hx04分享4酸堿滴定法PH值計(jì)算課件

常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式物質(zhì)零水準(zhǔn)質(zhì)子條件式(PCE)HAHA,H2O[H+]=[A-]+[OH-]A-A-,

H2O[H+]+[HA]=[OH-]*HA-(兩性物)HA-,H2O[H2A]+[H+]=[A2-]+[OH-]H2AH2A,H2O[H+]=[HA-]+2[A2-]+[OH-]H2OH2O[H+]=[OH-]1常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式物質(zhì)零水準(zhǔn)質(zhì)子條件式(PCE)HAH1.一元弱酸(HA)的[H+]的計(jì)算質(zhì)子條件式:[H+]=[A-]+[OH-]

若將代入精確表達(dá)式展開得一元三次方程[H+]3+Ka[H+]2-(Kaca+Kw)[H+]-KaKw=0代入平衡關(guān)系式精確表達(dá)式：21.一元弱酸(HA)的[H+]的計(jì)算質(zhì)子條件式:[H+]若:Ka·

c>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:展開:

[H+]2+Ka[H+]-ca·

Ka=0若<0.05,

即,

則ca-[H+]≈ca得最簡式:3若:Ka·c>20Kw(10-12.7),忽略K例2計(jì)算0.20mol·L-1

Cl2CHCOOH溶液的pH.解:

pKa(Cl2CHCOOH)=1.26Ka·c=10-1.26×0.20=10-1.96>>20KwKa/c=10-1.26/0.20=10-0.56>2.5×10-3故應(yīng)用近似式:

解一元二次方程:[H+]=10-1.09,則pH=1.09如不考慮酸的離解(用最簡式:pH=0.98),則Er=29%4例2計(jì)算0.20mol·L-1Cl2CHCOOH溶液2.一元弱堿(A-)溶液的[OH-]計(jì)算質(zhì)子條件:[H+]+[HA]=[OH-]引入平衡關(guān)系:[OH-]=精確表達(dá)式:若:Kb·

cb>20Kw(10-12.7),忽略Kw(水的堿性)近似式:若<0.05,(即Kb/cb<2.5×10-3)則cb-[OH-]≈cb,

(即[A-]≈cb)最簡式:52.一元弱堿(A-)溶液的[OH-]計(jì)算質(zhì)子條件:[H思路二質(zhì)子條件:[H+]+[HA]=[OH-]引入平衡關(guān)系:精確表達(dá)式:近似式:最簡式:6思路二質(zhì)子條件:[H+]+[HA]=[OH-]63.兩性物(HA-)溶液[H+]的計(jì)算質(zhì)子條件:[H2A]+[H+]=[A2-]+[OH-]平衡關(guān)系:

精確表達(dá)式:73.兩性物(HA-)溶液[H+]的計(jì)算質(zhì)子條件:[H

若:Ka1

>>Ka2,[HA-]≈c(HA)(若pKa≥3.2,則≤5%)又:Ka2·

c(HA-)>20Kw,得

近似式:精確表達(dá)式:8若:Ka1>>Ka2,[HA-]≈c(HA)

近似式:如果

c(HA-)/Ka1>20,則“1”可略,得

最簡式:(若c/Ka1>20,Ka2·c>20Kw,即使Ka1與Ka2相近,也可使用最簡式計(jì)算)9近似式:如果c(HA-)/Ka1>20,則“1例3

計(jì)算0.050mol·L-1NaHCO3溶液的pH.解:pKa1

=6.38,pKa2

=10.25

pKa=3.87>3.2,[HA-]≈c(HA-)Ka2·

c=10-10.25×0.050=10-11.55>20Kwc/Ka1

=0.050/10-6.38=105.08>>20故可用最簡式:[H+]==10-8.32mol·L-1

pH=8.32

10例3計(jì)算0.050mol·L-1NaHCO3溶液的pH例4計(jì)算0.033mol·L-1Na2HPO4溶液的pH.pKa1~pKa3:2.16,7.21,12.32解:

Ka3·

c=10-12.32×0.033=10-13.80≈Kwc/Ka2=0.033/10-7.21=105.73>>20故:(若用最簡式,pH=9.77,Er=22%)pH=9.6611例4計(jì)算0.033mol·L-1Na2HPO4溶液的pH氨基乙酸(甘氨酸)NH2CH2COOHNH3+CH2COOHNH3+CH2COO-NH2CH2COO-

pKa1=2.35pKa2=9.78H2A+H+A-A-

氨基乙酸

氨基乙酸

氨基乙酸陽離子雙極離子陰離子等電點(diǎn)時(shí):[H2A+]=[A-]-H+-H++H++H+甘氨酸溶液的pH與其等電點(diǎn)時(shí)的pH(即pI)是否相等?12氨基乙酸(甘氨酸)-H+-H++H++H+甘氨酸溶液的蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位——氨基酸氨基酸結(jié)構(gòu)式pKa等點(diǎn)電pH甘氨酸Glycine

