分析化学教学大纲以及电子教案(北大版)

1、分析化学（普通型）目的和要求分析化学课是化学类、生物类以及医学、地质、环境类等专业学生的主干基础课之一，它的理论和方法不仅是分析化学专业的基础，也是其它一切与化学有关的专业的基础。定量分析化学课在教给学生基本的分析化学原理和方法的同时，使学生建立起严格的“量”的概念，培养学生从事理论研究和实际工作的能力以及严谨的科学作风。定量分析化学课的目的和要求可以归纳为以下几点：1掌握常量组分定量分析的基本知识、基本理论和基本分析方法；2了解分析测定中误差的来源、减免办法，误差的表征及有效数字的意义与应用；3了解吸光光度法和荧光分析法、磷光分析法等的原理及应用。4了解定量分析在有机、药物、生物等领域中的应

2、用前景，以及其它学科的新成就、新技术在分析化学中的应用。本课程教学过程中不仅要讲清定量分析化学的基本概念和基本理论，而且要让学生懂得建立这些概念和理论的化学处理方法和思维方法，加强素质教育，注重能力培养，提倡创新精神。对本大纲制定的说明本大纲适用于非化学类专业（包括生物系、医学部、城环地质等专业）学生，是在1998年教学大纲的基础上修订的。由于教学改革的需要，无机化学与分析化学的教学在一个学期内完成，分析化学的授课学时由原来的54学时减到30学时，内容也做了相应的调整。重点放在阐明经典定量分析的理论和方法，仪器分析部分仅保留分子吸光光度法及荧光、磷光分析法，仍使学生有完整的“量”的概念，基本了

3、解分析化学的全貌。同时注意向学生介绍分析化学的新进展、新成果、前沿课题，以拓宽学生眼界、启发学生思路、提高学习兴趣。课程内容和学时分配由于无机化学与分析化学的内容打破了原来教材的界限，相关内容作了融合，相应于分析化学的内容总授课学时为30学时，具体分配如下，内容学时内容学时绪论2氧化还原滴定法4误差与数据处理2沉淀滴定法0.5酸碱平衡及酸碱滴定8重量分析法1.5络合滴定法6吸光光度法、荧光、磷光分析法等6基本内容一、绪论（2学时）分析化学的定义、分类、任务和作用；分析化学的发展、现状和展望；定量分析过程和分析方法；滴定分析法概述：滴定分析对化学反应的要求和滴定方式；基准物质和标准溶液；滴定分析

4、结果计算。二、误差及分析数据的处理（2学时）测量误差的表征准确度和精密度；误差的来源和分类系统误差和随机误差；测量精密度的表征：极差、平均偏差、标准差（s）和相对标准偏差（CV）；异常值的检验（Q检验法）；减小分析误差的方法：减小测量误差，消除系统误差，增加平行测定次数；有效数字：有效数字的定义；有效数字的修约规则；数据运算规则。三、酸碱平衡及酸碱滴定（8学时）1酸碱平衡Brosted酸碱理论及酸碱共轭关系；酸碱反应平衡常数：Ka、Kb、Kw和K活度与浓度；热力学常数、浓度常数和混合常数；酸碱物质在水溶液中各种存在形式的分布：分析浓度和平衡浓度；一元酸碱和多元酸碱各型体的摩尔分数及分布图；优势

5、区域图；酸碱溶液pH的计算：水溶液中酸碱平衡处理方法物料平衡，电荷平衡，质子条件，一元弱酸（碱）溶液；两性物质及弱酸弱碱混合溶液；多元酸（碱）溶液；弱酸及其共轭碱混合溶液；强酸（碱）溶液；混合酸（碱）溶液；酸碱缓冲溶液：缓冲容量及缓冲范围；缓冲溶液的选择及配制；常用标准缓冲溶液。2.酸碱滴定法酸碱指示剂：指示剂的作用原理、变色区间及滴定指数；影响指示剂变色区间的因素；常用酸碱指示剂；混合酸碱指示剂。强酸碱和一元弱酸碱滴定曲线；一元弱酸（碱）滴定可能性的判据；一元强酸（碱）和弱酸（碱）混合溶液分别滴定可能性的判据；多元酸（碱）逐级滴定的可能性的判据及各类滴定中指示剂的选择。终点误差：代数法计算强

6、酸（碱）滴定的终点误差、弱酸（碱）滴定的终点误差；误差公式的应用。酸碱滴定法的应用：酸碱标准溶液的配制及标定；C02在酸碱滴定中的影响；酸碱滴定法应用示例。*非水溶剂中的酸碱滴定。四、络合滴定法（6学时）概述：无机络合剂与有机络合剂；EDTA的性质及在滴定分析中的应用；络合平衡：络合物的稳定常数；络合物各种型体的分布；主反应和副反应；络合反应的副反应系数（dM、和aMY）；络合物的条件稳定常数；络合滴定原理：络合滴定的滴定曲线；金属指示剂作用原理；常用金属指示剂；终点误差公式及其应用；单一金属离子的络合滴定：滴定的可能性；滴定的适宜pH范围及缓冲剂的作用；混合金属离子的选择性滴定：分别滴定的可

