《水分析化学 Water Analytical Chemistry》课程教学课件（讲稿）第二章 酸碱滴定法 2.1 酸碱反应及其平衡常数 2.2 酸碱溶液的H+浓度计算

第二章酸碱滴定法 2.1酸碱反应及其平衡常数 2.2酸碱溶液的H浓度计算 2.3酸碱指示剂 2.4酸碱滴定曲线和指示剂的选择 2.5终点误差 2.6酸碱滴定法的应用 2.7水中碱度和酸度

1 第二章 酸碱滴定法 2.1 酸碱反应及其平衡常数 2.2 酸碱溶液的H +浓度计算 2.3 酸碱指示剂 2.4 酸碱滴定曲线和指示剂的选择 2.5 终点误差 2.6 酸碱滴定法的应用 2.7 水中碱度和酸度

21酸碱反应及其平衡常数 211酸碱反应 酸 共轭碱 质子 Proton donor Proton acceptorProton HAc Ac NH4≡ NH3 HCO C0,2- H 酸碱半反应 HY2+ H-Y 通式:HAA + H 共轭酸—碱+质子

2 2.1 酸碱反应及其平衡常数 2.1.1 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+ 半反应2:H+H2O=H2O 总反应:HAc+H2OAc+H3O+ 简写为:HAc Ac+ ht 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+ 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

21.2酸碱反应类型及平衡常数 a.一元弱酸(碱)的离解反应 HA+ HOEA+ H3O+ K a(H) aHA a(HA)a(oH A+H20 =HA +OH Kb a(A)

4 2.1.2 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+H2OH3o+OH(25°C K=a(H+)a(OH)=1.0×104 共轭酸碱对(HAA)的K与K的关系为 KK=a(H).(A)a(HA). a(OH) K ala a(ar- pKa+pkb= pKw=14.00

5 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

c.多元酸碱的离解反应 K a2 H2A≡H2A HA2 A3 K K K b 3 b2 b1 pKb1=14.00-pK3 pKh2=14.00-pKa2 K pkb3=14.00-pKal a n-i+1

6 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 H3A H2A- HA2- A3-

22酸度对弱酸(碱)形体分布的影响 221一元弱酸的摩尔分数 HA=H++A c(HA)=HAI+IAI X(Ha) HA HAI HA+A HA H HA+ HAK HT+K H I

7 2.2.1 一元弱酸的摩尔分数 2.2 酸度对弱酸(碱)形体分布的影响 HA=H++A- c(HA)=[HA]+[A- ] + + a H H + K         =

(4)=4 K [HA]+[A]H|+Ka x(HA)+x(a)=1 HA|=c·x(HA),[A]=c·x(A) “x”将平衡浓度与分析浓度联系起来

8 “x” 将平衡浓度与分析浓度联系起来

不同pH下的x(HA)与x(A) H x(Ha) x(A) pK2-20 0.99 0.01 如pK-1.3 0.95 0.05 pKa-1.0 0.91 0.09 pKa 0.50 0.50 pKa +1.0 0.09 0.91 2pK。+13 0.05 0.95 pA, +2.0 0.01 0.99 以x对pH作图,得形体分布图

9 pH x(HA) x(A- ) pKa - 2.0 0.99 0.01 *pKa - 1.3 0.95 0.05 pKa - 1.0 0.91 0.09 **pKa 0.50 0.50 pKa + 1.0 0.09 0.91 *pKa + 1.3 0.05 0.95 pKa + 2.0 0.01 0.99 以x对pH作图, 得形体分布图 不同pH下的x(HA) 与x(A- )

HAc的xpH图 x1.0 HAc AC 0.5 0.0 0 6 8 1012 HAc的优势区域图 pKa±13 HAc3.466.06 A p H 4.76

10 HAc的x-pH图 pKa 4.76 HAc的优势区域图 0 2 4 6 8 10 12 pH 1.0 0.5 0.0 4.76 Ac HAc - x 3.46 6.06 pKa±1.3 HAc Ac pH - 4.76