无机化学考研辅导

六、酸碱平衡和酸碱滴定法考试内容酸碱质子理论、酸碱平衡、缓冲溶液、酸碱滴定法考试要求1．了解质子条件式的书写，掌握弱酸、弱碱溶液酸碱度的计算。（1）根据酸碱质子理论可知，酸碱反应中，酸失去的质子数量必然与碱得到的质子数量相等，这种关系称为质子条件，其数学表达式称为质子条件式（PBE）。（2）书写方法：①选取质子参考水准物质，它们是溶液中大量存在并参与质子转移的物质。但是质子条件式中不能出现参考水准物质。②根据得失质子的量相等的原则，得质子产物的物质的量浓度之和等于失质子产物的物质的量浓度之和，写出质子条件式。③在质子条件式中，还要在得失质子产物的物质的量浓度前乘上所得失质子的个数。（3）弱酸、弱碱溶液酸碱度的计算酸碱类型酸碱度的计算式应用条件一元弱酸waKcHBcKcHc)(/)(500)(,20)(cKHBcK＜cHBcKawa2/)(4)(/)(2cHBcKKKcHcaaa500)(,20)(＜cKHBcKcHBcKawa最简式：cHBcKcHca)(/)(500)(,20)(cKHBcKcHBcKawa一元弱碱wbKcBcKcOHc)(/)(500)(,20)(cKBcK＜cBcKbwb2/)(4)(/)(2cBcKKKcOHcbbb500)(,20)(＜cKBcKcBcKbwb最简式：cBcKcOHcb)(/)(500)(,20)(cKBcKcBcKbwb多元弱酸由于多元弱酸的,21naaa＞K＞＞KK可近似的将溶液中H+看成主要由第一级解离生成，忽略其他各级解离，因此可按一元弱酸处理。相应的计算公式可将一元弱酸中的aK换成1aK即可。多元弱碱由于多元弱碱的,21nbbb＞K＞＞KK可近似的将溶液中OH-看成主要由第一级解离生成，忽略其他各级解离，因此可按一元弱碱处理。相应的计算公式可将一元弱酸中的bK换成1bK即可。两性物质NaHB：)()(/)(2221BHKBHKcHcaa)()(2222BKBHKKbawNH4Ac：)()(/)(4HAcKNHKcHcaa)()(4AcKNHKKbaw两性物质水溶液呈酸性还是碱性，决定于其酸式离解常数与碱式离解常数的比值。Na2HPO4：)()()(434332POHKPOHKHcaa2．掌握质子酸、质子碱、稀释定律、同离子效应、共轭酸碱对、解离常数等基本概念。(1)凡是能给出质子的物质都是酸；凡是能接受质子的物质都是碱。酸给出一个质子生成相应的碱，碱接受一个质子生成相应的酸，这种酸和碱之间仅相差一个质子的关系称为共轭关系，对应的酸碱称为共轭酸碱对。既能给出质子又能接受质子的物质是两性物质。(2)共轭酸碱对的的关系与baKK一元wbaKKK二元wbabaKKKKK1221三元wbababaKKKKKKK132231水溶液中进行的各种离子反应都可系统地归纳为质子传递的酸碱反应。(3)弱酸弱碱在水溶液中建立解离平衡，当外界条件改变时，平衡发生移动。①稀释定律：在一定温度下，弱酸碱的解离度α与其浓度c的平方根成反比，溶液越稀，解离度α越大，这就是稀释定律的主要内容，数学表达式是ccK/，使用条件是500cKc（弱酸用aK，弱碱用bK）②同离子效应：在弱电解质溶液中加入含有与该弱电解质具有相同离子的强电解质，使弱电解质的解离度降低的效应称为同离子效应。3．掌握缓冲溶液的类型、配制、有关计算及在农业科学和生命科学中的应用。(1)能够抵抗外加少量酸、碱或适量的稀释而保持系统pH基本不变的溶液称为缓冲溶液。常见缓冲溶液有三类：①由弱的共轭酸碱对组成；②强酸或强碱溶液；③弱酸弱碱盐。