环境酸碱滴定课件

环境酸碱滴定16、云无心以出岫，鸟倦飞而知还。17、童孺纵行歌，斑白欢游诣。18、福不虚至，祸不易来。19、久在樊笼里，复得返自然。20、羁鸟恋旧林，池鱼思故渊。二、酸碱的强度二、酸碱的强度（一）（一）一元酸碱的强度一元酸碱的强度HA +H2O H3O+A-酸度常数酸度常数（酸的解离常数）（酸的解离常数）A-+H2O OH-+HA 碱度常数碱度常数（碱的解离常数）（碱的解离常数）讨论：讨论：K Ka a，给质子能力给质子能力强，酸的强度强，酸的强度 K Kb b，得质子能力得质子能力强，碱的强度强，碱的强度 共轭酸碱对共轭酸碱对HAHA和和A A-有如下关系有如下关系续续（二）多元酸碱的强度（二）多元酸碱的强度H3PO4 H2PO4-+H+Ka1 Kb3 H2PO4-HPO42-+H+Ka2 Kb2 HPO42-PO43-+H+Ka3 Kb1 讨论：讨论：多元酸碱在水中逐级离解，强度逐级递减多元酸碱在水中逐级离解，强度逐级递减形成的多元共轭酸碱对中最强酸的解离常数形成的多元共轭酸碱对中最强酸的解离常数 K Ka1a1对应最弱共轭碱的解离常数对应最弱共轭碱的解离常数K Kb3b3 练习练习例：计算HS-的pKb值（H2S的pKa1=7.02）pKb2=pKw pKa1=14.007.02=6.98解：解：HS HS-+H+H2 20 H0 H2 2S+OHS+OH-第三节第三节 酸碱平衡中有关浓度的计算酸碱平衡中有关浓度的计算 一一、分分析析浓浓度度和和平平衡衡浓浓度度：从从酸酸碱碱的的解解离离反反应应式式可可知知，溶溶液液中中存存在在着着H+（或或OH-）和和不不同同的的酸酸碱碱形形式式，这这些些酸碱形式叫做存在型体（即通过质子的转移得到的）酸碱形式叫做存在型体（即通过质子的转移得到的）分分析析浓浓度度：溶溶液液体体系系达达平平衡衡后后，各各种种型型体体的的平平衡衡 浓度之和浓度之和(c)平平衡衡浓浓度度：溶溶液液体体系系达达平平衡衡后后，某某一一型型体体的的浓浓度度（某型体某型体）二、水溶液中酸碱的分布系数二、水溶液中酸碱的分布系数 i=某种型体平衡浓度某种型体平衡浓度/分析浓度分析浓度1.1.一元酸：一元酸：HA A-+H+讨论讨论Ka一定时，一定时，HA和和A-与与pH有关有关 pH，HA，A-pH pKa，HAc为主为主 pH=pKa，HAc=Ac-pH pKa时，时，Ac-为主为主练习练习例：计算pH=5.0时，HAc溶液（0.1000mol/L）中HAc和Ac-的分布系数及平衡浓度(ka=1.7810-5)解：2.2.二元酸：二元酸：H2C2O4 HC2O4-+H+HC2O4-C2O42-+H+讨论讨论Ka一定时，一定时，0，1和和2与与H+有有关关 pH pKa1，H2C2O4为主为主pH=pKa1，H2C2O4=HC2O4-pKa1 pH pKa2，HC2O4-为主为主pH=pKa2，HC2O4-=C2O42-pH pKa2，C2O42-为主为主3.3.多元酸：多元酸：H3PO4 H2PO4-+H+H2PO4-HPO42-+H+HPO42-PO43-+H+讨论讨论pH pKa1，H3PO4为主为主pKa1 pH pKa2，H2PO4-为主（宽）为主（宽）pH=pKa1，H2PO4-=HPO42-pKa2 pH pKa3，HPO42-为主（宽）为主（宽）pH=pKa1，HPO4 2-=PO43-pH pKa3，PO43-为主为主适合分步滴定适合分步滴定结论结论1 1）分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全不同）分析浓度和平衡浓度是相互联系却又完全不同的概念，两者通过的概念，两者通过联系起来联系起来.2）对于任何酸碱性物质，满足）对于任何酸碱性物质，满足 1+2+3+-+n =13）取决于取决于Ka及及H+的大小，与分析浓度的大小，与分析浓度c无关无关.4）大小能定量说明某型体在溶液中的分布大小能定量说明某型体在溶液中的分布，由，由可求某型体的平衡浓度可求某型体的平衡浓度.