大学化学酸碱平衡及酸碱滴定市公开课获奖课件

1、第 8 章酸碱平衡与酸碱滴定第1页第1页弱电解质电离平衡沉淀溶解平衡氧化还原平衡配位平衡化学四大平衡第8章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡第2页第2页第8章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定-强电解质溶液理论8-1 强电解质溶液理论一、电解质化合物非电解质电解质强电解质：强酸、强碱和大部分盐弱电解质：弱酸、弱碱等注：电解质强弱除与电解质本性相关外，还与溶剂相关。问题：强电解质在溶液中完全电离，其电离度应为100%， 但实际所测却小于100%，如何解释这一现象？第3页第3页二、离子强度1、离子氛1923年，德拜和休格尔提出+-当电解质溶液通电时，由于离子和离子氛之间互相作用，使得离子在运动时受到牵制

2、，不能100%发挥输送电荷作用，表观上造成了离子数目少于电解质完全电离时应有离子数目。第8章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定-强电解质溶液理论第4页第4页2、离子强度 -衡量溶液中离子和离子氛之间互相作用强弱物理量 I：离子强度，单位是molkg-1；mi：离子质量摩尔浓度(molkg-1 )；Zi：离子所带电荷数。例：计算0.01 molkg-1BaCl2溶液I第8章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定-强电解质溶液理论第5页第5页3、活度和活度系数 活度：电解质溶液中实际发挥作用离子浓度。f：活度系数。普通f1， Ka2 Ka3即多元弱酸第一步电离是主要，第8章 酸碱平衡与酸碱滴定

3、H2CO3 + 2H2O 2H3O+ + CO3-第20页第20页 不同pH值溶液中酸碱存在形式分布: 当共轭酸碱对处于平衡状态时，溶液中存在着H+ 和不同酸碱形式。这时它们浓度称为平衡浓度，各种存在形式平衡浓度之和称为总浓度或分析浓度。8-4 酸度对弱酸弱碱各物种分布影响第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第21页第21页1、一元酸溶液：以醋酸（HAc）为例 HAc在水溶液中以HAc和Ac- 两种形式存在，它们平衡浓度分别为HAc和Ac- ，则总浓度：c =HAc + Ac- 第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第22页第22页Ka一定期，xHAc和xAc-与pH相关 pH，xHAc，xAc-pH pKa， H

4、Ac为主pH = pKa， HAc = Ac-pH pKa， Ac-为主第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第23页第23页2、二元酸溶液：H2C2O4 HC2O4-+ H+ HC2O4- C2O42- + H+第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第24页第24页 pH pKa1，H2C2O4为主pH = pKa1， H2C2O4 = HC2O4-pKa1 pH pKa2 ， HC2O4-为主pH = pKa2， HC2O4- = C2O42-pH pKa2，C2O42-为主讨论第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第25页第25页8-5 水溶液中酸碱平衡处理办法 物料平衡方程式MBE电荷平衡方程式CBE质子平衡方程式PBE

5、第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第26页第26页1、物料平衡方程式MBE例：c mol/mLNa2HPO4物料平衡式 Na+ = 2c c = H3PO4 + H2PO4- +HPO42- + PO43- 指在一个化学平衡体系中，某一给定组分总浓度等于该组分各种型体平衡浓度之和。2、电荷平衡方程式CBE 依据电中性原则，单位体积溶液中阳离子所带正电荷量等于阴离子所带负电荷量。例：c mol/mLNa2HPO4电荷平衡式 Na+ + H+ = H2PO4- +2HPO42- +3PO43-+ OH-第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第27页第27页零水准法3、质子平衡方程式PBE 酸碱反应达平衡时酸失去质子数

6、等于碱得到质子数。质子平衡方程式求解(1) 先选零水准(大量存在, 参与质子转移物质)。(2) 将零水准得质子后形式写在等式左边，失质 子后形式写在等式右边。(3) 相关浓度项前乘上得失质子数。第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第28页第28页对醋酸水溶液：酸 碱 酸 碱HAc + H2O H3O+ + Ac-H2O + H2O H3O+ + OH-质子条件为 H3O+ = Ac-+ OH-零水准(Zero Level): H2O, HAc质子转移：得失质子数相等: H3O+= Ac- + OH-第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第29页第29页例1：c mol/mLNH4 H2PO4质子平衡方程式 零水准N

7、H4+，H2PO4-，H2O H3PO4 + H3O + = NH3 + HPO42- + 2PO43-+ OH- 例2：c mol/mlNa2HPO4质子条件式 零水准HPO42-，H2O H2PO4- + 2H3PO4 + H + = PO43-+ OH-第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第30页第30页86 酸 碱 溶 液 pH 值 计 算 强酸强碱溶液pH值计算弱酸弱碱溶液pH值计算强酸和弱酸混合溶液pH值计算弱酸混合溶液pH值计算两性物质溶液pH值计算第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第31页第31页一、强酸强碱溶液pH值计算1强酸（Ca ） HA H + + A - H2O H + + OH -当

