酸堿成分分布系數(shù)PPT

1、關(guān)于酸堿成分分布系數(shù)第一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1 溶液中的酸堿反應(yīng)與平衡4.2 酸堿組分的平衡濃度與分布分?jǐn)?shù)4.3 溶液中的H+濃度計(jì)算4.4 對(duì)數(shù)圖解法4.5 酸堿緩沖溶液4.6 酸堿指示劑4.7 酸堿滴定原理4.8 終點(diǎn)誤差4.9 酸堿滴定法的應(yīng)用第四章 酸堿滴定法第二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 1酸堿的定義和共軛酸堿對(duì)質(zhì)子理論定義：凡是能給出質(zhì)子的物質(zhì)是酸， 能接受質(zhì)子的物質(zhì)是堿。酸（HB） 質(zhì)子 （ H +） + 堿（ B-）一、酸堿質(zhì)子理論第三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月酸給出質(zhì)子后,轉(zhuǎn)化成它的共軛堿；堿接受質(zhì)子后，轉(zhuǎn)化成它的共軛

2、酸。因此，因一個(gè)質(zhì)子的得失而互相轉(zhuǎn)變的每一對(duì)酸堿，稱為共軛酸堿對(duì)。例如：H3O+ H+ + H2OH2CO3 H+ +H2O H+ + OH-H+ + NH3第四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月可見酸堿可以是陽離子、陰離子、也可以是中性分子，酸總是比其共軛堿多一個(gè)質(zhì)子。但上述質(zhì)子得失反應(yīng)只是一個(gè)酸堿半反應(yīng)，只有兩個(gè)酸堿半反應(yīng)相結(jié)合，才成為酸堿反應(yīng)。 2酸堿平衡與平衡常數(shù)酸堿的強(qiáng)弱取決于物質(zhì)給出質(zhì)子或接受質(zhì)子能力的強(qiáng)弱。在共軛酸堿對(duì)中，如果酸越易于給出質(zhì)子，則酸性越強(qiáng)，其共軛堿的堿性就越弱。常用酸堿的離解常數(shù)Ka和Kb的大小，定量地說明酸堿的強(qiáng)弱程度.第五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2

3、022年6月 4.1.2 酸堿反應(yīng)類型及平衡常數(shù) a. 一元弱酸堿的離解反應(yīng) HA + H2O A + H3O+ A + H2O HA + OH 第六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月b. 水的質(zhì)子自遞反應(yīng): H2O + H2O H3O+ + OH- (25C) 共軛酸堿對(duì)(HA-A)的Ka與Kb的關(guān)系為 :第七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 共軛酸堿對(duì)的Ka和Kb有下列關(guān)系：KaKb= Kw = 10-14 (25) 或 pKa+ pKb = pKw = 14對(duì)于多元酸或多元堿，要注意Ka和Kb的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如三元酸有三級(jí)離解常數(shù)，其Ka和Kb的關(guān)系如下： Ka1Kb3 =

4、 Ka2Kb2 = Ka3Kb1 = Kw例HA + H2O H3O+ + A- Ka = H +A- / HA A- +H2O HA +OH- Kb =HAOH- / A- 第八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1.3 活度與濃度Debye-Hckel公式:。第九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1. I 一定,電荷數(shù)多, ?。?. 電荷數(shù)一定,I 大, 小3. 0 0.1, 0.1 0.5兩段1.00.5I / molL-10.10.20.30.40.5gi活度系數(shù) 與離子強(qiáng)度 I 的近似關(guān)系曲線第十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月二、分布系數(shù)和分布曲線不同p

5、H值溶液中酸堿存在形式的分布: 當(dāng)共軛酸堿對(duì)處于平衡狀態(tài)時(shí)，溶液中存在著H+ 和不同的酸堿形式。這時(shí)它們的濃度稱為平衡濃度，各種存在形式平衡濃度之和稱為總濃度或分析濃度。第十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1、定義（分布系數(shù)）：平衡時(shí)溶液中某物種的濃度占總濃度的分?jǐn)?shù)。 用表示：i = ci / c當(dāng)溶液的pH值發(fā)生變化時(shí),平衡隨之移動(dòng),以致酸堿存在形式的分布情況也發(fā)生變化。分布系數(shù)與溶液pH值間的關(guān)系曲線稱為分布曲線。不同pH值溶液中酸堿存在形式的分布分布曲線第十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 一元酸:以醋酸（HAc）為例 HAc在水溶液中以HAc和Ac- 兩種形

6、式存在，它們的平衡濃度分別為HAc和Ac- ，則總濃度（分析濃度）： c HAc + Ac- 設(shè)： HAc 的分布系數(shù)為1 ； Ac-的分布系數(shù)為0 ；第十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月則：由上式，以對(duì)pH作圖：一元弱酸HAc 分布系數(shù)與溶液pH關(guān)系曲線：討論：0 + 1= 1且第十四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月HAc 分布系數(shù)與溶液pH關(guān)系曲線的討論：(1) 0 + 1= 1(2) pH = pKa 時(shí)； 0 = 1= 0.5(3) pH pKa 時(shí)； Ac- （0）為主第十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 2.二元酸:以草酸（H2C204）為例 存在

7、形式： 總濃度:第十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月H2A分布系數(shù)與溶液pH關(guān)系曲線的討論：a.pHpKa1時(shí)， H2C2O4為主b. pKa1 pH pKa2時(shí)， C2O4 2 -為主d. pH=2.75時(shí),1最大；1 =0.938；2 =0.028；3 =0.034第十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月四種存在形式：分布系數(shù)： 3 2 1 03. 三元酸:以H3PO4為例第十八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月H3PO4為分布曲線的討論：（ pKa1=2.12；pKa2=7.20；pKa3=12.36）（1）三個(gè)pKa相差較大，共存 現(xiàn)象不明顯；（2）pH=4