7、能性及酸度控制；使用掩蔽剂进行选择性滴定；其他滴定剂的应用；络合滴定的方式和应用；EDTA标准溶液的配制与标定。五、氧化还原滴定法（4学时）概述：氧化还原反应的特点；条件电位及决定条件电位的因素（盐效应，酸效应，络合效应，生成沉淀的影响）；影响氧化还原反应速率的因素（催化反应与诱导反应）；氧化还原滴定：氧化还原滴定曲线；氧化还原滴定中的指示剂；氧化还原滴定前的预处理；氧化还原滴定结果的计算；常用氧化还原滴定法的原理、特点及应用：高锰酸钾法；重铬酸钾法；碘量法；溴酸钾法；铈量法。六、沉淀滴定法（0.5学时）常用沉淀滴定法的原理、特点及应用：Mohr法；Vo山ard法，Fajans法。七、重量分析

8、法（1.5学时）重量分析法的分类及特点；沉淀重量分析法的步骤；重量分析法对沉淀形和称量形的要求；溶解度和固有溶解度；溶度积与条件溶度积；影响沉淀溶解度的因素；沉淀类型；沉淀的形成过程；VonWeimarn公式及应用；影响沉淀纯度的主要因素：共沉淀；后沉淀；沉淀沾污对分析结果的影响；晶形沉淀、无定形沉淀沉淀条件的选择；沉淀的过滤、洗涤；称量形的获得。八、紫外、可见吸光光度法和荧光、磷光分析法（6学时）概述：吸光光度法的特点；光的基本性质；分子吸收光谱和发射光谱的产生及特征。吸光光度法的基本原理：Lambert-Beer定律；吸光度的加和性；吸光系数和桑德尔灵敏度;偏离比尔定律的原因；目视比色法；

9、吸光光度法和分光光度计；显色反应及影响因素：吸光光度法对显色反应的要求；影响显色反应的主要因素；重要的显色剂；光度法测量误差及测量条件的选择；吸光光度法在定量分析中的应用：工作曲线法；多组分分析；光度滴定法；络合物组成的确定；有机试剂的酸碱离解常数的测定；其它方面应用简介*：双波长分光光度法；导数分光光度法；流动注射光度法。荧光和磷光分析法：光谱的产生及特征；分子光致发光与分子结构的关系；应用于定量分析的依据及影响荧光强度的因素；荧光分光光度计与磷光测定仪器；荧光和磷光分析法的应用。主要参考书1彭崇慧、冯建章、张锡瑜、李克安、赵凤林编著，定量化学分析简明教程，第二版北京大学出版杜，19972张

10、锡瑜等编著，分析化学原理，科学出版杜，19913北京大学化学学院仪器分析教学组编，仪器分析教程，北京大学出版社，19974武汉大学等五校编，分析化学，第四版，高等教育出版社，20005北京大学化学系分析化学教研室，基础分析化学实验，第二版，北京大学出版社，19986R.Kellner,J.-M.Mermet,M.Otto,H.M.Widmer,AnalyticalChemistry,WILEY-VCHVerlagGmbH,19987DouglasaA.Skoog,DonaldM.West,F.JamesHoller,StanleyR.Crouch,AnalyticalChemistry,anI

11、ntroduction,7thEdition,SaundersCollege,20008A.Ringbom,“ComplexationinAnalyticalChemistry”,Interscience,19639李克安、金钦汉等译，分析化学，北京大学出版社，200110彭祟慧，酸碱平衡的处理，北京大学出版杜，198211彭祟慧、张锡瑜，络合滴定原理，北京大学出版杜，198112常文保、李克安，简明分析化学手册，北京大学出版社，1981分析化学实验课程教学大纲AnalyticChemistryExperiments总学时数：54学分数：2必做实验个数：11（验证性实验）+2（综合性实验）适用

12、专业：化学执笔者：温欣荣编写日期：2005年一、程的性质、目的与任务«分析化学实验教学大纲»是依据«高等学校化学专业培养规格和教学基本要求»，结合我系教学与教改的实际制定的。分析化学实验是高等学校化学专业专业的一门基础实验课程。其教学基本要求是：通过分析化学实验教学，使学生加深对分析化学基本概念和基本理论的理解；正确熟练地掌握化学分析的基本操作，较系统地学习化学分析实验的基本知识，学习并掌握典型的化学分析方法；树立“量”的概念，运用误差理论和分析化学理论知识，找出实验中影响分析结果的关键环节，在实验中做到心中有数、统筹安排，学会正确合理地选择实验条件和实

