分析化學(xué)酸堿緩沖溶液課件

1、分析化學(xué)酸堿緩沖溶液13.4 3.4 酸堿緩沖溶液酸堿緩沖溶液生理緩沖溶液生理緩沖溶液人體液人體液(37)(37)正常正常ph ph 為為7.35-7.457.35-7.45。每人每天耗。每人每天耗o o2 2600l, 600l, 產(chǎn)生產(chǎn)生coco2 2酸量約合酸量約合2l2l濃濃hcl, hcl, 除呼出除呼出coco2 2及腎排酸外及腎排酸外, , 歸功于血液歸功于血液的緩沖作用。的緩沖作用。血紅蛋白血紅蛋白: hhb-khb 血漿蛋白血漿蛋白:hpr-napr氧絡(luò)血紅蛋白氧絡(luò)血紅蛋白:hhbo2-khbo2磷酸鹽磷酸鹽:h2po4-hpo42-碳酸鹽碳酸鹽:h2co3-hco3- (1

2、.35mmoll-127 mmoll-1) ph=6.10+lg20=7.40分析化學(xué)酸堿緩沖溶液23.4.1 3.4.1 緩沖容量緩沖容量 (p87) 1l 1l 溶液中引入強堿或強酸的溶液中引入強堿或強酸的 molmol數(shù)與數(shù)與phph變化量的比值。變化量的比值。dd= -dphdphba +a2a+-hohha-ah2.3hohh-c k=+ k=+ 分析化學(xué)酸堿緩沖溶液3 - ph - ph曲線曲線 (p88)1 3 5 7 9 11 13 ph2.88 4.76 8.88pka1086420102 h+ hac+ac - oh-0.1moll-1 hac ac-0.1moll-1強酸

3、強酸: h+=2.3h+2.3c(hcl) ( ph11)共軛體系共軛體系:ha a- ha a- = 2.3cx1x0 分析化學(xué)酸堿緩沖溶液4共軛體系緩沖容量的特點：共軛體系緩沖容量的特點：（1） c, c增大增大, 增大增大（2）h+ = ka (ph=pka)時時, max = 0.575c（3）緩沖范圍緩沖范圍: pka-1 ph pka+1pka-1x1=0.9, x0=0.1 =0.36 maxpka+1x1=0.1, x0=0.9 =0.36 maxpka20.99, 0.01 =0.04 max分析化學(xué)酸堿緩沖溶液53.4.2 3.4.2 緩沖溶液的選擇緩沖溶液的選擇1.1.有

4、較大的緩沖能力有較大的緩沖能力: : c c 較大較大(0.01(0.011moll1moll-1-1);); php phpk ka a, , 即即c ca ac cb b11114.5 6810hac naac : pka=4.76 (ph 45.5)nh4ohnh3: pkb=4.75 (ph )(ch2)6n4 (ch2)6n4h+: pkb=8.87 (ph )2.不干擾測定不干擾測定(edta滴定滴定pb2+,不用不用hac-ac-)。分析化學(xué)酸堿緩沖溶液6常用緩沖溶液常用緩沖溶液 (p89)緩沖溶液緩沖溶液pka緩沖范圍緩沖范圍氨基乙酸氨基乙酸+hcl2.351.53.0氯乙酸氯

5、乙酸+naoh2.8623.5甲酸甲酸+naoh3.7734.5hac+naac4.7645.5六次甲基四胺六次甲基四胺+hcl5.134.56.0h2po4-+hpo42-7.216.58三羥甲基甲胺三羥甲基甲胺+hcl8.217.59硼砂硼砂(h3bo3+h2bo3-)9.248.510nh4+nh39.258.510分析化學(xué)酸堿緩沖溶液73.4.3 3.4.3 緩沖溶液的配制方法緩沖溶液的配制方法 1.1.按比例加入按比例加入ha和和a(naac+hac, nh4cl+nh3);2.溶液中溶液中h+大大, 加過量加過量a-, 溶液中溶液中oh-大大, 加過量加過量ha;3.溶液中有溶液中

6、有ha,可加可加naoh中和一部分中和一部分, 溶液中有溶液中有a,可加可加hcl中和一部分中和一部分; 形成形成ha-a-共軛體系共軛體系分析化學(xué)酸堿緩沖溶液8配制緩沖溶液的計量方法配制緩沖溶液的計量方法方法方法1 1: (: (確定引入酸確定引入酸oror堿堿) )1.1.按所需按所需phph求求c ca a/ /c cb b: ph: ph0 0=p=pk ka a+lg(+lg(c cb b / /c ca a););2.2.按引入的酸按引入的酸( (堿堿) )量量c ca a及及phph變化限度計算變化限度計算c ca a和和c cb b: :3.3.據(jù)據(jù)c ca a, ,c cb

