分析化学酸碱平衡的理论基础
hx04_03 第四章 酸碱滴定法 酸碱理论,质子条件 给排水分析化学课件
14
H2CO3的x-pH图 1x
HH22CCOO33
HHCCOO33-
0.5
COO3322--
0 0
H2CO3的 优势区域图
24 H2CO3
6 8 10 12 1p4H
6.38
10.25
pKa1 HCO3 -pKa2 CO32pKa = 3.87
15
酒石酸(H2A)的x-pH图
x
1.0
H2A
HA- A2-
18
4.3 酸碱溶液的H+浓度计算
代数法（解析法） 作图法 数值方法（计算机法）
19
代数法思路
物料平衡
*质子条件
电荷平衡
化学平衡关系
[H+]的精确表达
近似处理 近似式
进一步近似处理 最简式
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物料平衡(Material Balance Equilibrium,MBE):
各物种的平衡浓度之和等于其分析浓度.
9
不同pH下的x(HA) 与x(A-)
pH
x(HA)
x(A-)
pKa - 2.0
0.99
0.01
*pKa - 1.3
0.95
0.05
pKa - 1.0
0.91
0.09
**pKa
0.50
0.50
pKa + 1.0
0.09
0.91
*pKa + 1.3
0.05
0.95
pKa + 2.0
0.01
0.99
以x1, x0 对pH 作图, 即可得形态分布图.
电荷平衡(Charge Balance Equilibriua,CBE):
酸碱滴定法 分析化学
计算公式推导步骤：
（1）把溶液中有关的解离平衡全部列出，并写出 解离平衡常数Ka表达式； （2）根据分布分数定义写出各种型体的分布分数 表达式，代入相应Ka进行数学处理； （3）将δ表示成与Ka或Kb、[H+]或[OH-]有关的形 式。
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HA
H+ + A-
根据分布分数的定义：
当[H2CO3]＝[CO32-]时，对应着[HCO3-]的最大值。 此时对应的 pH=1/2 (pKa1+pKa2)
25
三、三元弱酸溶液
H 3 PO4
H
H 3 PO4
c
2 4
H
3 K a 1 HFra bibliotek 2
K a 1 K a 2 H K a 1 K a 2 K a 3
pKa3 =12.36； 当[ H3PO4]＝[ HPO42-]时，对应着[ H2PO4 ]
3
一、酸碱定义
凡能给出质子（H+）的物质都是酸；凡能 接受质子的物质都是碱。 HA（酸） H+ ＋ A－（碱）
二、共轭酸碱对
酸与碱彼此是不可分开的，具有相互依存的 关系，这种关系称为酸碱共轭关系，具有这种关 系的酸碱叫做共轭酸碱对，共轭酸碱对彼此之间 只相差一个质子。可用通式表示为： 酸 碱 ＋ 质子
二元弱酸H2A，在水溶液中以三种型体存在： H2A、HA-、A2-，设其浓度为c mol· -1 L HAH+
H2A
+
K a1
[ HA ][ H ] [ H 2 A]
HA-
A2- + H+
Ka2
酸碱平衡的概念与测定方法
酸碱平衡的概念与测定方法酸碱平衡是化学领域中一个重要的概念，涉及到溶液的酸碱性质以及pH值的测定方法。
本篇文章将详细介绍酸碱平衡的概念以及常用的测定方法，以帮助读者更好地理解和应用于实际生活中。
一、酸碱平衡的概念酸碱平衡是指溶液中酸性物质和碱性物质相互作用形成的一种化学平衡状态。
在酸碱平衡中，氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-）的浓度是关键因素。
酸性溶液中，H+离子的浓度较高；而碱性溶液中，OH-离子的浓度较高。
当H+和OH-的浓度相等时，溶液呈中性。
判断溶液酸碱性的常用指标是pH值。
pH值定义为负十对数的对数H+离子浓度。
当溶液的pH值在0到7之间，说明溶液为酸性；pH值为7，说明溶液为中性；pH值在7到14之间，说明溶液为碱性。
