酸碱反应计算减滴定.docx

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1、其次章酸碱平衡和酸碱滴定法在水溶液中，酸度及水合作明显影响化学反应最重要的因素。建立于化学反应基础上的化学分析方法仍是目前应用特别广泛的分析方法，因而溶液中的酸碱平衡所涉及的主要问题是每一位分析工作者必需全面把握的。酸碱滴定法是化学定量分析中“四大滴定”之一，是我们学习化学定量分析首先学习的一种滴定分析不法。因此，学习本章内容还有一个重要的意义在于渐渐学会滴定分析学习中的一般规律和处理问题的一般思路及方法。本章的重点内容包括学会运用酸碱质子理论理解酸碱的含义和酸碱反应的实质，在此基础上把握水溶液中酸碱平衡的关系，并依据这些关系计算平衡状态时各组分的分布状况。把握了有关酸平衡的一般原理,进一步学

2、习酸碱滴定法的操作过程，有关理论计算及应用。我们将依据首先介绍酸碱平衡中的有关概念基本原理，最终到详细的分析应用的挨次渐渐深化的向大家介绍。第一节酸碱质子理论内容提要,本节主要介绍酸碱质子理论的有关内容。包括依据酸碱质子理论酸碱的定义：共钝酸碱对的概念和特点：溶剂的质子自递反应及水的离子积；酸碱强度的含义。重点和难点，本节重点是把握酸碱质子理论定义的酸碱包含的范国依据酸碱质子理论，酸碱反应的实质是什么？一、酸碱定义及解离反应L酸碱质子理论依据布郎斯台德(BranSted)酸碱质了理论认为：凡是能给出质子(W)的物质就是酸，凡是能接受质子的物质就是碱。这就是按酸碱质子理论酸碱的定义。2.酸碱的解

3、离以HB代表酸，在水溶液中有：+B酸HB发生解离，失去质子后成为碱B,Ka称为解离常数，Ka=上巴，温度肯定时Ka为一个aHB与HB本性有关酸常数。二、共朝酸碱对当酸HB解离时，除了给出H+,还生成它的碱式型体B,同理，B-可以获得个H-变为酸式型体HBl=象HB和B这样仅仅相差外质子的酸碱型体称为共枕酸碱对。三、酸碱中和反应的实质依据酸碱质子理论，酸碱反应的实质就是酸失去质子，碱得到质子的过程，酸碱反应是酸碱之间发生了质子转移。四、溶剂水的质子自递同种溶剂自身分子之间质子的转移称为质子自递反应。其平衡常数称为质子自递常数(Ks),对于水有：H2O+H2OH30+0HClHyOOH2CLH2O

4、在纯溶剂或稀溶液中，溶剂活度(a比0)取值为1,则Ks=aHCoaOH.肯定温度下，KS为常数，称活度积，对于水习惯记作Kw。常温时Kw=LOXlO14依据溶剂水的质子自递，可以推知共加酸碱对的酸的解离常数Ka和碱的水解常数Kb之间始终有KaKb=Kw强碱滴定弱酸时:rIjIA + OH = A强酸滴定弱碱时Fr+ A = HAH2OK.=Kwha Kb五、酸碱的强度酸碱的强弱不仅取决于酸碱的本质，而且与它所在的溶剂的性质关系很大。如HClo4、H2SO4.HC1、HNo3四种酸性的强度原来是有差别的，但以水为溶剂时，它们均完全解离,它们的强度被拉平到H3+O水平，而在冰醋酸溶剂中，强度有明显