酸碱反应达平衡时酸失去的质子数等于碱得到酸碱反应达平衡时酸失去的质子数等于碱得到的质子数的质子数第四节第四节 水溶液中酸碱平衡的处理方法水溶液中酸碱平衡的处理方法 质子平衡式（质子条件式）质子平衡式（质子条件式）PBEPBE关于关于PBE零水准法（质子参考水准）零水准法（质子参考水准）零水准物质的选择零水准物质的选择 a溶液中大量存在的物质溶液中大量存在的物质 b参与质子转移反应的物质参与质子转移反应的物质质子条件式书写方法（是一个浓度等式）质子条件式书写方法（是一个浓度等式）等式左边等式左边得质子后产物浓度得质子后产物浓度 等式右边等式右边失质子后产物浓度失质子后产物浓度 根据质子得失相等原则列出质子条件式根据质子得失相等原则列出质子条件式续续PBEPBE例例1：C mol/mL的的NH4 H2PO4的质子条件式的质子条件式 零水准NH4+，H2PO4-，H2O H3PO4+H+=NH3+HPO42-+2PO43-+OH-例例2：C mol/ml的的Na2HPO4的质子条件式的质子条件式 零水准HPO42-，H2O H2PO4-+2H3PO4+H+=PO43-+OH-第五节第五节 酸碱溶液酸碱溶液pHpH值的计算值的计算强酸强碱溶液强酸强碱溶液pHpH值的计算值的计算弱酸弱碱溶液弱酸弱碱溶液pHpH值的计算值的计算两性物质溶液（两性物质溶液（C）缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算一、强酸强碱溶液一、强酸强碱溶液pHpH值的计算值的计算1强酸（强酸（Ca）HA H+A-H2O H+OH-当当Ca 10-6 mol/L，忽略水的解离，忽略水的解离精确式精确式近似式近似式*续强酸强碱PH值计算2强碱（强碱（Cb）精确式B+H+BH+H2O H+OH 近似式近似式*二、弱酸弱碱溶液二、弱酸弱碱溶液pHpH值的计算值的计算1一元弱酸碱溶液一元弱酸碱溶液（1）一元弱酸（）一元弱酸（Ca）精确式精确式 若考虑到弱酸的浓度不是太低，弱酸虽有部分解若考虑到弱酸的浓度不是太低，弱酸虽有部分解离，但可认为弱酸的平衡浓度近似等于总浓度，在允离，但可认为弱酸的平衡浓度近似等于总浓度，在允许许5%误差情况下，满足误差情况下，满足c/ka=105,近似公式为近似公式为续弱酸弱碱续弱酸弱碱PHPH值计算值计算近似式近似式最简式最简式*续弱酸弱碱续弱酸弱碱PHPH值计算值计算（2）一元弱碱（）一元弱碱（Cb）最简式最简式*近似式近似式续弱酸弱碱续弱酸弱碱PHPH值计算值计算2 2多元弱酸碱多元弱酸碱（1）多元弱酸：设二元酸分析浓度为）多元弱酸：设二元酸分析浓度为Ca（2 2）多元弱碱：设二元弱碱分析浓度为）多元弱碱：设二元弱碱分析浓度为Cb三、两性物质溶液三、两性物质溶液PH值的计算值的计算NaHANa H2PO4 Na2HPO4 四、缓冲溶液四、缓冲溶液pHpH值的计算值的计算HA（浓度Ca）+NaA（浓度Cb）第六节第六节 酸碱指示剂酸碱指示剂o酸碱指示剂的变色原理酸碱指示剂的变色原理o酸碱指示剂的变色范围酸碱指示剂的变色范围o影响酸碱指示剂变色范围的因素影响酸碱指示剂变色范围的因素一、酸碱指示剂的变色原理一、酸碱指示剂的变色原理1.指示剂的特点指示剂的特点 a弱的有机酸碱 b酸式体和碱式体颜色明显不同指示终点 c溶液pH变化指示剂结构改变指示终点变化2.