7、b及所需溶液體積配制溶液及所需溶液體積配制溶液.ba1aaaaphplgcckkcc 分析化學(xué)酸堿緩沖溶液9方法方法2 2: (: (確定引入酸確定引入酸oror堿堿) )1.1.分別計算分別計算phph0 0和和phph1 1時的時的x x(ha)(ha)、x x(a)(a)2.2.引入酸的量引入酸的量c c(hcl)= (hcl)= x x(ha)(ha)c c總總 ( (引入堿的量引入堿的量c c(naoh)= (naoh)= x x(a)(a)c c總總) ) 求出求出c c總總3.ph3.ph0 0時時 c ca a= =c c總總x x(ha)(ha) c cb b= =c c總總

8、x x(a)(a)分析化學(xué)酸堿緩沖溶液10方法方法3 3: (: (引入酸堿均適用引入酸堿均適用) )1.1.根據(jù)引入的酸根據(jù)引入的酸( (堿堿) )量求量求2.2.根據(jù)所需根據(jù)所需phph求總濃度求總濃度c c: =2.3: =2.3c cxx0 0 x x1 13.3.按按x x0 0與與x x1 1的比值配成總濃度為的比值配成總濃度為c c的緩沖溶液的緩沖溶液.dd= -dphdphba 分析化學(xué)酸堿緩沖溶液11例例3.17 (p88)欲制備欲制備200 ml ph=9.35 的的nh3-nh4cl緩沖溶液，且使該溶液在加入緩沖溶液，且使該溶液在加入1.0 mmol 的的hcl或或nao

9、h時，時， ph的改變的改變不大于不大于0.12單位，需用多少克單位，需用多少克nh4cl和多少毫升和多少毫升1.0 mol/l氨水？氨水？ pkb(nh3)=4.75分析化學(xué)酸堿緩沖溶液12解解-21.0 200= 4.2100.12又又+a+2ah 2.3(h )k=c+ k -2-9.25-9.35 2-1-9.25-9.354.2 10 (10+10)=0.074 mol l2.3 1010cm(nh4cl)=cx(nh4+) v m(nh4cl)v(nh3)=c x(nh3) v /c(nh3)d=dphb 分析化學(xué)酸堿緩沖溶液13全域緩沖溶液全域緩沖溶液 -ph-ph圖圖0 2 4

10、 6 8 10 12 14ph 0.1000.0750.0500.0250.000pka: 3, 5, 7, 9, 11五種弱酸五種弱酸c0.1mol/l, max=0.058britton-robinson緩沖溶液緩沖溶液 (h3po4-hac-h3bo3)分析化學(xué)酸堿緩沖溶液143.4.4 3.4.4 常用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液常用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液 (p91)(p91)標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的phph是實驗測定的是實驗測定的, ,用于校準(zhǔn)酸度計。用于校準(zhǔn)酸度計。緩緩 沖沖 溶溶 液液ph (25oc)飽和酒石酸氫鉀飽和酒石酸氫鉀 (0.034molkg-1)3.557鄰苯二甲酸氫鉀鄰苯二甲酸氫鉀 (

11、0.050molkg-1)4.0080.025molkg-1 kh2po4 +0.025molkg-1 na2hpo4 6.865硼砂硼砂 (0.010molkg-1)9.180飽和氫氧化鈣飽和氫氧化鈣12.454分析化學(xué)酸堿緩沖溶液153.5 3.5 酸堿指示劑酸堿指示劑(p93)(p93)甲基橙甲基橙 methyl orange (mo)(ch3)2n(ch3)2n=n=n h=nnso3-so3-oh- h+ 紅紅3.1-4.0(橙橙)-4.4黃黃pka=3.43.5.1 作用原理作用原理: 酸形和堿形具有不同的顏色酸形和堿形具有不同的顏色.分析化學(xué)酸堿緩沖溶液16甲基橙的甲基橙的x x

12、-ph-ph圖圖 ( (p95)0 2 4 6 8 phpka=3.4, pt=4.0(滴定指數(shù)滴定指數(shù)) 紅紅 橙橙 黃黃3.1 4.40.660.340.910.090.80.21.00.50.0 x分析化學(xué)酸堿緩沖溶液17momrpp3.1 4.44.4 6.28.0 9.64.0 pt5.0 pt=pka9.0常用單一酸堿指示劑常用單一酸堿指示劑 (要記住要記住)百里酚酞百里酚酞: 無色無色 9.4-10.0(淺藍(lán)淺藍(lán))-10.6藍(lán)藍(lán)分析化學(xué)酸堿緩沖溶液18混合指示劑：混合指示劑： 甲基紅甲基紅+ +溴甲酚綠溴甲酚綠 5.05.0- -5.1-5.1-5.25.2 暗紅暗紅 灰灰 綠綠

