第三章酸碱平衡和酸碱滴定法 3.1酸碱反应及其平衡常数 32分布分数δ的计算 3.3质子条件与H浓度pH的计算 3.4酸碱缓冲溶液 3.5酸碱指示剂 3.6酸碱滴定曲线和指示剂的选择 3.7终点误差 3.8酸碱滴定法的应用 3.9非水溶剂中的酸碱滴定(不要求)
1 第三章 酸碱平衡和酸碱滴定法 3.1 酸碱反应及其平衡常数 3.2 分布分数δ的计算 3.3 质子条件与H +浓度pH的计算 3.4 酸碱缓冲溶液 3.5 酸碱指示剂 3.6 酸碱滴定曲线和指示剂的选择 3.7 终点误差 3.8 酸碱滴定法的应用 3.9 非水溶剂中的酸碱滴定(不要求)
31酸碱反应及其平衡常数 3.11酸碱反应 酸—共轭碱+质子 Proton donor Proton acceptor Proton HAc Ac- H NH NH H HCO CO, 2- 酸碱半反应 HY2+ HsY H 通式:HA≈A 共轭酸 碱+质子
2 3.1 酸碱反应及其平衡常数 3.1.1 酸碱反应 酸 共轭碱 + 质子 Proton donor Proton acceptor Proton HAc Ac- + H+ NH4 + NH3 + H+ HCO3 - CO3 2- + H+ H6Y2+ H5Y+ + H+ 通式: HA A + H+ 共轭酸 碱 + 质子 酸 碱 半 反 应
例:HAc在水中的离解反应 半反应1:HAc Ac+正 半反应2:H+H2O=H3O++AC 总反应:HAc+H2O=Ac+H3O 简写为:HAc=Ac+H 酸碱反应的实质是质子转移
3 例: HAc在水中的离解反应 半反应1: HAc Ac- + H+ 半反应2: H+ + H2O H3O+ + Ac- 总反应: HAc + H2O Ac- + H3O+ 简写为: HAc Ac- + H+ 酸碱反应的实质是质子转移
H H 252pm H t 102pm ■ H410H.∠H O 172pm H1O0(H10·3H1)水合质子pm=10m
4 O H O H H O H H H H H H O 0 110 172pm 252pm 102pm + + H O (H O 3H O) 9 4 3 2 水合质子 12 1pm 10 m − = +
H O H 229pm O H H H H′lpm=10 HO4OH3H2O)水合氢氧根
5 H O H H O O O H H H H 229pm - - H O (OH 3H O) 7 4 2 水合氢氧根 12 1pm 10 m − = -
3.1,2酸碱反应类型及平衡常数 a.一元弱酸(碱)的离解反应 HA+ Ho=A+ H3ot K a(Ha(A' a(Ha) a HA)a(oh) A'+H20=HA+OH Kb a(A)
6 3.1.2 酸碱反应类型及平衡常数 a. 一元弱酸(碱)的离解反应 + - - a b (H ) (A ) = (HA) (HA) (OH ) (A) a a K a a a K = a HA + H2O A- + H3O+ A- + H2O HA + OH- −
b水的质子自递反应 H2O+H2O÷H3O++OH(25°C) K=a(H+).a(OH)=1.0×1014 共轭酸碱对(HA-A)的K与K的关系为 K.K. - a(H)(A)aHA) a(OH) a(a- oK.+pK,= pK=14.00
7 H2O + H2O H3O+ + OH- (25°C) 14 00 p p p . K K K a b w + = = 14 w (H ) (OH ) 1.0 10 + - - K a a = = + a b w (H ) (A) (HA) (OH ) (HA) (A) a a a a K K K a a − = = 共轭酸碱对(HA-A)的Ka与Kb的关系为 b. 水的质子自递反应
R. Kellner《 Analytical Chemistry》 pKw, as a function of temperature t UC 10 20 25 30 50 60 pKn1496145314.1614.0013.831331326130 中性水的pH学7.0 中性水的pH=pOH
8 R.Kellner 《Analytical Chemistry》 pKw，as a function of temperature. t 0C 0 10 20 25 30 40 50 60 pKw 14.96 14.53 14.16 14.00 13.83 13.53 13.26 13.02 中性水的pH = 7.00 ? 中性水的pH=pOH
c.多元酸碱的离解反应 al a2 a3 H3A=H2A=HAZ=- A3 K K b3 b2 pKb1=14.00-pK3 K pKh=14.00-P/a2 Ipi K pKb3=14.00-pKa1 a n-i+1
9 pKb1 = 14.00 - pKa3 pKb2 = 14.00 - pKa2 pKb3 = 14.00 - pKa1 w bi a n i 1 K K K − + = c. 多元酸碱的离解反应 a1 K a2 K a3 K b1 K b2 K b3 K H3A H2A- HA2- A3-
d.酸碱中和反应(滴定反应) K滴定反应常数 =10 14.00 H+OH=H,o W K b H++A= ha KK a a OH+HAH20+A Kt K b
10 d. 酸碱中和反应(滴定反应) Kt—滴定反应常数 H+ + OH- H2O H+ + A- HA OH- + HA H2O + A- 1 t 4.00 w 1 K = = 10 K b w ( ) K K b t 1 K = K a t 1 K = K a w ( ) K K