常用酸碱指示剂的变色原理常用酸碱指示剂的变色原理酸式体 碱式体 或碱式体 酸式体 见插图 酸碱式体混合色酸碱式体混合色1）In-/HIn 10 或或pH pKIn+1 碱式色碱式色2）In-/HIn 1/10 或或 pH pKIn1 酸式色酸式色3）1/10 In-/HIn 10 或或 p KIn1 pH p KIn+1 二、酸碱指示剂的变色范围二、酸碱指示剂的变色范围*讨论：讨论：KIn一定，一定，H+决定比值大小，影响溶液颜色决定比值大小，影响溶液颜色 HIn H+In-酸式体酸式体碱式体碱式体（续前）指示剂理论变色范围指示剂理论变色范围 pH=p KIn 1指示剂理论变色点指示剂理论变色点 pH=p KIn，In-=HIn 例：例：pK pKa a 理论范围理论范围 实际范围实际范围甲基橙甲基橙 3.4 2.44.4 3.14.4 3.4 2.44.4 3.14.4甲基红甲基红 5.1 4.16.1 4.46.2 5.1 4.16.1 4.46.2 酚酞酚酞 9.1 8.110.1 8.010.0 9.1 8.110.1 8.010.0百里酚酞百里酚酞 10.0 9.011.0 9.410.6 10.0 9.011.0 9.410.6三、影响酸碱指示剂变色范围的因素三、影响酸碱指示剂变色范围的因素1指示剂的用量指示剂的用量 2温度的影响温度的影响 3滴定次序滴定次序 1指示剂的用量指示剂的用量 尽量少加，否则终点不敏锐尽量少加，否则终点不敏锐尽量少加，否则终点不敏锐尽量少加，否则终点不敏锐 指示剂本身为弱酸碱，多加增大滴定误差指示剂本身为弱酸碱，多加增大滴定误差指示剂本身为弱酸碱，多加增大滴定误差指示剂本身为弱酸碱，多加增大滴定误差2温度的影响温度的影响 T KIn 变色范围变色范围 ！注意：如加热，须冷却后滴定！注意：如加热，须冷却后滴定 3滴定次序（颜色变化方向）滴定次序（颜色变化方向）无色无色有色，浅色有色，浅色深色深色例：例：酸滴定碱酸滴定碱 选甲基橙选甲基橙 碱滴定酸碱滴定酸 酚酞酚酞第七节第七节 酸碱滴定基本原理及指示剂选择酸碱滴定基本原理及指示剂选择强酸强碱的滴定强酸强碱的滴定一元弱酸（碱）的滴定一元弱酸（碱）的滴定多元酸（碱）的滴定多元酸（碱）的滴定一、强酸强碱的滴定一、强酸强碱的滴定强碱滴定强酸强碱滴定强酸强酸滴定强碱强酸滴定强碱（一）强碱滴定强酸（一）强碱滴定强酸NaOH（0.1000mol/L）HCl（0.1000mol/L,20.00mL）1滴定过程中滴定过程中pH值的变化值的变化2滴定曲线的形状滴定曲线的形状3滴定突跃滴定突跃4影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择续强碱滴定强酸续强碱滴定强酸1滴定过程中滴定过程中pH值的变化值的变化（1）Vb=0：（2）Vb Va：SP前前0.1%时时，加入，加入NaOH 19.98mL续前续前（3）Vb=Va（SP）：）：（4）Vb Va：SP后后0.1%，加入加入NaOH 20.02mL续强碱滴定强酸续强碱滴定强酸2滴定曲线的形状滴定曲线的形状滴定开始，强酸缓冲区，滴定开始，强酸缓冲区，pH微小微小 随滴定进行随滴定进行，HCl ，pH渐渐 SP前后前后0.1%，pH ，酸酸碱碱 pH=5.4 继续滴继续滴NaOH，强碱缓冲区，强碱缓冲区，pH续强碱滴定强酸续强碱滴定强酸3滴定突跃滴定突跃 滴定突跃：化学计量点前后滴定突跃：化学计量点前后0.1%0.1%的变化引起的变化引起pHpH值值 突然改变的现象突然改变的现象 用途：利用滴定突跃指示终点用途：利用滴定突跃指示终点续强碱滴定强酸续强碱滴定强酸4影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响因素：浓度影响因素：浓度 C C，pHpH，可选指示剂可选指示剂多多例：例：C