4酸碱滴定法（1）（课件）- 《分析化学》同步教学（吉林大学版）

1 第四章 酸碱滴定法 酸碱滴定法及其理论基础 第一节 酸碱溶液中氢离子浓度的计算 第二节 酸碱指示剂 第三节 酸碱滴定法的基本原理 第四节 滴定终点误差 第五节 非水溶液中的酸碱滴定法 1 Acid –base titrations 2 酸碱滴定法的定义： 酸碱滴定法是以质子转移反应为基础的滴定分析方法。 理论基础： 酸碱平衡理论及酸碱质子理论。 优点： 方法简单、快速，应用广泛。 应用： 一般酸、碱以及能与酸、碱直接或间接发生质子转移反应的物质。 3 酸碱质子理论 能给出质子的是酸，能接受质子的是碱，酸和碱是相互依存和相互转化的。酸碱不是彼此独立的，而是统一在 对质子的关系上。 酸失去质子变成碱，碱得到质子变成酸，这种性质称为共轭性，对应的酸碱构成“共轭酸碱对”，例如： HA ＝ H+ + A- HA和A- 称为共轭酸碱对, HA是A-的共轭酸, A-是HA的共轭碱。这种得失质子的反应称为酸碱半反应。 优 点：脱离了溶剂，直接从物质与质子的关系来定义酸碱，可适用于非水溶液。 3 局限性：不能完满地解释为什么当CO2、SO2等气体溶解在水溶液中会显酸性。 4 酸或者碱可以是中性的分子，也可以是阳离子或者阴离子。磷酸为三元酸，磷酸根为三元碱。 既可以给出质子，又可以接受质子的物质叫做两性物质，如 , 等。 共轭酸碱对 5 酸碱反应的实质 酸碱反应的实质是质子的转移，质子的转移是通过溶剂合质子来实现的。 溶剂合质子是H+在溶剂中的存在形式。 例如 5 由于质子的体积特别小，电荷密度非常高，游离的质子在溶液中是不存在的，酸碱反应实际上是两个共轭酸碱对共同作用的结果。 6 在非水溶剂（SH）中，酸（HA）、碱（B）反应表示为： 酸碱反应实际上是两个共轭酸碱对相互作用的结果。 7 溶剂的质子自递反应 在溶剂分子间发生的质子转移反应，称为溶剂的质子自递反应。 质子在水分子之间的转移，叫做水的质子自递反应，反应式为： 这种反应的平衡常数称为溶剂的质子自递常数，用KS表示。水的质子自递常数又称为水的离子积，用KW表示 8 酸碱的强度 在水溶液中，酸碱的强度用其平衡常数Ka、Kb来衡量。 Ka (b)值越大，酸（碱）越强。一般认为， Ka (b)>1为强酸（碱）， Ka (b)在1～10-3之间为中强酸（碱）， Ka (b)在10-4～10-7之间为弱酸（碱） ， Ka (b)<10-7为极酸（碱），这种区分不是绝对的，酸碱的强度还与溶剂的性质有关。 9 在水溶液中，共轭酸碱对 HA和A- 的离解常数之间有如下关系： 酸的强度与其共轭碱的强度是反比关系。酸越强（pKa越小），其共轭碱越弱（pKb越大）；反之亦然。 如，HCN在水中是很弱的酸，其共轭碱CN-表现为较强的碱，其Kb值为 10 酸碱质子理论的基本要点： 1. 能给出质子的是酸，能接受质子的是碱； 2. 统一在对质子的关系上，共轭酸碱对之间具有相互依存、相互转换的关系； 3. 酸或碱的离解常数是物质酸或碱性强弱的定量指标； 4. 物质的酸碱性不仅与此物质的本质有关，还与溶剂的性质有关； 5. 在溶液中，质子不能单独存在，酸碱反应的本质是质子在共轭酸碱对之间的转移。 11 溶液中质子平衡的处理方法 溶液中存在三种化学平衡：质量平衡、电荷平衡、质子平衡。 （ 一）质量平衡 在平衡状态下某一组分的分析浓度等于该组分各种型体的平衡浓度之和，这种关系称为质量平衡（mass balance）或物料平衡（material balance）。它的数学表达式称作质量平衡方程（mass balance equation）。 例如，c mol/L Na2CO3溶液的质量平衡方程为: [Na+]=2c 11 The method to deal with the chemical balance in the solution 12 例，含有2×10-3mol/L AgNO3和0.2mol/L NH3的混合溶液的质量平衡方程为： 13 （二）电荷平衡 处于平衡状态的水溶液是电中性的，也就是溶液中荷正电质点所带正电荷的总数等于荷负电质点所带负电荷的总数，这种关系称为电荷平衡（charge balance）。其数学表达式称为电荷平衡方程（charge balance equation）。 例如，c mol/L Na2CO3溶液的电荷平衡方程为： 或 离子平衡浓度前的系数等于它所带电荷数的绝对值。 中性分子不包括在电荷平衡方程中。 14 （三）质子平衡 根据酸碱质子理论，酸碱反应的实质是质子转移。当酸碱反应达到平衡时，酸失去的质子数与碱得到的质子数相等，这种关系称为质子平衡（proton balance ），其