第六章酸碱平衡与酸碱滴定

第六章酸碱平衡与酸碱滴定【知识导航】本章是基础化学课程学习中的重点，是专升本考试必考内容，如：近年来安徽中医学院专升本考试中都有一题计算题是溶液pH值计算。同时很多的药物是有机的弱酸弱碱，药典中近一半的药物是用酸碱滴定法测含量，故此在执业药师考试中也有相关考题出现。学好本章内容有利于同学们备战专升本考试和执业药师考试。【重难点】1．酸碱理论（1）酸碱电离理论要点定义：水溶液中能够电离出H+的是酸，电离出OH-的碱。反应的实质：H++OH-H2O。不足：只适用于水溶液体系优点：酸碱概念明确（2）酸碱质子理论要点定义：凡是能给出H+的是酸，能接受H+的是碱。共轭酸碱对的关系是组成上只相差一个H。反应的实质：HCl+NaOHNa++Cl-+H2O。即：质子的传递。反应的方向：由强向弱进行，强弱差距越大，进行的越彻底。优点：酸碱概念明确，应用范围更广。不足：对不含H的反应无法解释。（3）酸碱质子电子要点(简略)定义：凡是能给出电子对的是酸，能接受电子对的是碱。优点：应用范围最广。不足：酸碱概念不够清楚。2．水的离子积（1）概念定义：一定温度下，水中电离出的H+与OH-浓度的乘积，该乘积是一个常数。KW=[H+][OH-]=10-14H+（2）酸碱性浓度定义：[H+]=[OH-]=10-7……中性[H+][OH-]……酸性由水中的离子积10-14得来[H+][OH-]……碱性由于浓度值往往非常小，对浓度非常小的酸碱溶液用pH表示pH定义：pH=-lg[H+]pH=7……中性pH7……酸性由H+浓度的负对数求出来的值pH7……碱性pH值相差1，H+浓度值相差10倍。通常pH的范围在1~14之间。3．共轭酸碱对Ka与Kb的关系（1）关系Ka·Kb=KW=10-14（2）值的意义Ka越大，物质的酸性越强，Kb越大，物质的碱性越强。物质的酸性越强，其共轭碱的碱性就越弱。4．同离子效应和盐效应（1）定义同离子效应：加入了与弱电解质具有相同离子的强电解质，抑制了弱电解质的解离，使弱电解质的解离度减小的现象。盐效应：在弱电解质溶液中加入不含共同离子的强电解质，使弱电解质的解离度增大的现象。（2）影响弱电解质加入的物质对α的影响对pH的影响对Ka或Kb的影响弱酸盐(同离子)α↓pH↑Ka不变强酸(同离子)α↓pH↓弱碱盐(同离子)α↓pH↓Kb不变强碱(同离子)α↓pH↑弱酸盐(无同离子)α↑pH↓Ka不变弱碱盐(无同离子)α↑pH↑Kb不变5．缓冲溶液（1）定义能够抵抗外加少量酸或碱及稀释而自身pH几乎不变的溶液。（2）组成弱酸与其盐，弱碱与其盐，酸式盐与其次级盐。是共轭酸碱对的关系。（3）作用有抗酸成分和抗碱成分。当外加酸后，共轭碱能起中和作用；外加碱后，共轭酸能起中和作用，使得溶液的pH变化不大。（4）计算对弱酸及其盐的缓冲溶液pHplgacKc共轭碱弱酸对弱碱及其盐的缓冲溶液弱碱共轭酸ccKKaWlgpppH对酸式盐及其次级盐的缓冲溶液酸式盐次级盐ccKalgppH1（5）选择缓冲对从计算角度看，就是要选择pKa或pKb与配制的pH接近。6、酸碱滴定法(acid-basetitrations)是以质子转移反应为基础的滴定分析方法，包括水溶液和非水溶液中进行的酸碱滴定法两大类。一般酸、碱以及能与酸、碱直接或间接发生质子转移反应的物质，几乎都可以用酸碱滴定法滴定，因此应用十分广泛。（1）指示剂的变色原理：有机弱酸或有机弱碱，其共轭酸碱对具有不同的结构、呈现不同的颜色。当溶液的pH改变时，指示剂将得到或失去质子产生结构上的变化，从而引起颜色的变化。如甲基橙在溶液中的平衡及相应的颜色变化如下：(酸式色)红色H+(CH3)2NNNSO3-OH-H+SO3-NN(CH3)2N黄色(碱式色)指示剂的变色范围：pH=pKHIn±1（2）酸碱滴定类型及指示剂的选择几种典型的酸碱滴定曲线的形状如下：a强碱滴定强酸；b强碱滴定弱酸；c强碱滴定多元酸应该学会每种滴定类型中各阶段的pH值的计算公式。