kccw2 一元弱酸一元弱酸(
15、HA)溶液溶液PBE：H+ = A + OHHKHAKHwa waKHAKH )H-(cKHa 一元弱碱一元弱碱(A)溶液溶液H+ + HA = OHOHOHAKKbw wbKAKOH )OH-(cKOHb 近似式近似式精确式精确式时时当当wa(b)20KcK cKHa cKOHb 最简式最简式时时当当400c/K a(b) 2. 一元弱酸弱碱的解离平衡及一元弱酸弱碱的解离平衡及pH的计算的计算例：计算例：计算 0.010 molL-1 HAc溶液的溶液的pH。解：解：400568.2101.760.010Kc 20K0.010101.76 cK5aw-5a 145amol104.20.010
16、101.76cKLHpH = 3.38故可用最简式进行计算故可用最简式进行计算例：计算例：计算 0.100 molL-1 NaAc溶液的溶液的pH。解：解：400105.680.100Kc 20K0.100105.68 cK10bw-10b 1610bLmol107.50.100105.68cKOH_pOH = 5.1210514awb105.68101.76101.0KKK:Ac 对对pH = 8.88故可用最简式进行计算故可用最简式进行计算练习：练习：(1)计算计算0.10 molL-1 一氯乙酸一氯乙酸(ClCH2COOH)溶液的溶液的pH。(Ka = 1.38 10-3)(2)计算计算
17、0.10 molL-1 NH4Cl 溶液的溶液的pH。(3)计算计算1.0 10-4molL-1 HCN溶液的溶液的pH。(4)计算计算0.10 molL-1 NH3 溶液的溶液的pH。(5)计算计算1.0 10-4molL-1 乙胺乙胺(C2H5NH2)溶液的溶液的pH。 (Kb = 5.6 10-4)(6)计算计算1.0 10-4molL-1 NaCN溶液的溶液的pH。答案答案: (1)1.96; (2)5.13; (3)6.62; (4)11.11; (5)9.94; (6)9.56。电离度电离度( )%100%1000eq0 ccc该弱电解质的初始浓度部分的浓度平衡时弱电解质已电离稀释
18、定律：稀释定律： 在一定温度下，某弱电解质的在一定温度下，某弱电解质的 电离度随着其溶液的稀释而增大电离度随着其溶液的稀释而增大初始浓度初始浓度 c 00平衡浓度平衡浓度 c c c c HAc(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + Ac-(aq)1c ccccK2a c K c K 111,c,c时, 400 Kc当a2aa PBE：H+ = HA + 2 A2 + OHHKHAHKK2HAHKHw22a2a12a1 HKH2K1HAHKHwa22a1 时且当wa1a1a2a220KKc1/20)1(Kc2KH2K精确式精确式AHKH2a1 近似式近似式时时当当400c/K a1
19、cKHa1 最简式最简式3. 多元弱酸多元弱酸(碱碱)溶液溶液pH的计算的计算例：计算例：计算 0.10 molL-1 H2C2O4 溶液的溶液的pH。解：解：400 105.90.10 K20KKc1101.7105.90.10106.42cK2K2-a1wa1325a1a2 cpH = 1.28 )H-(cKAHKHa12a1 H+ = 5.3 10-2 molL-1 练习：计算练习：计算 0.10 molL-1 Na2CO3 溶液的溶液的 pH 。pH = 11.62 故可用近似式进行计算故可用近似式进行计算例：计算例：计算 0.10 molL-1 H2S 溶液中溶液中 H+、 OH-
20、的浓度及的浓度及 pH。 已知：已知：Ka1 = 1.32 10-7 Ka2 = 7.1 10-15 解：解：H2S H+ + HS HS H+ + S2 H2O H+ + OH 平衡浓度平衡浓度 0.1-x x+y+z x-y/molL-1平衡浓度平衡浓度 x-y x+y+z y/molL-1平衡浓度平衡浓度 x+y+z z/molL-1yxKKaa 21zxKKwa 17a121032. 1 10. 010. 0)(Kxxxyxzyx4721015. 11032. 110. 0 xxx + y + z x x y x由于由于Ka1 很小，故很小，故0.10 x x H+ = 1.15 10
21、-4 molL-1pH = 3.94111414wLmol1070. 81015. 1100 . 1HOHKPBE：H+ + H2A = A2 + OHHKHHAKKHAHHwa2a1 a1-w-a2/KHA1KHAKH 精确式精确式时时相差很大且相差很大且与与当当wa2a2a120KcK KK a1a2c/K1cK H近似式近似式时时/ /当当20Kca1a2a1KK H最简式最简式4. 两性物质溶液两性物质溶液pH的计算的计算例：计算例：计算 0.10 molL-1 NaHCO3 溶液的溶液的 pH。20104.30.10Kc 20K0.10105.6 cK7a1w-11a2 解：解：19
