酸碱平衡与酸碱滴定法3

1/ 47 2011.3.24 期中考试安排： 时间：4月7日（周四）10:10-12:00 地点：二教105 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 型：填空40%、单项选择（4选1）20%、计算40% 有10分填空或选择题由同学们命题，要求： • 每班限30题（须附解题过程及 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 ）； • 请各班班长整理好后于4月2日之前发给我； • 转专业的同学可单独发给我。 通 知 2/ 47 2011.3.24 上期内容回顾（一） 酸碱溶液H+浓度计算流程 全面考虑、分清主次、合理取舍、近似计算！ Kac>20Kw，c/Ka<400？ Ka2c>20Kw，c/Ka1>20？ 3/ 47 2011.3.24 上期内容回顾（二） 酸碱溶液的几种类型 弱酸（碱） HA、H2A… 两性物质 HA-及类两 性物质A- +HB 混合酸 （碱）—— 强+弱、弱+ 弱 共轭酸（碱） HA+A- 酸碱溶液的H+浓度计算小结 判断条件, 确定用 近似式或最简式。 先用最简式计算， 再看是否合理？ 4/ 47 2011.3.24 •硼酸是一元弱酸（pKa=9.24），其酸性来源不是本身给出质 子，而是由于硼是缺电子原子，能与水分子中的OH-加合， 而释放出H+。 •利用这种缺电子性质，加入多羟基化合物（如甘露醇和甘油 等）生成稳定配合物，以强化其酸性（络合酸）。 习题3.6(5) 写出下列物质水溶液的质子条件：NaAc+H3BO3 上期内容回顾（三）     3 4 2 3 3 3 3 2 4 Ac H BO PCE H HAc OH H HA B(OH) Hc H BOO H BO H O B(OH) H or                                   零水准： ， ： 3 3 2 3 3 a a NaOH p 4.26 H BO (p 9.24) H O (NaOH) (H BO ) K n n K       以 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 溶液滴定 络合酸（ ） 多元醇 5/ 47 2011.3.24 3.1 酸碱反应及其平衡常数 3.2 酸度对弱酸（碱）型体分布的影响 3.3 酸碱溶液的H+浓度计算 3.4 酸碱缓冲溶液 3.5 酸碱指示剂 3.6 酸碱滴定曲线和指示剂的选择 3.7 终点误差 3.8 酸碱滴定法的应用 第3章 酸碱平衡与酸碱滴定法 6/ 47 2011.3.24 Buffer Microsoft ® Encarta ® 2006. © 1993-2005 Microsoft Corporation. All rights reserved. Something that separates potentially antagonistic entities, as an area between two rival powers that serves to lessen the danger of conflict. A substance that minimizes change in the acidity of a solution when an acid or base is added to the solution. 7/ 47 2011.3.24 3.4 酸碱缓冲溶液（Buffer）   + + H + H HA A A H A aK          8/ 47 2011.3.24 生理缓冲溶液 人体液（37℃）正常pH为7.36～7.44。人日均耗O2 600 L，产生 CO2酸量约合2 L 浓HCl，除呼出CO2及肾排酸外，归功于血液的 缓冲作用。人体血液pH若偏离超过0.4 pH单位就有生命危险！ 血红蛋白 HHb-KHb 血浆蛋白 HPr-NaPr 氧络血红蛋白 HHbO2-KHbO2 磷酸盐 H2PO4 --HPO4 2- 碳酸盐 H2CO3-HCO3 - （1.35 mmolL-1～27 mmolL-1） pH=6.10+lg20=7.40 9/ 47 2011.3.24 3.4.1 缓冲容量和缓冲范围 w + a a pH pH HA PCE H OH A H H A a H b - H A d d c b c KK dd b b K                                   - - + 可以看做在 溶液中加入强碱， 浓度分别为 和 ： 体系 缓冲容量（）：1 L 溶液中引入强碱或强酸的物质的量 与pH变化量的比值。 