13、验仪器，正确处理实验数据，以保证实验结果准确可靠；培养学生良好的实验习惯，实事求是的科学态度、严谨细致的工作作风和坚忍不拔的科学品质；通过综合实验，培养学生分析归纳的能力、创新精神和独立工作能力，提高分析问题、解决问题的能力。为学习后续课程和将来从事化学教学和科研工作打下良好的基础。分析化学实验主要内容为定量分析实验，包括基本操作实验、验证性实验，综合实验；其中基本操作实验、验证性实验安排11个（从下列17个实验内容中挑选11个实验，33学时），综合实验安排2个（18学时）；实验操作考试3学时。二、课程考核方式与办法、评分标准为了提高和保证教学质量，特制定实验课成绩考核方法：1. 考核内容包括

14、：实验预习报告，实验报告，实验仪器的使用能力，实验的技能技巧，实验态度以及安全、卫生等。2. 考核方式可采用口试、笔试、实验操作考试。3. 实验成绩评定采用平时考核与期末考核想结合的办法，平时考核占60%，期末考核占40%（其中实验操作考试占20%，笔试占20%）。每学期如果有三次（含三次）以上无故不上实验课，则该学生不能参加实验考核，该学生实验课总成绩记为不合格，必须重修。三、实验教材或指导书选用教材：华中师范大学等四校编.分析化学实验.第三版.北京:高等教育出版社,2001（面向21世纪课程教材）教学参考书:1. 华中师范大学等三校编.分析化学实验.第二版.北京:高等教育出版社,19872

15、. 华中师范大学等四校编.分析化学.第三版.北京:高等教育出版社，20013. 华中师范大学等三校编.分析化学.第二版.北京:高等教育出版社，19864. 武汉大学主编.分析化学实验.第四版.北京:高等教育出版社,19945. 成都科学技术大学分析化学教研组,浙江大学分析化学教研组编.分析化学实验.第二版.北京:高等教育出版社,19896. 天津大学化学系分析化学教研室编.分析化学实验.天津:天津大学出版社,1995四、实验项目与内容提要序号实验名称内容提要实验类型实验时数实验者类别每组人数主要仪器及配套数所在实验室备注1分析天平称量练习直接称量法递减称量法基本操作实验3本科生18分析天平等1

16、8套分析化学实验分室2NaOH标准溶液的配制和标定配制NaOH溶液并标定其浓度验证实验3本科生18分析天平、滴定管等18套分析化学实验分室3铵盐中氮含量的测定（甲醛法）测定（nh4）2so4中氮的含量验证实验3本科生18分析天平、滴定管等18套分析化学实验分室4HC1标准溶液的配制和标定配制HC1溶液并标定其浓度验证实验3本科生18分析天平、滴定管等18套分析化学实验分室5混合碱的分析（双指示剂法）混合碱中各组分的含量测定验证实验3本科生18分析天平、滴定管等18套分析化学实验分室6EDTA标准溶液的配制和标定配制EDTA溶液并标定其浓度验证实验3本科生18分析天平、滴定管等分析化学实验分室7

17、水的总硬度的测定测定水的总硬度验证实验2本科生18滴定管等18套分析化学实验分室8铅、铋混合液中铅、铋含量的连续滴定测定铅、铋混合液中铅、铋含量验证实验3本科生18滴定管等18套分析化学实验分室9咼锰酸钾标准溶液的配制和标定配制高锰酸钾溶液并标定其浓度验证实验3本科生18分析天平、滴定管等18套分析化学实验室序号实验名称内容提要实验类型实验时数实验者类别每组人数主要仪器及配套数所在实验室备注10高锰酸钾法测定h2o2的含量测定h2o2的含量验证实验3本科生18分析天平、滴定管等18套分析化学实验室11软锰矿中MnO2含量的测定测定软锰矿中MnO2的含量验证实验3本科生18分析天平、滴定管等18

18、套分析化学实验室12SnCl2-TiCl3“q法测定铁矿石中铁的含量测定铁矿石中铁的含量综合实验5本科生18分析天平、滴定管等18套分析化学实验室13【2和Na2S2O3标准溶液的配制和标定配制Na2S2O3溶液并标定其浓度验证实验3本科生18分析天平、滴定管等18套分析化学实验室14间接碘量法测定铜盐中的铜测定铜盐中铜的含量验证实验3本科生18分析天平、滴定管等18套分析化学实验室15碘量法测定葡萄糖的含量采用碘量法测定葡萄糖的含量验证实验3本科生18分析天平、滴定管等18套分析化学实验室16可溶性氯化物中氯含量的测定（莫尔法）测定氯化物中氯含量验证实验3本科生18分析天平、滴定管等18套分