二、测定酸碱平衡的方法1. pH试纸法pH试纸法是一种简单易行的测定酸碱平衡的方法。
它利用酸碱指示剂对溶液的酸碱性进行识别。
将pH试纸浸入待测溶液中，试纸上的指示剂会根据溶液的酸碱性反应而改变颜色。
通过对照试纸上的色标，可以确定溶液的pH值范围。
2. pH计测定法pH计是一种精确测定溶液pH值的电子仪器。
它通过电极测量溶液中H+离子的浓度，从而准确地确定溶液的酸碱性。
使用pH计测定溶液的pH值时，需要将电极插入溶液中，待读数稳定后，即可得到溶液的准确pH值。
3. 滴定法滴定法是一种常见的测定溶液中酸碱性的方法。
它通过一种弱酸和强碱（或强酸和弱碱）的反应进行演化。
首先在待测溶液中加入指示剂，然后用滴定管将标准化的强碱（或强酸）溶液（称为滴定液）滴入溶液中，直到颜色发生变化。
根据滴加的滴定液的体积，可以确定溶液中酸碱物质的含量。
4. 氢离子电极法氢离子电极法是一种直接测定溶液中H+离子浓度的方法。
它利用氢离子电极和参比电极的电位差来测量溶液的pH值。
这种方法通常用于实验室和科研领域，具有更高的准确性和精度。
总结：酸碱平衡是溶液中酸性物质和碱性物质之间相互反应形成的化学平衡状态。
分析化学课件第四章
定义： 以酸碱反响为根底的滴定方法
4 -1 酸碱平衡的理论根底
• 在无机化学中学过的酸碱理论 • 1、阿累尼乌斯〔S.A.Arrhenius)的电离理
论； • 2、富兰克林〔E.C.Flanklin)的溶剂理论； • 3、布朗斯特德〔J.N.Bronsted 〕和劳莱
〔T.M.Lowry〕的质子理论； • 4、路易斯〔G.N.lewis〕的电子理论； • 5、软硬酸碱理论等。 • 分析化学中主要应用酸碱质子理论。
HAc 、Ac- 分布系数与溶液pH值的关系曲 线
δAc随pH 增高 而增大； δHAc随pH增高 而减小；
pH= pKa时， δHAc=δAc；
pH＜ pKa时，
主要为HAc
pH＞ pKa时，
主要为Ac-
二、二元酸溶液 以H2C2O4为例
H2C2O4
HC2O4Ka2= H2C2O4
H+＋HC2O4-
例2 c mol·L-1 弱酸HB溶液
大量存在并与质子转移有关的是HB,H2O
HB ＋H2O H2O ＋H2O
H3O+ ＋B H3O+ ＋OH-
H3O+
HB H2O
B- OHPBE [H3O+ ] = [OH-] ＋[B-] or [H+] = [OH-] ＋[B-]
例3 c mol·L-1 Na2HPO4溶液
H+＋C2O42-
[H ][ HA ]
Ka1= [H 2 A] [ H ][ A 2 ] [ HA ]
2H+＋C2O4 2-
Ka1Ka2[=H[H]22[AA]2 ]
C H2C2O4= [H2C2O4] ＋[HC2O4- ] ＋ [C2O42- ] 以下推导均想方法用[H2C2O4] 即[H2A]表
高教分析化学第四章酸碱滴定-1
H3PO4为分布曲线的讨论: 为分布曲线的讨论 讨论:
( pKa1=2.12;pKa2=7.20;pKa3=12.36) ; ; )
(1)三个 a相差较大, )三个pK 相差较大, 现象不明显; 共存 现象不明显; (2)pH=4.7时, ) 时 δ2 =0.994 δ3 =δ1 = 0.003 (3)pH=9.8时, ) 时 δ1=0.994 δ0 =δ2 = 0.003
2,用途:根据质子条件,可得到溶液中浓 , 根据质子条件, 度与有关组分浓度的关系式,即计算公式. 度与有关组分浓度的关系式,即计算公式. 3,方法:根据参考水平来写质子平衡方程. ,方法:根据参考水平来写质子平衡方程. 参考水平:选择一些酸碱组分做参考, 参考水平:选择一些酸碱组分做参考,以他 们作为水准来考虑质子的得失. 们作为水准来考虑质子的得失.通常是原始 的酸碱组分, 的酸碱组分,大量存在并与质子转移直接有 关的酸碱组分. 关的酸碱组分. 如原始酸碱组分本身及溶剂水等. 如原始酸碱组分本身及溶剂水等.
