第三章 酸碱平衡与滴定法课件

04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节13.3酸碱溶液[H+]的计算

全面考虑、分清主次、合理取舍、近似计算物料平衡电荷平衡*质子条件化学平衡关系[H+]的精确表达式近似处理近似式进一步近似处理最简式04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节2数量关系(p71–73)物料平衡(Material<Mass>Balance):

各物种的平衡浓度之和等于其分析浓度.电荷平衡(ChargeBalance):

溶液中正离子所带正电荷的总数等于负离子所带负电荷的总数.(电中性原则)*质子条件(ProtonCondition):

溶液中酸失去质子的数目等于碱得到质子的数目.04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节3质子条件式的写法

(p72–73)(1)先选零水准(大量存在,参与质子转移的物质).(2)将零水准得质子后的形式写在等式的左边,失质子后的形式写在等式的右边.(3)有关浓度项前乘上得失质子数.04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节4例:一元弱酸(HA)的质子条件式：

零水准(ZeroLevel):H2O,HAHA与H2O间质子转移:HA+H2O

H3O+

+A-H2O与H2O间质子转移:H2O+H2O

H3O++OH-

零水准

酸型

碱型

得失质子数相等:[H3O+]=[A-]+[OH-]

酸型

零水准得质子产物

碱型零水准失质子产物质子条件式:[H+]=[A-]+[OH-]04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节5例：Na2NH4PO4水溶液[H+]+[HPO42-]+2[H2PO4-]+3[H3PO4]=[OH-]+[NH3]零水准：H2O、NH4+、PO43-04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节6酸碱溶液的几种类型一.一元弱酸碱HA

多元弱酸碱H2A,H3A二.两性物质HA-

类两性物质A-+HB三.混合酸碱:强+弱.弱+弱四.共轭酸碱:HA+A-判断条件,确定用近似式或最简式先用最简式计算,再看是否合理04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节73.3.1弱酸(碱)溶液

1.一元弱酸(HA)的[H+]的计算

(p73–74)展开则得一元三次方程,难解!质子条件式:[H+]=[A-]+[OH-]代入平衡关系式精确表达式:[H+]=若将代入04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节8若:Kac>20Kw(10-12.7),忽略Kw(即忽略水的酸性)[HA]=ca-[A-]=ca-([H+]-[OH-])≈ca-[H+]得近似式:若:

<0.05,

即,则ca-[H+]≈ca展开:[H+]2+Ka[H+]-caKa=0,解一元二次方程即可。得最简式:04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节9例3.8

计算0.20mol·L-1Cl2CHCOOH的pH.

（pKa=1.26）(p74)如不考虑酸的离解(用最简式:pH=0.98),

则Er=29%（如何算？）故应用近似式:[H+]=解一元二次方程:[H+]=10-1.09则pH=1.09解:Kac=10-1.26×0.20=10-1.96>>20KwKa/c=10-1.26/0.20=10-0.56>2.5×10-304第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节10例题

计算1.0×10-4mol·L-1HCN的

pH(pKa=9.31)解:Kac=10-9.31×1.0×10-4=10-13.31<20KwKa/c=10-9.31/1.0×10-4=10-5.31<2.5×10-3故应用:[H+]==10-6.61

如不考虑水的离解,[H+]==10-6.66Er=－11%04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节112.一元弱碱(A)的[H+]的计算

(p75)质子条件:[H+]+[HA]=[OH-]引入平衡关系:得精确表达式:04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节12若:c/Ka>20,“1”可以忽略(水的碱性)

又:[A]=cb-[HA]=cb–([OH-]-[H+])

≈cb–[OH-]近似式:最简式:[H+]=若

<0.05,

即Kb/cb<2.5×10-3则即[A]≈cbor[OH-]=04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节133.多元酸溶液的pH计算以二元酸(H2A)为例.质子条件:[H+]=[HA-]+2[A2-]+[OH-]

精确式若≤0.05,可略.近似式以下与一元酸的计算方法相同.大部分多元酸均可按一元酸处理,忽略第二步及以后各步的离解.04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节143.3.2两性物(HA-)溶液[H+]的计算

