第4章 酸碱滴定法

21
原来的 pH 5.3 lg
0.35 0.20
5.45
四、缓冲溶液pH值的计算
习题1：计算0.3mol/L HAc与0.1mol/L NaOH等体积 混合后的pH值（pKa=4.76）
pH pK a lg cb ca 4.76 lg 0.1 0.2 4.45
习题2：10mL 0.2mol/LHCl与10mL 0.5mol/LHCOONa和2. 0×10-5mol/LNa2C2O4溶液混合，计算溶液中[C2 O42-]。（已知HCOOH pKa=3.77，H2C2O4 pKa1=1.
1
19
四、缓冲溶液pH值的计算
解：由缓冲溶液计算公式
pH pK a lg C NH 3 C
NH 4

10 9.25 lg
C NH C NH
3
4
lg
CNH CNH
3
0.74
CNH CNH
3
5.5
4
4
又 C NH C
3
NH 4

1.0
则 即需 则
nNH 0.85mol
≤
[In-] / [HIn] ≤10
或 pKHIn－1 ≤ pH ≤ pKHIn +1
→ 酸碱式体混合色
30
二、酸碱指示剂的变色范围
25 pKa2=4.29 ）(3.2×10-6mol/L)
22
(0.5 0.2) 10 pH pK a lg cb ca 3.77 lg 20 0.2 10 20 [ H ] 10 [C2O4
2 3.95
3.95
] .c
K a1 K a 2 [ H ] K a1[ H ] K a1 K a 2
3
一、强酸强碱溶液pH值的计算
强酸（Ca ）、强碱（Cb）——全部离解 HA + H2O

H3O + + A
B + H2O

OH- + HB
[ H ] [ A ] [OH ] Ca [OH ]
当Ca ＞ 10-6 mol/L，忽略水的解离
[ H ] Ca
同理
[OH ] [ HB ] [ H 3O ] Cb
2
1.0 10
5
3.2 10
6
mol / L
23
小结
强酸强碱溶液的pH值
[H ] Ca

[OH ] Cb

弱酸弱碱溶液的pH值
当Ca K a 500
Ca Ka 20 KW

H

Ca K a
Ca K a 1
OH


Cb Kb
H


若Ca，Cb较大，
C [H ] Ka a Cb pH pK a lg Cb Ca
18
四、缓冲溶液pH值的计算
若配制pH=10.00， cNH3 cNH 4 1.0mol L 的NH3- NH4Cl缓冲溶液1.0L， 问需要15 mol·L-1的氨水多少毫升？需要NH4Cl多少克？ 已知氨水的pKa=9.25

OH

Cb K b1
两性物质溶液的pH值
cK a 20 KW 且c 20K a
2
H

1
K a1 K a 2
Ca Cb Ka
H

Ka 2 Ka 3
Cb Ca

缓冲溶液的pH值
H

pH pK a lg
24
第二节
酸碱指示剂
酸碱指示剂的变色原理
4


二、弱酸弱碱溶液pH值的计算
1．一元弱酸碱溶液 （1）一元弱酸（Ca ）
HA + H2O 酸解离常数
H3O+ + AKa
H3O
KW H


A


Ka

HA
Ca [H ] Ka

H A OH Ca 1
+
(H 3 C) 2
N
NH
N H
SO3
红色（醌式）
－
OH H
+
－
(H 3 C) 2 N
N
N
SO3
p K a = 3 .4 黄色（偶氮式）
27
一、酸碱指示剂的变色原理
有机弱酸，单色指示剂，
OH O
－
酚 酞 （ PP）
HO
O
－
OH OH COO
－
H
+
p K a = 9 .1
COO
－
羟式（无色）
醌式（红色）
解：
已知C NaOH
0.200 1000 40 100
0.05 mol / L
由加入后pH 5.3 lg
Cb 0.35 mol / L
由加入前 pH pK a lg
Cb 0.05 0.25 0.05
5.3 lg
5.6
Cb Ca
Cb 0.25


[ H ] [ H 2 B ] [ B ] [OH ]
[H ]



精确式：

[ HB][ H ] Ka
1


K a [ HB]
2
[H ]


Kw [H ]
[H ]

K a ( K a 2c K w )
1
Ka c
1
K a , K a 较小，[HB] c
1 2
cK a 20 KW 且c 20K a
酸碱指示剂的变色范围
影响酸碱指示剂变色范围的因素
关于混合指示剂
25
一、酸碱指示剂的变色原理
a．弱的有机酸或碱 b．酸式体和碱式体颜色明显不同
c．溶液pH变化→指示剂结构改变→颜色变化，指示终点
HIn
酸式体
H + + In 碱式体
26
一、酸碱指示剂的变色原理
有机弱碱，双色指示剂，
－
甲 基 橙 （ MO）
[ H ] Ka1K a 2 6.9 10 6.2 10 2.110 mol / L
pH=4.68
15
三、两性物质溶液pH值的计算
（二）弱酸弱碱混合液—类似两性物质 例： NH4Cl+NaAc
NH 4 NH 3 H
K a'
[ NH 3 ][ H ] [ NH 4 ]
12
三、两性物质溶液pH值的计算
（一）两性物质—既可得质子，又可失质子
H 2 B HB B K K
a1 a2
H

H4 PO4
Ka
2

H

2
H

3
Ka
1
[ HB ][ H ] [ H 2 B]


[ B ][ H ] [ HB]

2
Cb Kb
最简式
7
二、弱酸弱碱溶液pH值的计算
计算0.01mol/L HB溶液的pH。（Ka=6.3×10-4） （1）用条件式判断：
ca K a 20 K w , 但 ca K a 500;
（2） [ H ]


Ka
K a 4ca K
2
a
2 6.3 10
4
Ka K a 4Ca K a 2
2
H

6
二、弱酸弱碱溶液pH值的计算
当 Ca
Ka 500（忽略酸的离解）且 Ca Ka 20 KW
最简式
H

Ca K a
同理
OH

Kb

Kb 4Cb Kb
2
近似式
一元弱碱（Cb ） OH
可用最简式计算
[ H ] K a ca 5.6 10 pH 5.28

10
0.05 5.3 10 ( mol / L)
9
6
二、弱酸弱碱溶液pH值的计算
2．多元弱酸碱(Ca)
H2A + H2O
K a1
H3O+ + HA-
H 3O HA
四、缓冲溶液pH值的计算
MBE :[ HA] [ A ] Ca Cb
[ Na ] Cb


（1） （2）

CBE :[ Na ] [ H ] [ A ] [OH （3） ]
C a [ H ] [O H ] [HA] [H ] K a K a [A ] C b [ H ] [O H ]
3
nNH
4
0.15mol
NH 3 H 2 O 为0.85mol
0.85 15 0.057 L 57 ml
20
即
NH4Cl为0.15mol
0.15×53.5=8.0 g
四、缓冲溶液pH值的计算
某缓冲溶液100mL，HA的浓度为0.25mol/L（pKa=5.3），于 此溶液中加入0.2g的NaOH（忽略体积变化）后，pH=5.6， 问该缓冲溶液原来的pH值是多少？
K HIn H


In
HIn
pH pK HIn lg
In