3,酸在水中溶解 ,
由于质子半径极小,电荷密度极高, 由于质子半径极小,电荷密度极高,它不可能在水溶 液中独立存在. 液中独立存在. HAC H++AcH2O+H+ H3O+ + HAc+H2O H3O++Ac+
酸1 碱2 酸2 碱1
4,碱在水中溶解 ,
NH3+H2O
碱1 酸
OH-+NH4
碱2 酸1
第四章 酸碱滴定 分析法
以酸碱反应为基 础的滴定方法
1,酸碱平衡的理论 , 基础 2,酸碱存在形式与 , 分布曲线 3,酸碱溶液 的计 ,酸碱溶液pH的计 算 4,酸碱滴定终点的 , 确定方法
临床流体与电解质平衡中的酸碱平衡与失衡要点
临床流体与电解质平衡中的酸碱平衡与失衡要点酸碱平衡是人体内重要的生理过程之一，维持正常的酸碱平衡对于人体健康至关重要。
而在临床实践中，了解流体与电解质平衡中的酸碱平衡与失衡的要点，对于正确判断患者病情及采取相应治疗措施至关重要。
本文将从酸碱平衡的基础知识、酸碱失衡的类型及其临床表现以及处理方法三个方面进行讨论。
一、酸碱平衡的基础知识人体内的酸碱平衡是通过细胞内外的氢离子（H+）浓度来维持的。
细胞内外pH的平衡对于维持正常的生理功能和代谢至关重要。
酸指的是能够释放氢离子的物质，碱指的是能够结合氢离子的物质。
衡量血液中酸碱平衡的主要指标是pH，一般正常人的血液pH在7.35-7.45之间被认为是正常的。
二、酸碱失衡的类型及其临床表现1. 酸中毒：指血液中pH值低于7.35的情况，可能是由于体内酸性物质的过多积累或酸性物质排除过少造成。
临床上常见的酸中毒包括代谢性酸中毒和呼吸性酸中毒。
代谢性酸中毒常因肾脏功能异常、糖尿病、酒精中毒等引起，临床表现主要为呼吸加深、乏力、恶心等。
呼吸性酸中毒则常由于人工通气不良、肺部疾病等造成，临床表现主要为呼吸困难、发绀等。
2. 碱中毒：指血液中pH值高于7.45的情况，可能是由于体内碱性物质过多积累或酸性物质排除过多造成。
临床上碱中毒常见于胃液或肠液大量丧失、肾上腺皮质功能亢进等情况。
常见症状包括呕吐、嗜睡、手指震颤等。
3. 酸碱平衡失调：还存在其他类型的酸碱失衡，如代谢性碱中毒、呼吸性碱中毒等。
临床上酸碱平衡失调的症状表现多种多样，主要根据失衡的类型而定。
三、处理方法处理酸碱失衡的关键在于准确判断失衡的类型和原因，然后针对性地进行治疗。
1. 酸中毒的处理方法：首先需要找出造成酸中毒的原因，是否是代谢性或呼吸性酸中毒。
针对性的治疗方法包括纠正酸中毒的原因，如治疗糖尿病、肾脏功能障碍等；同时静脉给予碳酸氢钠或盐酸纠正酸中毒。
2. 碱中毒的处理方法：与酸中毒相似，首先需要找出碱中毒的原因，减少或停止造成碱中毒的药物等。
化学平衡中的酸碱平衡
化学平衡中的酸碱平衡化学平衡是指化学反应在达到一定条件下，反应物与生成物的浓度保持一定比例的状态。
在化学平衡中，酸碱平衡是其中一个重要的方面，它指的是在溶液中酸和碱之间的相互转化达到平衡状态。
一、酸碱的定义在化学中，酸碱的定义有多种，最常见的是布朗酸碱理论和勒维酸碱理论。
1. 布朗酸碱理论布朗酸碱理论是根据质子（H+）的捐赠和接受来定义酸碱的。
- 酸：是能够接受一个或多个质子的物质；- 碱：是能够捐赠一个或多个质子的物质。
2. 勒维酸碱理论勒维酸碱理论是基于电子对的接受和捐赠来定义酸碱的。
- 酸：是可以接受一个或多个电子对的物质；- 碱：是可以捐赠一个或多个电子对的物质。
二、酸碱反应酸碱反应是指酸和碱之间发生化学反应的过程，通常产生盐和水。
例如，强酸盐酸（HCl）和强碱氢氧化钠（NaOH）之间的反应方程式如下：HCl + NaOH → NaCl + H2O在酸碱反应中，酸和碱中的质子或电子对转移，从而形成离子或化合物。
三、酸碱平衡在酸碱反应中，酸和碱的浓度可以发生变化。
然而，达到化学平衡时，酸和碱之间的反应速率相等，并且反应物和生成物的浓度保持一定比例。
例如，对于以下反应方程式：H2O + CO2 ⇌ H2CO3在此反应中，水（H2O）和二氧化碳（CO2）之间发生酸碱反应，形成碳酸（H2CO3）。
在达到酸碱平衡后，水和二氧化碳的转化速率相等，并且碳酸的浓度保持一定比例。
四、酸碱指示剂酸碱指示剂是用于判断溶液中酸碱性质的化学物质。
它可以根据溶液的PH值（酸碱度）或颜色的变化来确定溶液中的酸碱性质。
常见的酸碱指示剂包括酚酞、溴蓝、甲基橙等。
它们在不同PH值下会出现不同的颜色，从而可以判断溶液是酸性、中性还是碱性。
五、影响酸碱平衡的因素酸碱平衡受多种因素的影响，包括温度、浓度和催化剂等。
1. 温度温度的变化可以影响酸碱反应的速率和平衡常数。
通常情况下，增加温度会加快反应速率，并使酸碱平衡向可逆反应的产物方向移动。
浙江大学分析化学 4.酸碱滴定法080306
2. 共軛酸碱对, 因一个质子的得失而互相 转化的一对酸碱, 称为共軛酸碱对.
