一元弱酸HAc分布系数与溶液pH关系曲线课件

一元弱酸HAc分布系数与溶液pH关系曲线课件1n4.1 溶液中的酸碱反应与平衡溶液中的酸碱反应与平衡n4.2 酸碱组分的平衡浓度与分布分数酸碱组分的平衡浓度与分布分数n4.3 溶液中的溶液中的H+浓度计算浓度计算n4.4 对数图解法对数图解法n4.5 酸碱缓冲溶液酸碱缓冲溶液n4.6 酸碱指示剂酸碱指示剂n4.7 酸碱滴定原理酸碱滴定原理n4.8 终点误差终点误差n4.9 酸碱滴定法的应用酸碱滴定法的应用第四章第四章 酸碱滴定法酸碱滴定法4.1溶液中的酸碱反应与平衡第四章酸碱滴定法2 1 1酸碱的定义和共轭酸碱对酸碱的定义和共轭酸碱对质子理论定义：凡是能给出质子的物质是酸，质子理论定义：凡是能给出质子的物质是酸，能接受质子的物质是碱。能接受质子的物质是碱。酸酸（HB）质子质子（H+）+碱碱（B-）一、酸碱质子理论一、酸碱质子理论1酸碱的定义和共轭酸碱对质子理论定义：凡是能给3酸给出质子后酸给出质子后,转化成它的共轭碱；碱接受质子转化成它的共轭碱；碱接受质子后，转化成它的共轭酸。因此，因一个质子的得后，转化成它的共轭酸。因此，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。失而互相转变的每一对酸碱，称为共轭酸碱对。例如：例如：H H3 3O O+H H+H+H2 2O OH H2 2COCO3 3 H H+H H2 2O HO H+OH+OH-H H+NH+NH3 3酸给出质子后,转化成它的共轭碱；碱接受质子后，转化成它的共轭4可见酸碱可以是阳离子、阴离子、也可以是可见酸碱可以是阳离子、阴离子、也可以是中性分子，酸总是比其共轭碱多一个质子。但上中性分子，酸总是比其共轭碱多一个质子。但上述质子得失反应只是一个酸碱半反应，只有两个述质子得失反应只是一个酸碱半反应，只有两个酸碱半反应相结合，才成为酸碱反应。酸碱半反应相结合，才成为酸碱反应。2 2 2 2酸碱平衡与平衡常数酸碱平衡与平衡常数酸碱平衡与平衡常数酸碱平衡与平衡常数酸碱的强弱取决于物质给出质子或接受质子酸碱的强弱取决于物质给出质子或接受质子能力的强弱。在共轭酸碱对中，如果酸越易于给能力的强弱。在共轭酸碱对中，如果酸越易于给出质子，则酸性越强，其共轭碱的碱性就越弱。出质子，则酸性越强，其共轭碱的碱性就越弱。常用酸碱的离解常数常用酸碱的离解常数K Ka a和和K Kb b的大小，定量地说明的大小，定量地说明酸碱的强弱程度酸碱的强弱程度.可见酸碱可以是阳离子、阴离子、也可以是中性分子，酸总是比其共5 4.1.2酸碱反应类型及平衡常数酸碱反应类型及平衡常数 a.a.一元弱酸碱的离解反应一元弱酸碱的离解反应 HA +H2O A +H3O+A +H2O HA +OH 4.1.2酸碱反应类型及平衡常数6b.b.水的质子自递反应水的质子自递反应:H2O+H2O H3O+OH-(25C)共轭酸碱对共轭酸碱对(HA-A(HA-A)的的K Ka a与与K Kb b的关系为的关系为:b.水的质子自递反应:共轭酸碱对(HA-A)的Ka与Kb7 共轭酸碱对的共轭酸碱对的K Ka a和和K Kb b有下列关系：有下列关系：K Ka aK Kb b=K Kw w=10=10-14-14(25(25)或或 p pK Ka a+p+pK Kb b =pKw=1414对于多元酸或多元碱，要注意对于多元酸或多元碱，要注意K Ka a和和K Kb b的对应关系，如的对应关系，如三元酸有三级离解常数，其三元酸有三级离解常数，其K Ka a和和K Kb b的关系如下：的关系如下：K Ka a1 1K Kb b3 3 =K Ka a2 2K Kb b2 2 =K Ka a3 3K Kb b1 1 =Kw例例例例HA+H2O H3O+A-Ka =H+A-/HA A-+H2O HA+OH-Kb =HAOH-/A-共轭酸碱对的Ka和Kb有下列关系：KaKb=Kw84.1.3 4.1.3 活度与浓度活度与浓度Debye-Hckel公式公式:。4.1.3活度与浓度Debye-Hckel公式:。91.I 一定一定,电荷数多电荷数多,小；小；2.电荷数一定电荷数一定,I I 大大,小小3.00.1,0.10.5两段两段1.00.5I/molL-10.10.20.30.40.5g gi活度系数活度系数 与离子强度与离子强度 I 的的近似关系曲线近似关系曲线1.I一定,电荷数多,小；1.00.5I10二、分布系数和分布曲线二、分布系数和分布曲线不同不同pHpH值溶液中酸碱存在形式的分布值溶液中酸碱存在形式的分布:当共轭酸碱对处于平衡状态时，溶液当共轭酸碱对处于平衡状态时，溶液中存在着中存在着H H+和不同的酸碱形式。这时它们和不同的酸碱形式。这时它们的浓度称为平衡浓度，各种存在形式平衡的浓度称为平衡浓度，各种存在形式平衡浓度之和称为总浓度或分析浓度。浓度之和称为总浓度或分析浓度。