[理學(xué)]第4章酸堿平衡和酸堿滴定法(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 mol / L NaOH中 加入 25 mL mol / L HAc (B) 50 mL mol / L HAc中 加入 25mL mol / L NaOH (C) 50mL mol /L HCl中 加入 25 mL mol / L NH4Cl (D) 50 mL mol / L NH4Cl中 加入 25mL mol / L HCl 86 思考題： 有人認(rèn)為 ， 根據(jù) 酸堿緩沖溶液的定義 ， 除上述共軛酸堿對混合溶液外 ， 一些 濃度較大的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿 也可看成是緩沖溶液 ， 你的觀點(diǎn)呢 ？ 87 在 mol / L的 HCl溶液中加入 / L的NaOH， pH將怎樣變化 ？ (1) [H+]= mol /L， pH = (2) [H+]=( 1 103)/ = mol /L， pH= pH值基本不變，所以可看成是緩沖溶液 88 (1) 緩沖溶液 pH值的計(jì)算公式 共軛堿酸CCKHa????][ 緩沖溶液的 pH值 用三步分析法可以推導(dǎo)出上式 89 (2) 外加少量酸堿后， pH的值計(jì)算 公式 aaCCCCKHa ???? ??共軛堿酸][加酸 加堿 bbCCCCKHa ???? ??共軛堿酸][90 將 mol/L NH4Cl 混合 ， 計(jì)算溶液的 pH值 。 若往該溶液中加入 的 mol/L HCl溶液 ， 再計(jì)算溶液的pH值 。 (K216。b, NH3 = 105) 【 例 49】 CNH4+ = (mol/L), CNH3= (mol/L) [H+]= 109(mol/L) , pH= [H+]= 109(mol/L) , pH= 91 緩沖容量和緩沖范圍 緩沖容量 緩沖容量是指緩沖溶液控制 pH的能力 緩沖容量由兩個因素決定： (1) 緩沖物質(zhì)總濃度 C， C越大，緩沖容 量越大 (2) 緩沖對的濃度比，緩沖對的濃度比 越接近于 1，緩沖容量越大 92 一般 ， 緩沖溶液 各組分的濃度 約在～ mol/L范圍內(nèi) ， 濃度太小 ， 緩沖容量不夠；濃度過大 ， 使用成本增加 ， 而且可能產(chǎn)生副反應(yīng) 。 緩沖對濃度比 應(yīng)控制在 1/10～ 10/1范圍內(nèi) ， 超出這個范圍 ， 就會失去對堿或酸對緩沖能力 。 93 緩沖范圍 1?? ?apKpH 緩沖范圍指的是緩沖溶液所能控制 pH范圍 思考題： 上述緩沖范圍是怎樣推導(dǎo)出來的 94 表 41 常用緩沖溶液的緩沖范圍 緩沖溶液 共軛酸 共軛堿 p Ka 可控制的 pH 范圍 鄰苯二鉀酸氫鉀－HCl 2. 89 1. 9~3 .9 六次甲基四胺－HCl (CH2)6N4H+ (CH2)6N4 5. 15 4. 2~6 .2 NaH2PO4－Na2HPO4 H2PO4－ HPO42 － 7. 20 6. 2~8 .2 Na2B4O7－ HCl H3BO3 H2BO3－ 9. 24 8. 0~9 .1 Na2B4O7－ NaO H H3BO3 H2BO3－ 9. 24 9. 2~1 NaHCO3－ Na2CO3 HCO3－ CO32 － 10 .2 5 9. 3~1 95 緩沖溶液的選擇 選擇原則 (1) 除了 H +和 OH–，不能與反應(yīng)系統(tǒng) 中的其它物質(zhì)發(fā)生副反應(yīng) 由于緩沖溶液只能在一定的 pH范圍內(nèi)才具有緩沖作用 ， 因此 ， 在使用時 ， 要根據(jù)實(shí)際情況 ， 選擇不同的緩沖溶液 (2) 所需控制的溶液的 pH值應(yīng)在緩沖 范圍之內(nèi) 96 p K216。