酸碱平衡及酸碱复习课件

1、3.4 酸碱缓冲溶液生理缓冲溶液人体液(37)正常pH 为7.35-7.45。每人每天耗O2600L, 产生CO2酸量约合2L浓HCl, 除呼出CO2及肾排酸外, 归功于血液的缓冲作用。血红蛋白: HHb-KHb 血浆蛋白:HPr-NaPr氧络血红蛋白:HHbO2-KHbO2磷酸盐:H2PO4-HPO42-碳酸盐:H2CO3-HCO3- (1.35mmolL-127 mmolL-1) pH=6.10+lg20=7.4013.4.1 缓冲容量 (p87) 1L 溶液中引入强碱或强酸的 mol数与pH变化量的比值。2 - pH曲线 (p88)1 3 5 7 9 11 13 pH2.88 4.76

2、8.88pKa1086420102 H+ HAc+Ac - OH-0.1molL-1 HAc Ac-0.1molL-1强酸:H+=2.3H+2.3c(HCl) ( pH11)共轭体系:HA A- HA A- = 2.3cx1x0 3共轭体系缓冲容量的特点：（1）c, c增大, 增大（2）H+ = Ka (pH=pKa)时, max = 0.575c（3）缓冲范围: pKa-1 pH pKa+1pKa-1x1=0.9, x0=0.1=0.36maxpKa+1x1=0.1, x0=0.9=0.36maxpKa20.99, 0.01=0.04max43.4.2 缓冲溶液的选择1.有较大的缓冲能力:

3、c 较大(0.011molL-1); pHpKa, 即cacb114.5 6810HAc NaAc : pKa=4.76 (pH 45.5)NH4OHNH3: pKb=4.75 (pH )(CH2)6N4 (CH2)6N4H+: pKb=8.87 (pH )2.不干扰测定(EDTA滴定Pb2+,不用HAc-Ac-)。5常用缓冲溶液 (p89)缓冲溶液pKa缓冲范围氨基乙酸+HCl2.351.53.0氯乙酸+NaOH2.8623.5甲酸+NaOH3.7734.5HAc+NaAc4.7645.5六次甲基四胺+HCl5.134.56.0H2PO4-+HPO42-7.216.58三羟甲基甲胺+HCl8

4、.217.59硼砂(H3BO3+H2BO3-)9.248.510NH4+NH39.258.51063.4.3 缓冲溶液的配制方法 1.按比例加入HA和A(NaAc+HAc, NH4Cl+NH3);2.溶液中H+大, 加过量A-, 溶液中OH-大, 加过量HA;3.溶液中有HA,可加NaOH中和一部分, 溶液中有A,可加HCl中和一部分; 形成HA-A-共轭体系7配制缓冲溶液的计量方法方法1: (确定引入酸or碱)1.按所需pH求ca/cb: pH0=pKa+lg(cb /ca);2.按引入的酸(碱)量ca及pH变化限度计算ca和cb:3.据ca,cb及所需溶液体积配制溶液.8方法2: (确定引

5、入酸or碱)1.分别计算pH0和pH1时的x(HA)、x(A)2.引入酸的量c(HCl)= x(HA)c总 (引入碱的量c(NaOH)= x(A)c总) 求出c总3.pH0时 ca=c总x(HA) cb=c总x(A)9方法3: (引入酸碱均适用)1.根据引入的酸(碱)量求2.根据所需pH求总浓度c: =2.3cx0 x13.按x0与x1的比值配成总浓度为c的缓冲溶液.10例3.17 (p88)欲制备200 mL pH=9.35 的NH3-NH4Cl缓冲溶液，且使该溶液在加入1.0 mmol 的HCl或NaOH时， pH的改变不大于0.12单位，需用多少克NH4Cl和多少毫升1.0 mol/L氨

6、水？ pKb(NH3)=4.7511解又m(NH4Cl)=cx(NH4+) V M(NH4Cl)V(NH3)=c x(NH3) V /c(NH3)12全域缓冲溶液-pH图0 2 4 6 8 10 12 14pH0.1000.0750.0500.0250.000pKa: 3, 5, 7, 9, 11五种弱酸c0.1mol/L, max=0.058Britton-Robinson缓冲溶液 (H3PO4-HAc-H3BO3)133.4.4 常用标准缓冲溶液 (p91)标准缓冲溶液的pH是实验测定的,用于校准酸度计。缓 冲 溶 液pH (25oC)饱和酒石酸氢钾 (0.034molkg-1)3.557

