《分析化学》课程教学资源（课件讲稿）第五章 酸碱滴定-4/6

第五章酸碱平衡与酸碱滴定法 (acid-base equilibrium and titration) 5.1溶液中的酸减反应与平衡 5.2酸碱组分平衡浓度与分布分数 5.3溶液中的H+浓度计算 5.4对数图解法 5.5酸碱缓冲溶液 5.6酸碱指示剂 5.7酸碱滴定原理 5.8终点误差 5.9酸碱滴定法的应用 5.10非水溶液酸碱滴定简介

1 5.1 溶液中的酸碱反应与平衡 5.2 酸碱组分平衡浓度与分布分数 5.3 溶液中的H+浓度计算 5.4 对数图解法 5.5 酸碱缓冲溶液 5.6 酸碱指示剂 5.7 酸碱滴定原理 5.8 终点误差 5.9 酸碱滴定法的应用 5.10 非水溶液酸碱滴定简介 第五章 酸碱平衡与酸碱滴定法 （acid-base equilibrium and titration）

5.5 酸喊缓冲(buffer)溶液 缓冲溶液（pH缓冲溶液) 一类对溶液的酸度有稳定作用的溶液。 能够减缓外加少量强酸、强碱或稀释而引起的H急剧变化。 1、分类： 0共轭酸碱对（弱酸及其共轭碱) 如：HAc~AC,NH4+~NH3,H2PO4~HPO42; O两性物质。如：Na2B,02; B4O3+5H,0=2H,B03+2H3B0 O浓度较大的强酸、强碱溶液。如：HCI(pH12) 中东露子大 Analytical Chemistry 2

Analytical Chemistry 2 酸碱缓冲（buffer）溶液 1、分类： Ø共轭酸碱对（弱酸及其共轭碱） 如：HAc～Ac- ,NH4 + ～ NH3 , H2PO4 - ～HPO4 2- ； Ø 两性物质。如： Na2B4O7 ； Ø浓度较大的强酸、强碱溶液。如：HCl (pH﹤2) NaOH (pH﹥12) 缓冲溶液（pH缓冲溶液） : 一类对溶液的酸度有稳定作用的溶液。 能够减缓外加少量强酸、强碱或稀释而引起的pH急剧变化

2、缓冲溶液的作用原理： 由C mol/LHB和Cp mol/LB构成的共轭酸碱平衡： HB士 B+H OH HB一H+B HB®H++B 使pH稳定在一个较窄的范围。 山东理2大吴 Analytical Chemistry 3

Analytical Chemistry 3 由Ca mol/L HB 和Cb mol/L B- 构成的共轭酸碱平衡： H+ OH- 使pH稳定在一个较窄的范围。 2、缓冲溶液的作用原理：

55.1 缓冲溶液pH的计算 以CHB mOI/LHB和Ce mol/LNaB溶液为例， 达平衡时，由K表达式可得： K,=IB IIH'] [HB] pi-. [HB CBE or PBE: [H]+[Na]=B]+[OH] MBE: [HB]+[B-]=CHB +CB 得： [B-]=CB+[H+]-[OH-] [HB]=CHB-[H+]+[OH-] 山东露子大军 Analytical Chemistry 4

Analytical Chemistry 4 以CHB mol/L HB 和CB mol/L NaB溶液为例， 达平衡时，由Ka表达式可得 ： 缓冲溶液pH的计算 CBE or PBE: [H+ ]+[Na+ ]= [B- ]+ [OH- ] MBE: [HB]+[B- ] =cHB +cB 得 : [B- ]= cB + [H+ ] - [OH- ] [HB] =cHB - [H+ ] + [OH- ]

代入后可得一元三次方程： -发太aH [B] 精确式 简化 1.pH8 [H]=K。 +[OH] C-[OH] 3.cB>[OH]-[H],c>[H]-[OH] H门=K。 CHB 最简式 C pH=pK。+lg C HB 山东理子大军 Analytical Chemistry 5