a 盡可能接近 被 控制溶液的 pH (3) 緩沖溶液應(yīng)有較大的緩沖容量 選擇方法 例如：當(dāng)需要 pH=時 ， 可選擇 HAcNaAc 緩沖體系 ， 因?yàn)镠Ac的 pKa=；又如 ， 需要 pH=緩沖溶液 ， 可選擇 NH3NH4Cl 緩沖體系 97 思考題： H3AsO4 pKa1=； pKa2=； pKa3= H3PO4 pKa1=； pKa2=； pKa3= H2CO3 pKa1=； pKa2= 若要配制 pH= pH=液，應(yīng)選擇的緩沖對分別是什么 98 【 例 410】 配制 L， pH= 的緩沖溶液 ，需要在 500 mL mol / L 的醋酸溶液中加入多少克 NaAc2H2O？ 若不用醋酸鈉 ， 要加入 NaOH多少克 ？ (pKa=， MNaAc2H2O=118 g/mol) 配制方法 ： 計(jì)算出試劑用量，加到醋酸 溶液中，再用蒸餾水稀釋到所需體積 99 解： (1) 用醋酸鈉配制 ??? ?AcH A ca CCpKpH lg???AcC ???AcCLm o lC Ac /??)(1 0 5_ _ _ _ _ _ _ _1 1 22gm OHN a A c?????100 解： (2) 用 NaOH 配制 )/( Lm o lCC AcH A c ?? ???? ?AcH A ca CCpKpH lg???AcH A cC ???AcH A cCC??AcH A cCC )/( Lm o lCAc ??)( _ _ _ _ _ _ _gm N a O H????101 酸堿溶液 pH值的計(jì)算小結(jié) 一元弱酸溶液 一元弱堿溶液 HAa CKH ???? ][弱堿CKOH b ???? ][102 多元酸溶液 多元堿溶液 AHa nCKH ????1][弱堿CKOH b ????1][103 共軛酸堿對混合溶液 (緩沖溶液 ) 兩性物質(zhì)溶液 )()(][共軛堿酸CCKH a?? ???? ?21][aaKKH104 強(qiáng)酸 (堿 )溶液： 混合溶液 ( 弱酸 + 強(qiáng)酸 ) 混合溶液 ( 弱堿 + 強(qiáng)堿 ) 強(qiáng)堿 ： [ OH ] = C 強(qiáng)堿 按強(qiáng)酸計(jì)算 按強(qiáng)堿計(jì)算 強(qiáng)酸 ： [ H+ ] = C 強(qiáng)酸 105 酸堿指示劑是一類有顏色的有機(jī)物質(zhì)，它們隨溶液 pH的不同呈現(xiàn)不同顏色 酸堿 指示劑 酸堿指示劑 例如：酚酞，堿滴酸時用。變色范圍 8～ 10，無色變紅色 106 又如：甲基橙，酸滴堿時用。變色 范圍： ～ ，黃色變橙色 107 酸堿指示劑的作用原理 若以 HIn表示弱酸型指示劑，溶液中存在指示劑的離解平衡 ?? ?? InHH I n][]][[H InInHKH I n????式中： [In]表示堿型的濃度 [HIn]表示酸型的濃度 108 指示劑的顏色取決比值 [In]/[HIn] 1]H I n[]In[?混合顏色 101]H I n[]In[?呈酸型顏色，但已能辨認(rèn)出堿型顏色 110]H I n[]In[?堿型顏色，但已能辨認(rèn)出酸型顏色 109 ]H I n[]In[]H[H I n??K因?yàn)椋? 即： [In]/[HIn]完全由溶液的pH值決定 ， 所以指示劑顏色隨溶液 [H+]改變而變化 110 理論變色范圍 pH = pKHIn 177。 1 酸堿指示劑的變色范圍 理論變色 范 圍 的推導(dǎo) 111 又如：甲基橙： pKHIn = 變色范圍： ～ 實(shí)際變色范圍 人的眼睛對不同顏色的敏感程度不同 例如：酚酞： pK216。