5、差别，解离数分别为IOf8、10-8.2、W88和0-9.4。其次节水溶液中酸碱平衡内容提要,本节主要介绍酸碱溶液中各型体的分布状况。通过学习酸碱溶液中各种平衡关系，最终达到计算各型体分布的目的。重点和难点，本节的重点在于把握酸碱溶液中的平衡关系，正确娴熟的书写出各溶液中的等衡关系式，并能够通过合理的数学处理推导出各种酸碱溶液的PH值计算公式。授课方式：讲授为主、指导同学自学为辅。一、酸碱溶液中的平衡关系1 .物料平衡在分析化学中，某种物质在溶液中总浓度为分析浓度，通常用物质的量浓度C(molL)表示。当溶液中物质达到平衡时，各型体的浓度称为平衡浓度，通常用表示。在一个化学平衡体系中，某给定物

6、质的总浓度等于各种存在形式的平衡浓度之和。此关系称物料平衡，某数学表达式称物料平衡方程，用MBE表示。例如浓度为C(molL)HAc溶液的MBE为：HAc+ALI=C例如浓度为C(molL)H2C2O4溶液的MBE为H2C2O4+HC2O4l+(C2O42I=C2 电荷平衡依据电中性原则，溶液中阳离子所带总的电荷数与阴离子所带总电荷数恰好相等。此电中性原则称为电荷平衡。其数学表达式称为电荷等衡式，用CBE表示。例如Na2CO3溶液中的CBE：(H+Na+=0H+HC03-+2C0323 .质子条件及质子等衡式依据酸碱质子理论，酸碱反应达到平衡时，全部酸失去质子数等于全部碱得到的质子数。酸碱之间

7、质子转移的等衡关系称为质子条件，其数学表达式称质子等衡式，用PBE表示。书写酸碱溶液的PBE一般经过以下步骤：选取参考水准(零水准)通常选溶液中大量存在的参加质子转换的起始酸碱组分和溶剂分子作为基准态物质。以基准态物质作参照，与溶液中其它组分比较质子得失关系和得失数目。依据得失质子等衡原理，写出PBE如NaHCO3溶液的PBE选HCO3和HzO作基准态物质。溶液中还存在组分为H2CO3、CO3:、HOH-等，Na*不参加质子转移。其中H2CO3与HCO3比较，得一个质子，H+(H3+O)与HzO比较，也得一个质子，而Cch2一、OH-分到是失一个质子后的组分，因此，PBE为：(H+H2CO3=

8、C32+OH1书写PBE时应留意以下几点:与基准态物质比较得失质子数为2个或更多时，应写出系数；当溶液中同时在一对共加酸碱对时，只能其中某一型体作参考水准。如amolL,NH3H2O和bmol/L、NH40混合液的PBE0当选NH3-H2O和H2O为基准态物质时，有H1+NH4+1-b=0H同理，选NHJ和HzO为基准态物质时，有H*=OH+NH3-a通过物料平衡和电荷平衡方程可推导出质条件例：NaNH4HPO4由MBE:Na+=NH)+NH3Na+=H3PO4+H2PO4+HPO42-+PO?-由CBE:H+Na+NH4+=0HI+H2PO4+2HPO42+3P0lIH+=IOH-J+H2P

9、O4J+2HPO421+3PO43-Na+-NH1IH+J=IOH-J+IH2PO4J+2lHPO42+3PO43一Na+-Na+NH3IH+=OH-J+H2PO4J+2HPO42+3PO4v1-2(H3PO4+IH2PO4IHPOr1+PO43D+INH3JIH+J=IOH-J+INH3+P0)-IH2PO4I-2H3PO4移项得：H+IH2PO4H+2H3PO4=OH-+(NHsl+IPO?与PBE全都二、酸碱溶液中各种组分的分布分数某组分的分布分数是指该组分的平衡浓度占总浓度比例。用6表示。知道了分布分数就能知道该组分的平衡浓度。L一元酸溶液如HAC溶液，其中含有HAC和AC-两种组分依