7、邻苯二甲酸氢钾 (0.050molkg-1)4.0080.025molkg-1 KH2PO4 +0.025molkg-1 Na2HPO4 6.865硼砂 (0.010molkg-1)9.180饱和氢氧化钙12.454143.5 酸碱指示剂(p93)甲基橙 Methyl Orange (MO)(CH3)2N(CH3)2N=N=N H=NNSO3-SO3-OH- H+ 红3.1-4.0(橙)-4.4黄pKa=3.43.5.1 作用原理: 酸形和碱形具有不同的颜色.15甲基橙的x-pH图 (p95)0 2 4 6 8 pHpKa=3.4, pT=4.0(滴定指数) 红 橙 黄3.1 4.40.660

8、.340.910.090.80.21.00.50.0 x16MOMRPP3.1 4.44.4 6.28.0 9.64.0 pT5.0 pT=pKa9.0常用单一酸碱指示剂 (要记住)百里酚酞: 无色 9.4-10.0(浅蓝)-10.6蓝17混合指示剂： 甲基红+溴甲酚绿 5.0-5.1-5.2 暗红 灰 绿 用于Na2CO3标定HCl时指示终点由于颜色互补使变色间隔变窄, 变色敏锐.183.5.2 影响指示剂变色间隔的因素1.指示剂用量: 宜少不宜多, 看清颜色即可2. 温度: 温度影响pKa , 影响变色间隔, 一般应室温滴定3. 盐类: 离子强度影响pKa 193.6 酸碱滴定曲线和指示剂

9、的选择选择指示剂的原则: 指示剂的变色点尽可能与化学计量点接近，以减小滴定误差。在滴定突跃范围变色的指示剂可使滴定(终点)误差小于0.1%。直接滴定：指示剂在化学计量点前变色，误差为 ； 指示剂在化学计量点后变色，误差为 。返滴定：滴定曲线： 溶液pH 随中和百分数（T%）变化的曲线。误差符号相反。203.6.1 强酸碱滴定 0.10molL-1 NaOH滴定20.00mL 0.10molL-1 HCl H+OH- =H2O Kt=1/Kw=1014.00-0.1%时:pH=4.302. 滴定开始到sp前: H+=c(HCl)(未中和)1. 滴定前: H+=c(HCl)=0.1000molL-

10、1 pH=1.00213. sp时: H+=OH- pH=7.004. sp后:OH-=c(NaOH)(过量)+0.1%时:H+=2.010-10molL-1 pH=9.70220.1000molL-1 NaOH滴定20.00mL 0.1000molL-1 HCl (p99) NaOHmLT%剩余HClmL过量NaOHpHH+计算0.00020.01.00滴定前:H+=c(HCl)18.0090.02.002.28sp前:H+=19.8099.00.203.0019.9899.90.024.30 sp: H+=OH- =10-7.0020.00100.00.000.007.0020.02100

11、.10.029.7020.20101.00.2010.70sp后:OH-=22.00110.02.0011.6840.00200.020.0012.52突跃23强酸碱滴定曲线 (p99)0.10molL-1 NaOH0.10molL-1 HCl0.10molL-1 HCl0.10molL-1 NaOHpH1210864200 100 200%滴定百分数,T%9.7 sp+0.1%4.3 sp-0.1%sp 7.0突跃9.0 5.04.09.88.03.1*6.2*4.4PPMRMOPP 9.0MR 6.2MO 4.4PP 8.0MR 5.024不同浓度的强碱滴定强酸的滴定曲线 (p101)Na

12、OHHCl0 100 200% pH1210864210.79.78.77.05.34.33.3PPMRMO5.04.49.06.24.43.1.01molL-1 0.1molL-1 1molL-1浓度增大10倍，突跃增加2个pH单位。253.6.2一元弱酸碱的滴定 (Ka(HAc)=10-4.76, Ka(HA)=10-7.00)NaOHmLT%组成pHHAcpHHAH+计算式00HA2.884.00 与滴定强酸的pH相同10.0050.0HA+A-4.767.0018.0090.0HA+A-5.717.9519.8099.0HA+A-6.679.0019.9699.8HA+A-7.469.

