第 3 章酸碱滴定法

第3章酸碱滴定法 主讲材料工程系张利君 2007年5月10日

3.1 概述 一、酸碱质子理论 1、酸碱质子理论酸碱质子理论：酸碱质子理论定义：凡是能给出质子（H+，proton）的物质就是酸；凡是能接受质子的物质就是碱。这种理论不仅适用于以水为溶剂的体系，而且也适用于非水溶剂体系。这种理论不仅适用于以水为溶剂的体系，而且也适用于非水溶剂体系。酸 ⇌ 质子 + 碱例如：　　 HAc ⇌ H+ + Ac- 由此可见，酸碱可以是阳离子、阴离子，也可以是中性分子。

3.1 概述 2．酸碱离解常数（1）酸碱离解常数酸碱反应进行的程度可以用反应的平衡常数（Kt）来衡量。对于酸HA而言，其在水溶液中的离解反应与平衡常数是 HA + H2O⇌H3O+ + A- 与此类似，对于碱A-而言，它在水溶液中的离解反应与平衡常数是 A-+H2O⇌HA+OH-

3.1 概述 （3）酸碱反应实质酸碱反应是酸、碱离解反应或水的质子自递反应的逆反应，其反应的平衡常数称为酸碱反应常数，用Kt表示。对于强酸与强碱的反应来说，其反应实质为： H+ + OH-＝ H2O 强碱与弱酸的反应实质为HA+OH-＝A-+H2O 强酸与弱碱的反应实质为： A-+H+＝HA

3 概述 3．浓度（concentration）、活度(activity)与离子强度(ionic strength) 离子在化学反应中起作用的有效浓度称为离子的活度，以表示，它与离子浓度c的关系是（3-11）式中称为离子的活度系数（activty coefficient），其大小代表了离子间力对离子化学作用能力影响的大小，也是衡量实际溶液与理想溶液之间差别的尺度。对于浓度极低的电解质溶液，由于离子的总浓度很低，离子间相距甚远，因此可忽略离子间的相互作用，将其视为理想溶液，即，。而对于浓度较高的电解质溶液，由于离子的总浓度较高，离子间的距离减小，离子作用变大，因此＜1，<c。所以，严格意义上讲，各种离子平衡常数的计算不能用离子浓度，而应当使用离子活度。

二、酸碱水溶液中H+浓度计算 酸碱水溶液中H+浓度计算公式及使用条件 3.1 概述

3.1 概述 三、缓冲溶液 1、定义及组成 2、缓冲溶液作用原理 3、缓冲溶液pH值的计算 4、缓冲容量与缓冲范围 5、缓冲溶液选择的原则

3.1 概述 三、缓冲溶液 1、缓冲溶液的定义及组成缓冲溶液的定义一种能对溶液的酸度起稳定作用的溶液。若往缓冲溶液中加入少量酸或少量碱，或因溶液中发生的化学反应产生了少量的酸或碱，或将溶液稍加稀释，溶液的酸度基本不变。即这种溶液具有一定的抵御外来酸、碱及稀释影响的能力，从而保持其PH不变。缓冲溶液的组成缓冲溶液通常由浓度较大的弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸所组成。pH范围一般为2～12。例如，HAc-NaAc ， NH3.H2O-NH4Cl等。强酸（pH<2）或强碱（pH>12）溶液也是缓冲溶液，可以抵抗少量外加酸或碱的作用，但不具有抗稀释作用。

3.1 概述 2、缓冲溶液作用原理例： HAc -NaAc缓冲溶液的作用原理 HAc H+ + Ac-， NaAc = Na+ + Ac- HAc 和Ac- 的大量存在,使HAc的电离和Ac-的水解受到抑制. 1、加入少量强酸PH基本不变 2、加入少量强碱PH基本不变 3、适当稀释PH基本不变

加入少量强酸 HAc H+ + Ac- 平衡左移,使H+增加不多. PH基本不变. • 加入少量强碱 HAc H+ + Ac-平衡右移,补充消耗的H+. PH基本不变. • 适当稀释 H+ 和 Ac- 的浓度降低,同离子效应减弱, HAc电离增加,补充减少的H+. PH基本不变.

3.1 概述 3、缓冲溶液pH值的计算由弱酸与其共轭碱组成的缓冲溶液，若用CHA和CA-分别表示弱酸和共轭碱的分析浓度，可推算出此缓冲溶液PH值计算的最简式：

例：某缓冲溶液含有0.1mol/lHAc和0.15mol/lNaAc,问此时溶液的PH值为多少?例：某缓冲溶液含有0.1mol/lHAc和0.15mol/lNaAc,问此时溶液的PH值为多少? 已知 :CHAC=0.1mol/l , CNaAc=0.15mol/l Ka=1.8×10-5 把上述条件代入公式得: PH=4.92

3.1 概述 4、缓冲容量和缓冲范围 • 缓冲容量缓冲溶液的缓冲能力以缓冲容量β表示,它的物理意义为:使1L溶液的pH增加d(pH)单位时所需强碱(OH-)的物质的量db;或使pH降低d(pH)单位时所需强酸(H+)的物质的量db.

缓冲容量β的大小取决于溶液的性质、浓度和pH缓冲容量β的大小取决于溶液的性质、浓度和pH • 缓冲物质的总浓度越大，其缓冲容量也越大。 • 在缓冲物质总浓度不变的前提下，当弱酸与其共轭碱或弱碱与其共轭酸的浓度比为1：1时，缓冲体系的缓冲容量最大。

例:下列缓冲溶液哪个缓冲容量最大? A CHA=0.1mol/l 和 CA-=0.1mol/l B CHA=0.02mol/l 和 CA-=1.98mol/l C CHA=1mol/l 和 CA-=1mol/l 答案: C

3.1 概述 • 缓冲范围 →缓冲溶液的缓冲作用有一定的范围,缓冲作用的有效PH范围叫缓冲范围. →大量实践总结,弱酸与其共轭碱缓冲体系的有效缓冲范围在PH为pKa 1的范围，即约两个PH单位。

例 HAc-NaAc 缓冲溶液的 Pka=4.74 缓冲范围在3.74—5.74之间,大约为4-6.

3.1 概述 5缓冲溶液选择的原则 →缓冲溶液对测量过程应没有干扰。 →所需控制的pH应在缓冲溶液的缓冲范围之内。如果缓冲溶液是由弱酸及其共轭碱组成的，pKa值应尽量与所需控制的pH一致，即pKapH。 →缓冲溶液应有足够的缓冲容量，以满足实际工作的需要。 →缓冲物质应廉价易得，避免污染。

小结:本节主要讲了以下五个问题 一、缓冲溶液定义及组成二、缓冲溶液作用原理三、缓冲溶液pH值的计算四、缓冲容量与缓冲范围五、缓冲溶液选择的原则其中重点是：缓冲溶液作用原理、缓冲溶液pH值的计算、缓冲容量与缓冲范围。

第 3 章 酸碱滴定法