10、据MBE,旬HAC+AL=Cc_4_HAc_H+HAC=CHAc+Ac-lKa+H+=4J=AJ=KaALCHAc+AcKa+H+6HAC+BAe-=I实际上分布分数的表达式在任一酸度的溶液中都成立，分布分数仅仅是溶液酸度的函数。2.多元酸溶液例如草酸，它以H2C2O4、HCzO和C2(2-三种形式存在，根分布分数的定义式，MBE以及酸的解离平衡关系，可以推导出s_+FH+2+H+zi+12CH+KaiO=HCQH+2+HKal+KalKa2,=KaIKa2c24H+2+H+Ka1+Ka1Ka2可见，它们也仅是溶液酸度的函数。各组分的分布分数是有规律的，我们以后不必推导，直接写出。对于n元酸，

11、其分母为n+1项相加，第一项为H+F，以后按H+的降次辕排列，分别增加Kai,Ka2,Ka3等项。你能直接写出H3PO4溶液中各型体的分布分数吗？2.3质子条件和酸碱溶液PH值计算由分布分数表达式知道，要计算酸碱溶液中各种存在形式的平衡浓度就必需首先计算溶液的H+的平衡浓度。L强酸（强碱）溶液以浓度为Cmol/L的一元强酸HX为例，PBE为H+-C=OHV（OHHH+I=KwIH+=+CH+IH+2-CH+-Kw=0即h-C+C+4Kw例如：计算l.OX107mol-rHCl溶液的PH值.此时水的离解需要考虑：由H+=CC24Kw1.0IO-71,010-7241.010-4=1.62101m

12、ol1,PH=22LgH+=6.79当CelOFmOL时C2+4Kw=C2H+）=C当C特别小时，H+=JRB关于一元强碱，情形类似，请大家自学。2一元弱酸（强碱）溶液设浓度为Cmol/L的弱酸HA,其PBE为:IH+l=A+OHI由弱酸的解离平衡和水的离子积得到：MH1+KwH+H+H=KaHA+Kw当KaHA4CKae20KW时，有H+J=KaHA=Ka(C-H+)即H+2+Ka(H+-Cka=0解一元二次方程取正根得到hj=Ka+JK(T+4CK。2当CKaN20KW且乒力500时，C-H+CH+l=CKaKa当冬二500,但CKa=KW时，H*=JCKa+KwKa对于一元弱碱，求得的是

13、OH,将Ka换作Kb,其处理方法相同。4多元弱酸(碱)溶液对于多元弱酸碱溶液PH值的计算，我们要求把握那些可以忽视二级解离的弱酸碱，也就是当作一元弱酸碱处理。以浓度为CmOI/L的二元弱酸HzA为例，其PBE为：I=OH+HA+2A2-同样可以依据弱酸的解离平衡及水的离子积进行代换，得到：ru_H2AKa12H2AKaKa2,KwH+H+2H+为了避开得到难解的三次方程，整理为：H=H2AKal(1+瞥)+KWVI”1当四三石罩之wo.05时，可忽视二级解离，得到H+CKaW=yKalIH2A+Kw此式与一元弱酸的计算公式相同，其处理方法一样。大家课后总结二元弱酸和弱碱的计算公式。对于三元以上

14、的弱酸碱我们不作要求，将在后续课程中介绍。4 .混合酸(碱)溶液弱酸与强酸的混合以Cmol/LHAc和Camol/LHCI混合为例，PBE为：H+-Ca=OH+AcI由于溶液呈酸性，OH可忽视所以H+七IAC-+Ca=C+CaH+Ka整理得至IJH+J2-(Ca-Ka)H+1-Ka(Ca+C)=O(CCI-Ka)个(Ca-Ka)+4Kcz(Cc+C)H=2只有当弱酸的解离常数Ka很小，强酸浓度C不太小时，混合液可看作是强酸溶液。弱酸与弱酸混合当浓度为CHA和CHB的两弱酸HA和HB混合时，有IH+I=NCHAKHA+ CHBKHB其推导过程大家自学5 .两性物质溶液我们只要求把握弱酸的酸式盐和一元弱酸弱碱盐两类简洁两性物质溶液PH值的计算。酸式盐设浓度为Cmol/L的酸式,盐NaHA,PBE为H