22、117a2a1Lmol104.9105.6104.3KKHpH = 8.31故可用最简式进行计算故可用最简式进行计算例：计算例：计算 0.10 molL-1 NH4Ac 溶液的溶液的pH。20101.80.10(HAc)Kc 20K0.10105.6 c)(NHK5aw-104a解：解：17510a4aLmol101.0101.8105.6(HAc)K)(NHKHpH = 7.00故可用最简式进行计算故可用最简式进行计算PBE：H+ = A cb + OHH+ + HA ca = OHOHHcOHHcKAHAKHbaaa 精确式精确式当溶液为酸性当溶液为酸性HcHcKHbaa 当溶液为碱性当溶
23、液为碱性OHcOHcKHbaa 近似式近似式当酸和碱的分析当酸和碱的分析浓度都较大时浓度都较大时baaccKH 最简式最简式5. 弱酸及其共轭碱溶液弱酸及其共轭碱溶液pH的计算的计算例：计算例：计算 0.080 molL-1 二氯乙酸二氯乙酸0.12 molL-1 二氯乙酸钠溶液的二氯乙酸钠溶液的 pH。( pKa = 1.26 ) 解：先按最简式算出溶液的解：先按最简式算出溶液的H+121.26baaLmol103.70.120.08010ccKH由于由于H+与与ca、cb相比很接近，相比很接近，所以应采用近似式计算所以应采用近似式计算H0.12H0.08010H1.26 H+ = 0.02
24、2 molL-1pH = 1.65HcHcKHbaa 练习：练习：在在20.00ml 0.1000molL-1 HA ( Ka= 10-7.00 ) 溶液中，加入溶液中，加入 0.1000 molL-1 NaOH溶液溶液19.96 ml (此为滴定到化学计量点前此为滴定到化学计量点前0.2%)，计算溶液的计算溶液的 pH。pH = 9.56 分布系数分布系数( )4.2.2 溶液中酸碱各种存在溶液中酸碱各种存在 形式的平衡浓度的计算形式的平衡浓度的计算溶液中某型体的平衡浓度在总浓溶液中某型体的平衡浓度在总浓度中占有的分数称为该型体的度中占有的分数称为该型体的 1. 一元弱酸一元弱酸(碱碱)溶液
25、中各型体的分布溶液中各型体的分布aaHAKHHHK11AHAHAcHA aaAKHKAHAAcA- 以分布系数对溶液以分布系数对溶液pH作图作图分布曲线分布曲线1AHA %50 , 时 -AHAa pKpH-AHAa pKpH , 时A为主要存在型体为主要存在型体HA为主要存在型体为主要存在型体-AHAa pKpH , 时HAc的的分分布布曲曲线线2. 多元弱酸多元弱酸(碱碱)溶液中各型体的分布溶液中各型体的分布a2a1a12a1-HAKKKHHKHcHA-AHAAHAHcAH2222AH2a2a1a1222a2a1a1KKKHHHHKKHK11a2a1a12a2a1-2AKKKHHKKcA-
26、21AHAAH2 2为主要存在型体为主要存在型体时时AH , pKpH2a,1 为主要存在型体为主要存在型体时时-a,2a,1HA , pKpHpK 为主要存在型体为主要存在型体时时-2a,2A , pKpH H2C2O4的的分分布布曲曲线线H3PO4的的分分布布曲曲线线讨论：讨论： pKa1=2.12 pKa2=7.20 pKa3=12.36 (1) 三个三个pKa相差较大，共存现象不明显相差较大，共存现象不明显 (2) pH=4.7时时， 2 = 0.994 3 = 1 = 0.003 (3) pH=9.8时，时， 1 = 0.994 0 = 2 = 0.003ana2a1a2a12-na
27、1-1nnnAHKKKKKHKHHHn多元酸分布系数的通式多元酸分布系数的通式ana2a1a2a12-na1-1nna1-1nAHKKKKKHKHHKH-1 -nana2a1a2a12-na1-1nnana2a1AKKKKKHKHHKKK-n例：计算例：计算 0.10 molL-1 H2S 溶液中溶液中 H+、 OH、S2-的浓度的浓度 及及 pH。 已知：已知：Ka1 = 1.32 10-7 Ka2 = 7.1 10-15 解：解：H2S H+ + HS HS H+ + S2 H2O H+ + OH 平衡浓度平衡浓度 0.1-x x+y+z x-y/molL-1平衡浓度平衡浓度 x-y x+
28、y+z y/molL-1平衡浓度平衡浓度 x+y+z z/molL-1yxKKaa 21zxKKwa 17a121032. 1 10. 010. 0)(Kxxxyxzyx4721015. 11032. 110. 0 xxx + y + z x x y x由于由于Ka1 很小，故很小，故0.10 x x H+ = 1.15 10-4 molL-1pH = 3.94111414wLmol1070. 81015. 1100 . 1HOHKH2S 2H+ + S2 2a2a122a2a1222KKHKSHSKSHSH注：注：H2S饱和溶液中饱和溶液中H2S = 0.1 molL-12a2a12K10.
