分析化学—酸碱滴定法-课件教学内容.ppt

第四章酸碱滴定法酸碱滴定法是容量滴定分析法中最重要的方法之一，也是其它三种滴定分析的基础。酸碱滴定法是以质子传递反应为基础的滴定分析方法。这种方法的特征是：滴定过程中溶液的酸度呈现规律性变化。因此本章要解决的主要问题是：酸、碱水溶液中的酸度问题。我们先从酸碱的基本概念以及水溶液中酸、碱平衡入手，搞清基本概念，然后再讨论酸碱滴定中酸度计算问题，从而能够更好地掌握酸碱滴定法的基本原理及应用。§4-1酸碱质子理论一、基本概念根据Brnsted酸碱质子理论，酸是能给出质子的物质，碱是能够接受质子的物质。1、酸：HNO3、HAc、H2O、H3O+、NH4+、HPO42-等而给出质子后剩余部分即为碱。例如，酸质子碱2、碱：如、、、等。而碱接受质子后即为酸。酸质子＋碱HBH+B-例如：HCl在水中的离解便是HCl分子与水分子之间的质子转移作用：NH3与水的反应从以上讨论中可以看出，溶液中的酸碱反应实质上是质子的传递反应，水作为媒介与H+形成水合质子促进质子的传递。二、水的质子自递反应水分子作为溶剂，即能给出质子起酸的作用，也能接受质子起碱的作用。因此，在水分子之间，也可以发生质子转移作用：即［H3O＋］［OH-］=KW或［H＋］［OH-］=KW=1.0×10-14（25℃）pKW=14酸的离解常数以Ka表示，碱的离解常数以Kb表示。可以根据Ka和Kb的大小判断酸碱的强弱。酸本身的酸性越强，Ka值越大，则其共轭碱的碱性就越弱，Kb值越小。各种酸碱的Ka和Kb的大小见书后附录一，在做习题时可参考查阅。HB+H2OKaB-+H2OHB+OH-Kb例：NH3的pKb=4.75,求其共轭酸的pKa,Ka解：pKa+pKb=pKwpKa=pKw-pKb=14-4.75=9.25Ka=1.8×10-10H3PO4H++H2PO4-可以看出：对于多元酸H3PO4来说,最强的碱PO43-的离解常数Kb1,对应着最弱的共轭酸HPO42-的Ka3;而最弱的碱H2PO4-的离解常数Kb3对应着最强的共轭酸H3PO4的Ka1。§4-2水溶液中弱酸（碱）各型体的分布一、处理水溶液中酸碱平衡的方法（一）、分析浓度和平衡浓度当酸碱在水溶液中达到离解平衡时，往往同时存在几种形式(型体)，每一种型体的浓度称为平衡浓度,以符号[]表示。当溶液的pH值发生变化时，酸碱各种型体的平衡浓度也随之变化，各种存在型体平衡浓度之和称为分析浓度，也称为总浓度，以符号c表示。例如HAc溶液，溶质HAc以HAc和Ac-两种型体存在。HAc+H2OH3O+＋Ac-此时HAc和Ac-的平衡浓度用［HAc］、［Ac-］表示。在溶液中又如，0.1mol/L的Na2CO3溶液，其MBE为：若溶液中存在i种正离子和j种负离子，则种正离子的电荷浓度=种负离子的电荷浓度。又如，NaH2PO4溶液的电荷平衡式为：（四）、质子平衡式(PBE)根据酸碱质子理论，酸碱反应达到平衡时，酸失去的质子数等于碱得到的质子数，这种数量关系的数学表达式称为质子平衡式(PBE)。书写质子平衡式的方法有以下两种：1、代入法：根据物料平衡式和电荷平衡式联立而求得，可参看教材。2、参考水准法这种方法的要点是：⑴选取质子基准态物质。基准态物质是与质子转换有关的酸碱组分，通常以起始酸碱组分和溶剂分子作基准态物质。⑵根据溶液中酸碱平衡情况，以质子基准态物质为基准，将溶液中其它组份与之比较，哪些是得质子的，哪些是失质子的，然后绘出得失质子图。⑶由得失质子示意图，写出质子平衡式。例：写出Na2S溶液的质子平衡式解：①溶液中参与质子转移的起始酸碱物质为S2-和H2O，它们是质子基准态物质。②对于S2-来说，其分别得到一个质子、两个质子的产物分别为HS-、H2S；对于H2O来说，其既可以得到质子而生成H3O+，又可以失去质子而生成OH-，然后画出方框图和质子得失产物：S2－H2O例：写出NaNH4HPO4溶液的质子平衡式解：溶液的基准态物质为NH4+、HPO42-和H2O得失质子示意图为：注意：1、基准物质不出现在PBE中2、注意系数二、酸度对弱酸（碱）溶液中各型体分布的影响在弱酸（碱）平衡体系中，常常同时存在多种型体，为了使反应进行完全，必须控制有关型体的浓度。例如：以CrO42-沉淀Ba2＋时，沉淀的完全程度与CrO42-浓度有关，CrO42-浓度不仅与铬酸盐分析浓度有关，而且也与溶液中的H+有关，CrO42-在水溶液中存在着平衡。所以了解酸度对弱酸（碱）平衡体系中各型体的分布的影响，对于掌握和控制具体的反应条件有重要的指导意义。1、一元弱酸溶液中各型体的分布系数由上式我们可以看出：值是H+浓度的函数，而与其分析浓度无关。(2)pH<<pKa时(pH≈pKa-2),,溶液中存在的主要型体为HAc；pH>>pKa时(pH≈pKa+2),,溶液中存在