C1010倍，倍，pHpH2 2个单位个单位指示剂选择原则：指示剂选择原则：指示剂变色点指示剂变色点pHpH处于滴定突跃范围内处于滴定突跃范围内 （指示剂变色范围部分或全部落在滴定突跃范围内）（指示剂变色范围部分或全部落在滴定突跃范围内）（二）强酸滴定强碱（二）强酸滴定强碱0.1000mol/L HCl标液标液 0.1000mol/L的的 NaOH滴定曲线形状类似强碱滴定强酸，滴定曲线形状类似强碱滴定强酸，pH变化相反变化相反滴定突跃范围决定于酸标液浓度及被测碱浓度滴定突跃范围决定于酸标液浓度及被测碱浓度指示剂的选择：酚酞指示剂的选择：酚酞二、一元弱酸（碱）的滴定二、一元弱酸（碱）的滴定（一）强碱滴定弱酸（一）强碱滴定弱酸（二）强酸滴定弱碱（二）强酸滴定弱碱（一）强碱滴定弱酸（一）强碱滴定弱酸NaOH（0.1000mol/L）HAc（0.1000mol/L,20.00mL）1滴定过程中滴定过程中pH值的变化值的变化2滴定曲线的形状滴定曲线的形状3影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择4弱酸被准确滴定的判别式弱酸被准确滴定的判别式OH-+HA A-+H2O续强碱滴定弱酸续强碱滴定弱酸1滴定过程中滴定过程中pH值的变化值的变化（1）Vb=0（2）Vb Va：HAc+NaAc SP前前0.1%时时，已加入，已加入NaOH 19.98mL续强碱滴定弱酸续强碱滴定弱酸（3）Vb=Va：HAc NaAc（4）Vb Va：NaOH+NaAc SP后0.1%时，已加入NaOH 20.02mL续强碱滴定弱酸续强碱滴定弱酸2滴定曲线的形状滴定曲线的形状滴定前，曲线起点高滴定前，曲线起点高 滴定开始，滴定开始，Ac-，pH随随滴滴加加NaOH，缓缓冲冲能能力力，pH微小微小滴滴定定近近SP，HAc，缓缓冲冲能能力力，pHSP前后前后0.1%，酸度急剧变化，酸度急剧变化，pH=7.769.7SP后，后，pH逐渐逐渐（同强碱滴强酸）（同强碱滴强酸）续强碱滴定弱酸续强碱滴定弱酸3影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响滴定突跃的因素和指示剂的选择影响因素：被滴定酸的性质，浓度影响因素：被滴定酸的性质，浓度 C C一定，一定，K Ka a，pHpH K Ka a一定，一定，CC，pHpH指示剂的选择：指示剂的选择：pH=7.74pH=7.749.79.7，选碱性范围变色的酚酞，百里酚酞选碱性范围变色的酚酞，百里酚酞4弱酸能被准确滴定的判别式：弱酸能被准确滴定的判别式：Ca Ka 10-8续强碱滴定弱酸续强碱滴定弱酸讨论讨论Ca Ka 10-8 Ka，酸性酸性，pH Ka10-9时无法准确滴定时无法准确滴定 C ，pH，滴定准确性差滴定准确性差（二）强酸滴定弱碱（二）强酸滴定弱碱HCl(0.1000mol/L）NH3 H2O（0.1000mol/L,20.00mL）1.滴定曲线：滴定曲线：与强碱滴定弱酸类似，曲线变化相反与强碱滴定弱酸类似，曲线变化相反2.影响滴定突跃的因素和指示剂的选择：影响滴定突跃的因素和指示剂的选择：（1）影响因素：被滴定碱的性质，浓度）影响因素：被滴定碱的性质，浓度 （2）指示剂选择：）指示剂选择：pH=6.344.30，选甲基橙，甲基红选甲基橙，甲基红3弱碱能被准确滴定的判别式：弱碱能被准确滴定的判别式：Cb Kb 10-8H3O+A-HA +H2O 续强酸滴定弱碱续强酸滴定弱碱讨论讨论 pH=6.344.30选甲基橙，甲基红选甲基橙，甲基红三、多元酸（碱）的滴定三、多元酸（碱）的滴定 多元酸碱被准确分步滴定的判别式：多元酸碱被准确分步滴定的判别式：Ca Kai 10-8 或或Cb Kbi 