19、析化学实验室17钡盐中钡含量的测定测定钡盐中钡含量验证实验4本科生18分析天平、滴定管等18套分析化学实验室18Zn-Ni合金共沉淀及镀层分析镀Zn-Ni、镀层溶解、镀层分析综合实验6本科生18滴定管等18套分析化学实验分室19硅酸盐水泥中SiO2、Fe2O3、A12O3、CaO和MgO含量的测定测定水泥中SiO2、Fe2O3、A12O3、CaO和MgO的含量综合实验12本科生18分析天平、滴定管等18套分析化学实验室分析化学AnalyticChemistry第一章绪论第一节分析化学的任务和作用分析化学是研究物质化学组成的表征和测量的科学，主要任务是鉴定物质的化学组成、结构和测量有关组分的含量

20、。第二节分析方法的分类一、定性分析、定量分析和结构分析（按分析任务分）定性分析：其任务是鉴定物质所含的化学组成，即鉴定物质由哪些元素、原子团、官能团或化合物所组成；定量分析：测定各组分的相对含量；结构分析：研究所含组分的分子结构、晶体结构或形态。二、无机分析和有机分析（按分析对象分）三、化学分析和仪器分析（按测定原理分）以物质的化学反应为基础的分析方法称为化学分析法。以被测物质的物理性质和物理化学性质为基础的分析方法称为仪器分析法。四、常量分析、半微量分析和微量分析（按试样用量和被测组分的含量分）第三节分析化学的发展趋势一、分析化学发展所经历的三次变革第一次变革：19世纪末20世纪初，分析化学

21、由一门技术发展为一门独立的学科。经典分析化学。第二次变革：20世纪40年代以后，分析化学从经典分析化学发展成了现代分析化学。第三次变革：20世纪70年代末开始至现在，分析化学发展到了分析科学阶段。二、分析化学的发展趋势分析仪器已成为分析化学研究的重要内容分析化学的主要应用领域正在向生命科学领域转移主要参考书：1. 武汉大学主编:分析化学2. 彭崇慧等编:定量化学分析简明教程3. 何先莉等编:分析化学4. 林树昌等编:分析化学第三章误差和分析数据的处理误差分析结果与真实值之间的差值。第一节误差及其产生的原因、系统误差（又称可测误差）误差的主要来源系统误差指由分析过程中某些确定的、经常性的因素而引

22、起的误差。系统误差的特点：重现性、单向性、可测性产生系统误差的主要原因：（一）方法误差（二）仪器和试剂误差（三）操作误差二、随机误差（又称偶然误差或不可测误差）随机误差指由于一些难于控制的随机因素引起的误差。随机误差的特点：不确定性、不可测性第二节测定值的准确度与精密度一、准确度与误差准确度一测定值x与真值T相接近的程度。单次测定绝对误差Ea=x-T多次平行测定Ea=-TX相对误差Er=EaX100%Er=EaX100%=X-TX100%=X-tX100%二、精密度与偏差精密度一组平行测定结果相互接近的程度。（一）绝对偏差、平均偏差和相对平均偏差绝对偏差di：各单次测定值x与平均值Xi之差。d

23、=X.-Xii平均偏差7:单次测量偏差的绝对值的平均值。di+d2+dn=1did一nn相对平均偏差dr:平均偏差在平均值中所占的百分率。丁ddr=x100%无注意：平均偏差有时不能反映数据的分散程度例：测定铜合金中铜的质量分数（%），数据如下：10.3,9.8,9.6,10.2,10.1,10.4,10.0,9.7,10.2,9.710.0,10.1,9.3,10.2,9.9,9.8,10.5,9.8,10.3,9.9x=10.0%1d=0.24%1x=9.98%2d=0.24%2（二）标准偏差和相对标准偏差总体一定条件下无限多次测定数据的全体。样本从总体中抽出的一组测定值。样本大小（样本容

24、量）样本中所含测定值的数目。若样本容量为n,平行测定数据为x,x,x，则此样本平均值为：12n1x=xni当测定次数无限多时，所得的平均值即为总体平均值p:13莎丁nT8无限次测定时，总体的分散程度用总体标准偏差来衡量：冷n有限次测定（n<20）时，采用样本标准偏差S来衡量测定数据的分散程度，并将样本标准偏差简称为标准偏差。迄（xix）2T_di2S=n1式中n为测定次数，f=n-1称为自由度。nT8标准偏差比平均偏差能更正确、更灵敏地反映测定值的精密度，能更好地说明数据的分散程度。上例：S=0.28%1S=0.33%215可见S<S，表明第一组数据的精密度12比第二组的高。即第一