HH-C-COO-

+NH32.349.605.97絲氨酸SerineHHO-CH2-C-COO-+NH32.219.155.68丙氨酸AlanineHCH3-C-COO-

+NH32.349.696.0213蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位——氨基酸氨基酸結(jié)構(gòu)式pKa等點(diǎn)電pH甘氨氨基酸氨基酸結(jié)構(gòu)式pKa等點(diǎn)電pH纈氨酸ValineCH3HCH3-CH-C-COO-

+NH32.329.625.97谷氨酸GlutamicAcidHHOOC-CH2-CH2-C-COO-

+NH32.194.259.673.22賴氨酸LysineHH3N+-C4H8-C-COO-

+NH32.188.9510.539.7414氨基酸氨基酸結(jié)構(gòu)式pKa等點(diǎn)電pH纈氨酸蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(pI)魚精蛋白12.0~12.4胰島素5.30~5.35細(xì)胞色素C9.7血清甲種球蛋白5.1肌紅蛋白7.0血清蛋白4.80~4.85血清丙種球蛋白6.3~7.3胃蛋白酶2.71~3.00血清乙種球蛋白5.6絲蛋白2.0~2.415蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(pI)魚精蛋白12.0~12.4胰島素54.弱堿(A-)+弱酸(HB)溶液的pH(Ka(HA)>Ka(HB))

質(zhì)子條件:[H+]+[HA]=[B-]+[OH-]精確表達(dá)式:

近似式:

最簡式:若c(HB)=c(A-),

(與兩性物相同)164.弱堿(A-)+弱酸(HB)溶液的pH(Ka(HA)例5

計(jì)算0.10mol·L-1

Ac-+0.20mol·L-1

H3BO3溶液的pH.解：

Ka(HAc)=10-4.76,Ka(H3BO3)=10-9.24

pH=6.8517例5計(jì)算0.10mol·L-1Ac-+0.20mol5.多元弱酸(堿)溶液的pH計(jì)算以二元酸(H2A)為例質(zhì)子條件:[H+]=[HA-]+2[A2-]+[OH-]

精確式：若/[H+]≤0.05,則該項(xiàng)可略.近似式：以下與一元酸的計(jì)算方法相同.大部分多元酸均可按一元酸處理,忽略第二步及以后各步的離解.185.多元弱酸(堿)溶液的pH計(jì)算以二元酸(H2A)為例186.強(qiáng)酸(HCl)、強(qiáng)堿(NaOH)溶液的pH計(jì)算強(qiáng)酸(HCl)質(zhì)子條件:[H+]=c(HCl)+[OH-]一般情況:[H+]=c(HCl)強(qiáng)堿(NaOH)質(zhì)子條件:[H+]+c(NaOH)=[OH-]一般情況:[OH-]=c(NaOH)c(NaOH)>10-6mol·L-1則可以忽略水的堿性.196.強(qiáng)酸(HCl)、強(qiáng)堿(NaOH)溶液的pH計(jì)算強(qiáng)酸(7.強(qiáng)堿(NaOH)+弱堿(A-)的pH計(jì)算質(zhì)子條件:

[H+]+[HA]+c(NaOH)=[OH-]近似式:忽略弱堿的離解:最簡式：[OH-]≈c(NaOH)207.強(qiáng)堿(NaOH)+弱堿(A-)的pH計(jì)算20例

6

計(jì)算20.00ml0.1000mol·L-1HA(pKa=7.00)

+20.04ml0.1000mol·L-1NaOH的pH.解方程得解：先按簡化式，弱堿A解離的OH不能忽略，21例6計(jì)算20.00ml0.1000mol·L-18.強(qiáng)酸(HCl)+弱酸(HA)的pH計(jì)算:

質(zhì)子條件:

[H+]=c(HCl)+[A-]+[OH-]近似式:忽略弱酸的離解:最簡式：[H+]≈c(HCl)H2SO4為何體系？228.強(qiáng)酸(HCl)+弱酸(HA)的pH計(jì)算:H2SO4計(jì)算方法：(1)先按最簡式計(jì)算[OH-]或[H+].(2)再計(jì)算[HA]或[A-],看其是否可以忽略.如果不能忽略,再按近似式計(jì)算.23計(jì)算方法：239.兩弱酸(HA+HB)溶液[H+]=