10-8 可以被准确滴定可以被准确滴定Kai/Kai+1 104 或或Kbi/Kbi+1 104 可以被分步可以被分步 准确滴定准确滴定（一）多元酸的滴定（一）多元酸的滴定（二）多元碱的滴定（二）多元碱的滴定 H3PO4 H+H2PO4-Ka1=10-2.12 H2PO4-H+HPO42-Ka2=10-7.21 HPO42-H+PO43-Ka3=10-12.7（一）多元酸的滴定（一）多元酸的滴定NaOH(0.1000mol/L)H3PO4(0.1000mol/L,20.00mL)1滴定的可行性判断滴定的可行性判断2化学计量点化学计量点pH值的计算和指示剂的选择值的计算和指示剂的选择多元酸的滴定多元酸的滴定1滴定的可行性判断滴定的可行性判断 Ca Ka1 10-8 且且Ka1/Ka2104 第一级能准确、第一级能准确、分步滴定分步滴定 Ca Ka2 10-8 且且Ka2/Ka3104 第二级能准确、第二级能准确、分步滴定分步滴定 Ca Ka310-8 第三级不能被准确第三级不能被准确 滴定滴定多元酸的滴定多元酸的滴定2化学计量点化学计量点pH值的计算和指示剂的选择值的计算和指示剂的选择（1）当第一级）当第一级H+被完全滴定后，溶液组成被完全滴定后，溶液组成NaH2PO4 两性物质两性物质（2）当第二级）当第二级H+被完全滴定后，溶液组成被完全滴定后，溶液组成Na2HPO4 两性物质两性物质甲基红甲基红 酚酞，百里酚酞酚酞，百里酚酞 溴甲酚绿溴甲酚绿+甲基橙甲基橙 酚酞酚酞+百里酚酞百里酚酞多元酸的滴定多元酸的滴定讨论讨论根据变色点根据变色点pH选择指示剂选择指示剂第一变色点第一变色点 pH=4.66 选选甲基红甲基红 溴甲酚绿溴甲酚绿+甲基橙甲基橙 第二变色点第二变色点 pH=9.94 选选酚酞，百里酚酞酚酞，百里酚酞 酚酞酚酞+百里酚酞百里酚酞（二）多元碱的滴定（二）多元碱的滴定HCl(0.1000mol/L)Na2CO3(0.1000mol/L,20.00mL)CO32-+H+HCO3-Kb1=10-3.75HCO3-+H+H2CO3 Kb2=10-7.621.滴定可行性的判断2.化学计量点pH值的计算和指示剂的选择多元碱的滴定多元碱的滴定1.滴定可行性的判断滴定可行性的判断 Cb Kb1 10-8 且且Kb1/Kb2104 第一级能被准第一级能被准 确、分步滴定确、分步滴定Cb Kb2 10-8 第二级能被准确滴定第二级能被准确滴定多元碱的滴定多元碱的滴定2.化学计量点化学计量点pH值的计算和指示剂的选择值的计算和指示剂的选择（1）第一级）第一级CO32-被完全滴定后，溶液组成被完全滴定后，溶液组成NaHCO3 两性物质两性物质（2）当第二级）当第二级HCO3-被完全滴定后，溶液组成被完全滴定后，溶液组成CO2+H2O(H2CO3 饱和溶液，饱和溶液，0.04mol/L）酚酞酚酞 甲基橙甲基橙 多元碱的滴定多元碱的滴定讨论讨论根据变色点根据变色点pH选择指示剂选择指示剂第一变色点第一变色点 pH=8.37 选选酚酞酚酞 第二变色点第二变色点 pH=3.9 选选甲基红甲基红n36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。西班牙n37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。拉罗什福科n38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。亚伯拉罕林肯n39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。美华纳n40、学而不思则罔，思而不学则殆。孔子xiexie!xiexie!谢谢！谢谢！