二、分布系数和分布曲线不同pH值溶液中酸碱存在形式的分布:111 1、定义（、定义（分布系数分布系数）：）：平平衡衡时时溶溶液液中中某某物物种种的的浓浓度度占占总总浓浓度度的的分分数数。用用表示：表示：i i=c ci i /c/c当当溶溶液液的的pHpH值值发发生生变变化化时时,平平衡衡随随之之移移动动,以以致致酸酸碱碱存存在在形形式式的的分分布布情情况况也也发发生生变变化化。分分布布系系数数与溶液与溶液pHpH值间的关系曲线称为值间的关系曲线称为分布曲线分布曲线分布曲线分布曲线。不同pH值溶液中酸碱存在形式的分布分布曲线1、定义（分布系数）：121.1.一元酸一元酸:以醋酸（以醋酸（HAcHAc）为例）为例 HAcHAc在水溶液中以在水溶液中以HAcHAc和和AcAc-两种形式存在，两种形式存在，它们的平衡浓度分别为它们的平衡浓度分别为HAcHAc和和AcAc-，则，则总浓度（分析浓度）：总浓度（分析浓度）：c c HAc+Ac HAc+Ac-设：设：HAc HAc 的分布系数为的分布系数为1 1 ；Ac Ac-的分布的分布系数为系数为0 0；1.一元酸:以醋酸（HAc）为例13则：由上式，以由上式，以对对pHpH作图：作图：一元弱酸一元弱酸HAc HAc 分布系数与溶液分布系数与溶液pHpH关系曲线：关系曲线：讨论：讨论：0+1=1=1且且则：由上式，以对pH作图：0+1=1且14HAc HAc 分布系数与溶液分布系数与溶液pHpH关系曲线的讨论：关系曲线的讨论：(1)0+1=1(2)pH=pKa 时；时；0=1=0.5(3)pH pKa 时；时；Ac-（0）为主为主HAc分布系数与溶液pH关系曲线的讨论：(1)0+15 2.2.二元酸二元酸:以草酸以草酸（H H2 2C C2 20 04 4）为例为例 存在形式存在形式存在形式存在形式：总浓度总浓度总浓度总浓度:2.二元酸:以草酸（H2C204）为例存在形式：16H H2 2A A分布系数与溶液分布系数与溶液pHpH关系曲线的讨论：关系曲线的讨论：a.a.pHpKa1时，时，H2C2O4为主为主b.pb.pK Ka1 1 pH p pH pc.pHpK Ka2 2时，时，C2O4 2-为主为主d.pH=2.75d.pH=2.75时时,1 1最大；最大；1 1=0.938=0.938；2 2=0.028=0.028；3 3=0.034=0.034H2A分布系数与溶液pH关系曲线的讨论：a.pH20Kw C/Ka=0.20/10-1.26=100.56500例计算0.20molL-1Cl2CHCOOH的pH.32例题例题 计算计算1.010-4molL-1HCN的的pH(pKa=9.31)解解:KaC=10-9.311.010-4=10-13.31500故应用故应用:H+=10-6.61 如不考虑水的离解如不考虑水的离解,H+=10-6.66 Er=11%例题计算1.010-4molL-333.3.多元酸溶液的多元酸溶液的pHpH计算计算以二元酸以二元酸(H2A)为例为例.质子条件质子条件:H+=HA-+2A2-+OH-精确式精确式3.多元酸溶液的pH计算以二元酸(H2A)为例.34一元弱酸HAc分布系数与溶液pH关系曲线课件35一元弱酸HAc分布系数与溶液pH关系曲线课件36弱酸混合溶液弱酸混合溶液HA和HB弱酸混合溶液的浓度分别为CHA和CHB质子条件为弱酸混合溶液375.5.两性物质溶液两性物质溶液HH+的计算的计算 (1)酸式盐HA-质子条件质子条件:H2A+H+=A2-+OH-精确表达式精确表达式:带入平衡带入平衡关系式关系式:5.两性物质溶液H+的计算(1)酸式盐HA-质子条38若若:Ka1Ka2,HA-CHA-(5%,pKa3.2)近似式近似式:如果如果 CHA-/Ka120,则则“Ka1”可略可略,得得最简式最简式:(若若C/Ka120,Ka2C 20Kw,即使即使K Ka1a1,K Ka2a2相近相近,也可使用最简式计算也可使用最简式计算)又若又若 Ka2CHA-20Kw,则得则得若:Ka1Ka2,HA-CHA-(5%39例例 计算计算0.033molL-1Na2HPO4的的pH.pKa1pKa3:2.16,7.21,12.32解解:Ka3c=10-12.320.033=10-13.80Kw c/Ka2=0.033/10-7.21=105.7320故故:(如用最简式如用最简式,pH=9.77,Er=22%)pH=9.66例计算0.033molL-1Na2HPO4的pH40(2)弱酸弱碱盐n 由弱酸弱碱盐形成的两性物质，由弱酸弱碱盐形成的两性物质，上述各式的上述各式的K Ka1a1、K Ka2a2应分别为弱酸应分别为弱酸A A的的K Ka a和弱碱和弱碱B B共轭酸的共轭酸的K Ka a值，并视值，并视K Ka a值值大者为大者为K Ka1a1，小者为，小者为K Ka2a2.(2)弱酸弱碱盐由弱酸弱碱盐形成的两性物质，上述各式的41