酸堿成分分布系數(shù)PPT

1、關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 溶液中的酸堿反應與平衡4.2 酸堿組分的平衡濃度與分布分數(shù)4.3 溶液中的H+濃度計算4.4 對數(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 終點誤差4.9 酸堿滴定法的應用第四章 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質子理論定義：凡是能給出質子的物質是酸， 能接受質子的物質是堿。酸（HB） 質子 （ H +） + 堿（ B-）一、酸堿質子理論第三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月酸給出質子后,轉化成它的共軛堿；堿接受質子后，轉化成它的共軛

2、酸。因此，因一個質子的得失而互相轉變的每一對酸堿，稱為共軛酸堿對。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質子。但上述質子得失反應只是一個酸堿半反應，只有兩個酸堿半反應相結合，才成為酸堿反應。 2酸堿平衡與平衡常數(shù)酸堿的強弱取決于物質給出質子或接受質子能力的強弱。在共軛酸堿對中，如果酸越易于給出質子，則酸性越強，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 酸堿反應類型及平衡常數(shù) a. 一元弱酸堿的離解反應 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. 水的質子自遞反應: H2O + H2O H3O+ + OH- (25C) 共軛酸堿對(HA-A)的Ka與Kb的關系為 :第七張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 共軛酸堿對的Ka和Kb有下列關系：KaKb= Kw = 10-14 (25) 或 pKa+ pKb = pKw = 14對于多元酸或多元堿，要注意Ka和Kb的對應關系，如三元酸有三級離解常數(shù)，其Ka和Kb的關系如下： 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, ??；2. 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) 與離子強度 I 的近似關系曲線第十張，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: 當共軛酸堿對處于平衡狀態(tài)時，溶液中存在著H+ 和不同的酸堿形式。這時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)）：平衡時溶液中某物種的濃度占總濃度的分數(shù)。 用表示：i = ci / c當溶液的pH值發(fā)生變化時,平衡隨之移動,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： 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pH作圖：一元弱酸HAc 分布系數(shù)與溶液pH關系曲線：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關系曲線的討論：(1) 0 + 1= 1(2) pH = pKa 時； 0 = 1= 0.5(3) pH pKa 時； 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關系曲線的討論：a.pHpKa1時， H2C2O4為主b. pKa1 pH pKa2時， C2O4 2 -為主d. pH=2.75時,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pKa相差較大，共存 現(xiàn)象不明顯；（2）pH=4

8、.7時， 2 =0.994 3 =1 = 0.003（3）pH=9.8時， 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月質子條件物料平衡,電荷平衡和質子條件1. 物料平衡方程(MBE, Material Balance Equation):在化學平衡體系中,某一給定物質的總濃度,等于各有關形式平衡濃度之和.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電荷的量.3. 質子條件(PBE， Proton Balance Equation):在酸堿反應中,堿所得到的質子的量,等于酸失去質子的量.第二十三張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月質子條件式的寫法(1) 先選零水準(大

10、量存在,參與質子轉移的物質).(2) 將零水準得質子后的形式寫在等式的左邊,失質子后的形式寫在等式的右邊.(3) 有關濃度項前乘上得失質子數(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：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:下列復雜體系H+的計算式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+濃度計算代數(shù)法（解析法）作圖法數(shù)值方法（計算機法）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+的精確表達最簡式化學平衡關系近似處理進一步近似處理物料平衡電荷平衡*質子條件第二十八張，PPT共四十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 酸堿溶液PH值的計算：對于 一元弱酸HA溶液，存在著以下質子轉移反應： HA = H+ + A - A - =KaHA / H + (1) H2O = H + +OH - OH -=Kw / H+ (2)由質子平衡條件：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計算的準確式與簡化式的討論: H+2= KaHA + Kw （4）上式為計算一元弱酸溶液中H+的精確公式。但式中的HA為HA的平衡濃度，未知項。 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） 當計算允許有5%的誤差時，如果弱酸的濃度不是太小，即：c/Ka500，kaC可近似認為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，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 計算1.010-4molL-1

14、HCN 的 pH(pKa=9.31)解:KaC=10-9.311.010-4=10-13.31500故應用: 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計算以二元酸(H2A)為例.質子條件: 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. 兩性物質溶液H+的計算 (1)酸式鹽HA-質子條件: H2A+H+=A2 -+OH-精確表達式:帶入平衡關系式: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