Analytical Chemistry 5 精确式 代入后可得一元三次方程: 简化 1. pH 8 最简式

例1计算0.10mol/LNH,Cl和0.20 nol/L NH,缓冲溶液的pH 解：己知ca=0.10mol/L,c,=0.20mol/L,NH3K。=1.8×10-5 K Km=5.6'100 由于酸碱浓度较大，故可采用最简公式计算 pH=pK,+IgC-9.56 Ca 山东露子大军 Analytical Chemistry 6

Analytical Chemistry 6 例1 计算0.10 mol/LNH4Cl和0.20 mol/L NH3缓冲溶液的pH 解：已知ca=0.10mol/L, cb =0.20 mol/L， NH3 Kb=1.8×10-5 由于酸碱浓度较大，故可采用最简公式计算

例2计算0.20mol/LHAc与4.0×10-3mol/L NaAc组成的缓冲 溶液的pH。 解：已知K=1.8×105,先采用最简式计算H的浓度，即 [H]》1.8105 4.010=9.010m0lx 0.20 可以看出，cAc和H浓度接近，因此应用近似式计算，即 H1=KCM☐1.810 0.20 Cac+[H] 4.0'103+H] 解上述方程得H]=7.6×104mol/L,pH=3.1 中东理子大 Analytical Chemistry

Analytical Chemistry 7 例2 计算0.20 mol/L HAc与4.0×10-3 mol/L NaAc组成的缓冲 溶液的pH。 解：已知Ka=1.8 ×10-5，先采用最简式计算H+的浓度，即 可以看出，cAc-和H+浓度接近，因此应用近似式计算，即 解上述方程得 [H+ ]=7.6×10-4 mol/L, pH=3.1

55.2 缓冲容量口 衡量缓冲溶液缓冲的能力：使1L的缓冲溶液pH改 变1个单位所需加入的强碱或强酸的物质的量 db da dpH dpH α与b分别代表加入的强酸或强碱的浓度 缓冲容量口越大，表明溶液的缓冲能力（维持溶液p日 相对不变的稳定性)越强。 山东露子大军 Analytical Chemistry 8

Analytical Chemistry 8 缓冲容量￾ 衡量缓冲溶液缓冲的能力:使1L的缓冲溶液pH改 变1个单位所需加入的强碱或强酸的物质的量 a与b分别代表加入的强酸或强碱的浓度 缓冲容量￾ 越大，表明溶液的缓冲能力（维持溶液pH 相对不变的稳定性）越强

以HB-NaB缓冲体系为例： 缓冲溶液的总浓度为c,B的浓度为b,即浓度为c的HB与 浓度为b的强碱的混合物。 体系的PBE为：b+[H]=[OH]+[B] A=OH1+BJ小-HJ=-H1+t cKa [H [H]+K db cK d[H][HP (H]+K) PH=-IgLH'1-3301 In[H'] dpH =- d[H] 2.30[H1 b=db =2.30H]+2.30 K+2.30 cK[H] dpH H] H]+Ka)2 Analytical unemistry 9

Analytical Chemistry 9 以HB-NaB缓冲体系为例： 缓冲溶液的总浓度为c，B-的浓度为b，即浓度为c 的HB与 浓度为b的强碱的混合物。 体系的PBE为：

口的加和性：口=口十口oH+口HB =2.30H1+2.30[0H]+2.30δHBδBc 因为[H1和[O一般较小，往往忽略不计，所以主要考虑 第三项 b=2.30 CK [H'] =1 2.30duBdc (H]+K) 对上式求导并令其等于零得： dB 二1 .30cK K。-H】=0 d[H"] (H]+K)3 在H]=K时，缓冲容量有极大值 2.30c =0.575c max 夕东理工大军 4 Analytical Chemistry 10

Analytical Chemistry 10 因为[H+ ] 和 [OH- ] 一般较小，往往忽略不计，所以主要考虑 第三项 对上式求导并令其等于零得： 在[H+ ] =Ka 时，缓冲容量有极大值 ￾ 的加和性： ￾ = ￾ H +＋ ￾ OH - ＋ ￾ HB =2.30[H+ ] + 2.30[OH- ] + 2.30δHBδB c