13、 用于用于nana2 2coco3 3標(biāo)定標(biāo)定hclhcl時指示終點時指示終點由于顏色互補使變色間隔變窄由于顏色互補使變色間隔變窄, , 變色敏銳變色敏銳. .分析化學(xué)酸堿緩沖溶液193.5.2 3.5.2 影響指示劑變色間隔的因素影響指示劑變色間隔的因素1.指示劑用量指示劑用量: 宜少不宜多宜少不宜多, 看清顏色即可看清顏色即可2. 溫度溫度: 溫度影響溫度影響pka , 影響變色間隔影響變色間隔, 一般應(yīng)室溫滴定一般應(yīng)室溫滴定3. 鹽類鹽類: 離子強度影響離子強度影響pka 分析化學(xué)酸堿緩沖溶液203.6 3.6 酸堿滴定曲線和指示劑的選酸堿滴定曲線和指示劑的選擇擇選擇指示劑的原則選擇指示

14、劑的原則: : 指示劑的變色點盡可能與化學(xué)計量點接指示劑的變色點盡可能與化學(xué)計量點接近，以減小滴定誤差。在滴定近，以減小滴定誤差。在滴定突躍突躍范圍變色的范圍變色的指示劑可使滴定指示劑可使滴定( (終點終點) )誤差誤差小于小于0.1%0.1%。直接滴定直接滴定：指示劑在化學(xué)計量點：指示劑在化學(xué)計量點前前變色，誤差為變色，誤差為 ； 指示劑在化學(xué)計量點指示劑在化學(xué)計量點后后變色，誤差為變色，誤差為 。返滴定返滴定：滴定曲線：滴定曲線： 溶液溶液ph 隨中和百分?jǐn)?shù)（隨中和百分?jǐn)?shù)（t%）變化的曲線。）變化的曲線。誤差符號相反。誤差符號相反。分析化學(xué)酸堿緩沖溶液213.6.1 3.6.1 強酸堿滴定

15、強酸堿滴定 0.10moll0.10moll-1-1 naohnaoh滴定滴定20.00ml 0.10moll20.00ml 0.10moll-1-1 hclhcl h+oh- =h2o kt=1/kw=1014.00+-+-(h ) (h )(oh ) (oh )h =(h )(oh )cv-cvv+v-0.1%時時:+-1-520.00 0.1000-19.98 0.1000h =5.0 10 mol l20.00+19.98ph=4.302. 滴定開始到滴定開始到sp前前: h+=c(hcl)(未中和未中和)1. 滴定前滴定前: h+=c(hcl)=0.1000moll-1 ph=1.0

16、0分析化學(xué)酸堿緩沖溶液223. sp時時: h+=oh- ph=7.004. sp后后:oh-=c(naoh)(過量過量)-+-+-(oh) (oh)(h ) (h )oh =(h )(oh)cv-cvv+v+0.1%時時:-5-10.02oh =0.1000=5.0 10 mol l40.02h+=2.010-10moll-1 ph=9.70分析化學(xué)酸堿緩沖溶液230.1000moll0.1000moll-1-1 naoh naoh滴定滴定20.00ml 0.1000moll20.00ml 0.1000moll-1-1 hcl hcl (p99)(p99) naohmlt%剩余剩余hclml

17、過量過量naohphh+計算計算0.00020.01.00滴定前滴定前:h+=c(hcl)18.0090.02.002.28sp前前:h+=19.8099.00.203.0019.9899.90.024.30 sp: h+=oh- =10-7.0020.00100.00.000.007.0020.02100.10.029.7020.20101.00.2010.70sp后后:oh-=22.00110.02.0011.6840.00200.020.0012.52+-+-(h ) (h )(oh) (oh)(h )(oh)cv-cvv+v-+-(oh) (oh)(h ) (h )(h )(oh)cv