25、组数据的分散程度较小，因而较好。样本的相对标准偏差（变异系数），简称相对标准偏差：SSr=100%三、准确度与精密度的关系准确度高一定要精密度高，精密度高不一定准确度高。第五节有效数字及其运算规则一、有效数字的意义和位数有效数字实际上能测量得到的数字。它由全部准确数字和最后一位不确定数字组成。计算有效数字位数时，必须注意“0”的位置。3.0042,67.325五位0.3000,32.18%四位160.308,2.37X105三位0.030,pH=7.20二位0.03,2X105一位3600,100不确定二、数字修约规则“四舍六入五留双”即：当尾数W4时舍去；当尾数三6时进位；当尾数为5而后面的

26、数为0时，则偶舍奇入；当尾数为5而后有不是零的数时进位。注意：进行数字修约时只能一次修约完成，不能分步修约。三、有效数字的运算规则先修约，后计算（一）加减法计算结果的小数点后的位数应以参加运算各数据中小数点后位数最少（即绝对误差最大）的那个数为依据。（二）乘除法计算结果的有效数字位数应以参加运算各数据中有效数字位数最少（即相对误差最大）的那个数为依据。*（1）运算中，若有效数字位数最少的因数的首数为“8”或“9”，则积或商的有效数字位数可比这个因数多取一位。（2）采用计算器进行计算时，一般不对中间每一步骤的计算结果进行修约，仅对最后的结果进行修约。正确记录测定值，只保留一位不确定数字；分析结果

27、的表示：高含量组分（10%），以四位有效数字表示；中等含量组分（1%-10%），以三位有效数字表示；微量组分（1%），以两位有效数字表示。各种误差，一般取一至两位有效数字。第六节提高分析结果准确度的方法一、选择适当的分析方法二、减少测量的相对误差三、检验和消除系统误差（一）对照试验检验和消除方法误差（二）空白试验检验和消除由试剂、溶剂、分析器皿中某些杂质引起的系统误差三）校准仪器和量器四）改进分析方法或采用辅助方法校正测定结果四、适当增加平行测定次数，减少随机误差一般定量分析中，平行测定3-4次；对测定结果的准确度要求较高时，测定次数为10次左右。正确表示分析结果分析结果的表示方法：样本平均值

28、-,样本标准偏差S,测定次数n。27第四章滴定分析法概论TitrimetricAnalysis滴定分析法分为酸碱滴定法、络合滴定法、氧化还原滴定法、沉淀滴定法四类。第一节滴定分析法简介一、滴定分析法的过程和方法特点标准溶液（滴定剂）：已知准确浓度的试剂溶液。滴定：把滴定剂从滴定管加到被测物质溶液中的操作。滴定分析法：用滴定剂滴定被测组分溶液，直到滴定剂与被测组分定量反应完全为止，然后根据滴定剂的浓度和所消耗的体积，求得被测组分含量的分析方法。I三|=|化学计量点（sp）：当滴加的滴定剂与被测组分定量反应完全时，称为滴定达到了化学计量点，简称计量点，以sp表示。滴定终点（ep）：指示剂的变色点。

29、用ep表示。终点误差（E）：滴定终点与化学计量点t不同而引起的误差。又称滴定误差。二、滴定分析法对滴定反应的要求（1）定量完全（2）反应快速（3）有简便可行的确定终点的方法三、几种滴定方式（一）直接滴定法用滴定剂直接滴定被测组分的滴定方式。二）返滴定法（剩余量滴定法）三）置换滴定法先用适当试剂与待测组分反应，使待测组分定量地置换为另一种能被直接滴定的物质，然后再用标准溶液滴定这种物质，这种滴定方法称为置换滴定法。当有些被测物质不能与滴定剂直接起反应时，可通过另外的化学反应，以滴定法间接进行滴定。第二节标准溶液浓度的表示方法一、物质的量浓度二、滴定度（T）1. 当分析对象固定时：滴定度T每毫升标

30、准溶液B相当于被B/A测物质A的质量。单位gmL-i。2. 当分析对象、试样的质量固定时：滴定度T每毫升标准溶液B相当于被B/A%测物质A的质量分数。单位mL-i。三、质量浓度（P）质量浓度单位体积溶液中所含溶质的质量。单位gL-1，gmL-1，mgmL-1。第三节标准溶液的配制和浓度的标定一、直接配制法准确称取一定量基准物质f溶解f定容f准确浓度的标准溶基准物质（基准试剂）能用于直接配制标准溶液的化学试剂。基准物质的条件：（1）物质的实际组成应与其化学式完全相符。2)34)稳定。摩尔质量较大。纯度足够高。二、间接配制法（标定法）先将试剂配制成近似于所需浓度的溶液，然后用基准物质或另一种标准溶