10/ 47 2011.3.24     + + + w H O 0 HA-H 1 A a a a 2 a PCE H OH A H H d 2.3 H OH dpH H H H 2.3 H OH c K K b b c K K K b c x x                                                                             - - - - - + + 精确 ： 酸缓冲容量的 式： 11/ 47 2011.3.24 2 4 6 8 10 12 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 (2.88) (8.88) (3.76) (5.76) NaAc HAc + NaAc (pK a =4.76) (1:1) HAc  pH H + OH - -pH曲线 强酸：H+ ＝2.3[H +] （pH<3） 强碱：OH-＝2.3[OH -]（pH>11） 共轭体系：HA-A- ＝2.3cx0x1 12/ 47 2011.3.24 共轭体系缓冲容量的特点 ∝c，c增大，增大； [H+] = Ka （pH=pKa）时，max = 0.575c 缓冲范围： pKa-1 < pH < pKa+1 pH x  pKa + 1 x1=0.09, x0=0.91 0.33max pKa - 1 x1=0.91, x0=0.09 0.33max pKa  2 0.99, 0.01 0.04max 13/ 47 2011.3.24 3.4.2 缓冲溶液的选择 有较大的缓冲能力 c较大 （0.01～1 molL-1） pH ≈ pKa， 即ca : cb ≈ 1:1 不干扰测定 例：用EDTA滴定 Pb2+时，不用 HAc-Ac-控制pH！ HAc – NaAc ： pKa= 4.76（pH4~5.5） NH4Cl– NH3： pKb= 4.75（pH8~10） (CH2)6N4 – (CH2)6N4H +： pKb= 8.87（pH4.5~6） 14/ 47 2011.3.24 缓冲溶液的配制 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 缓冲溶液浓度的计算方法： • 缓冲容量法 • 缓冲溶液pH计算式法 • 摩尔分数法 15/ 47 2011.3.24 缓冲溶液浓度的计算方法一 0 1 pH pH 2 b .3 a d c d x d x d         缓冲容量法： • 根据引入的酸（碱）量求 ； • 根据所需pH求总浓度c； • 按x0与x1的比值配制总浓度为c的缓冲溶液。 16/ 47 2011.3.24                 9.25 9.25 3 3 2 2 2 2 9.35 1 9.35 4 4 4 3 3 3 - a a 1.0 10 200 10 4.2 10 0.12 H 2.3 H 4.2 10 10 0.074 d mol L 2.3 10 NH dpH 10 10 Cl NH Cl NH Cl NH NH NH c c m c x V M c x V V c b K K                                              又 例3.17 欲制备200 mL pH=9.35 的NH3-NH4Cl缓冲溶液，且使 该溶液在加入1.0 mmol HCl或NaOH时，pH的改变不大于 0.12单位，需用多少克NH4Cl 和多少毫升1.0 molL -1氨水？ 解： 17/ 47 2011.3.24 缓冲溶液浓度的计算方法二 b 0 a 1 a 1 a 0 a a a a a b b a a b a b b a b b a b 1 a b a a a 1 pH pH p lg pH pH p lg pH p lg pH p lg pH p lg pH p lg pH c c c c c c c c c c c c K K K K K K c c c c c cc c c                             按所需 得： 按引入的酸（碱）量 （ ）及 变化限度列出下式； 或 联 缓冲溶液 计算式法 立 ： 或 b a b c c c         根据 、 及所需溶液体积配制溶液。 18/ 47 2011.3.24 缓冲溶液浓度的计算方法三                     0 1 0 a a 0 0 b 0 a 0 a b 0 pH pH HA A pH p lg p lg pH H Na A A O A HA HA H A HCl xc c x c x c c x x K K c c x xc c x cc               总 总 总 总 总 分别计算 和 时的 、 ； 根据引入的酸的量 ， 或引入的碱的量 ，求出 ； 摩尔分数法 ， ： 时， 。 