18、-cvv+v突突躍躍分析化學(xué)酸堿緩沖溶液24強酸堿滴定曲線強酸堿滴定曲線 (p99)0.10moll-1 naoh0.10moll-1 hcl0.10moll-1 hcl0.10moll-1 naohph1210864200 100 200%滴定百分?jǐn)?shù)滴定百分?jǐn)?shù),t%9.7 sp+0.1%4.3 sp-0.1%sp 7.0突突躍躍9.0 5.04.09.88.03.1*6.2*4.4ppmrmopp 9.0mr 6.2mo 4.4pp 8.0mr 5.0分析化學(xué)酸堿緩沖溶液25不同濃度不同濃度的強堿滴定強酸的滴定曲線的強堿滴定強酸的滴定曲線 ( (p101)p101)naohhcl0 100

19、200% ph1210864210.79.78.77.05.34.33.3ppmrmo5.04.49.06.24.43.1.01moll-1 0.1moll-1 1moll-1濃度增大濃度增大10倍，突倍，突躍增加躍增加2個個ph單位。單位。分析化學(xué)酸堿緩沖溶液263.6.23.6.2一元弱酸堿的滴定一元弱酸堿的滴定 (ka(hac)=10-4.76, ka(ha)=10-7.00)naohmlt%組成組成phhacphhah+計算式計算式00ha2.884.00 與滴定強酸的與滴定強酸的ph相同相同10.0050.0ha+a-4.767.0018.0090.0ha+a-5.717.9519.

20、8099.0ha+a-6.679.0019.9699.8ha+a-7.469.5619.9899.9ha+a-7.769.7020.00100.0a-8.739.8520.02100.1a-+oh-9.7010.0020.04100.2a-+oh-10.00 10.1320.20101.0a-+oh-10.70 10.7022.00110.0a-+oh-11.6811.68+aah =k c+a-hah =a k-boh =(a )k c-oh = (naoh)+hac-0.1%:ph=pka+3分析化學(xué)酸堿緩沖溶液27強堿強堿滴定滴定弱酸弱酸滴定曲線滴定曲線 (p103)(p103)0.10

21、moll-1naohhac 0.10moll-10 100 200 t%ph121086420hac ac- ac-+oh-突突躍躍6.24.43.19.78.77.74.35.04.0ppmrmohachcl突躍處于弱堿性突躍處于弱堿性,只能選只能選酚酞酚酞作指作指示劑示劑.分析化學(xué)酸堿緩沖溶液28phnaoh滴定滴定hac(濃度不同濃度不同)1moll-10.1moll-10.01moll-1642810129.238.738.23hachcl10.709.708.707.76突躍范圍突躍范圍緩沖容量緩沖容量 0 50 100 150 t%4.76(p104)濃度增濃度增大大10倍，倍，突

22、躍增突躍增加加1個個ph單位單位分析化學(xué)酸堿緩沖溶液29滴定突躍滴定突躍hcl:4.3-9.7hac:7.7-9.7ha:9.7-10.0ha a a+oh-中和百分?jǐn)?shù)中和百分?jǐn)?shù)ph1210 8 6 4 2hclhachapka=7pka=4.76甲基紅甲基紅甲基橙甲基橙o oo oo oo oo o10.09.77.764.30 50 100 150 200 百里酚酞百里酚酞酚酞酚酞0.1moll-1naoh滴定滴定0.1moll-1 ha(ka不同不同)ka增增大大10倍，倍，突突躍躍增增加加一一個個ph單單位位對于對于0.1moll-1 的的ha, ka10-7才能準(zhǔn)才能準(zhǔn)確滴定確滴定.

23、即即cka10-8分析化學(xué)酸堿緩沖溶液300.1moll-1hclnhnh3 30.1moll0.1moll-1-1p pk kb b=4.75=4.750 50 100 150 200% 6.254.305.286.24.43.1phnaohnh3(p105)突躍處于突躍處于弱酸性弱酸性,選選甲基紅甲基紅或或甲基橙甲基橙作指示劑作指示劑.強酸強酸滴定滴定弱堿弱堿8.0分析化學(xué)酸堿緩沖溶液31h+ha ha a a+oh- (p107)o niiio niio nimiii omii omi oka=10-9kb=10-5ka=10-7kb=10-7ka=10-5kb=10-9ph3.6.3 總結(jié)總結(jié)一元弱酸或一元弱酸或弱堿及其與弱堿及其與強酸或強堿強酸或強堿混合物的滴混合物的滴定曲線定曲線(0.1moll-1) 中和百分?jǐn)?shù)中和百分?jǐn)?shù)q r s tka10-7 時時, 返滴定行嗎？返滴定行嗎？ka=10-7 為界為界分析化學(xué)酸堿緩沖溶液323.6.4 3.6.4 多元酸能分步滴定的條件多元酸能分步滴定的條件: