無機(jī)及分析化學(xué)_第七章_酸堿平衡與酸堿滴定

無機(jī)及分析化學(xué)_第七章_酸堿平衡與酸堿滴定

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1、第七章酸堿平衡與酸堿滴定學(xué)習(xí)要求:1.熟悉弱電解質(zhì)的特點(diǎn),弱電解質(zhì)的離解平衡,離解度及其影響因素,離解平衡常數(shù),離解度和離解平衡常數(shù)之間的關(guān)系—稀釋定律。掌握酸堿平衡理論及溶液pH值的計(jì)算;2.掌握緩沖溶液的含義;掌握緩沖溶液酸堿度的計(jì)算,了解緩沖溶液的選擇和配制。3.了解酸堿指示劑的作用原理,掌握其理論變色點(diǎn)和變色范圍,掌握指示劑的選擇。4.掌握各類酸堿滴定曲線的特點(diǎn)、化學(xué)計(jì)量點(diǎn)pH的計(jì)算及指示劑的選擇;掌握影響pH突躍范圍大小的因素;5.掌握各類酸堿準(zhǔn)確滴定、分步滴定及指示劑的選擇依據(jù),了解酸堿滴定法的應(yīng)用,掌

2、握酸堿滴定結(jié)果的計(jì)算。前面已介紹了化學(xué)平衡的一般規(guī)律,本章主要討論水溶液中的酸堿平衡。酸堿平衡在生物體中也同樣存在,生物體液需要維持一定的pH范圍,pH的改變將會影響生物體內(nèi)細(xì)胞的活性。因此酸堿平衡及其有關(guān)反應(yīng)與生物化學(xué)反應(yīng)有密切關(guān)系。與氣相中的反應(yīng)相比,溶液的反應(yīng)活化能較低,熱效應(yīng)較小,因此反應(yīng)速率快,而且其平衡常數(shù)受溫度、壓力的影響較小,一般可以只考慮濃度在本章討論中的所涉及的溶液都是較稀的溶液,活度系數(shù)=1,因此處理問題通常可進(jìn)近似地用濃度代替活動度。對平衡的影響。酸堿滴定法是酸堿反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法。它

3、不僅能用于水溶液體系,也可用于非水溶液體系,因此酸堿滴定法是滴定分析中最重要的和應(yīng)用最廣泛的方法之一。在酸堿滴定中,溶液的pH如何隨滴定劑的加入而發(fā)生變化,如何選擇合適指示劑使其變色點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)接近,如何將酸堿滴定法用于實(shí)際測定中等,都是必須掌握的內(nèi)容。本章將學(xué)習(xí)酸堿平衡和酸堿滴定法的基本原理和應(yīng)用實(shí)例。第一節(jié)電解質(zhì)溶液一、電解質(zhì)的分類電解質(zhì)是一類重要的化合物。凡是在水溶液或熔融狀態(tài)下能解離出離子而導(dǎo)電的化合物叫做電解質(zhì),如NaCl。1923年,德拜(P.J.W.Debye)和休格爾(E.Hückel)提出強(qiáng)電解

4、質(zhì)理論,電解質(zhì)可分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)兩大類。強(qiáng)電解質(zhì)在水溶液中是能完全解離7-193成離子的化合物,如離子型化合物:NaCl、KCl、NaOH、KOH等,強(qiáng)極性鍵化合物:HCl,H2SO4(H++HSO4-)等。在水溶液中是僅部分解離成離子的化合物是弱電解質(zhì),如極性鍵化合物:HAc,NH3?H2O等。強(qiáng)電解質(zhì)如NaCl的解離方程式:NaCl=Na++Cl-。弱電解質(zhì)的解離是可逆的,解離方程式中用“?”表示可逆,如HAc?H++Ac-二、離解度和離解常數(shù)(一)離解度:是指電解質(zhì)在水溶液中已離解的部分與弱電解質(zhì)的起始

5、濃度之比,符號為α,一般用百分?jǐn)?shù)表示。α=(7-1)(二)離解常數(shù)在一定溫度下,弱電解質(zhì)離解成離子的速率與離子重新結(jié)合成弱電解質(zhì)的速率相等,則離解達(dá)到平衡狀態(tài),稱為離解平衡。通常用K表示弱電解質(zhì)離解平衡常數(shù),簡稱為離解常數(shù)。弱電解質(zhì)AB的離解方程式可表示為:ABA++B-(三)稀釋定律設(shè)弱電解質(zhì)AB的起始濃度為c,離解度α,達(dá)到離解平衡后,c(A+)=c(B-)=cα,c(AB)=c(1-α)在一般情況下,當(dāng)電解質(zhì)很弱時,離解度很小,(C/Ka≥500),可以認(rèn)為1-α≈1(此時誤差≤2%),故上式可簡化為:K=c

6、α2α=(7-2)上式稱之為稀釋定律,它表明在一定溫度下,弱電解質(zhì)的離解度與其濃度的平方根成反比,即溶液越稀,離解度越大。(四)影響離解平衡的因素(1)溫度的影響:K與溫度有關(guān),但由于弱電解質(zhì)離解的熱效應(yīng)不大,在較小的溫度范圍內(nèi)一般溫度變化不影響它的數(shù)量級,所以在室溫范圍內(nèi),通常忽略溫度的影響。(2)同離子效應(yīng):例如在HAc水溶液中,當(dāng)離解達(dá)到平衡后,加入適量NaAc固體,使溶液中Ac-的濃度增大,由濃度對化學(xué)平衡的影響可知,HAc?H++Ac-7-193上述平衡向左移動,從而降低了HAc的離解度。在弱電解質(zhì)溶液中

7、,加入含有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì),會使弱電解質(zhì)離解度降低,該現(xiàn)象叫作同離子效應(yīng)。(3)鹽效應(yīng)。在弱酸或弱堿溶液中,加入不含相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì),會使弱電解質(zhì)的離解度增大。如在HAc溶液中加入NaCl。由于溶液中離子強(qiáng)度增大,H+和Ac-的有效濃度降低,平衡向離解的方向移動,HAc的離解度將增大。這種現(xiàn)象稱為鹽效應(yīng)。同離子效應(yīng)發(fā)生時也伴隨有鹽效應(yīng),二者比較,前者比后者強(qiáng)得多,在一般計(jì)算中,可以忽略鹽效應(yīng)。三、強(qiáng)電解質(zhì)溶液(一)表觀離解度表觀離解度是反映強(qiáng)電解質(zhì)(或離子濃度大的)溶液中離子間相互牽制作用的強(qiáng)弱程度。強(qiáng)

8、電解質(zhì)在水溶液中是完全離解成離子的,其離解度應(yīng)為100%,但是實(shí)際測得的離解度小于100%,這是離子間相互作用的結(jié)果,實(shí)際測得的離解度被稱為表觀離解度。(二)離子的活度與離子強(qiáng)度。1.活度:“活度”是強(qiáng)電解質(zhì)溶液中離子的理想濃度或熱力學(xué)濃度,用它來代替真實(shí)濃度可以滿足質(zhì)量作用定律。人們常通俗地去理解為單位體積內(nèi)表觀上含有的離子濃度。電解質(zhì)溶液中離子實(shí)際發(fā)揮作

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