兩弱堿溶液類似處理.249.兩弱酸(HA+HB)溶液[H+]=以HA、（或A-、）H2O為零水準(zhǔn)質(zhì)子條件為[H+]=[OH-]+[A-]-Cb

可得[A-]=Cb+[H+]-[OH-]又C=[HA]+[A-]=Ca+Cb可得

[HA]=Ca–[H+]+[OH-]10.共軛酸堿體系(CaHA+CbA-)(緩沖溶液）的pH計(jì)算25以HA、（或A-、）H2O為零水準(zhǔn)10.共軛酸堿體系(Ca

代入平衡關(guān)系,得精確式：

26

代入平衡關(guān)系,得精確式：26酸性,略去[OH-](近似式)堿性,略去[H+]:(近似式)若：ca>>[OH-]-[H+]，cb>>[H+]-[OH-]則得最簡式：

pH=pKa+lgCb/Ca27酸性,略去[OH-]例7

計(jì)算以下溶液的pH(a)0.040mol·L-1HAc–0.060mol·L-1NaAc解(a)

先按最簡式:

∵ca>>[H+],cb>>[H+]∴結(jié)果合理,pH=4.9428例7計(jì)算以下溶液的pH28(b)

0.080mol·L-1二氯乙酸–0.12mol·L-1二氯乙酸鈉

解(b)

先用最簡式

應(yīng)用近似式:

解一元二次方程：

[H+]=10-1.65mol·L-1,

pH=1.65

29應(yīng)用近似式:29例8

在20.00mL0.1000mol·L-1HA(Ka=10-7.00)

溶液中,加入0.1000mol·L-1NaOH溶液

19.96mL,計(jì)算pH.解:

ca=10-4.00mol·L-1

cb=10-1.30mol·L-1先按最簡式,

[OH-]=10-4.30mol·L-1

應(yīng)用近似式:

解一元二次方程:[OH-]=10-4.44mol·L-1pH=9.5630例8在20.00mL0.1000mol·L-1HA(K常用緩沖物質(zhì)弱酸pKa

弱酸pKa氨基乙酸2.59.7*硼砂9.24氯乙酸2.7*磷酸2.06.911.7甲酸3.65弱堿pKb丁二酸(琥珀酸)4.005.28*六次甲基四胺8.74*乙酸4.65三乙醇胺7.9檸檬酸3.04.46.1*三羥甲基甲胺5.79碳酸6.310.1*NH34.63

表中打*者最為常用.31常用緩沖物質(zhì)弱酸pKa弱酸pKa氨基乙酸2.5常用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液(用于pH計(jì)校準(zhǔn))標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH是實(shí)驗(yàn)測定的,計(jì)算時(shí)應(yīng)做活度校正.緩沖溶液pH(25oC)飽和酒石酸氫鉀(0.034mol·kg-1)3.557鄰苯二甲酸氫鉀(0.050mol·kg-1)4.0080.025mol·kg-1KH2PO4+0.025mol·kg-1Na2HPO4

6.865硼砂(0.010mol·kg-1)9.180飽和氫氧化鈣12.45432常用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液(用于pH計(jì)校準(zhǔn))標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH是實(shí)驗(yàn)測常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式物質(zhì)零水準(zhǔn)質(zhì)子條件式(PCE)HAHA,H2O[H+]=[A-]+[OH-]A-A-,

H2O[H+]+[HA]=[OH-]*HA-(兩性物)HA-,H2O[H2A]+[H+]=[A2-]+[OH-]H2AH2A,H2O[H+]=[HA-]+2[A2-]+[OH-]H2OH2O[H+]=[OH-]33常用酸堿溶液的質(zhì)子條件式物質(zhì)零水準(zhǔn)質(zhì)子條件式(PCE)HAH1.一元弱酸(HA)的[H+]的計(jì)算質(zhì)子條件式:[H+]=[A-]+[OH-]

若將代入精確表達(dá)式展開得一元三次方程[H+]3+Ka[H+]2-(Kaca+Kw)[H+]-KaKw=0代入平衡關(guān)系式精確表達(dá)式：341.一元弱酸(HA)的[H+]的計(jì)算質(zhì)子條件式:[H+]若:Ka·

c>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:展開:

[H+]2+Ka[H+]-ca·

Ka=0若<0.05,

即,

則ca-[H+]≈ca得最簡式:35若:Ka·c>20Kw(10-12.7),忽略K例2計(jì)算0.20mol·L-1

Cl2CHCOOH溶液的pH.解:

pKa(Cl2CHCOOH)=1.26Ka·c=10-1.26×0.20=10-1.96>>20KwKa/c=10-1.26/0.20=10-0.56>2.5×10-3故應(yīng)用近似式:

解一元二次方程:[H+]=10-1.09,則pH=1.09如不考慮酸的離解(用最簡式:pH=0.98),則Er=29%36例2計(jì)算0.20mol·L-1Cl2CHCOOH溶液2.一元弱堿(A-)溶液的[OH-]計(jì)算質(zhì)子條件:[H+]+[HA]=[OH-]引入平衡關(guān)系:[OH-]=精確表達(dá)式:若:Kb·

cb>20Kw(10-12.7),忽略Kw(水的堿性)近似式:若<0.05,(即Kb/cb<2.5×10-3)則cb-[OH-]≈cb,

(即[A-]≈cb)最簡式:372.一元弱堿(A-)溶液的[OH-]計(jì)算質(zhì)子條件:[H思路二質(zhì)子條件:[H+]+[HA]=[OH-]引入平衡關(guān)系:精確表達(dá)式:近似式:最簡式:38思路二質(zhì)子條件:[H+]+[HA]=[OH-]63.兩性物(HA-)溶液[H+]的計(jì)算質(zhì)子條件:[H2A]+[H+]=[A2-]+[OH-]平衡關(guān)系:

精確表達(dá)式:393.兩性物(HA-)溶液[H+]的計(jì)算質(zhì)子條件:[H

若:Ka1

>>Ka2,[HA-]≈c(HA)(若pKa≥3.2,則≤5%)又:Ka2·

c(HA-)>20Kw,得

近似式:精確表達(dá)式:40若:Ka1>>Ka2,[HA-]≈c(HA)

近似式:如果

c(HA-)/Ka1>20,則“1”可略,得

最簡式:(若c/Ka1>20,Ka2·c>20Kw,即使Ka1與Ka2相近,也可使用最簡式計(jì)算)41近似式:如果c(HA-)/Ka1>20,則“1例3

計(jì)算0.050mol·L-1NaHCO3溶液的pH.解:pKa1

=6.38,pKa2

=10.25

pKa=3.87>3.2,[HA-]≈c(HA-)Ka2·

c=10-10.25×0.050=10-11.55>20Kwc/Ka1

=0.050/10-6.38=105.08>>20故可用最簡式:[H+]==10-8.32mol·L-1

pH=8.32

42例3計(jì)算0.050mol·L-1NaHCO3溶液的pH例4計(jì)算0.033mol·L-1Na2HPO4溶液的pH.pKa1~pKa3:2.16,7.21,12.32解:

Ka3·

c=10-12.32×0.033=10-13.80≈Kwc/Ka2=0.033/10-7.21=105.73>>20故:(若用最簡式,pH=9.77,Er=22%)pH=9.6643例4計(jì)算0.033mol·L-1Na2HPO4溶液的pH氨基乙酸(甘氨酸)NH2CH2COOHNH3+CH2COOHNH3+CH2COO-NH2CH2COO-

pKa1=2.35pKa2=9.78H2A+H+A-A-

氨基乙酸

氨基乙酸

氨基乙酸陽離子雙極離子陰離子等電點(diǎn)時(shí):[H2A+]=[A-]-H+-H++H++H+甘氨酸溶液的pH與其等電點(diǎn)時(shí)的pH(即pI)是否相等?44氨基乙酸(甘氨酸)-H+-H++H++H+甘氨酸溶液的蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位——氨基酸氨基酸結(jié)構(gòu)式pKa等點(diǎn)電pH甘氨酸Glycine

HH-C-COO-

+NH32.349.605.97絲氨酸SerineHHO-CH2-C-COO-+NH32.219.155.68丙氨酸AlanineHCH3-C-COO-

+NH32.349.696.0245蛋白質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單位——氨基酸氨基酸結(jié)構(gòu)式pKa等點(diǎn)電pH甘氨氨基酸氨基酸結(jié)構(gòu)式pKa等點(diǎn)電pH纈氨酸ValineCH3HCH3-CH-C-COO-