31、液通过滴定来确定该溶液的准确浓度。这种通过滴定来确定溶液浓度的过程称为标定。第四节滴定分析中的计算一、滴定分析计算的依据和常用公式dDft滴定反应aA+bB=cC+被测组分滴定剂滴定反应达计量点时n:n=b:aBAn=(a/b)nABCV=(a/b)CVAABBm/M=(a/b)CVAABB二、滴定分析法的有关计算(1)(2)(3)一) 标准溶液的配制(直接法)、稀释基本公式：m=CVMBBBBCV=CV(二) 标定溶液浓度的有关计算基本公式：m/M=(a/b)CV(三) 物质的量浓度与滴定度之间的换算T=(a/b)CMX10-3B/ABA(四) 被测物质的质量和质量分数的计算基本公式m=(a

32、/b)CVMABBA若试样的质量为m(g)，则待测组分AS在试样中的质量分数为：(a/b)CVMBBAmS第五章酸碱滴定法Acid-baseTitration酸碱滴定法以酸碱反应为基础的定量分析方法第一节酸碱质子理论1. 酸碱的定义和共轭酸碱对酸是能给出质子的物质，碱是能接受质子的物质。HA（酸）二H+（碱）+A-酸碱半反应HA,A-（共轭碱）A-HA（共轭酸）因一个质子的得失而互相转变的每一对酸和碱，称为共轭酸碱对。2. 酸碱反应HAc在水中的离解半反应1HAc=H+Ac-酸1碱1半反应2HO+H+=HO+23碱2酸2酸碱反应HAc+HO=HO+Ac-23简化为HAc=H+Ac-HCl与NH

33、的反应：3HCl+NH=NH+Cl-34酸1碱2酸2碱1水的质子自递反应：HO+HO=22酸1碱2HO+OH-3酸2碱1二、酸碱反应的平衡常数1. 活度和活度系数离子在化学反应中起作用的有效浓度称稀溶液中a二yCY离子的活度系数为离子的活度，用a表示。2. 活度常数与浓度常数弱酸HA在水溶液中的解离反应:HA+HO=HO+A-2329活度常数KA-HAH+A-HA弱碱A-在水溶液中的解离反应:A-+HO=HA+22aa活度常数Kb=p浓度常数KC=aOH-OH-45活度常数与浓度常数的关系aay疋H+A-'KaC=HA=-a-TTH+A-对于水的质子自递反应：HO+HO=HO+OH-2

34、23水的质子自递或水的活度积：(25oC)K=aa=1.0X10-14WH+OH-三、酸碱的强度、共轭酸碱对Ka与Kb的关系共轭酸碱对HA-A-的Ka、Kb的关系为：KaKb=aaOH-H+OH-HAA-pKa+pKb=pKw=14.00即在共轭酸碱对中，酸、碱解离常数的11乘积等于溶剂的质子自递常数。如：（l）HPO能形成三个共轭酸碱对:34每一共轭酸碱对的Ka与Kb的关系为：KaKb=KaKb=KaKb=K132231W（2）二元酸HCO能形成二个共轭酸碱对:224例：试求HPO2-的pKb42第二节水溶液中弱酸（碱）各型体的分布一、处理水溶液中酸碱平衡的方法（一）分析浓度与平衡浓度分析浓

35、度：溶液中溶质的总浓度。C,molL-i平衡浓度：平衡状态时，溶质或溶质各型体的浓度。，molL-1（二）物料平衡（质量平衡）在平衡状态时，与某溶质有关的各种型体平衡浓度之和必等于它的分析浓度。物料平衡方程式MBE（三）电荷平衡（电中性规则）平衡状态时，电解质溶液中各种阳离子所带正电荷的总浓度等于所有阴离子所带负电荷的总浓度。电荷平衡方程式CBE当酸碱反应达到平衡时，酸给出质子的量应等于碱所接受的质子的量。质子平衡方程式（质子条件式）PBE1. 由MBE和CBE求PBE例：求cmol*L-1的NaHPO溶液的PBE24MBE:Na+=c（1）HPO+HPO-+HPO2-+PO3-=c(1)34

36、2444CBE:Na+H+=HPO-+2HPO2-+3PO3-+OH-（2）2444（1）代入（2）：c+H+=c-HPO-HPO2-PO3-+34442HPO2-+3PO3-+OH-44整理得PBE:H+HPO=HP02-+2P03-+0H-34442. 零水准法直接列PBE（1）选择零水准（质子参考水准）：零水准通常是溶液中大量存在且直接参与质子转移的物质：如起始酸碱组分、溶剂分子。（2）以零水准为基准判别质子得失，绘出得失质子示意图。（3）根据得失质子的量相等的原则写出PBE。例：写出NaNHHPO溶液的PBE。44二、酸度对弱酸（碱）各型体分布的影分布分数溶质某种型体的平衡浓度在其分析

