【正文】 base aqueous solutions 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 一元弱酸和弱堿 的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡 本章討論自始至終圍繞溶液中 c(H3O+)和 c(OH)的計(jì)算方法進(jìn)行。 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 酸堿平衡 (即質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡 ) 中酸離解出的質(zhì)子數(shù)等于堿得到的質(zhì)子數(shù)。 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 對(duì)醋酸水溶液： 酸 堿 酸 堿 HAc + H2O H3O+ + Ac H2O + H2O H3O+ + OH 質(zhì)子條件為 c( H3O+) = c(Ac) +c(OH) 零水準(zhǔn) (Zero Level): H2O, HA 質(zhì)子轉(zhuǎn)移： 得失質(zhì)子數(shù)相等 : c(H3O+) = c(A) + c(OH) 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 水溶液中布朗斯特酸 (HB)的平衡常數(shù)為： 當(dāng) HB的濃度不是很低而酸度又較弱時(shí) ， 則計(jì)算弱酸水溶液中氫離子濃度的公式： 2. 一元弱酸的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡 ]/[ 30θa33 dmm o l( H B )dm) / m o lO(H ??? ???? cKc}/)({}/)({}/)({})({}/)({}/){3332333333θadmm o lOHdmm o lHBdmm o lOHdm/ m o lHBdmm o lOHdmm o l(B???????????????????ccccccK?因此因此上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 計(jì)算弱堿溶液中 OH離子濃度的公式： 3. 一元弱堿的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡 ]/[ 30θb3 dmm o l( B )dm) / m o l( O H ??? ???? cKcθwθbθaθwθbθappp KKKKKK????布朗斯特堿與水之間存在類似的平衡： B + H2O HB+ + OH 同理同理上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 Question 1 Solution 將題給條件代入式 ]/[ 30θa33 dmm o l( H B )dm) / m o lO(H ??? ???? cKc c(H3O+)/mol θaK上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 Question 2 某弱堿 B的摩爾質(zhì)量為 125gmol1 103 dm3 (2) 求 c(OH): pOH＝ － pH＝ － ＝ c(OH)/mol 3. 總反應(yīng)的離解常數(shù)等于各級(jí)離解常數(shù)之乘積。 Solution 想一想，這個(gè)題能給我們什么啟示？ 所以 c(S2)/mol （堿）的濃度與酸度（堿度） 酸的濃度指單位體積溶液中所含某種酸的物質(zhì)的量（ mol）， 包括未解離的和已解離的酸的濃度。 通常是原始的酸堿組分及水 。 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 1. 精確式 由質(zhì)子條件知 c( H3O+) = c(Ac) + c(OH) ( H A c ) ])]( A c[)]O(H[ 3θa cccK[?? ? )]( O H)][O(H[ 3θw ??? ccK即 ?? ??? ?????][/)([ 333θa33 dm) / m o lO(Hdmm o lH A cdm) / m o lO(H cKc]33θwdm) / m o lO(H[ ??cKθw3θa33dmm o l( H A c )dm) / m o lO(HKcKc????????]/[整理得： 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 2. 近似式 ]/[ 3θa33 dmm o l( H B )dm) / m o lO(H ??? ???? cKc實(shí)際上，經(jīng)整理這是一元二次方程的求根公式： 若 此時(shí) , ?wK?aK ?wK2dmm o lHB4dmm o lOHc3οθaθa2θaθa332}/)({)(/)(??? ??????? cKKKK上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 3. 最簡(jiǎn)式 若平衡溶液中的 c(H3O+)遠(yuǎn)小于酸的起始濃度 c0(HB)，即 c0(HB)－ c(H3O+)≈c0(HB)， 則近似式可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為 : ]/[ 30θa33 dmm o l( H B )dm) / m o lO(H ??? ???? cKc附加的判斷標(biāo)準(zhǔn)： 誤差 ≤5％ [{c0(HB)/moldm3} 1. 與 H2O水反應(yīng)建立 酸堿平衡并使溶液顯堿性 , 例如： CN + H2O HCN + OH 2. 與 H2O反應(yīng)建立 酸堿平衡并使溶液顯酸性 , 例如： NH4+ + H2O NH3 + H3O+ 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 鹽的水解 鹽溶液中的水解和水合 ， 實(shí)質(zhì)是離子與水的作用 。 