29、 0HKSyxxyyxyzyxKa)(2152101 . 7 yS 分布系数的意义分布系数的意义 联系分析浓度与平衡浓度联系分析浓度与平衡浓度HA = c HA 快速确定各型体分布的优势区域快速确定各型体分布的优势区域HFF3.45CNHCN9.314.3 酸碱解离平衡的移动酸碱解离平衡的移动在弱电解质中加入一种含有相同离在弱电解质中加入一种含有相同离子子 (阳离子或阴离子阳离子或阴离子) 的易溶强电解的易溶强电解质使弱电解质电离度降低的作用质使弱电解质电离度降低的作用同离子效应同离子效应HAc H+ + AcNaAc Na+ + Ac例：比较在例：比较在1.0 L 纯纯0.10molL-1H
30、Ac中和加入中和加入0.10mol NaAc以后两者的以后两者的H+、pH和电离度和电离度 。解解:%33. 1%10010. 01033. 1%10088. 2)1033. 1lg(lg1033. 110. 01076. 14001076. 110. 02010. 01076. 1) 1 (3313555cHHpHLmolcKHKcKcKaawa%0176. 010. 01076. 175. 4lg1076. 1)10. 0()10. 0(1076. 110. 0)(10. 0)(,10. 0)2(515511cHHpHLmolHHHAcAcHKLmolHAccHAcLmolAccAcmol
31、NaAca后加入例：若在例：若在90ml的的HAcNaAc溶液溶液(其中其中HAc和和 NaAc的浓度皆为的浓度皆为0.10mol L-1)中分别加入中分别加入 10ml的的0.010molL-1 HCl和和NaOH，溶液的，溶液的 pH各为多少？各为多少？解解： (1) 加入加入10ml的的0.010molL-1 HClHAc H+ + AcNaAc Na+ + AcH+ + Ac HAc 74. 4lg1080. 1091. 0)089. 0(1076. 1091. 0109010010. 09010. 0089. 0109010010. 09010. 015511HpHLmolHHHAc
32、AcHKLmolHAcLmolAca(2) 加入加入10ml的的0.010molL-1 NaOH76. 4lg1072. 1089. 0)091. 0(1076. 1089. 0109010010. 09010. 0091. 0109010010. 09010. 015511HpHLmolHHHAcAcHKLmolHAcLmolAcaOH + HAc H2O + Ac例：若在例：若在90ml纯水中分别加入纯水中分别加入10ml的的0.010molL-1 HCl和和NaOH，溶液的，溶液的pH各为多少？各为多少？解解： (1) 加入加入10ml的的0.010molL-1 HCl00. 31090
33、10010. 0lglgHpH(2) 加入加入10ml的的0.010molL-1 NaOH00.1100. 300.1400.1400. 3109010010. 0lglgpOHpHOHpOH1. 缓冲作用及缓冲溶液缓冲作用及缓冲溶液缓冲作用缓冲作用(缓冲能力缓冲能力)：能抵抗外加的少量强酸、强碱或水的影响，能抵抗外加的少量强酸、强碱或水的影响，而保持溶液而保持溶液pH不发生显著变化的作用不发生显著变化的作用缓冲溶液：缓冲溶液：具有缓冲能力的溶液具有缓冲能力的溶液4.3.1 缓冲溶液缓冲溶液(buffer solution)缓冲溶液的组成：缓冲溶液的组成：酸及其共轭碱酸及其共轭碱弱酸与弱酸盐：
34、弱酸与弱酸盐： HAcNaAc、H2CO3NaHCO3 H3PO4NaH2PO4 弱碱与弱碱盐弱碱与弱碱盐 NH3H2ONH4Cl Na2CO3NaHCO3 2. 缓冲作用原理缓冲作用原理AcHAcH aK大量大量 极小量极小量 大量大量HAcNaAc溶液：溶液：NaAc Na+ + AcHAc H+ + Ac达到新平衡时：达到新平衡时： HAc略有增加，略有增加，Ac略有减少略有减少 (1) 外加少量强酸时外加少量强酸时AcHAc变化不大，故变化不大，故pH基本不变基本不变Ac(大量大量) H+(外，少量外，少量) HAc(少量少量) (2) 外加少量强碱时外加少量强碱时达到新平衡时：达到新