37、浓度中所占的分数。5分布曲线一分布分数与溶液pH值的关系曲线，即5-pH曲线。i一）一元弱酸（碱）各型体的分布系数cmolL-iHA（一元弱酸）HAHAc=HA+A-HA二1HA+A_1+A_/HA1 =H+1+Ka/H一H+KaA-A-A-HA+A-11+HA/A-1_Ka1+H+/KaH+Ka5+5_1HAA-例5-2，讨论：两曲线交点处pH=pKa,即H+=Ka,此时5=5=0.5,HAc=Ac-HAcAc-当pHpKa,即H+Ka,九§A,HAcAc-HAcAc-当pHpKa,即H+Ka,dHA<dA,HAc<Ac-HAcAc-(4) pHpKa-2，即H+100

38、Ka,d1,d0HAcAc-(5) pHpKa+2,即Ka100H+,HAcAc-cmolL-1HCO224c=HCO+HCO-+CO2-2242424HCO_HCO&_2H2C2O4LHCO+HCO+COJ224242411_HCO-_CO2-HCOHCO2242241:KaKaKaH2H+2+KaH+KaKa112HKaHC2O4-KaKaCO2-=H+2+KaH+KaKa245+5+51=112H2C2O4HCO-CO2-图5-2讨论：2424（1）每一共轭酸碱对分布曲线的交点相对应的pH分别等于草酸的pKa和pKa12当pH=pKa=1.23时，5=5二0.5,1HCO-24H

39、2C2°4HC2O4-即HCO=224当pH=pKa=4.19时，5=5=0.5，2HC2O4-C2O42-即HCO-=CO厂2424(2) 当pH<pKa时，即H+Ka，贝【55，11H2C2O4HC2O4-HCO为主要型体；224(3) 当pKapHpKa时，即KaH+Ka,HCO-为主122124要型体；pH=2.3-33时，三种型体共存；(4) 当pH>pKa时，即H+Ka，则5522CO2-为主要型体。24HPO各型体的分布分数：34H丄H+L+KaH+2+KaKaH+KaKaKa1121235H3PO4H2C2O4HC2°4一C2O42-5H2P04

40、KaH丄H+3+KaH+2+K：aKaH+KaKaKaKaKaH+1235HPO5P043-H+3+KaH+2+KaKaH+KaKaKa112123KaKaKaH+3+KaH+2+KaKaH+KaKaKa112123第三节酸碱溶液中氢离子浓度的计算一、一元强酸(碱)溶液中H+浓度的计算cmolL-iHCl溶液PBE:H+=Cl-+OH-=C+Kw/H+H+2-CH+-Kw=0精确式：町二C+(C<10-6molL)若C三10-6molL-i，PBE简化为：最简式H+心Cl-=C(C三10-6molL)同理，cmolL-iNaOH溶液精确式：C<10-6molL-1OH一二C+十4K

41、w2最简式：C三10-6molL-】OH-C二、一元弱酸(碱)溶液pH的计算(一) 一元弱酸溶液cmolL-1HAC=HA+A-(1)PBE:H+=A-+OH-=KaHA+Kw(2)H+H：精确式：H+=KaHA+Kw(3)V(CKa20Kw,C/Ka400)*一元弱酸（碱）溶液pH计算的简化条件：（1）CKa20Kw（或CKb20Kw），则可忽略水的解离；（2）C/Ka400（或C/Kb）400），则可忽略酸（碱）的解离，即C二HA+A-HA讨论：1.若CKa)20Kw,C/Ka400，即可忽略水的解离，但不能忽略HA的解离。(2) 式变为：H+二A-二KaHAH+H+=KaHA(4)由(1

42、)式得：HA=C-A-=C-(H+-0H-)C-H+(5)(5)代入(4),得：H=Ka(C-H+)H+2+KaH+-CKa=0近似式1：H=-Ka+<Ka2+4CKa2(近似条件：CKa20Kw,C/Ka400)2若CKa20Kw,C/Ka)400，则可忽略HA的解离，但不能忽略水的解离此时C二HA+A-HA（6）代入，得近似式2：H+=、CKa十Kw（近似条件：CKa20Kw,C/Ka400）3. 若CKa>20Kw,C/Ka）400，则既可忽略水的解离，又可忽略HA的解离此时C=HA+A-HA由（3）式得最简式：H+=、/CKa（8）（近似条件：CKa20Kw,C/Ka）40