常考到的知识点有强碱滴定弱酸时可以直接滴定的条件为cKa≥10-8等知识点。（3）非水溶液酸碱滴定采用种类丰富，性质多样的非水溶剂作为滴定介质，不仅可增大有机物的溶解度，还可改变物质的酸碱性，克服在水溶液中滴定存在的困难，从而扩大酸碱滴定的应用范围。【例题分析】1.pH=3的酸溶液中的氢离子浓度是pH=6的酸溶液中氢离子浓度的()倍(2010年安徽中医学院专升本专业课考试试题）A．1/2B．2C．1000D．1/1000解：根据pH=-lg[H+]，将pH值代入求算。pH=3的酸溶液：3=-lg[H+]，lg[H+]=-3，[H+]1=1×10-3pH=6的酸溶液：6=-lg[H+]，lg[H+]=-6，[H+]2=1×10-6因此[H+]1/[H+]2=1000，答案为C2.求下列混合溶液的pH值：(2011年安徽中医学院专升本专业课考试试题）（1）20mL0.10mol·L-1的HAc溶液和10mL0.10mol·L-1NaOH溶液混合。（2）20mL0.10mol·L-1的HAc溶液和20mL0.10mol·L-1NaOH溶液混合。（已知：HAc的pKa=4.74)解：本题考察的是弱酸弱碱溶液pH计算及缓冲溶液的知识，解题时首先应根据所给物质的量以及它们之间反应的方程式计算出混合溶液的组成是什么，然后才能正确的运用公式进行pH值得计算。反应的方程式如下：HAc+NaOH=NaAc+H2O（1）该反应中nHAc=20×0.10=2(mmol)，nNaOH=10×0.10=1(mmol)，而反应是按照1：1进行，因此，HAc过量，反应后体系中有HAc和NaAc两种成分，正好构成HAc-NaAc缓冲溶液，应该使用缓冲溶液公式进行计算：pHpKa+lg[共轭碱][共轭酸]生成的缓冲溶液中cHAc=(2-1)÷30，cNaAc=1÷30，所以，得到的是等浓度的缓冲溶液，缓冲溶液的pHpKa4.75(注：在计算中也可以将单位换算成为mol，要注意换算过程中的数量级，换算单位不影响最后结果不建议采用）（2）该反应中nHAc=20×0.10=2(mmol)，nNaOH=20×0.10=2(mmol)，HAc和NaOH刚好完全反应，溶液组成为NaAc溶液，为离子碱溶液，浓度为2÷40=0.05mol·L-1，其计算公式应使用：-[OH]bCK两边取负对数则有：b1pOH(pK-lgC)2又已知水溶液中有：pH+pOH=14；共轭酸碱对的pKb+pKa=14，则上式可以写成：baa1111pH=14-pOH14(pK-lgC)14(14-pK-lgC)7pKlgC2222代入数值后可得溶液pH为：a1111pH7pKlgC=7+4.75lg0.058.7222223.判断下列情况对测定结果的影响：(1)用混有少量的邻苯二甲酸的邻苯二甲酸氢钾标定NaOH溶液的浓度；(2)用吸收了CO2的NaOH标准溶液滴定H3PO4至第一计量点；继续滴定至第二计量点时，对测定结果各如何影响？答：(1)使测定值偏小。(2)对第一计量点测定值不影响，第二计量点偏大。4.酸碱滴定反应所选用指示剂变色范围为（执业药师考题）：A.pH=pKIn±1B.pH=pKIn±2C.pH=pKIn±3D.pH=pKIn±4E.pH=pKIn±5答：对于指示剂HIn在溶液中存在下列平衡：HInH++In—平衡时，得：In—]HIn[]In][H[K，即]H[]HIn[]In[In—K因指示剂的HIn和In—具有不同的颜色，它们两者的浓度比值]HIn[]In[—就决定了溶液的颜色。只有当这种比值有显著变动时，人眼才能看出溶液颜色的变化。在一般情况下，当两种颜色的浓度之比在10倍或10倍以上时，人眼只能看到浓度较大的那种颜色，而另一种颜色就辨别不出来。因此人眼只能在一定浓度范围内看到指示剂的颜色变化决定了指示剂变色范围为：10HInIn101HIn][]In[——或，即：pH=pKHIn±1，因此本题答案为A。