8、.7時(shí)， 2 =0.994 3 =1 = 0.003（3）pH=9.8時(shí)， 1=0.994 0 =2 = 0.003第十九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月酒石酸(H2A)的x-pH圖x1.00.50.00 2 4 6 8 10 12 pHH2AHA-A2-H2A HA- A2-3.04 4.37pKa1 pKa2pH 酒石酸的優(yōu)勢區(qū)域圖第二十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月作用1深入了解酸堿滴定過程；2判斷多元酸堿分步滴定的可能性3對(duì)于了解配位滴定與沉淀滴定條件等也是有用的。滴定是溶液pH與溶液中各物種的量、比例不斷變化的過程。第二十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年

9、6月質(zhì)子條件物料平衡,電荷平衡和質(zhì)子條件1. 物料平衡方程(MBE, Material Balance Equation):在化學(xué)平衡體系中,某一給定物質(zhì)的總濃度,等于各有關(guān)形式平衡濃度之和.第二十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 電荷平衡方程(CBE， Charge Balance Equation):單位體積溶液中陽離子所帶正電荷的量等于陰離子所帶負(fù)電荷的量.3. 質(zhì)子條件(PBE， Proton Balance Equation):在酸堿反應(yīng)中,堿所得到的質(zhì)子的量,等于酸失去質(zhì)子的量.第二十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月質(zhì)子條件式的寫法(1) 先選零水準(zhǔn)(大

10、量存在,參與質(zhì)子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)).(2) 將零水準(zhǔn)得質(zhì)子后的形式寫在等式的左邊,失質(zhì)子后的形式寫在等式的右邊.(3) 有關(guān)濃度項(xiàng)前乘上得失質(zhì)子數(shù).第二十四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月例：Na2NH4PO4水溶液H+ + HPO42- + 2H2PO4- +3H3PO4 = OH- +NH3零水準(zhǔn)：H2O、NH4+、PO43-第二十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月思考題:下列復(fù)雜體系H+的計(jì)算式1.HCl+NaAc2.NH4+-NH3+HAc-Ac-3.NH4H2PO4-HCl+HAcHAcHAc+Ac-NH3+NH4+Ac-NH4+Ac-NH4+HAc+Ac-H+H3PO

11、4-=NH3+HPO42-+2PO4-+OH-第二十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月4.3 酸堿溶液的H+濃度計(jì)算代數(shù)法（解析法）作圖法數(shù)值方法（計(jì)算機(jī)法）第二十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月代數(shù)法思路近似式H+的精確表達(dá)最簡式化學(xué)平衡關(guān)系近似處理進(jìn)一步近似處理物料平衡電荷平衡*質(zhì)子條件第二十八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 酸堿溶液PH值的計(jì)算：對(duì)于 一元弱酸HA溶液，存在著以下質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)： HA = H+ + A - A - =KaHA / H + (1) H2O = H + +OH - OH -=Kw / H+ (2)由質(zhì)子平衡條件：H+=A -+

12、OH - (3) 1和2代入3： H+2 = KaHA + Kw第二十九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月溶液pH計(jì)算的準(zhǔn)確式與簡化式的討論: H+2= KaHA + Kw （4）上式為計(jì)算一元弱酸溶液中H+的精確公式。但式中的HA為HA的平衡濃度，未知項(xiàng)。 引入分布系數(shù)： HA=c HA 得 一元三次方程： H +3+KaH +2（cKa+Kw）H +KaKw=0第三十張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月討論：由4式（1） 當(dāng)計(jì)算允許有5%的誤差時(shí)，如果弱酸的濃度不是太小，即：c/Ka500，kaC可近似認(rèn)為HA等于總濃度c ，則： H+2 = cKa + Kw ( ) （2）

13、 若弱酸的Ka也不是太?。╟Ka20Kw)，忽略Kw項(xiàng)，則可得最簡式： H+2 = cKa ( )（3)第三十一張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月例 計(jì)算0.20molL-1 Cl2CHCOOH 的pH. （pKa=1.26）如不考慮酸的離解(用最簡式:pH=0.98), 則 Er=29% （如何算？）故應(yīng)用近似式:解一元二次方程: H+=10-1.09 則pH=1.09解: KaC=10-1.260.20=10-1.9620Kw C / Ka = 0.20 / 10-1.26 =100.56500第三十二張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月例題 計(jì)算1.010-4molL-1

14、HCN 的 pH(pKa=9.31)解:KaC=10-9.311.010-4=10-13.31500故應(yīng)用: H+= =10-6.61 如不考慮水的離解, H+= =10-6.66 Er=11%第三十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 多元酸溶液的pH計(jì)算以二元酸(H2A)為例.質(zhì)子條件: H+ = HA- + 2A2- + OH- 精確式第三十四張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十五張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十六張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月弱酸混合溶液HA和HB弱酸混合溶液的濃度分別為CHA和CHB質(zhì)子條件為第三十七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月5. 兩性物質(zhì)溶液H+的計(jì)算 (1)酸式鹽HA-質(zhì)子條件: H2A+H+=A2 -+OH-精確表達(dá)式:帶入平衡關(guān)系式:第三十八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月若: Ka1Ka2, HA-CHA- ( 5%, pKa3.2)近似式:如果 CHA-/Ka120, 則“Ka1”可略,得最簡式:(若C/Ka120, Ka2C 20Kw,即使Ka1, Ka2相近,也可使用最簡式計(jì)算)又若 Ka2CHA-20Kw, 則得第三十九張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6