13、5619.9899.9HA+A-7.769.7020.00100.0A-8.739.8520.02100.1A-+OH-9.7010.0020.04100.2A-+OH-10.0010.1320.20101.0A-+OH-10.7010.7022.00110.0A-+OH-11.6811.68-0.1%:pH=pKa+326强碱滴定弱酸滴定曲线 (p103)0.10molL-1NaOHHAc 0.10molL-10 100 200 T%pH121086420HAc Ac- Ac-+OH-突跃6.24.43.19.78.77.74.35.04.0PPMRMOHAcHCl突跃处于弱碱性,只能选酚酞

14、作指示剂.27pHNaOH滴定HAc(浓度不同)1molL-10.1molL-10.01molL-1642810129.238.738.23HAcHCl10.709.708.707.76突跃范围缓冲容量 0 50 100 150 T%4.76(p104)浓度增大10倍，突跃增加1个pH单位28滴定突跃HCl:4.3-9.7HAc:7.7-9.7HA:9.7-10.0HA A A+OH-中和百分数pH1210 8 6 4 2HClHAcHApKa=7pKa=4.76甲基红甲基橙OOOOO10.09.77.764.30 50 100 150 200 百里酚酞酚酞0.1molL-1NaOH滴定0.1

15、molL-1 HA(Ka不同)Ka增大10倍，突跃增加一个pH单位对于0.1molL-1 的HA, Ka10-7才能准确滴定.即cKa10-8290.1molL-1HClNH30.1molL-1pKb=4.750 50 100 150 200% 6.254.305.286.24.43.1pHNaOHNH3(p105)突跃处于弱酸性,选甲基红或甲基橙作指示剂.强酸滴定弱碱8.030H+HA HA A A+OH- (p107)O NIIIO NIIO NIMIII OMII OMI OKa=10-9Kb=10-5Ka=10-7Kb=10-7Ka=10-5Kb=10-9pH3.6.3 总结一元弱酸或

16、弱碱及其与强酸或强碱混合物的滴定曲线(0.1molL-1) 中和百分数Q R S TKa10-7 时, 返滴定行吗？Ka=10-7 为界313.6.4 多元酸能分步滴定的条件:被滴定的酸足够强, cKa110-8lgKa足够大, 若pH=0.3, 允许Et=0.5%, 则需lgKa5多元酸一步滴完的条件:混合酸分步滴定及全部滴定的条件?lgKa=4, Et1%lgKa=6 , Et 0.1%cKan10-832pH0 100 200 300 400 (T%)0.5%0.5%10.0 9.45.04.4pKa lgKa 2.16 7.2112.325.055.11pHsp1= 4.7pHsp2=

17、 9.7H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43-H3A+H2A-H2A-+HA2-HA2-+A3-A3-+NaOHsp3sp2sp1NaOH滴定0.1molL-1H3PO4 (p111)33NaOH滴定H3PO4 时指示剂的选择 pKa1(2.16) pKa2(7.21) pKa3(12.32) H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43- pHsp1= 4.7 pHsp2= 9.7sp3: 2HPO42- + 3Ca2+ = Ca3(PO4)2 + 2H+百里酚酞至浅蓝 (pT=10.0) MO至黄 (4.4)(同浓度NaH2PO4参比) PPNaOH343.8 酸碱滴定法的

18、应用3.8.1酸碱标准溶液的配制与标定c0.1molL-1 稀则突跃小, 浓则?浪费例: 食醋中c(HAc)0.6molL-1取少量(4ml), 体积误差取25ml, 需滴定剂约150ml粗测, 定量稀释至约0.1 mol L-135碱标准溶液: NaOH配制: 以饱和的NaOH(约19 molL-1), 用除去CO2 的去离子水稀释.标定: 1.邻苯二甲酸氢钾(KHC8H4O4), Mr=204.2 pKa2=5.4, PP, 称小样, 平行3份. 2.草酸(H2C2O42H2O), Mr=126.07 pKa1=1.25, pKa2=4.29, PP, 称大样. 36酸标准溶液: HCl