8、Ca 10-6 mol/L，忽略水解离准确式近似式* 第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第32页第32页2强碱（Cb ）B + H2O BH + +OH- H2O H + + OH 准确式当Cb 10-6 mol/L，忽略水解离近似式* 第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第33页第33页二、弱酸弱碱溶液pH值计算1一元弱酸弱碱溶液（1）一元弱酸HA（Ca ）准确式第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第34页第34页最简式*假如且-忽略水离解近似式* 假如第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第35页第35页对于很弱且很稀一元弱酸溶液，不能忽略水电离第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第36页第36页（2）一元弱碱（Cb）近似式* 最简式*第

9、8章 酸碱平衡与酸碱滴定第37页第37页 Question Solution pHlgH3O+=5.13 计算0.10moldm-3NH4Cl溶液pH值。已知NH3Kb =1.8010-5(25)。由于Kaca20Kw ca/Ka500因此可用最简式来计算H+NH4+ NH3 + H+第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第38页第38页2多元弱酸弱碱溶液设浓度为ca二元酸H2A溶液，其PBE为：H+=OH-+HA-+2A2-整理后得：准确式第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第39页第39页假如Ka1ca20Kw，则水电离能够忽略。假如则多元酸第二步电离能够忽略。（1）若Ka1ca20Kw ，且则（2）若Ka1c

10、a20Kw ，且则结论近似式* 最简式*第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第40页第40页8-7 缓冲溶液（Buffer solution）6、缓冲溶液选择和配制1、缓冲溶液概念 2、缓冲原理3、缓冲溶液构成4、缓冲溶液pH计算5、缓冲溶液缓冲容量第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第41页第41页50 mLHAcNaAcc(HAc) = c(NaAc)=0.10mol/L pH = 4.74缓冲溶液：加入少许强酸或强碱或将溶液适当稀释，溶液 本身pH能保持相对稳定溶液叫做缓冲溶液。1、缓冲溶液概念加入1滴(0.05ml) 1moldm-3 HCl加入1 滴(0.05ml)1moldm-3 NaOH50 ml

11、纯水 pH =7pH = 4.75pH = 3pH = 11pH = 4.73第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第42页第42页4、缓冲溶液pH计算 2、缓冲原理对HAcNaAc溶液：缓冲对（共轭酸碱对）3、缓冲溶液构成由共轭酸碱对构成，也可由两性物质本身构成。NaHCO3-Na2CO3NH3-NH4+酒石酸氢钾第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第43页第43页300mL 0.10mol/L H3PO4溶液和500mL 0.10 mol/L NaOH溶液混合，求混合后溶液pH是多少? Question Solution 5NaOH + 3H3PO4 = NaH2PO4 + 2Na2HPO4 + 5H2O 0.

12、05 0.03 0.01 0.02(mol)第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第44页第44页5、缓冲溶液缓冲容量-衡量缓冲溶液缓冲能力大小尺度缓冲容量（）数学定义式为：（1）缓冲剂总浓度和缓冲对浓度比值对缓冲容量影响以HB-B-为例。设缓冲剂总浓度为c，c=HB+B-往该缓冲溶液中加入bmol强碱，则质子平衡式为：H+ = OH- + B- - b参考水准：H2O，HBPBE：H+=OH-+B-b = OH- + B- - H+第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第45页第45页由于第46页第46页当H+、OH-较小时，均可忽略。因此 缓冲剂总浓度越大，缓冲容量越大。以对H+求导，即可求得最大缓冲容量。即当K

13、a=H+时，有极大值。 当缓冲组分浓度比为1：1时，缓冲容量最大。第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第47页第47页（2）缓冲范围当HBB-=101或110时因此缓冲溶液缓冲范围是：当HBB-=101时， pH=pKa-1 HBB-=110时， pH=pKa+1第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第48页第48页6、缓冲溶液选择和配制为使缓冲溶液含有较大缓冲容量,要使所选缓冲对中 共轭酸pKa尽也许靠近所需pH值。选择原则配制所选缓冲对只起控制溶液pH作用，不能与反应物或 产物有副反应。 按 计算所需共轭酸和共轭碱体积。第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第49页第49页如何用2L 0.20mol/L Na3PO4溶液和

14、0.20 mol/L NaH2PO4溶液配制pH=12.52缓冲溶液?已知H3PO4pKa1=2.12; pKa2=7.20; pKa3=12.36. Question SolutionPO43- + H2PO4-= 2HPO42- 0.40 0.20V 0.40-0.20V 0 0.40V (mol)PO43-H2PO4- 1 1 HPO42- 1 1 HPO42-PO43-V=0.52L第8章 酸碱平衡与酸碱滴定第50页第50页缓 冲 溶 液pH (25)饱和酒石酸氢钾 (0.034molkg-1)3.557邻苯二甲酸氢钾 (0.050molkg-1)4.0080.025molkg-1 KH2PO4 +0.025molkg-1 Na2HPO4 6.865硼砂 (0.010m