(p76–77)质子条件:[H2A]+[H+]=[A2

-]+[OH-]精确表达式:带入平衡关系式:04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节15若:Ka1>>Ka2,[HA-]≈c(HA)(

≤5%,△pKa≥3.2)

又Ka2c(HA-)>20Kw,则得近似式:如果c(HA-)/Ka1>20,则“1”可略,得

最简式:(若c/Ka1>20,Ka2c>20Kw,即使Ka1,Ka2相近,也可使用最简式计算)04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节16例10计算0.033mol·L-1Na2HPO4

的pH.

pKa1~pKa3:2.16,7.21,12.32解:Ka3c=10-12.32×0.033=10-13.80≈Kwc/Ka2=0.033/10-7.21=105.73>>20故:(如用最简式,pH=9.77,Er=22%)pH=9.6604第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节17氨基乙酸(甘氨酸)NH2CH2COOH

NH3+CH2COOHNH3+CH2COO-NH2CH2COO-

pKa1=2.35pKa2=9.78H2A+

H+A-

A-

氨基乙酸氨基乙酸氨基乙酸阳离子双极离子阴离子等电点时:[H2A+]=[A-]-H+-H++H++H+氨基乙酸溶液的pH与其等电点的pH是否相等?04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节18弱碱(A)+弱酸(HB)

[Ka(HA)>Ka(HB)]质子条件:[H+]+[HA]=[B-]+[OH-]引入平衡关系得精确表达式:若c(HB)=c(A),(与两性物相同)最简式:04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节193.3.3（强+弱）溶液pH计算1.强酸(HCl):2.强碱(NaOH):c(HCl)=10-7.0

or

10-9.0mol·L-1,pH=?质子条件:[H+]=c(HCl)+[OH-]一般情况:[H+]=c(HCl)质子条件:[H+]+c(NaOH)=[OH-]一般情况:[OH-]=c(NaOH)04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节203.强碱(NaOH)+弱碱(A-)

(p82)4.强酸(HCl)+弱酸(HA)

质子条件:[H+]+[HA]+c(NaOH)=[OH-]近似式:[OH-]=忽略弱碱的离解:[OH-]≈c(NaOH)(最简式)质子条件:[H+]=c(HCl)+[A-]+[OH-]近似式:[H+]=忽略弱酸的离解:[H+]≈c(HCl)(最简式)04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节21计算方法：(1)先按最简式计算[OH-]或[H+].(2)再计算[HA]或[A-],看其是否可以忽略.如果不能忽略,再按近似式计算.04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节224.两弱酸(HA+HB)溶液[H+]=04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节233.3.4共轭酸碱体系(HA+A-)

(p80)物料平衡:[HA]+[A-]=ca+cb电荷平衡:[H+]+[Na+]=[OH-]+[A-][HA]=ca-[H+]+[OH-][A-]=ca+cb-[HA]=cb+[H+]-[OH-]代入平衡关系,得精确式

+)04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节24酸性,略去[OH-]:碱性,略去[H+]:若Ca>>[OH-]-[H+]或Cb>>[H+]-[OH-]则最简式计算方法:(1)先按最简式计算[H+].(2)再将[OH-]或[H+]与ca,cb比较,看忽略是否合理.04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节25例13(p81)(a)0.040mol·L-1HAc–0.06mol·L-1NaAc

先按最简式:

(b)0.080mol·L-1二氯乙酸–0.12mol·L-1二氯乙酸钠

先用最简式:mol·L-1∵ca>>[H+],cb>>[H+]∴结果合理pH=4.94应用近似式:解一元二次方程，[H+]=10-1.65mol·L-1,

pH=1.65

04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节26例14(p81–82)在20.00mL0.1000mol·L-1HA(Ka=10-7.00)溶液中,加入0.1000mol·L-1NaOH溶液19.96mL,计算pH.解:ca=10-4.00

cb=10-1.30

先按最简式,[H+]=mol·L-1

解一元二次方程:

[OH-]=10-4.44mol·L-1pH=9.56应用近似式:[OH-]=[OH-]=10-4.30mol·L-1

04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节27溶液中[H+]计算式列表HAA-HA-A-+HB04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4节28H2OH2AHCl

NaOH04第三章酸碱平衡与滴定法-3-4