19、(HNO3, H2SO4)配制:用市售HCl(12 molL-1),HNO3(16 molL-1), H2SO4(18 molL-1)稀释.标定: 1. Na2CO3, 270-300烘1hr, MO or MR+溴甲酚绿();2. 硼砂(Na2B4O710H2O NaH2BO3+2H3BO3), 60%相对湿度保存, 防失水. pHep=5.1, MR.37滴定0.1molL-1 Na2CO3 指示剂的选择 (H2CO3:pKa1=6.38, pKa2=10.25) CO32- HCO3- H2CO3pH=0.3pKb4Et1% sp1: pH=8.32 甲酚红+百里酚蓝 粉8.28.4紫H

20、CO3-参比,EtV2NaOH+Na2CO3 ;V1V2Na2CO3+NaHCO3 ;V1=0, V20NaHCO3 ;V10, V2=0NaOH44磷酸及其盐的混合体系中, 可能含有HCl H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43- NaOH1. 如何判断体系中的主要组分?2. 如何测定各组分的含量?452. 磷的分离与测定P P2O5 H3PO4 MgNH4PO4 n(P)n(HCl) =12H2PO4-, MONaOHHCl 标液c1V1H3PO4 + HCl463. 少量磷的测定 (p130)用过量NaOH溶解沉淀，再以标准HNO3溶液返滴. n(P) n(NaOH)= 1 2

21、4 适于微量P的测定.474. 铵盐中氮的测定 (p128)甲醛法 NaOH 4NH4+ + 6HCHO = (CH2)6N4H+ 3H+ 6H2O (pKb = 8.87)指示剂 ?MRMOPPPP指示剂?预中和游离H+485. 有机含氮化合物中氮的测定(蒸馏法)MRMOMR(凯氏定氮法)NaOHHCl49凯氏定氮装置（实验讲义p289）1.安全管 2.导管 3.汽水分离器 4.塞子 5.进样口 6.冷凝管 7.吸收瓶 8.隔热液套 9.反应管 10.蒸汽发生器消化样品浓H2SO4CuSO45H2OK2SO4样品空白2. 蒸NH350?PP6. 硼酸(H3BO3)的测定NaOHpKa=4.2

22、651第三章 小 结3.1 酸碱反应的定义, 平衡常数的表示、活度与浓度;3.2 酸度对弱酸(碱)形体分布的影响(一元, 多元), 摩尔分数计算, 各种形体浓度的计算;3.3 酸碱溶液的H+浓度计算: 一元(多元)酸碱, 两性(类两性)物质, 共轭体系; 混合体系. 会写质子条件式, 了解精确式如何得来, 会用近似式和最简式;3.4 酸碱缓冲溶液: 了解缓冲容量的概念(不要求推导公式), 会选择缓冲溶液并配制需要的缓冲溶液 (定量计算).523.5 酸碱指示剂: 了解作用原理, 影响因素, 掌握常用指示剂(MO, MR, PP)的变色区间和变色点.3.6 酸碱滴定曲线和指示剂的选择: 强酸(碱

23、)滴定、 一元弱酸(碱)滴定过程中pH计算, 重点是化学计量点及0.1%时的pH计算. 了解滴定突跃与浓度、Ka(Kb)的关系，一元弱酸碱能被准确滴定的条件；正确选择指示剂； 了解强酸与弱酸混合溶液、多元酸溶液能分步滴定或全部滴定的条件及指示剂的选择。3.8 酸碱滴定法的应用: 标准酸(碱)溶液的配制与标定; 应用示例: 混合碱(酸)、P、N、H3BO3的测定。53第四章 络合滴定法4.1 概述4.2 络合平衡4.3 络合滴定基本原理4.4 混合离子的选择性滴定（部分）4.5 络合滴定的方式和应用54 lgK1K4: 4.1、3.5、2.9、2.1 lgK总= 12.62+Cu2+-NH3 络合物4.1 概述无机络合剂: NH3, Cl-, CN-, F-, OH-55有机络合剂 (p145)乙二胺 - Cu2+ 三乙撑四胺 - Cu2+ lgK1=10.6, lgK2=9.0 lgK总=19.6lgK=20.656EDTA乙二胺四乙酸 (H4Y)Ethylene Diamine Tetra Acetic acid乙二胺四乙酸二钠盐 (Na2H2Y)：57EDTA: x-pH图 (P147)H6Y2+H5Y+H4YH3Y-H2Y