3. 在酸碱反应中一些物质得到质子, 一些物质失去 质子,得失质子的总数应相等,这种平衡关系叫质 子平衡. • 离解反应,中和反应和水解反应都可以用质子理 论解释 • 离解反应
• HOAC + H2O= H3O+ + OAC- Ka=[H+] [OAc-]/ [ HOAc]
• HA +H2O= H3O ++A• 物料平衡 • 化学平衡体系中, 某一给定物质的总浓度 等于各有关形式平衡浓度之和.总浓度为 c
的HAc, • [Ac- ]+[HAc] =c δi = ci / c
• 分布分数(δ)
• 平衡时溶液中某物种的浓度占总浓度的分数。
• 分布曲线——酸碱分布分数随pH的变化曲线.
水解反应
• • • • OAC- + H2O= OH- + HOAC (强碱弱酸盐) 碱 酸 碱 酸 K水解= [OH- ][HOAC ]/ [OAC- ]= [H+][OH- ][HOAC ]/ [H+][OAC- ]= Kw/Ka (强酸弱碱盐)
• NH4 ++ H2O = H3O+ + NH3 • 酸 碱 酸 碱 • K水解= Kw/Kb
• NH3 + H2O = OH- + NH4 + • H2O + H2O = OH- + H3O+
中和反应
HCl + H2O= H3O+ + ClNH3 + H2O = OH- + NH4+
Kb= [NH4 + ][OH-]/ [NH3] Kw= [OH-] [H3O+]
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Ka × Kb = c (H+ ) · (OH - ) = Kw c
弱酸的酸性越强、则其共轭碱的碱性越弱
下一节
水溶液中常见的BrÖnsted 弱酸和弱碱
一元 弱 酸 分子型 弱酸（碱） HF HAc HCN HClO NH4+ － HSO4 弱 碱 NH3·H2O 弱 酸 H2C2O4 H2SO3 H3PO4 H2CO3 H2 S [Al(H2O)6]3+ 多元 弱 碱
§4-1 酸碱平衡的理论基础
一、 酸碱质子理论
1.酸碱的定义：凡是能给出质子的是酸；凡是能接受质子的是碱。 HAc 酸 HCl NH4+ H2O
Ac- + H+ —— 共 轭 酸 碱 对 碱 Cl - + H+
NH3 + H+ OH - + H+
结论: a. 酸碱概念广义化：分子酸碱、离子酸碱 、中性分子 b. 酸碱概念相对化： 水溶液中常见的Brö nsted 弱酸和弱碱
一、 酸碱质子理论 2. 酸碱反应的实质 电离: HAc + H2O 酸1 碱2 中和: H3O+ +OH酸1 碱2 H2O + H2O 酸2 碱1 H3O+ + Ac酸2 碱1 水解: H2O + Ac酸1 碱2 解离: H2O + H2 O 酸1 碱2 H3O+ +OH 酸2 碱1 HAc + OH 酸2 碱1
第4章 酸碱滴定法
安徽理工大学化工学院
马家举
目录
§4-1 §4-2 §4-3 §4-4 §4-5 §4-6 §4-7 §4-8 §4-9 酸碱平衡的理论基础 不同pH值溶液中酸碱存在形式的分布情况 酸碱溶液pH值的计算 酸碱滴定终点的指示方法 一元酸碱的滴定 多元酸、混合酸和多元碱的滴定 酸碱滴定法应用示例 酸碱标准溶液的配制和标定 酸碱滴定结果计算示例
反应实质：质子的传递 。 电离、水解、中和及解离过程都是酸碱反应
二、 酸碱离解平衡
HAc + H2O
简写： HAc
H3O+ + Ac -
H2O + Ac -
HAc + OH -
H + + Ac
[c( H 3O ) / c ] [c( Ac ) / c ] K c( HAc) / c
离子型 弱酸（碱）
F － NO2 － Ac － CN － ClO
－ － －
－
C2O42 － CO32 － PO43 － S2 － SO、HSO3 、HCO3 、HS 、H2PO4 、HPO42 等
－
－
a
[c( HAc) / c ] [c(OH ) / c ] K c( Ac ) / c
a
c( H 3O ) c( Ac )] K c( HAc)
a
c( HAc) c(OH ) K c( Ac )
a
（简写式中c 的单位一定是 mol· -3 ） dm