大學(xué)化學(xué)酸堿平衡及酸堿滴定市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、第 8 章酸堿平衡與酸堿滴定第1頁(yè)第1頁(yè)弱電解質(zhì)電離平衡沉淀溶解平衡氧化還原平衡配位平衡化學(xué)四大平衡第8章 酸堿平衡與沉淀溶解平衡第2頁(yè)第2頁(yè)第8章 酸堿平衡與酸堿滴定酸堿平衡與酸堿滴定-強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論8-1 強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論一、電解質(zhì)化合物非電解質(zhì)電解質(zhì)強(qiáng)電解質(zhì)：強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和大部分鹽弱電解質(zhì)：弱酸、弱堿等注：電解質(zhì)強(qiáng)弱除與電解質(zhì)本性相關(guān)外，還與溶劑相關(guān)。問(wèn)題：強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中完全電離，其電離度應(yīng)為100%， 但實(shí)際所測(cè)卻小于100%，如何解釋這一現(xiàn)象？第3頁(yè)第3頁(yè)二、離子強(qiáng)度1、離子氛1923年，德拜和休格爾提出+-當(dāng)電解質(zhì)溶液通電時(shí)，由于離子和離子氛之間互相作用，使得離子在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到牽制

2、，不能100%發(fā)揮輸送電荷作用，表觀上造成了離子數(shù)目少于電解質(zhì)完全電離時(shí)應(yīng)有離子數(shù)目。第8章 酸堿平衡與酸堿滴定酸堿平衡與酸堿滴定-強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論第4頁(yè)第4頁(yè)2、離子強(qiáng)度 -衡量溶液中離子和離子氛之間互相作用強(qiáng)弱物理量 I：離子強(qiáng)度，單位是molkg-1；mi：離子質(zhì)量摩爾濃度(molkg-1 )；Zi：離子所帶電荷數(shù)。例：計(jì)算0.01 molkg-1BaCl2溶液I第8章 酸堿平衡與酸堿滴定酸堿平衡與酸堿滴定-強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論第5頁(yè)第5頁(yè)3、活度和活度系數(shù) 活度：電解質(zhì)溶液中實(shí)際發(fā)揮作用離子濃度。f：活度系數(shù)。普通f1， Ka2 Ka3即多元弱酸第一步電離是主要，第8章 酸堿平衡與酸堿滴定

3、H2CO3 + 2H2O 2H3O+ + CO3-第20頁(yè)第20頁(yè) 不同pH值溶液中酸堿存在形式分布: 當(dāng)共軛酸堿對(duì)處于平衡狀態(tài)時(shí)，溶液中存在著H+ 和不同酸堿形式。這時(shí)它們濃度稱為平衡濃度，各種存在形式平衡濃度之和稱為總濃度或分析濃度。8-4 酸度對(duì)弱酸弱堿各物種分布影響第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第21頁(yè)第21頁(yè)1、一元酸溶液：以醋酸（HAc）為例 HAc在水溶液中以HAc和Ac- 兩種形式存在，它們平衡濃度分別為HAc和Ac- ，則總濃度：c =HAc + Ac- 第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第22頁(yè)第22頁(yè)Ka一定期，xHAc和xAc-與pH相關(guān) pH，xHAc，xAc-pH pKa， H

4、Ac為主pH = pKa， HAc = Ac-pH pKa， Ac-為主第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第23頁(yè)第23頁(yè)2、二元酸溶液：H2C2O4 HC2O4-+ H+ HC2O4- C2O42- + H+第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第24頁(yè)第24頁(yè) pH pKa1，H2C2O4為主pH = pKa1， H2C2O4 = HC2O4-pKa1 pH pKa2 ， HC2O4-為主pH = pKa2， HC2O4- = C2O42-pH pKa2，C2O42-為主討論第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第25頁(yè)第25頁(yè)8-5 水溶液中酸堿平衡處理辦法 物料平衡方程式MBE電荷平衡方程式CBE質(zhì)子平衡方程式PBE