Solution pOH＝－ lg( 103)＝ pH＝ － pOH＝ 計(jì)算結(jié)果表明該鹽溶液顯堿性 。dm3)的 pH。dm3 HCl 加入 1 滴 () 1mol但作為控制酸度的緩沖溶液，對(duì)計(jì)算結(jié)果要求不十分精確，近似計(jì)算足矣。dm3 —————————— = ————— = c(HCOO)/mol 對(duì)弱酸 共軛堿組成的有效緩沖溶液 ， c(酸 )/c(共軛堿 )的比值應(yīng)處于 1/10和 10/1之間： 1ppH θa ?? K同樣，對(duì)弱堿 共軛酸組成的有效緩沖溶液也有： 1pp O H θb ?? K上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 緩 沖 溶 液 pH (25℃ ) 飽和酒石酸氫鉀 (kg1 Na2HPO4 硼砂 ( 正常血漿中 和 H2CO3的濃度分別約為 mol ★ 滴定劑 (titrant)： 已知其準(zhǔn)確濃度的試劑溶液。 基本術(shù)語(yǔ)基本術(shù)語(yǔ)上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 滴定分析的特點(diǎn)和主要方法 ★ 方法： 1） 酸堿滴定 ， 沉淀滴定 ， 氧化 還原滴定 絡(luò)合滴定 2） 非水滴定法：水以外的有機(jī)溶劑中進(jìn)行 ★ 特點(diǎn)： 簡(jiǎn)便 、 快速 ， 適于常量分析 準(zhǔn)確度高 應(yīng)用廣泛 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 酸堿指示劑 1. 酸堿指示劑作用原理 甲基橙 ( Methyl Orange， MO) (CH3)2N— (CH3)2N= — N=N— H =N— N— — SO3 — SO3 OH H+ + pKa= 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 2. 酸堿指示劑的變色范圍 101? 110?1ppH θIn ?? K 1ppH θIn ?? K 稱為指示劑的變色范圍， c(In)＝c(HIn)時(shí)， , 稱為指示劑的理論變色點(diǎn)。dm3 θInKHIn + H2O In + H3O+ 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 3. 常用酸堿指示劑和它們的變色范圍 指示劑 酸色 ~堿色 變色范圍 (pH) 甲基橙 甲基紅 中性紅 酚酞 紅 ~黃 紅 ~黃 紅 ~橙黃 無(wú) ~紅 ~ ~ ~ ~10 百里酚酞 溴甲酚綠 溴酚藍(lán) 百里溴酚藍(lán) 無(wú) ~藍(lán) 黃 ~藍(lán) 黃 ~紫 黃 ~藍(lán) ~ ~ ~ ~ pT MO PP MR pT=pKa 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 4. 混合指示劑 混合指示劑往往較單一指示劑具有更窄的變色范圍 , 變色更敏銳。dm3 HCl () c=dm3 (－ ) 103 dm3 V ( + ) 103 dm3 在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)之后 ： 當(dāng)加入 cm3 NaOH溶液時(shí)， c(OH) = 105 moldm3 NaOH滴定 moldm3 mol?dm3 滴定劑和被測(cè)溶液的濃度越大 , 滴定突躍范圍也越大 。dm3 ● 出發(fā)點(diǎn)的 pH就較 高 (HAc是弱酸 ) ● 化學(xué)計(jì)量點(diǎn)的 pH 大于 7 。 ★ 被滴定的酸越弱 ( 值越小 ), 突躍范圍越小。 ≥ 108。 兩步解離出來(lái)的 H3O＋ 都 可被準(zhǔn)確滴定 。 兩步解離出來(lái)的 H3O＋ 都不能被準(zhǔn)確滴定 。 兩步 解離出來(lái)的 H3O＋ 可分步被滴定 。dm3} 實(shí)例 測(cè)定燒堿樣品中 NaOH和 Na2CO3的含量 1. 滴定方程 (1) NaOH(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l) (2) Na2CO3(aq) + HCl(aq) NaHCO3(aq) + NaCl(aq) (3) NaHCO3(aq) + HCl(aq) NaCl(aq) + H2O(l) + CO2(aq) 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 2. 滴定曲線 0 50 100 滴定分?jǐn)?shù) /% 2 12 10 8 6 4 pH 酚酞 甲基橙 上頁(yè) 下頁(yè) 目錄 返回 3. 滴定關(guān)系圖 NaOH Na2CO3 NaCl NaHCO3 H2O,CO2 HCl HCl V2 V1 加入酚酞（紅色） 酚酞變無(wú)色 加入甲基橙 甲基橙變色（紅色） 4. 計(jì)算公式 式中 w, m和 M分別代表質(zhì)量分?jǐn)?shù)、質(zhì)量和摩爾質(zhì)量。 例如 HNO2 HNO H2SO3 H2SO4。其高低用誤差 (Error)衡量。 增加（過(guò)多）測(cè)量次數(shù)的代價(jià)不一定能從減小誤差得到補(bǔ)償。精密度是保證準(zhǔn)確度的前提。dm–3 HCl 至酚酞變紅 （ pH =）時(shí)的終點(diǎn)誤差。 Solution (1) pH終 = pH計(jì) = ΔpH= – = (2) pH終 = pH計(jì) = ΔpH= – = – 0 . 0 21 0 0101 . 00 . 0 5 01010142 . 02 . 0?????? ?%/TE0 . 0 81 0 0101 . 00 . 0 5 01010142 . 62 . 6 )(?????? ???%/TE