19/ 47 2011.3.24 常用缓冲物质 弱酸 pKa 弱碱 pKb 氨基乙酸 2.5 9.7 六次甲基四胺 8.74 氯乙酸 2.7 三乙醇胺 7.9 甲酸 3.65 三羟甲基甲胺 5.79 丁二酸 4.00 5.28 NH3 4.63 乙酸 4.65 柠檬酸 3.0 4.4 6.1 碳酸 6.3 10.1 硼砂 9.24 磷酸 2.0 6.9 11.7 20/ 47 2011.3.24 pKa：3, 5, 7, 9, 11五种弱酸 c ≈ 0.1 molL-1, max= 0.058 全域缓冲溶液-pH图 0 2 4 6 8 10 12 14 pH  0.100 0.075 0.050 0.025 0.000 B-R缓冲溶液：由浓度均为0.04 molL-1的H3PO4、HAc和H3BO3混合而成， 向其中加入不同体积的0.2 molL-1 NaOH，即可得到所需pH的缓冲溶液。 21/ 47 2011.3.24 3.4.3 标准缓冲溶液 Genet Bio All rights reserved. 标准缓冲溶液 pH（25oC） 饱和酒石酸氢钾（0.034 molkg-1） 3.557 邻苯二甲酸氢钾（0.050 molkg-1） 4.008 0.025 molkg-1 KH2PO4 + 0.025 molkg-1 Na2HPO4 6.865 硼砂 （0.010 molkg-1） 9.180 饱和氢氧化钙 12.454 • 标准缓冲溶液的pH是实验测定的，用于校准酸度计； • 计算此类溶液的pH时必须做活度校准！ 22/ 47 2011.3.24 甲基橙 Methyl Orange （MO）pKa=3.4 3.5 酸碱指示剂 4.4黄 4.0橙 3.1红 作用原理——酸型和碱型具有不同的颜色！   + + a In In HI H + In H n H K          23/ 47 2011.3.24 红 橙 黄 0 2 4 6 8 pH 3.1 4.4 0.66 0.34 0.91 0.09 0.8 0.2 1.0 0.5 0.0 x 甲基橙的 x-pH图 pKa=3.4，pT=4.0（滴定指数） 理论变色间隔： 3.41，即2.4~4.4 实际变色间隔： 3.1~4.4 24/ 47 2011.3.24 MO MR PP 3.1 4.4 4.4 6.2 8.0 9.6 4.0 pT 5.0 pT 9.0 常用单一酸碱指示剂时的注意事项 百里酚酞：无色 9.4——10.0浅蓝——10.6蓝 人眼对红色较敏感！同时“见红”以后难以从眼中消失！ 25/ 47 2011.3.24 混合指示剂 例：甲基红+溴甲酚 5.0——5.1——5.2 暗红 灰 绿 • 用于Na2CO3标定HCl时指示终点； • 由于颜色互补使变色间隔变窄，变色敏锐。 26/ 47 2011.3.24   - a + In H HIn c K a a c a         双色指示剂影响不大； 而对于总浓度为 的 指示剂 （如酚酞）， 人眼观察到红色碱型的 最低浓 值度为 单色 固定 影响指示剂变色间隔的因素   c a In I H H H In n n HI K              指示剂用量 宜少不宜多， 看清颜色即可 温度 温度影响Ka 一般应在室温滴定， 即使反应需要加热 也要冷却后再滴定。 盐类 离子强度影响Ka c 27/ 47 2011.3.24 滴定分析法 滴定管 滴定剂，HCl 被滴定溶液， Na2CO3 2HCl+Na2CO3=2NaCl+H2CO3 •化学计量点（sp） •滴定终点（ep） •指示剂（In） •终点误差（Et ） 28/ 47 2011.3.24 3.6 酸碱滴定曲线和指示剂的选择 3.6.1 强酸碱的滴定             14.00 w + 1 + t 2 1 10 1 H HCl 0.1000 mol L pH 1.00 2 sp HCl NaOH H HCl HCl NaOH 0.1 % H OH H O K K c cV cV c V V                       （） 滴定前： ， （ ）滴定开始至 前： 未中和的 如滴 滴定反应常 定至 时， 数： + -1-5 0.1000 20.00 0.1000 19.98 H 20.00 19.98 5.0 10 mol L pH 4. 30             例：0.1000 molL-1 NaOH滴定20.00 mL同浓度的HCl。 