35、平衡时： HAc略有减少，略有减少，Ac略有增加略有增加 AcHAc变化不大，故变化不大，故pH基本不变基本不变HAc(大量大量) + OH(外，少量外，少量) Ac(少量少量) H2O (3) 外加少量水，即溶液稍加稀释时外加少量水，即溶液稍加稀释时c(H+)虽然降低，但虽然降低，但c(Ac)也降低使同离子也降低使同离子效应减弱、效应减弱、HAc的解离度增加，所产生的的解离度增加，所产生的H+可维持溶液的可维持溶液的pH基本不变基本不变稀释后，共轭酸碱对浓度比值不会发生稀释后，共轭酸碱对浓度比值不会发生太大变化，可维持溶液的太大变化，可维持溶液的 pH 基本不变基本不变3. 缓冲溶液缓冲溶液
36、pH的计算的计算baccKAHAKH aaOHHcOHHcKAHAKHbaaa例：求例：求0.10 molL-1 NaH2PO4 Na2HPO4 溶液中的溶液中的pH = ? 81023. 62,aK1882442a,21023. 610. 010. 01023. 6)()(HH _LmolHPOcPOcK20. 7lgHpH例：求例：求 300 ml 0.50 molL-1 H3PO4和和 500 ml 0.50 molL-1 NaOH的混合溶液的的混合溶液的pH。反应反应解：先确定缓冲溶液的组分解：先确定缓冲溶液的组分继续反应继续反应故为故为NaH2PO4 Na2HPO4缓冲溶液缓冲溶液0
37、.15molH3PO40.25molNaOH生成生成0.15molNaH2PO4余下余下0.10molNaOH生成生成0.10molNa2HPO4余下余下0.05molNaH2PO41 -3241 -342L0.125mol10)500300(10. 0)(HPO L0.0625mol10)500300(05. 0)POH(cc1882442a2101 . 3125. 00625. 01023. 6 )(HPO)PO(H LmolccKH51. 7lgHpH例：若在例：若在 50.0ml 0.15molL-1 NH3 (aq)和和 0.20molL-1 NH4Cl组成的缓冲溶液中，加入组成的缓
38、冲溶液中，加入0.10ml 1.0molL-1 的的HCl ，求加入，求加入HCl前后溶液的前后溶液的pH各为多少？各为多少？110514341041. 715. 020. 0108 . 1100 . 1)()(HLmolNHcNHcKa解：加入解：加入 HCl 前前13. 9lgHpH1413202. 01 .501 .10)NH(148. 01 .5040. 7)NH(LmolcLmolc加入加入 HCl 后后 反应前反应前n / mmol 反应后反应后n / mmol NH3 + HCl = NH4Cl50.0 0.15 0.10 1.0 0.20 50.0=7.50 =0.10 =10
39、.0 7.40 0 10.1110514341058. 7148. 0202. 0108 . 1100 . 1)()(HLmolNHcNHcKa12. 9lgHpH 缓冲溶液的缓冲溶液的 pH 主要是由主要是由 值决定值决定 还与还与ca/cb比值有关比值有关 aK小结：小结： 缓冲能力与缓冲液中各组分的浓度有关缓冲能力与缓冲液中各组分的浓度有关 缓冲溶液的缓冲能力是有限的缓冲溶液的缓冲能力是有限的ca及及cb较大时，缓冲能力强较大时，缓冲能力强ca/cb 1时，缓冲能力大时，缓冲能力大(1)所选择的缓冲溶液，除了参与和所选择的缓冲溶液，除了参与和H+ 或或 OH 有关的反应以外，不能与反应体
