第二章酸碱滴定法资料
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第⼆章酸碱滴定法、01414第⼆章酸碱滴定法§2-1 酸碱质⼦理论.酸碱质⼦理论如何处理酸碱平衡及有关计算;.酸碱滴定过程中pH的变化及指⽰剂的选择.终点误差计算及酸碱滴定法的应⽤1、酸碱的定义1923年,丹麦Bronsted和英国Lowry提出酸:凡是能给出质⼦[H+]的物质;碱:凡是能接受质⼦的物质;酸碱反应的实质:酸碱之间的质⼦转移作⽤;酸碱可为两性物质,中性物质,阴阳离⼦;如H2PO4-、H2O、SO42-例如:HCl、H、NH4+、H2SO3、Al(H2O)6+等都能给出质⼦,都是酸;⽽HO-、Ac-、NH3、HSO3-、CO32-等都能接受质⼦,都是碱:共轭酸碱对:酸碱之间仅相差⼀个质⼦,如:NH4+-NH3, HCl-Cl-等.⽆盐的概念和盐的⽔解,它是⽔与离⼦酸碱的质⼦转移反应2、共轭酸碱对中Ka和Kb的关系? Ka和Kb 均为弱酸弱碱的离解常数Ka×Kb =Kw =1×10-14pKa+pKb =14.00所以知道弱酸或弱碱的K值即可求其共轭碱酸的K值.对于多元酸碱: Kb1 = Kw / Kan,Kb2 = Kw/ Kan-1 ,Kbn= Kw/ Ka1.习题:1、H2PO4-的共轭碱是( )A H3PO4;B HPO42-;C PO43-;D OH-;2、NH3的共轭酸是:( )A NH2-;B NH2OH;C N2H4;D NH4+;3、溶剂的质⼦⾃递反应上⾯讨论可知,H20作为⼀种溶剂,即可作酸⼜可作碱,⽽且H20本⾝有质⼦传递作⽤,如:上述反应,有1moLH2O分⼦结出了1moL质⼦形成OH,另外1moL H2O 分⼦接受了1moL质⼦形成H3O+,即H2O分⼦之间发⽣了质⼦(H+)的传递作⽤,称H2O的质⼦⾃递作⽤。
其平衡常数Kw=αH2O.αOH-称⼒⽔的质⼦⾃递常数.⽤K S表⽰。
Kw=1.0×10-14(25?C)4、溶剂的拉平效应和区分效应1)溶剂的拉平效应将不同强度的酸被溶剂拉平到溶剂化质⼦⽔平的效应称为溶剂的拉平效应HCl Cl-H2S O4? +H2O= H3O+ ?HSO4-Ka>>1HNO3 (⽔合质⼦)NO3–上述⼏种酸均被溶剂拉平到溶剂化质⼦⽔平,也就是说HCl、H2SO4、HNO3这⼏种酸在⽔中⽆多⼤差别,进⼀步说明凡是⽐H3O+更强的酸,在⽔溶液中都被拉平到H3O+⽔平,H3O+是⽔溶液中最强的酸。
第二节酸碱滴定法教学目的:1、掌握酸碱滴定突跃范围和影响突越范围的因素。
2、掌握一元酸碱和多元酸碱能被滴定的条件和判断能否被滴定的原则。
3、熟悉选择指示剂(或混合指示剂)的原则。
4、理解一元强酸滴定一元强碱,一元强碱(酸)滴定一元弱酸(碱)滴定过程中pH的变化情况(酸碱滴定曲线)。
5、了解多元酸和多元碱的滴定。
教学重点与难点:一元酸碱能被滴定的条件。
教学内容:一、方法简介什么是酸碱滴定法?酸碱滴定法(acid-base titration):利用酸碱间的反应来测定物质含量的方法。
例如:NaOH + HCl NaCl + H2O根据等物质的量的规则:C b·V b = C a·V aC HCl·V HCl = C NaOH·V NaOH1、作为滴定分析化学反应必须满足以下几点:①反应要有确切的定量关系,即按一定的反应方程式进行,并且反应进行的完全;②反应要迅速完成,对速度慢的反应,有加快的措施;③主反应不受共存物干扰,或有消除的措施;④有确定理论终点的方法;2、进行滴定分析必须具备以下条件:①准确称量—天平,定容体积的器皿;②标准溶液;③确定理论终点的指示剂。
二、酸碱滴定曲线和指示剂的选择由于不同指示剂K HIn不同其变色范围也不同,要想正确反映理论终点的到达,必须了解滴定过程中pH值的变化规律,尤其是理论终点附近的pH值变化规律。
1、强碱滴定强酸(或强酸滴定强碱)现以c(NaOH)=0.1000mol/L滴定20.00ml c(HCl)=0.1000mol/L溶液为例:NaOH + HCl === NaCl + H2Oc(HCl)·V(HCl)= c(NaOH)·V(NaOH)滴定过程分四个阶段:滴定前、理论终点前、理论终点、理论终点后。
(1)滴定前:c(HCl)= [H+] = 0.1000(mol/L)pH=1.0(2)滴定开始到理论终点前:加入18mLNaOH,余2.000mlHCl溶液。
第二章 酸碱平衡和酸碱滴定法1.计算下列各溶液的pHa. 0.20mol/L H 3PO 4, Ka 1=10-2.12 Ka 2=10-7.20 Ka 3=10-12.36pKa 2-pKa 1>1.6 按一元酸处理cKa1=0.2×10-2.12>20Kw c/Kw<500用近似式 [H +]=c K K K a a a 121122++-=()12.2212.212.2102.0210210---⨯++-=-0.0038+00152.00000144.0+=0.035pH=1.45b. 0.10 mol/L H 3BO 3 K a1=5.8×10-10 ( pK a1=9.24)cK a1 >20 Kw c/K a1 >500同前公式 [H+]=1a cK =24.91010.0-⨯=10-5.12c. 0.10 mol/L H 2SO 4 K a2=10-2解法1: 将H 2SO 4看作H +=HSO 4- (强酸+一元酸)[H +]=C a +[SO 42-]+[OH -] 不忽略[H +]2-(c-K a2)[H +])-2cK a2=0 [H +]=C a +C a 22][a a K H K ++ [H +]=2a a K C -=11.0063.0045.01.01024)01.01.0(2)01.010.0(22=+=⨯⨯+--- pH=0.96解法2. HSO 