29/ 47 2011.3.24           + + 3 sp H OH pH 7.00 NaOH HCl 4 sp OH NaOH HCl NaOH 0.02 H 0.1000 40.02 0.1% cV cV c V V                        （ ） 时： ， （ ） 后： 过量的 如滴定至 时， -1-5 5.0 10 mol L pH 9 .70    30/ 47 2011.3.24 0.1000 mol·L-1 NaOH滴定20.00 mL同浓度 HCl NaOH （mL） T% 剩余HCl （mL） 过量 NaOH （mL） pH [H+]计算 0.00 0 20.0 1.00 滴定前：[H+]=c(HCl) 18.00 90.0 2.00 2.28 19.80 99.0 0.20 3.30 19.98 99.9 0.02 4.30 20.00 100.0 0.00 0.00 7.00 sp：[H+]=[OH-] =10-7.00 molL-1 20.02 100.1 0.02 9.70 20.20 101.0 0.20 10.70 22.00 110.0 2.00 11.68 40.00 200.0 20.00 12.52         HCl NaOH H HCl NaOH sp cV cV V V       前：         NaOH HCl OH HCl NaOH sp cV cV V V       后： 突 跃 31/ 47 2011.3.24 http://www.chembio.uoguelph.ca 32/ 47 2011.3.24 强酸碱滴定曲线 0.1000 mol·L-1 NaOH 0.1000 mol·L-1 HCl 0.1000 mol·L-1 HCl 0.1000 mol·L-1 NaOH pH 12 10 8 6 4 2 0 0 100 200% 滴定百分数，T% 9.7 sp+0.1% 4.3 sp-0.1% sp 7.0 突 跃 9.0 5.0 4.0 9.8 8.0 3.1 *6.2 *4.4 PP MR MO PP 9.0 MR 6.2 MO 4.4 PP 8.0 MR 5.0 MO 33/ 47 2011.3.24 NaOH HCl 7.0 5.3 8.7 4.3 9.7 10.7 3.3 0 2 4 6 8 10 12 14 0 50 100 150 200 T/ % p H PP 9.0 3.1 6.2 4.4 5.0 4.0 MR MO 不同浓度的强碱滴定强酸的滴定曲线 浓度增大 10倍，突 跃增加 2 个 pH 单 位！ 0.01mol·L-1 1mol·L-1 0.1mol·L-1 34/ 47 2011.3.24   t a w 2 A HA OH HA OH H O A K K K               滴定反应常数： 3.6.2 强碱滴定一元弱酸（HA） 弱酸的Ka越大，滴定反应进行得越完全！ 35/ 47 2011.3.24 NaOH滴定HAc和HA时体系的pH变化 （0.10 molL-1）（Ka(HAc)=10 -4.76，Ka(HA)=10 -7.00） NaOH （mL） T% 组成 pH (HAc) pH (HA) [H+]计算式 0 0 HA 2.88 4.00 10.00 50.0 HA+A- 4.76 7.00 18.00 90.0 HA+A- 5.71 7.95 19.80 99.0 HA+A- 6.67 9.00 19.96 99.8 HA+A- 7.46 9.56 19.98 99.9 HA+A- 7.76 9.70 20.00 100.0 A- 8.73 9.85 20.02 100.1 A-+OH- 9.70 10.00 20.04 100.2 A-+OH- 10.00 10.14 20.20 101.0 A-+OH- 10.70 10.70 22.00 110.0 A-+OH- 11.68 11.68 + a HAH K c     + a HA H A K         b A OH K c       NaOHOH HAc      与滴定强酸 的pH相同！ 36/ 47 2011.3.24 强碱滴定弱酸滴定曲线 37/ 47 2011.3.24 强碱滴定弱酸滴定曲线 0 100 200 T% pH 12 10 8 6 4 2 0 HAc Ac- Ac-+OH- 突 跃 6.2 4.4 3.1 9.7 8.7 7.7 4.3 5.0 4.0 PP MR MO HAc HCl 0.1000 molL-1 NaOH 0.1000 molL-1 HAc 突跃处于 弱碱性， 只能选酚 酞作指示 剂！ 38/ 47 2011.3.24 pH 1 mol·L-1 0.1 mol·L-1 0.01 mol·L-1 6 4 2 8 10 12 9.2 8.7 8.2 HAc HCl 10.7 9.7 8.7 7.7 突跃范围 0 50 100 150 T% 4.76 NaOH滴定不同浓度的HAc 浓度增大 10倍，突 跃增加 1 个 pH 单 位！ apH p 3K  39/ 47 2011.3.24 HA A- A-+OH- T% pH 12 10 8 6 4 2 HCl HAc HA pKa=7 pKa=4.76 甲基红 甲基橙 O O O O O 10.0 9.7 7.7 4.3 0 50 100 150 200 百里酚酞 酚酞 0.1mol·L-1 NaOH滴定0.1mol·L-1 HA （Ka不同） Ka 增 大 10 倍， 突 跃 增 加1 个 pH 单 位！ 