HIn = 變色范圍 ： 8～ 10 112 幾種常用酸堿指示劑的 變色范圍 指示劑 變色范圍pH 顏色 變化 p KHIn 濃度 用量 （滴 / 10m L 試液） 百里酚藍(lán) 1 . 2~2 . 8 紅 ~ 黃 1 . 7 ％的 20 ％乙醇溶液 l ～ 2 甲基黃 ~4. 0 紅 ~ 黃 ％的 9 0 ％乙醇溶液 1 甲基橙 ~4. 4 紅 ~ 黃 % 的水溶液 1 溴酚藍(lán) ~4. 6 黃 ~ 紫 4 . 1 ％的 20 ％乙醇溶液或其鈉鹽水溶液 1 溴甲酚綠 ~5. 6 黃 ~ 藍(lán) ％的 20 ％乙醇溶液或其鈉鹽水溶液 1~3 甲基紅 ~6. 2 紅 ~ 黃 5 .0 ％的 6 0 ％乙醇溶液或其鈉鹽水溶液 1 溴百里酚籃 ~7. 6 黃 ~ 藍(lán) ％的 20 ％乙醇溶液或其鈉鹽水溶液 1 中性紅 ~8. 0 紅 ~ 黃橙 ％的 6 0 ％乙醇溶液 1 苯酚紅 ~8. 4 黃 ~ 紅 ％的 20 ％乙醇溶液或其鈉鹽水溶液 1 百里酚藍(lán) ~ 9 . 6 黃 ~ 藍(lán) 0. 1 ％的 20 ％乙醇溶液 1~ 4 酚 酞 ~ 1 無 ~ 紅 ％的 90 ％乙醇溶液 1~ 3 百里酚酞 ~1 無 ~ 藍(lán) 0. 1 ％的 9 0 ％乙醇溶液 1~2 113 混合指示劑 利用顏色的互補(bǔ)作用使變色范圍變小，顏色變化更敏銳，更加易觀察 114 (3) pH試紙 甲基紅，溴百里酚藍(lán)，百里酚藍(lán)，酚酞按一定比例混合 ，溶于乙醇，浸泡濾紙 酸堿指示劑的另外幾個問題 (1) 溫度的改變會改變指示劑的變色范圍 (2) 指示劑加入量對滴定結(jié)果有一些影響 指示劑會消耗滴定劑，靈敏度 也與加入量有關(guān) 115 酸堿滴定法的基本原理 酸堿滴定法是以酸堿反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法 。 一般酸堿以及能與酸堿直接或間接發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的物質(zhì)幾乎都能用酸堿滴定法進(jìn)行測定 。 用酸堿滴定法測定被測物質(zhì)的含量 ， 關(guān)鍵是要了解滴定過程中溶液 pH值的變化情況 ， 以便選擇最合適的指示劑來確定滴定終點(diǎn) 116 強(qiáng)堿 (酸 )滴定強(qiáng)酸 (堿 ) 以 mol/L NaOH溶液滴定 mL mol/L HCl溶液為例 滴定曲線 滴定過程中 pH值與滴定劑的體積 (或滴定分?jǐn)?shù) )的關(guān)系 117 滴定分?jǐn)?shù) (φ) ％被測組分物質(zhì)的量滴定劑物質(zhì)的量 10 0???％被測組分物質(zhì)的量滴定劑物質(zhì)的量 1002????1:1 反應(yīng)，如 NaOH滴定 HCl 1:2 反應(yīng)，如 NaOH滴定 H2SO4 118 滴定過程中 pH值計(jì)算可以分為四個階段 (1) 滴定開始前 按 molL1鹽酸溶液計(jì)算 pH值 pH = 強(qiáng)酸溶液： [ H + ] = C強(qiáng)酸 滴定過程中 pH值的計(jì)算 119 （ 2）滴定開始至化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前 按剩余的 HCl計(jì)算 pH值 N a O HH C lN a O HN a O HH C lH C lVVVCVCH?????? ][（ 3） 化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時 pH = 如 滴入 NaOH mL (φ=%) 120 按過量的 NaOH計(jì)算 pH值 （ 4）化學(xué)計(jì)量點(diǎn)后 N a O HH C lH C lH C lN a O HN