第四章酸碱滴定法（课件）《分析化学(邢文卫)》第1课时（ 化学工业出版社第三版）

第 4 章 酸碱滴定法(Acid –Base Titration) 重点： 质子平衡式的写法及根据质子平衡式计算水溶液酸碱度的方法； 各类酸(碱)滴定可能性的判据； 化学计量点pH和突跃范围pH值的计算,影响突跃范围的因素及指示剂的选择原则; 酸碱滴定法的应用； 了解计算机在酸碱平衡处理中的应用。 概述(A brief review) 在水溶液中酸度(acidity)和水合作用是影响化学反应最重要的因素。迄今为止，建立于化学原理的测量方法仍占全部分析化学方法的主导地位，因此，不能全面掌握酸碱平衡所涉及的主要问题，就不可能成为一个合格的化学分析专家。 酸碱平衡研究的内容 由投料组分的浓度c和相关平衡常数Ka求算各种形式的浓度c或活度a 从pH和相关平衡常数Ka，求算分布分数 δ，是酸碱平衡讨论的重要内容。 相反，如果测出了某中形式的浓度，并且已知投料组分的浓度c，则可测算相关的平衡常数。 缓冲溶液的理论及应用。 酸碱指示剂，滴定曲线和终点误差。 酸碱平衡的研究手段 酸碱平衡的研究方法主要有: 代数法、图解法和计算机方法。 一般说代数法是基础，其他两种方法是它的表述形式或计算工具。下面就这三种方法做一个简单介绍。 a. 代数法 代数法是最常用的，是教科书中主要介绍的方法。它的理论性强，适用广泛是其它各种方法的基础。但代数法比较繁琐、冗长，计算过程复杂，有时甚至无求解，再者，它的直观性差，不易用来讨论离子酸碱的全貌，这是它在教学中不利的一面。 　　代数法在酸碱平衡中应用最为广泛。例如，pH值的计算，分布分数（或副反应系数）的计算，缓冲问题，滴定曲线，常数测定，离子强度计算等都主要使用代数法。 b. 图解法 图解法是应大力提倡和推广的方法，数和形的结合历来是数理科学领会复杂概念和解决深奥问题的常规手段。 c.计算机方法 计算机可以把我们从烦琐的计算中解放出来，并且它特别适合把公式转换为图形，有利于数和形的结合。随着计算机的普及和提高，这一方法肯定会成为分析化学各种计算的主要方法。不过，由于条件的限制，本教材还是以代数法和图解法作为主要内容。 酸碱平衡的理论基础 酸碱电离理论： 酸碱发生中和反应生成盐和水： HAc H+ + A - NaOH Na+ +OH - 电离理论有一定局限性，它只适用于水溶液，不适用于非水溶液，而且也不能解释有的物质(如NH3等)不含OH－，但却具有碱性的事实。 NaOH ＋ HAc NaOAc＋H2O 酸碱理论： 电离理论 质子理论 电子理论 软硬酸碱理论 ……. 酸(acid)：能解离出H＋的物质 碱(base)：能解离出OH－的物质 酸碱质子理论(proton theory) 1923年由布朗斯台德（Bronsted）提出。 凡是能给出质子（H+）的物质是酸； 凡是能接受质子的物质是碱。 酸 质子 + 碱 HAc H+ + OAc－ 这种因一个质子的得失而互相转变的每一对酸碱，称为共轭酸碱对。 共轭酸碱对 在分析化学中广泛采用的 是布朗斯台德（BrΦstead） 的酸碱质子理论，这是因为该 理论对酸碱强弱的量化程度最高，便于定量计算，它的缺点是不适合于无质子存在的酸碱体系。 酸碱半反应：共轭酸碱对的质子得失反应 HClO4 H+ + ClO4－ HSO4－ H+ + SO42－ NH4+ H+ + NH3 H2PO4－ H+ + HPO42－ HPO42－ H+ + PO43－ +H3N-R-NH3+ H+ + +H3N-R-NH2 可见酸碱可以是阳离子、阴离子，也可以是中性分子。 当一种酸给出质子时，溶液中必定有一种碱接受质子： HAc (酸1) H+ + Ac－ (碱1) H2O (碱2) + H+ H3O+(酸2) H3O+(酸2)+Ac－ (碱1) HAc (酸1)+ H2O (碱2) 溶剂水起碱的作用 碱在水溶液中接受质子的过程: 必须有溶剂水分子参加。在这里，溶剂水起到酸的作用。 可见，水即可作酸－给出质子，也可作碱－接受质子，是一种两性溶剂： NH3 + H+ NH4+ H2O H+ + OH－ NH3 + H2O OH－ + NH4+ H2O + H2O H3O+ + OH－ 水的质子自递常数 在水分子之间存在着的质子传递作用