滴定突跃 HCl：4.3-9.7 HAc：7.7-9.7 HA：9.7-10.0 对于0.1 molL-1 的HA，Ka≥10 -7 才能准确滴定！ （Et≤0.2%） 即cKa≥10 -8 40/ 47 2011.3.24 0 50 100 150 200% 6.25 4.30 5.28 6.2 4.4 3.1 pH NaOH NH3 PP (8.0) 9.0 MR (5.0) MO (4.0) 强酸滴定弱碱 0.1000 molL-1 HCl 0.1000 molL-1 NH3，pKb=4.75 突跃范围 突跃处于弱 酸性，选甲 基红或甲基 橙 （ Et ＝ +0.2%）作 指示剂！ 41/ 47 2011.3.24 H++HA HA A A+OH- O NIII O NII O NI MIII O MII O MI O Ka=10 -9 Kb=10 -5 Ka=10 -7 Kb=10 -7 Ka=10 -5 Kb=10 -9 p H T% Q R S T 以K=10-7为界！ 一元弱酸（碱）及其与强酸（碱）混合体系的 滴定曲线总结（0.1molL-1） K<10-7时， 返滴定行 吗？ 42/ 47 2011.3.24 t sp n E n  （ 的滴定剂） （ 时应加入的 过量或不足 滴定剂） 3.7 终点误差 • ep在sp前时误差为负；在sp后时误差为正；采 用返滴定法时符号相反。 • 指示剂的变色点处于滴定突跃范围内（±0.1%） 时，Et ≤ 0.1%。 • 在同样条件下标定和滴定，误差基本抵消。 代数法 终点误差 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 43/ 47 2011.3.24 3.7.1 代数法计算终点误差                             sp sp s t ep ep ep ep ep ep ep ep t sp 2 p 1. NaOH NaOH HCl HCl HCl HCl sp NaOH HCl HCl NaOH HCl HCl NaOH HCl H O PCE NaOH H NaOH HCl HCl OH c V c V E c V V V V c c E c c c                     强酸（碱）的滴定 以 为例， 附近， 零水准： 、 、 ： 滴定           ep ep ep e sp s p ep e p p t t s p OH HNaOH HCl HCl HCl H OH NaOH HCl NaOH c c E c c E c                       定若是 ，滴 44/ 47 2011.3.24 例3.20 以0.1molL-1 NaOH滴定0.1molL-1 HCl，分别 以MO和作PP指示剂，求Et ？ ep ep ep e s ep 9.6 4.4 t ep 5.0 9.0 t sp p p 1 MO pH 4.4 OH H 10 10 100% 0.08% (HCl) 0.1/ 2 PP pH 9.0 OH H 10 10 100% 0.02% (HCl) /20 2 .1 E c E c                                     （） ， （ ） ， 解： 45/ 47 2011.3.24     ep t e 2 sp p 2. HA (NaOH) (HA) (HA) NaOH HA H O PCE (NaOH) H A OH MBE: (HA) HA A (NaOH) (HA) OH H HA c c E c c c c c E                                          强碱滴定弱酸 零水准： 、 、 ： ep ep et sp p OH H (HA) (HA) x c           • HCl滴定A- 如何计算? • NaOH滴定H2A至A 2-如何？ 46/ 47 2011.3.24 例3.21 以0.1molL-1 NaOH滴定0.1molL-1 HAc， 指示剂PP，求Et ？ ep t 5.0 9.0 9.0 9.0 - 4.76 7.0 t 7.0 - 4 s ep ep e 7p p 6e . p PP pH 9.0 OH H (HAc) (HAc) 10 10 10 100% 0.014% 0.1/ 10 +10 pH7.0 10 (HAc) 100% 1 2 0.6 1 % 0 + 0 E x c E x                                         ， 若滴定至 ， 解： 47/ 47 2011.3.24 作 业 3.10 3.13 注意： 学号为单数的同学交作业！