项目4 酸碱滴定法(1)

Analytical Chemistry 分析化学
能力目标：
能用最简式计算各类酸碱溶液的pH。 能正确计算化学计量点时溶液的pH。 能正确选择指示剂指示滴定终点。 能正确计算酸碱滴定分析结果。
教学重难点
Analytical Chemistry 分析化学
【重点】：共轭酸碱对的Ka与Kb的关系，质子条件式的书 写，H+浓度的计算（特别是计量点、突跃范围的计算）， 影响突跃的因素，指示剂的选择，滴定误差的计算，酸碱 滴定法的应用
平衡常数的几点说明
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• 化学反应一定是酸（碱）与水发生的反应 • 共轭酸碱对的平衡常数关系 Ka*Kb＝Kw
在共轭酸碱对中，酸越强则碱越弱
多元酸碱中
HnA
Kai Kbn1i K w
• Ka(Kb)越大，酸性（碱性）越强
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NH3 H5Y+
NH2OH
(CH2)6N4
质子 + H+ + H+ + H+ + H+ + H+ + H+ + H+
这些共轭酸碱对的质子得失反应，称为酸碱半反应。
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同一物质在不同的共轭酸碱对中，可表现出不同的酸碱性。 酸碱可以是中性分子、阴离子或阳离子。
H3O+ （酸2）+Ac-（碱1）
共轭酸碱对
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氨在水中的离解：
半反应1 半反应2
NH3（碱1）+ H+ H2O（酸2）
NH4+（酸1） OH-（碱2）+ H+
NH3（碱1）+H2O（酸2）
OH- （碱2）+ NH4+ （酸1）
共轭酸碱对
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酸的浓度（分析浓度 ）：各型体平衡浓度之和称为酸（碱） 浓度，即酸的总浓度 ，用c表示。
酸度：溶液中的氢离子浓度[H+]；当其值很小时，常用pH表 示。如0.1000mol/L盐酸、NaOH溶液，pH 分别为1和13。
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分布系数 ：在弱酸（碱）溶液中各型体存在的平衡浓度与溶
任务1-3 酸碱平衡体系中溶液PH值的计算
在弱酸弱碱的平衡体系中，一种物质可能以多种型体存在。 如醋酸，在水溶液中有两种型体：HOAc、OAc-
几个基本概念：
以一元弱酸为例
平衡浓度 ：在弱酸（碱）的水溶液的平衡体系中，各存在 型体的浓度称为平衡浓度，用[ ]表示。[HA]，[A-]
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2 - - - - 2 4 2 4
2 2 4 2 - 2 - 3 4
（3）PBE：
[H
]
2[H
3PO
4
]
[H
2PO
4
]
[O
H
]
[PO
3 4
]
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特点
Na2HPO4水溶液
[HBiblioteka ]2[H3PO
4
]
[H
2PO
4
]
[O
H
]
[PO
3 4
]
（1）零水准不出现在PBE中；
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项目4 酸碱滴定法
任务1 酸碱滴定的基本知识 任务2 酸碱滴定曲线与终点 任务3 酸碱滴定的应用
学习目标
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知识目标：
理解酸碱质子理论 了解弱碱在水溶液中不同型体分布 了解质子条件与酸碱溶液pH计算公式之间的关系 了解指示剂的变色原理，掌握常用指示剂变色范围 理解酸碱滴定过程中pH的变化规律（滴定曲线的作法） 掌握酸碱滴定法的基本原理
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K bi
Kw K a ni1
pKb1 = 14.00 – pKa3 pKb2 = 14.00 – pKa2 pKb3 = 14.00 – pKa1
练习 计算HS-的pKb2值 解： HS- + H2O
pKa1=6.88
H2S + OH-
pKb2 = pKw -pKa1 = 14.00-6.88 = 7.12
[H3O+ ] = [A-] + [OH- ]
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例：写出Na2HPO4水溶液质子平衡条件
（1）选择零水准； H2O, HPO42-
（2）写出质子转移情况：
得质子：
失质子：
H 2 O + H 2 O H 3 O + + O H - H 2 O H + + O H -
量化标准：通过酸碱的解离常数 Ka 与 Kb 定量的说明酸碱的强弱
小结 !!!
