武汉大学：《分析化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 酸碱滴定法（3.2）水溶液中酸碱组分不同型体的分布

§3-2水溶液中酸碱组分不同型体的分布 酸的浓度和酸度 ·酸的浓度(分析浓度):是指在一定体积溶液中含有 某种酸溶质的量,即酸的分析浓度,包括已离解的 酸浓度和未离解酸的浓度,用c酸表示。 酸度:溶液中的氢离子浓度[H+],当其值很小时, 常用pH表示。如0.1000盐酸,NaOH;浓盐酸的 pH? 平衡浓度:平衡时溶质存在的各型体浓度,用[]表 示,各型体平衡浓度之和为总浓度

1 §3-2 水溶液中酸碱组分不同型体的分布 一.酸的浓度和酸度 • 酸的浓度(分析浓度)：是指在一定体积溶液中含有 某种酸溶质的量，即酸的分析浓度，包括已离解的 酸浓度和未离解酸的浓度，用c酸表示。 • 酸度：溶液中的氢离子浓度[H+]，当其值很小时， 常用pH表示。如0.1000盐酸，NaOH；浓盐酸的 pH? • 平衡浓度：平衡时溶质存在的各型体浓度，用[ ]表 示，各型体平衡浓度之和为总浓度

二酸碱的分布系数 分布系数δ:在弱酸(碱)溶液中各型体存在的平衡 浓度与溶液的分析浓度的比值,称为分布系数,用δ表 δ=[平衡浓度] [分析浓度] 1.一元弱酸溶液中各型体的分布系数 以HAc为例HAC←H++Ac HT AC K= °[Hd

2 二.酸碱的分布系数 ◼分布系数δ ：在弱酸（碱）溶液中各型体存在的平衡 浓度与溶液的分析浓度的比值，称为分布系数，用δ表 示。 [ ] [ ] 分析浓度 平衡浓度  = 1. 一元弱酸溶液中各型体的分布系数 以HAc为例 HAc H++Ac-    HAc H Ac Ka + − =

Ac Ac K A HAc LAc+HAc 1+ HAc H++K HAe HAc HAc HAc Ac+HA Ic 1+ Ac] HK HAc Ac tOHAc 可见,分布分数δ与溶液有关,与总浓度无关

3               a a HAc A c H K K Ac Ac HAc HAc Ac c Ac + = + = + = = + − − − − − 1 1                  HAc a HAc H K H HAc Ac HAc Ac HAc c HAc + = + = + = = + + − − 1 1  − + HAc =1 Ac   可见，分布分数与溶液[H+ ]有关，与总浓度无关

2.一元弱碱的分布系数以NH为例 NH3+H2O→OH+NH4+ K. OH INH4J NH INHaI NH OH NH 1+ INHA OH+Kb Nh INH NH K NH4 NH INH

4 2. 一元弱碱的分布系数以NH3为例 NH3 + H2O OH- + NH4 +     3 4 NH OH NH Kb − + =                 NH b NH OH K OH N H N H N H N H N H c N H + = + = + = = − − + + 3 3 4 4 3 3 1 1 3 3                b b NH NH OH K K NH NH NH NH NH c NH + = + = + = = − + + + + + 4 3 4 3 4 4 1 1 3 4 

3多元弱酸溶液的分布系数 以二元弱酸H2A为例,推导 [H] H+H KaI+ KaiKai H Kai HA [H+H Kai+ KaKa KaiKai H+H Kai+ KaiKa2 h2++O2=1 ●同理可得HA弱酸与M(OH)n弱碱溶液各型体的分布系数 HTI [HT+[HIKatlHfKakort,.+.K

5 3 多元弱酸溶液的分布系数 • 以二元弱酸H2A为例，推导： 1 2 2 2 1 2 [ ] [ ] [ ] H H Ka Ka Ka H H A + + = + + +  1 1 2 2 1 [ ] [ ] [ ] H H Ka Ka Ka H Ka HA + + = + + +  − 1 1 2 2 1 2 [ ] [ ] 2 H H Ka Ka Ka Ka Ka A + + = + +  − 2 1 2 + − + − = H A HA A    ⚫同理可得HnA弱酸与M(OH)n弱碱溶液各型体的分布系数 a a a a a n n a n n n H A H H K H K K K K K H n [ ] [ ] [ ] ... [ ] 1 2 1 2 2 1 1 + + ++ = + + − + − + 

三酸度对酸碱型体分布的影响 对于一定的酸(碱),分布系数是溶液酸度的函数。如果以 pH值为横坐标,分布系数为纵坐标,可绘制δ-pH曲线 1.一元弱酸溶液以HAC为例,其δ-pH曲线。 HAc的δpH图 810 HAc Ac 0.5 0.0 0 4.76 681012pH pK2476 6

6 三.酸度对酸碱型体分布的影响 对于一定的酸(碱)，分布系数是溶液酸度的函数。如果以 pH值为横坐标，分布系数为纵坐标，可绘制δ- pH曲线。 1.一元弱酸溶液 以HAc为例，其δ - pH曲线。 HAc的δ -pH图 0 2 4 6 8 10 12 pH 1.0 0.5 0.0 4.76 Ac HAc - δ pKa 4.76

2多元酸溶液以碳酸为例,其6-pH曲线。 H2CO3的6-pH图 81.0 H2CO3/HCO3\/CO3 0.5 0.0 0 2 81012pH 638 10.25 H2CO3 pKalHCO3 pk,,CO3 1 2

7 H2CO3的δ -pH图 1.0 0.5 0.0 0 2 4 6 8 10 12 pH δ H2CO3 HCO3 - CO3 2- H2CO3 HCO3 - CO3 2- 6.38 pKa1 10.25 pKa2 pH 2.多元酸溶液 以碳酸为例，其δ- pH曲线

pH=500时,HAc和Ac的分布分数8? HTI 10 HAc 0.36 H+]+K210°+1.8×10 6=1-δn,=0.64 Ac HAc 不同pH值时,计算各型体分6 布分数,绘得δ与pH关系图 HAc 0.75 H: pH=pKa, [HAcF=[Ac]0.50 pH<pKa, [HAcP[Ac10.25, phppKa, HACAc 02.743.744.745.746.74pH

8 pH=5.00时，HAc和Ac-的分布分数? 1 0.64 0.36 10 1.8 10 10 [ ] [ ] 5 5 5 = − = = +  = + = − − − − + + A c HAc a HAc H K H    不同pH值时，计算各型体分 布分数，绘得与pH关系图， 得： pH=pKa， [HAc]=[Ac- ] pH[Ac- ] pH>pKa， [HAc]<[Ac- ] 0 2.74 3.74 4.74 5.74 6.74 pH  1.00 0.75 0.50 0.25 HAc Ac-