43、0）（二）一元弱碱（B）溶液精确式：OH_=KbB十Kw（CKb20Kw,C/Kb400）近似式1：OH=_Kb+K2+4CKb2（近似条件：CKb20Kw,C/Kab400）近似式2：OH_=CKb十KwV（近似条件：CKb20Kw,C/Kb）400）最简式：OH_CKb（近似条件：CKb）20Kw,C/Kb）400）三、多元弱酸（碱）溶液pH的计算（一）多元弱酸溶液*二元弱酸（碱）溶液pH计算的简化条件:（1）若CKa20Kw，则可忽略水的解离；（2）若CKa40Ka，则可忽略H卜的二级解离，按一元酸处理,此时：2C=HA+HA-+A2-HA+HA-22（3）若C/Ka400，则可忽略H0

44、的第一级解离，此时:XC=HA+HA-+A2-HA22cmolL-iHA溶液2PBE:H+=HA-+2A2-+OH-(1)讨论：1.若CKa20Kw，则可忽略水的解离:H+=HA1-+2A2-(2)H_KaHA2KaKaHA_-(H+閃H+=KaHA(1+2Ka)1H+HlH_KaHA(12K)TH!)(CKa20Kw,CKa40Ka,C/Ka400)：2.若CKa20Kw,CKa40Ka:C/Ka400则：既可忽略水的解离，又可忽略Ha的二级解离247更(")<年二veqo£s台OMm蕊呂VHwkH五灌绘系蚩wk耳60文go寸一匸ozuyulfc"uyu寸

45、+“b+UHE(dirg“(")<年3oh3hoq<heHvHQ+H+VHHo以H丄+hEHUy丄GH丄E只超(I)0寸IZTI00文qa-Y寸匸ozo->土oqyu寸+"qM+qLnc- z-尸-00寸qy一Y寸匸ozo77791i_"(+DEJ_丄Ho- "-?-00寸22q0寸一匸ozo(H)zcoOH-:CKb59四、两性物质溶液pH的计算（一）多元弱酸的酸式盐CmolL-iNaHAPBEH+HA=A2-+OH-2H+HA-H+JHA-Ka2+Kw_KH+叭a1KH+2+H+2HA-=KKHA-+KKa1a1a2wa1H+二兀产

46、严"精确式十K+HA-al因HA、A2-均比较小，可忽略不计2所以C=HA+HA-+A2-疋HA-2故h+=K(CK一+K)*KalK(二NHAc4NHCN4ala2wK+Cal讨论：1.若CK20K,C20Ka2walala2取间式H+=KK2. 若CK20K,C20Ka2wal近似式1H+=CKa1Ka2ala13. 若CK20K,C20Ka2wala2w近似式2H+=K-(CK-+K)C为两性组分对应共轭酸的解离常数;为两性组分生成共轭碱的解离常数弱酸弱碱盐K对应于Ka(HAc)a1K对应于Ka(NH4+)a2:K(CK+KJa(HAc)a(NH+)wKK对应于Ka(HCN)a

47、lK对应于KH+a(NH4+)a2H+=+K7w:K(CK'a(HAc)a(NH+)K+4Ca(HAc)(三) 氨基酸氨基乙酸NHCHCOOH22Ka1Ka2NH+-CH-COOH=NHCHCOOH+H+3222NHCHCOOH=NHCHCOO-+H+2222_K(CK+K)I+|,ala2wA,'+Cal五、强酸与弱酸的混合溶液CmolL-1强酸HB与CmolL-1弱酸HA12的混合溶液PBEH+B-+A-+OH-=C+A-+OH-1由于溶液呈酸性，故忽略0H-,上式可简化为：H+=C+A-=C+CKa1 12H+KaH+2+(K-C)H+-(C+C)K=0a112a(C-K

48、)+(C-K)2+4(C+C)Ka2则得：H+=C1H+1a1a12a若C>20A-,1最简式第四节酸碱缓冲溶液一、缓冲溶液pH的计算(一) 一般缓冲溶液HA-NaA缓冲溶液。设HA、NaA的浓度分别为C、CHAaHA=H+A-Ka=H川A-HA故H.%C对HA:MBECBE故HA1)对NaA：MBEH+=A-+OH-HA=C-H+OH-HAC=A-2)Na+CBENa+H+=A-+OH-故A-=C+H+-OH-（3）将（2）、（3）代入（1）得：H+=KaHA二KaC-HOH（4）Ech+TH7T-ioh-iA-近似计算：1pHW6的酸性缓冲溶液：H+»OH-H+=KaC,HC+H+2.pH三8的碱性缓冲溶液：OH-»H+H+=KaCa+OHC-OH-CA-OH-或OH-二KbA-C+OH-HA3. 若C>20H+，C>20H+；HAA-且C>20OH-，C>20OH-HAA-C则得最简式:H+=Ka二pH=pKa+lgca-（7）CHA(二) 标准缓冲溶液二、缓冲容量和缓冲范围缓冲容量b=db/dpH=-da/dpH物理意义：使1L缓冲