【知识拓展】在2010年版药典中，山梨酸的含量测定方法采用的是酸碱滴定法：本品为(E，E)-2，4-己二烯酸【含量测定】取本品约0.25g，精密称定，加中性乙醇（对酚酞指示液呈中性）25ml溶解后，加酚酞指示液数滴，用氢氧化钠滴定液(0.1mol/L)滴定。每1ml氢氧化钠滴定液(0.1mol/L)相当于11.21mg的C6H8O2。【习题】一、选择题【A型题】1．NH3的共轭酸是A．NH2-B．NH4+C．NH2OHD．N2H4+2．下列粒子中，不能作为共轭酸的是A．H2OB．42POHC．H3PO4D．34PO3．已知HCN的Ka=5.0×10-10，则CN-的Kb为A．2.0×10-5B．5.0×10-10C．5.0×10-4D．5.0×10-24．在下列所给各溶液中，pH为13的是A．0.1mol·L-1HClB．0.1mol·L-1NaOHC．0.1mol·L-1NH3·H2OD．0.1mol·L-1H2CO35．下列说法正确的是A．醋酸的浓度越大解离度越大，酸性就越强B．醋酸的浓度越大解离度越小，酸性就越弱C．弱酸的Ka越大，其共轭酸的Kb也越大D．解离度α随着溶液的浓度改变而改变6．将0.1mol·L-1HAc和0.1mol·L-1HCl溶液分别稀释一倍时，其[H+]的变化是A．HAc溶液中[H+]减半B．HCl溶液中[H+]减半C．均减半D．HAc溶液中[H+]减1/57．关于pH相同的HAc和HCl，下列说法正确的是A．两溶液的浓度相等B．醋酸溶液的浓度大于盐酸C．两种溶液和锌反应产生的H2一样多D．两溶液的电离度相同8．今欲配制pH=5.0左右的缓冲溶液，应选择的下列缓冲对是A．HAc-NaAcB．NH3-NH4AcC．HCOOH-HCOONaD．NaH2PO4-Na2HPO49．下列溶液中酸性最强的是A．pH=5B．pH=2C．[H+]=0.1mol·L-1D．[OH-]=0.1mol·L-110．0.010mol·L-1的一元弱碱（8100.1bK）溶液与等体积水混合后，溶液的pH值为A．6.1B．8.85C．9.0D．10.511．HAc的电离常数为aK，在HAc溶液中加入NaAc固体，将使A．aK变大B．aK变小C．pH值升高D．pH值降低12．强电解质溶液的表观电离度总是小于100%，原因是A．电解质本身不全部电离B．正负离子相互吸引C．电解质不纯D．电解质与溶剂有作用13．下列说法正确的是A．弱酸的aK越大，则apK越大B．aK大的弱酸，其酸性越弱C．同一弱电解质的溶液，浓度小的，电离度大D．同一弱电解质的溶液，浓度大的，电离常数小14．pH=2.00与pH=13.00的两种溶液等体积混合后，溶液的pH值A．7.5B．2.30C．12.65D．12.9515．在HAc溶液中加入NaCl，将发生何种现象A．溶液的pH值升高B．溶液的pH值下降C．同离子效应D．溶液的离子强度减小16．下列溶液中不能组成缓冲溶液的是A．NH3和NH4ClB．H2PO4-和HPO42-C．HCl和过量的氨水D．氨水和过量HCl17、酸碱滴定法是属于A．重量分析B．电化学分析C．滴定分析D．光学分析18、能用NaOH滴定液直接滴定，并且有两个滴定实跃的酸为A、H2C2O4Ka1=6.5×10-2Ka2=6.1×10-5B、邻苯二甲酸Ka1=1.3×10-3Ka2=3.9×10-6C、水杨酸Ka1=1.07×10-3Ka2=4×10-14D、顺丁烯二酸Ka2=1.42×10-2Ka2=8.57×10-719、下列容器需用待装溶液润洗的是A、试剂瓶B、锥型瓶C、滴定管D、玻璃棒20、可用来标定HCL滴定液的基准物是A、无水Na2CO3B、草酸C、硼砂D、邻苯二甲酸氢钾21、在用HCl滴定液滴定NaOH溶液时，五个学生记录的消耗HCl体积如下，哪一个正确？A．24.100mlB．24.2mlC．24.0mlD．