5、第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第26頁(yè)第26頁(yè)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- 指在一個(gè)化學(xué)平衡體系中，某一給定組分總濃度等于該組分各種型體平衡濃度之和。2、電荷平衡方程式CBE 依據(jù)電中性原則，單位體積溶液中陽(yáng)離子所帶正電荷量等于陰離子所帶負(fù)電荷量。例：c mol/mLNa2HPO4電荷平衡式 Na+ + H+ = H2PO4- +2HPO42- +3PO43-+ OH-第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第27頁(yè)第27頁(yè)零水準(zhǔn)法3、質(zhì)子平衡方程式PBE 酸堿反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)酸失去質(zhì)子數(shù)

6、等于堿得到質(zhì)子數(shù)。質(zhì)子平衡方程式求解(1) 先選零水準(zhǔn)(大量存在, 參與質(zhì)子轉(zhuǎn)移物質(zhì))。(2) 將零水準(zhǔn)得質(zhì)子后形式寫在等式左邊，失質(zhì) 子后形式寫在等式右邊。(3) 相關(guān)濃度項(xiàng)前乘上得失質(zhì)子數(shù)。第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第28頁(yè)第28頁(yè)對(duì)醋酸水溶液：酸 堿 酸 堿HAc + H2O H3O+ + Ac-H2O + H2O H3O+ + OH-質(zhì)子條件為 H3O+ = Ac-+ OH-零水準(zhǔn)(Zero Level): H2O, HAc質(zhì)子轉(zhuǎn)移：得失質(zhì)子數(shù)相等: H3O+= Ac- + OH-第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第29頁(yè)第29頁(yè)例1：c mol/mLNH4 H2PO4質(zhì)子平衡方程式 零水準(zhǔn)N

7、H4+，H2PO4-，H2O H3PO4 + H3O + = NH3 + HPO42- + 2PO43-+ OH- 例2：c mol/mlNa2HPO4質(zhì)子條件式 零水準(zhǔn)HPO42-，H2O H2PO4- + 2H3PO4 + H + = PO43-+ OH-第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第30頁(yè)第30頁(yè)86 酸 堿 溶 液 pH 值 計(jì) 算 強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液pH值計(jì)算弱酸弱堿溶液pH值計(jì)算強(qiáng)酸和弱酸混合溶液pH值計(jì)算弱酸混合溶液pH值計(jì)算兩性物質(zhì)溶液pH值計(jì)算第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第31頁(yè)第31頁(yè)一、強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液pH值計(jì)算1強(qiáng)酸（Ca ） HA H + + A - H2O H + + OH -當(dāng)

8、Ca 10-6 mol/L，忽略水解離準(zhǔn)確式近似式* 第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第32頁(yè)第32頁(yè)2強(qiáng)堿（Cb ）B + H2O BH + +OH- H2O H + + OH 準(zhǔn)確式當(dāng)Cb 10-6 mol/L，忽略水解離近似式* 第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第33頁(yè)第33頁(yè)二、弱酸弱堿溶液pH值計(jì)算1一元弱酸弱堿溶液（1）一元弱酸HA（Ca ）準(zhǔn)確式第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第34頁(yè)第34頁(yè)最簡(jiǎn)式*假如且-忽略水離解近似式* 假如第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第35頁(yè)第35頁(yè)對(duì)于很弱且很稀一元弱酸溶液，不能忽略水電離第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第36頁(yè)第36頁(yè)（2）一元弱堿（Cb）近似式* 最簡(jiǎn)式*第

9、8章 酸堿平衡與酸堿滴定第37頁(yè)第37頁(yè) Question Solution pHlgH3O+=5.13 計(jì)算0.10moldm-3NH4Cl溶液pH值。已知NH3Kb =1.8010-5(25)。由于Kaca20Kw ca/Ka500因此可用最簡(jiǎn)式來(lái)計(jì)算H+NH4+ NH3 + H+第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第38頁(yè)第38頁(yè)2多元弱酸弱堿溶液設(shè)濃度為ca二元酸H2A溶液，其PBE為：H+=OH-+HA-+2A2-整理后得：準(zhǔn)確式第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第39頁(yè)第39頁(yè)假如Ka1ca20Kw，則水電離能夠忽略。假如則多元酸第二步電離能夠忽略。（1）若Ka1ca20Kw ，且則（2）若Ka1c