4⇔ H ++ SO 42-0.1-x 0.1+x xK a2=][]][[424--+HSO SO H =x x x -∙+1.0)1.0(=10-2 0.1x+x 2=-0.01x+10-3 x 2+0.11x-10-3=0 x=3210411.0211.0-++-=-0.055+001.0003025.0+=0.0085 [H +]=0.1+0.0085=01108 pH=0.96d. 0.10mol/L 三乙醇胺 (pK b =6.24 K b =5.810⨯-7)cK b =0.124.610-⨯>20K W c/K W >500 pOH=3.6262.3624.10101.0][---=⨯==∴b cK OHpH=14-3.62=10.38e. 5⨯10-8 mol/L HCL (HCL 浓度较小,不能忽略水的离解)解:原子条件 [H +]=C HCL +[OH -]=C HCL +][+H K W 0][][2=--∴++W H CL K H C Hw HCL HCL K C C H ++=+42][2= 14168104105.22105---+⨯+⨯ =2.57781028.11003.110---⨯=⨯+⨯pH=6.892.计算下列各溶液的pHa. 0.050 mol/L NaAc HAc Ka=10-4.74 Ac=10-9.26cKb=0.05Kw 201026.9>⨯- c/Kb=500pOH=5.28 pH=8.72b. 0.050 mol/L NH 3NO 3NH +-K a ’=K w /K b =10-14/10-4.74=10-9.26 c/Ka ’>500626.9'1024.51005.0][--+⨯=⨯==∴a cK HpH=5.28c. 0.10 mol/L NH 4CNNH +4 Ka ’=10-9.26 HCN Ka=10-9.21 (6.2)1010-⨯[H +]+[HCN]=[OH -]+[NH 3] [H+]+][][][]][['4+++-++=H K H K NH K CN H W a a Kac Kw cKa Ka H ++=∴+)'(][ cKa ’=0.126.910-⨯>20Kw c=0.1>>Ka[∴H +]=24.921.926.9101010'---=⨯=KaKa24.9=∴pHd. 0.050 mol/L K 2HPO 4 K a1=10-2.12 K a2=10-7.20 K a3=10-12.36[H+]=232)(a w a a K c K cK K ++ cK a3=0.05w K 201036.12<⨯- c= 0.05 > 20 K w[H +]=05.0)101005.0(10)(1436.1220.732---+⨯=+c K cK K w a a =2.0⨯10-10pH=9.70e. 0.050 mol/L 氨基乙酸 氨基乙酸盐 Ka1=4.5⨯10-3 (10-2.35)Ka2=2.5⨯10-10 (10-9.60)[H +]=121)(a w a a K c K cK K ++ cK a2=0.05⨯2.5⨯10-10 > 20K w c=0.05 <20 K a1[H +]=121a a a K c c K K +=6360.935.21002.1105.405.005.01010----⨯=⨯+⨯⨯ pH=5.99注:同前公式 [H +]=97.52110=a a K K pH=5.97f. 0.10 mol/L Na2SH 2S K a1=1.3⨯10-7 K a2=7.1⨯10-15K b1=Kw/Ka2=1.41 K b2=7.69⨯10-8pKb2-pKb1 >1.6 按一元cKb1 >20 Kw c/Kb1 < 500 [OH -]=c K K K b b b 121142++-=1.041.1441.1241.12⨯++- =9.4⨯10-2pOH= 1.03 pH=12.97g 0.10 mol/L H 2O 2 溶液K a =1.8⨯10-12cK a1=0.01⨯1.8⨯10-12 <20 K wc/K a2=0.01/1.8⨯10-13 >500[H +]=141210108.101.0--+⨯⨯=+w a K cK=1.67⨯10-7pH=6.78h. 0.050 mol/L CH 3CH 2NH +3 和 0.050 mol/L NH 4Cl 的混合溶液CH 3CH 2NH 2 K b =5.6⨯10-4 CH 3CH 2NH +3 Ka ’=1.78⨯10-11NH 3 Kb=1.8⨯10-5 NH +4 Ka ’=5.6⨯10-10 [H +]=1011'2'11106.51078.105.0--⨯+⨯⨯=+a a K c K c=5.38⨯10-6i. 含有 CHA=CHB=0.10 mol/L 的混合溶液 (pKHA=5.0 pKHB=9.0)cKHA > 20 Kw[H +]=3510101.0--=⨯==+HA HB HA cK cK cKpH=3.003. 计算pH 为8.0 和12.0时0.10mol/L KCN 溶液中CN -的浓度HCN Ka=6.2⨯10-10pH=8.0 δCN-=2108101085.5102.610102.6][----+⨯=⨯+⨯=+a a K H K pH=12.0 δCN-=1102.610102.6101210=⨯+⨯--- 所以,pH=8.0 [CN-]=δCN-⨯c=5.85⨯10-2⨯0.1=5.85⨯10-3 mol/LpH=12.0 [CN-]=δCN-⨯c=1⨯0.1=0.1 mol/L4. 含有C HCl =0.10 mol/L ,C NaHSO4=2.0⨯10-4 mol/L .t C HAC =2.0⨯10-6 mol/L的混合溶液。