+NH32.329.625.97谷氨酸GlutamicAcidHHOOC-CH2-CH2-C-COO-

+NH32.194.259.673.22賴氨酸LysineHH3N+-C4H8-C-COO-

+NH32.188.9510.539.7446氨基酸氨基酸結(jié)構(gòu)式pKa等點(diǎn)電pH纈氨酸蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(pI)魚精蛋白12.0~12.4胰島素5.30~5.35細(xì)胞色素C9.7血清甲種球蛋白5.1肌紅蛋白7.0血清蛋白4.80~4.85血清丙種球蛋白6.3~7.3胃蛋白酶2.71~3.00血清乙種球蛋白5.6絲蛋白2.0~2.447蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)(pI)魚精蛋白12.0~12.4胰島素54.弱堿(A-)+弱酸(HB)溶液的pH(Ka(HA)>Ka(HB))

質(zhì)子條件:[H+]+[HA]=[B-]+[OH-]精確表達(dá)式:

近似式:

最簡式:若c(HB)=c(A-),

(與兩性物相同)484.弱堿(A-)+弱酸(HB)溶液的pH(Ka(HA)例5

計(jì)算0.10mol·L-1

Ac-+0.20mol·L-1

H3BO3溶液的pH.解：

Ka(HAc)=10-4.76,Ka(H3BO3)=10-9.24

pH=6.8549例5計(jì)算0.10mol·L-1Ac-+0.20mol5.多元弱酸(堿)溶液的pH計(jì)算以二元酸(H2A)為例質(zhì)子條件:[H+]=[HA-]+2[A2-]+[OH-]

精確式：若/[H+]≤0.05,則該項(xiàng)可略.近似式：以下與一元酸的計(jì)算方法相同.大部分多元酸均可按一元酸處理,忽略第二步及以后各步的離解.505.多元弱酸(堿)溶液的pH計(jì)算以二元酸(H2A)為例186.強(qiáng)酸(HCl)、強(qiáng)堿(NaOH)溶液的pH計(jì)算強(qiáng)酸(HCl)質(zhì)子條件:[H+]=c(HCl)+[OH-]一般情況:[H+]=c(HCl)強(qiáng)堿(NaOH)質(zhì)子條件:[H+]+c(NaOH)=[OH-]一般情況:[OH-]=c(NaOH)c(NaOH)>10-6mol·L-1則可以忽略水的堿性.516.強(qiáng)酸(HCl)、強(qiáng)堿(NaOH)溶液的pH計(jì)算強(qiáng)酸(7.強(qiáng)堿(NaOH)+弱堿(A-)的pH計(jì)算質(zhì)子條件:

[H+]+[HA]+c(NaOH)=[OH-]近似式:忽略弱堿的離解:最簡式：[OH-]≈c(NaOH)527.強(qiáng)堿(NaOH)+弱堿(A-)的pH計(jì)算20例

6

計(jì)算20.00ml0.1000mol·L-1HA(pKa=7.00)

+20.04ml0.1000mol·L-1NaOH的pH.解方程得解：先按簡化式，弱堿A解離的OH不能忽略，53例6計(jì)算20.00ml0.1000mol·L-18.強(qiáng)酸(HCl)+弱酸(HA)的pH計(jì)算:

質(zhì)子條件:

[H+]=c(HCl)+[A-]+[OH-]近似式:忽略弱酸的離解:最簡式：[H+]≈c(HCl)H2SO4為何體系？548.強(qiáng)酸(HCl)+弱酸(HA)的pH計(jì)算:H2SO4計(jì)算方法：(1)先按最簡式計(jì)算[OH-]或[H+].(2)再計(jì)算[HA]或[A-],看其是否可以忽略.如果不能忽略,再按近似式計(jì)算.55計(jì)算方法：239.兩弱酸(HA+HB)溶液[H+]=

兩弱堿溶液類似處理.569.兩弱酸(HA+HB)溶液[H+]=以HA、（或A-、）H2O為零水準(zhǔn)質(zhì)子條件為[H+]=[OH-]+[A-]-Cb

可得[A-]=Cb+[H+]-[OH-]又C=[HA]+[A-]=Ca+Cb可得

[HA]=Ca–[H+]+[OH-]10.共軛酸堿體系(CaHA+CbA-)(緩沖溶液）的pH計(jì)算57以HA、（或A-、）H2O為零水準(zhǔn)10.共軛酸堿體系(Ca

代入平衡關(guān)系,得精確式：

58

代入平衡關(guān)系,得精確式：26酸性,略去[OH-](近似式)堿性,略去[H+]:(近似式)若：ca