40、系有关的反应以外，不能与反应体系 中的其它物质发生反应中的其它物质发生反应4. 缓冲溶液的选择和配制缓冲溶液的选择和配制(2)缓冲组分的缓冲组分的 值应尽可能接近所需的值应尽可能接近所需的pHapK35.12p PONa-HPONa 12pH33.10p CONa-NaHCO 10pH26. 9p ClNH- OHNH 9pH21. 7p HPONa -PONaH 7pH74. 4p NaAc - HAc 5pHa,34342a,2323a423a,14242aKKKKK欲配制的缓冲欲配制的缓冲溶液的溶液的 pH 应选择的缓冲组分应选择的缓冲组分(3)若 与所需pH不相等，依所需的pH 调整c
41、a/cb paK例：欲配制例：欲配制pH=9.20，c(NH3H2O)=1.0 molL-1 的缓冲溶液的缓冲溶液500ml，而用多少固体，而用多少固体NH4Cl？ 解：解：0 . 1)(108 . 1100 . 110)()(H451420. 934NHcNHcNHcKa141 . 1)(LmolNHc需固体需固体NH4Cl的质量为：的质量为：1.1 500 10-3 53.5 = 29.4 g例：欲配制例：欲配制pH=4.70的缓冲溶液的缓冲溶液500ml，问应用，问应用 50ml 1.0molL-1 NaOH和多少和多少1.0molL-1 HAc溶液混合，并需加多少水？溶液混合，并需加多
42、少水？ 解：设应用解：设应用x ml 的的HAc溶液溶液)()(1076. 110)()(H570. 4NaAccHAccNaAccHAccKamlxxNaAccHAcc1051 . 1500 . 1500 . 10 . 11 . 1)()(V(H2O) = 500 105 50 = 345 ml5. 缓冲溶液的应用及重要意义缓冲溶液的应用及重要意义 人体血液：人体血液：pH = 7.35 7.45 主要缓冲对：主要缓冲对：H2CO3NaHCO3 工农业生产方面：工农业生产方面： 分离分离Al3+ 和和 Mg2+ ：NH3H2O NH4Cl 土壤由于碳酸、硅酸、磷酸等及其共轭土壤由于碳酸、硅酸
43、、磷酸等及其共轭 碱的缓冲作用使其具有较稳定的碱的缓冲作用使其具有较稳定的pH，有，有 利于农作物的正常生长利于农作物的正常生长 1. 作用原理作用原理有机弱酸或弱碱，其酸式结构有机弱酸或弱碱，其酸式结构和碱式结构具有不同的颜色和碱式结构具有不同的颜色HIn(酸式酸式) H+ + In(碱式碱式) 2. 变色点和变色范围变色点和变色范围理论变色点：理论变色点：pH = pKa c(HIn)/c(In)=1变色范围：变色范围：pH = pKa 1指示剂的颜色转变依赖于比值指示剂的颜色转变依赖于比值c(In-)/c(HIn)4.3.2 酸碱指示剂酸碱指示剂3. 几种常见的酸碱指示剂几种常见的酸碱指
44、示剂(见教材见教材P127)指示剂指示剂变色范围变色范围pH颜色颜色PKHIn酸色酸色碱色碱色百里酚蓝百里酚蓝(TB)1.2 2.8红红黄黄1.658.0 9.6黄黄蓝蓝9.20甲基红甲基红(MR)4.4 6.2红红黄黄5.0甲基橙甲基橙(MO)3.1 4.4红红黄黄3.4酚酞酚酞(PP)8.2 10.0无无红红9.1百里酚酞百里酚酞(TP)9.4 10.6无无蓝蓝10.0溴甲酚紫溴甲酚紫(BCP)5.26.8黄黄紫紫溴百里酚蓝溴百里酚蓝(BTB)6.07.6黄黄蓝蓝7.34.4 酸碱中和反应酸碱中和反应4.4.1 酸碱中和反应的程度酸碱中和反应的程度1. 强酸强碱中和反应强酸强碱中和反应H+
45、 + OH = H2O14t101.0OHH1K2. 强酸弱碱中和反应强酸弱碱中和反应4at105.6(HAc)K1AcHHAcKH+ + Ac HAcH+ + NH3 NH4+94a34t101.8)(NHK1NHHNHK3. 强碱弱酸中和反应强碱弱酸中和反应9wa-t101.8K(HAc)KHAcOHAcKOH + HAc Ac + H2O4. 弱酸弱碱中和反应弱酸弱碱中和反应44aa34-t103.2)(NHK(HAc)KHAcNHNHAcKNH3 + HAc Ac + NH4532a232a1-2332-3-3t102.2)SiO(HK)CO(HKSiOCOHHCOHSiOKH2CO3
