3 酸碱滴定法（课件）- 《水分析化学》同步教学（水利水电版）

第三章 酸碱滴定法 第三章 酸碱滴定法 主要内容： 酸碱溶液有关浓度的计算 酸碱指示剂 酸碱质子理论 酸碱滴定法的基本原理 酸碱滴定法的应用 缓冲溶液 滴定终点误差 第三章 酸碱滴定法 3.1 酸碱质子理论 一、酸碱质子理论的基本概念 1、酸碱的定义 酸：凡能给出质子的物质是酸，如HCl、HAc、NH4+、HPO42-等； 碱：凡能接受质子的物质是碱，如Cl-、Ac-、NH3、PO43-等。 能给出多个质子的物质是多元酸，如H2SO4、H2CO3、H3PO4等；能接受多个质子的物质是多元碱，如SO42-、CO32-、PO43-等；既能给出质子又能接受质子的是两性物质，如HCO3-、H2O、HPO42-等。 第三章 酸碱滴定法 2、共轭酸碱对 酸失去质子后变成相应的碱；而碱接受质子后变成相应的酸。酸碱之间通过给出或接受质子的这种相互转化、相互依存的关系称为共轭关系，彼此称为共轭酸和共轭碱。 HA-A-称为共轭酸碱对。 共轭酸的酸性越强，给出质子的能力也越强，则其共轭碱接受质子的能力就弱，碱性也就越弱；反之亦然。 酸碱半反应 第三章 酸碱滴定法 3、酸碱反应 酸碱半反应只表明了共轭酸和共轭碱之间的相互转化关系，但这种反应不能独立存在，即酸不可能自动地给出质子，碱也不可能无中生有地结合质子。 酸碱反应实际上是两对共轭酸碱对共同作用的结果，实质上是质子的转移。 第三章 酸碱滴定法 二、溶剂的质子自递反应 同种溶剂分子之间质子的转移作用称为溶剂的质子自递反应，其平衡常数称为溶剂的质子自递常数Ks 。 H2O作为一种溶剂，即可作为酸也可作为碱，而且H2O本身有质子传递作用。 其平衡常数 称为水的质子自递常数，用Ks表示。Ks=1.0×10-14（25℃）。 其平衡常数 （25℃）称为C2H5OH的质子自递常数。 溶剂自递反应常数的大小，标志质子溶剂能产生区分效应范围的宽窄。 第三章 酸碱滴定法 一元弱酸的离解平衡常数 三、水溶液中的酸碱平衡 1、酸碱的离解平衡常数 一元弱碱的离解平衡常数 Ka称为酸HA的离解常数。 Ka越大，表示该酸的强度越强；反之， Ka越小，则表示该酸越弱。 Ka在一定温度条件下是一个常数，与酸的浓度无关。 Kb称为碱A-的离解常数。 Kb越大，表示该碱的强度越强；反之， Kb越小，则表示该碱越弱。 Kb在一定温度条件下是一个常数，与碱的浓度无关。 第三章 酸碱滴定法 HA-A-互为共轭酸碱对，那么酸的Ka与其共轭碱的Kb之间的关系为： 2、共轭酸碱对的离解平衡常数之间的关系 对于二元酸H2A，其在水溶液中是分级离解的，离解常数分别为Ka1、Ka2，其相应的共轭碱的离解常数分别为Kb1、Kb2。则： 第三章 酸碱滴定法 对于三元酸H3A，其在水溶液中是逐级离解的，离解常数分别为Ka1、Ka2、Ka3，其相应的共轭碱的离解常数分别为尺Kb1、Kb2、Kb3。则： 例：计算HPO42-的pKb。 解：根据题意，HPO42-作为碱，其共轭酸为H2PO4- ，其离解常数为Kb2，因此所求HPO42-的Kb即为Kb2。 查表13得：pKa2＝7.21 第三章 酸碱滴定法 3.2 酸碱溶液有关浓度的计算 一、溶液中酸碱组分的分布 1、酸碱平衡体系的相关概念 （1）浓度与活度 在溶液中，带电离子之间及带电离子与溶剂之间的相互作用，使得离子在溶液中的浓度与有效浓度之间存在差别，通常将离子在溶液中表现的有效浓度称为活度(α)。活度与浓度之间的关系用下式表示： 在极稀的溶液中，γ＝1，这时可以用浓度代替活度。 本章主要涉及酸碱溶液各种型体浓度和溶液pH值的计算，除少数特殊情况外，大部分酸碱浓度和pH值的计算准确度要求不高(一般允许5％的误差)。通常用浓度代替活度，忽略离子强度对溶液浓度的影响。 第三章 酸碱滴定法 （2）酸的浓度和酸度 酸的浓度：指的是酸的分析浓度，即lL溶液中含有酸的物质的量，包括已离解的和未离解的酸的浓度，用mol/L来表示。 酸度：指溶液中H＋的浓度，通常用溶液的pH值来表示。 （3）平衡浓度、分析浓度及分布系数 平衡浓度：指在溶液中，各共轭酸碱对处于平衡状态时酸碱各种型体的浓度。 分析浓度：指溶液中酸碱各型体的平衡浓度之和，也称为总浓度。 分析系数：指溶液中某种酸碱组分的平衡浓度占总浓度的分数，用δ表尔。 第三章 酸碱滴定法 2、溶液中酸碱各种型体的分布 （1）一元酸 在一元弱酸(HA)的溶液中，存在两种型体即HA和A-，若其平衡浓度分别为[HA]和[A-]，弱酸的总浓度为c，则： 根据弱酸在溶液中的离解平衡，有： 第三章 酸碱滴定法 以δ0、δ1分别表示A-和HA在溶液中的分布系数，