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➢ 酸碱半反应不可能单独发生
➢ 酸碱反应是两对共轭酸碱对共同作用的结果
➢ 酸碱反应的实质是质子的转移
质子理论酸碱的特点：
1）具有共轭性
H A H + + A - HA和A-互为共轭酸碱对
有酸必有碱，有碱必有酸，酸中有碱，碱可变酸。
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酸碱反应的实质——质子的转移
两个共轭酸碱对之间相互传递质子的反应，统称为酸 碱反应。
醋酸在水中的离解：
半反应1 HAc（酸1） 半反应2 H+ + H2O（碱2） HAc（酸1）+ H2O（碱2）
Ac- （碱1） + H+ H3O+ （酸2）
左边写出参考得质子的产物，右边是失质子的产物
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例 以一元弱酸HA为例，写出其质子条件式
选HA和H2O作为零水准，溶液中存在的反应有：
HA + H2O
H3O+ +A-
H2O + H2O
H3O+ +OH-
因此，H3O+ 为得质子产物，A-、OH- 为失质子产物，得失质 子数应当相等，故质子条件式为：
pH pOH 14
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任务1-2 酸碱的强度及共轭酸碱对K值的关系 酸碱的强度
酸碱强度取决于：物质给出质子或接受质子能力的强弱
给出质子能力越强，酸性越强 接受质子能力越强，碱性越强 在共轭酸碱对中，酸越强则碱越弱 例如：HCl 的酸性大于HAc
则AC-的碱性大于Cl-
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学习几种典型的酸碱溶液pH计算方法，以理解滴定过程中 pH变化规律。
1.质子条件式
质子条件式：酸碱反应达到平衡时，酸失去的质子数应等 于碱得到的质子数。这种质子等衡关系称为质子条件，其数 学表达式称为质子条件式。
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任务1 酸碱滴定的基本知识
任务1-1 酸碱质子理论 任务1-2 酸碱的强度及共轭酸碱对K值的关系 任务1-3 酸碱平衡体系中溶液PH值的计算 任务1-4 酸碱指示剂
任务1-1 酸碱质子理论
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Brösted-Lowry theory——质子酸碱理论， 酸是能给出质子的物质，碱是能够接受质子的物质。
Ka↑，给质子能力↑强，酸的强度↑； Kb↑，得质子能力↑强，碱的强度↑。
在共轭酸碱对中，如果酸的酸性越强，则其共轭碱的碱性越弱
2.多元酸碱
H3PO4 Ka1
H2PO4Ka2
HPO42Ka3
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H2PO4 - + H + Kb3 HPO42- + H +
酸
碱 + H+ (质子)
理解质子酸碱理论：
酸碱共轭关系 酸碱反应的实质 酸碱的强度
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共轭酸碱对
共轭酸
共轭碱 + H+
当某种酸HA失去质子后形成酸根A-，它自然对质子具有
一定的亲和力，故A-是碱。由于一个质子的转移，HA与A-形
成一对能互相转化的酸碱，称为共轭酸碱对，这种关系用下
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水溶液中,水分子之间也发生质子转移作用：
H2O + H2O
H3O + + OH-
H2O 既能接受质子又能给出质子→两性物质 发生在水分子间的质子转移→水的质子自递 反应。
反应的平衡常数称为水的质子自递常数，也就是水的离子积：
K w H O H 1 .0 1 0 14
pKa + pKb = pKw= 14.00
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例:已知NH3的Kb=1.8×10-5，求NH3的共轭酸NH4+的Ka为多少? 解：NH3的共轭酸为NH4+，它与H2O的反应：
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酸碱解离平衡
酸碱的强弱取决于酸碱本身给出质子或接受质子能力的 强弱。在共轭酸碱对中，如果酸越容易给出质子，酸性越强， 则其共轭碱接受质子的能力就越弱。酸碱的解离常数的大小 能定量说明酸或碱的强弱程度。