46、 + SiO32- HSiO3 + HCO3332a132a1-332-332t102.0)SiO(HK)CO(HKHSiOCOHHCOSiOHKH2CO3 + HSiO3- H2SiO3 + HCO34.4.2 中和反应过程中中和反应过程中 溶液溶液 pH 的计算的计算1. 酸碱等量反应时溶液酸碱等量反应时溶液pH的计算的计算(1) 强酸强碱等量中和强酸强碱等量中和HCl + NaOH = NaCl + H2O平衡时，平衡时，H+ = OH = 10-7 molL-1pH = 7.00(2) 强酸强酸(碱碱)与弱碱与弱碱(酸酸)等量中和等量中和HCl + NH3 NH4+ + ClNaOH
47、+ HAc NaAc + H2O(3) 弱酸与弱碱等量中和弱酸与弱碱等量中和HAc + NH3 NH4+ + Ac2. 酸碱非等量混合时溶液酸碱非等量混合时溶液pH的计算的计算(1) 强酸强碱混合强酸强碱混合按过量者计算溶液的按过量者计算溶液的pHHCl + NaOH = NaCl + H2O(2) 强酸强酸(碱碱)与弱碱与弱碱(酸酸)混合混合强酸强酸(碱碱)过量：过量：按剩余的强酸按剩余的强酸(碱碱)与生成的与生成的弱酸弱酸(碱碱)(一般可忽略一般可忽略)的混合溶液计算的混合溶液计算弱碱弱碱(酸酸)过量：过量：按剩余的弱碱按剩余的弱碱(酸酸)与生成的弱酸与生成的弱酸(碱碱)的混合溶液的混合溶
48、液(即缓冲溶液即缓冲溶液)计算计算HCl + NH3 NH4+ + ClNaOH + HAc NaAc + H2O(3) 弱酸与弱碱混合弱酸与弱碱混合弱酸过量：弱酸过量：按弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液计算按弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液计算HAc + NH3 NH4+ + Ac弱碱过量：弱碱过量：按弱碱及其共轭酸组成的缓冲溶液计算按弱碱及其共轭酸组成的缓冲溶液计算 滴定滴定(容量容量)分析法分析法将被测试样制成溶液置于将被测试样制成溶液置于锥形瓶中，用已知的准确锥形瓶中，用已知的准确浓度的溶液浓度的溶液 (滴定剂滴定剂) 通过通过滴定管逐滴到待测溶液中滴定管逐滴到待测溶液中来测定的分析方法来测定
49、的分析方法4.5 酸碱滴定分析酸碱滴定分析4.5.1 滴定分析法概述滴定分析法概述一、基本概念一、基本概念 指示剂指示剂 化学计量点化学计量点(sp)当滴定剂的物质的量与被滴定物的物质的量正当滴定剂的物质的量与被滴定物的物质的量正好符合滴定反应式中的化学计量关系时，则反好符合滴定反应式中的化学计量关系时，则反应到达了化学计量点，也称理论终点应到达了化学计量点，也称理论终点通过改变颜色来指示滴定终点的化学试剂通过改变颜色来指示滴定终点的化学试剂 标准溶液标准溶液滴定分析中已知的准确浓度的置于滴定管中滴定分析中已知的准确浓度的置于滴定管中的滴定剂溶液的滴定剂溶液 滴定滴定(终点终点)误差误差(Et
50、)滴定终点与化学计量点之间的差别滴定终点与化学计量点之间的差别 滴定曲线滴定曲线以滴定剂的加入量为横以滴定剂的加入量为横坐标，以溶液的坐标，以溶液的pH为为纵坐标作图得到的曲线纵坐标作图得到的曲线 滴定终点滴定终点(ep)滴定过程中指示剂颜色突变而停止滴定的那一点滴定过程中指示剂颜色突变而停止滴定的那一点二、滴定分析方法分类二、滴定分析方法分类酸碱滴定法酸碱滴定法配位滴定法配位滴定法(络合滴定法络合滴定法)氧化还原滴定法氧化还原滴定法沉淀滴定法沉淀滴定法三、滴定分析方法的特点三、滴定分析方法的特点 适用于常量分析适用于常量分析(含量含量 1%)的测定的测定 准确度高，相对误差一般不大于准确度高