10、a20Kw ，且則結(jié)論近似式* 最簡(jiǎn)式*第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第40頁(yè)第40頁(yè)8-7 緩沖溶液（Buffer solution）6、緩沖溶液選擇和配制1、緩沖溶液概念 2、緩沖原理3、緩沖溶液構(gòu)成4、緩沖溶液pH計(jì)算5、緩沖溶液緩沖容量第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第41頁(yè)第41頁(yè)50 mLHAcNaAcc(HAc) = c(NaAc)=0.10mol/L pH = 4.74緩沖溶液：加入少許強(qiáng)酸或強(qiáng)堿或?qū)⑷芤哼m當(dāng)稀釋，溶液 本身pH能保持相對(duì)穩(wěn)定溶液叫做緩沖溶液。1、緩沖溶液概念加入1滴(0.05ml) 1moldm-3 HCl加入1 滴(0.05ml)1moldm-3 NaOH50 ml

11、純水 pH =7pH = 4.75pH = 3pH = 11pH = 4.73第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第42頁(yè)第42頁(yè)4、緩沖溶液pH計(jì)算 2、緩沖原理對(duì)HAcNaAc溶液：緩沖對(duì)（共軛酸堿對(duì)）3、緩沖溶液構(gòu)成由共軛酸堿對(duì)構(gòu)成，也可由兩性物質(zhì)本身構(gòu)成。NaHCO3-Na2CO3NH3-NH4+酒石酸氫鉀第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第43頁(yè)第43頁(yè)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 酸堿平衡與酸堿滴定第44頁(yè)第44頁(yè)5、緩沖溶液緩沖容量-衡量緩沖溶液緩沖能力大小尺度緩沖容量（）數(shù)學(xué)定義式為：（1）緩沖劑總濃度和緩沖對(duì)濃度比值對(duì)緩沖容量影響以HB-B-為例。設(shè)緩沖劑總濃度為c，c=HB+B-往該緩沖溶液中加入bmol強(qiáng)堿，則質(zhì)子平衡式為：H+ = OH- + B- - b參考水準(zhǔn)：H2O，HBPBE：H+=OH-+B-b = OH- + B- - H+第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第45頁(yè)第45頁(yè)由于第46頁(yè)第46頁(yè)當(dāng)H+、OH-較小時(shí)，均可忽略。因此 緩沖劑總濃度越大，緩沖容量越大。以對(duì)H+求導(dǎo)，即可求得最大緩沖容量。即當(dāng)K

13、a=H+時(shí)，有極大值。 當(dāng)緩沖組分濃度比為1：1時(shí)，緩沖容量最大。第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第47頁(yè)第47頁(yè)（2）緩沖范圍當(dāng)HBB-=101或110時(shí)因此緩沖溶液緩沖范圍是：當(dāng)HBB-=101時(shí)， pH=pKa-1 HBB-=110時(shí)， pH=pKa+1第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第48頁(yè)第48頁(yè)6、緩沖溶液選擇和配制為使緩沖溶液含有較大緩沖容量,要使所選緩沖對(duì)中 共軛酸pKa盡也許靠近所需pH值。選擇原則配制所選緩沖對(duì)只起控制溶液pH作用，不能與反應(yīng)物或 產(chǎn)物有副反應(yīng)。 按 計(jì)算所需共軛酸和共軛堿體積。第8章 酸堿平衡與酸堿滴定第49頁(yè)第49頁(yè)如何用2L 0.20mol/L Na3PO4溶液和

14、0.20 mol/L NaH2PO4溶液配制pH=12.52緩沖溶液?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 酸堿平衡與酸堿滴定第50頁(yè)第50頁(yè)緩 沖 溶 液pH (25)飽和酒石酸氫鉀 (0.034molkg-1)3.557鄰苯二甲酸氫鉀 (0.050molkg-1)4.0080.025molkg-1 KH2PO4 +0.025molkg-1 Na2HPO4 6.865硼砂 (0.010m