(2)计算公式：)()(lgBcHBcpKpHa当c(HB)=c(B-)时，缓冲溶液的缓冲能力最强；一般将缓冲比)()(BcHBc控制在1：10～10：1，缓冲范围是1apK缓冲体系计算公式4243POHPOH)()(lg42431POHcPOHcpKpHa2442HPOPOH)()(lg24422HPOcPOHcpKpHa3424POHPO)()(lg34243POcHPOcpKpHa(3)配制步骤：①选择合适的缓冲对，使其1pHpKa②计算共轭酸碱对的浓度③根据计算结果具体配制④实际应用中，最后应该用酸度计对所配缓冲溶液的pH进行校正。4．掌握酸碱指示剂的变色原理，一元酸(碱)滴定过程中pH的变化规律及常用指示剂的选择。(1)酸碱指示剂一般是弱的有机酸或有机碱，其酸式型体HIn与碱式型体In-结构不同，且具有明显不同颜色。由于指示剂酸、碱型体的浓度比随pH变化而变化，颜色也随之变化。HIn=H++In-cHInccInccHcHInK/)(}/)(}{/)({)()()(lg)(IncHIncHInpKpH当c(HIn)=c(In-)时，)(HInpKpH，溶液呈酸式色与碱式色的混合色，此时的pH称为指示剂的理论变色点；若c(HIn)/c(In-)＞10，则肉眼只能看到酸式型体HIn的颜色；若c(HIn)/c(In-)＜1/10，则只能看到碱式型体In-的颜色。因此肉眼只能在1)(HInpKpH范围内才能观察出指示剂颜色随pH变化而改变，此范围称为指示剂的理论变色范围。(2)一元强酸、强碱的滴定突跃范围大小只决定于强酸或强碱的浓度，浓度越大，突跃范围越大。(3)一元弱酸（碱）被滴定的完全程度小于一元强酸（碱）的滴定，突跃范围的影响因素有浓度c、)(baKK①浓度一定时，)(baKK越大，突跃范围越大；②当)(baKK一定时，浓度越大，突跃范围越大。(4)选择指示剂的原则是要求酸碱指示剂的变色范围全部或部分落在滴定突跃范围之内，要求指示剂的)(HInpK与化学计量点pH越接近越好。5．掌握一元酸(碱)能否被准确滴定的条件，多元酸(碱)能否被分步准确滴定的条件。(1)一元弱酸(弱碱)被准确滴定的条件是881010baKccKcc或(2)多元弱酸(弱碱)被准确滴定的条件①多元弱酸的滴定A．当48810,10,102121aaaaKKKccKcc而且时，此二元酸分步解离的两个H+均可被准确滴定，而且可分步滴定，有两个突跃。B．8101aKcc若，41021aaKK，但是8102＜Kcca，该二元酸可以被分步滴定，但只能被准确滴定到第一化学计量点。C．8101aKcc若，8102aKcc，但是41021＜KKaa，该二元酸不能被分步滴定，只能按二元酸一次被完全滴定，在第二化学计量点附近有一个突跃。D．8101aKcc若，41021＜KKaa，但是8102＜Kcca，由于第二级解离的影响，该二元酸不能被准确滴定。对于其他多元弱酸，可以依此类推。②多元弱碱的滴定将以上讨论情况中的21aa、KK分别换成21bb、KK即可。6．掌握酸碱滴定的有关计算。混合碱通常是指NaOH与Na2CO3或NaHCO3与Na2CO3的混合物，固体NaOH与NaHCO3的混合物在水溶液中不能共存。（1）双指示剂连续滴定法当V1＞V2时，为NaOH＋Na2CO3混合物mMCV3232CONa2CONamM)CVCV(NaOH21NaOH当V1＜V2时，为NaHCO3+Na2CO3混合物mMCV3232CONa1CONamM)CVCV(33NaHCO12NaHCOV1和V2的关系溶液的组成V2＝0，V1＞0V1＝0，V2＞0V1＝V2＞0V1＞V2，V2＞0V1＜V2，V1＞0NaOHNaHCO3Na2CO3NaOH+Na2CO3NaHCO3+Na2CO3(2)双指示剂分别滴定法V1和V2的关系溶液的组成V1＝V2＞0NaOHV1＝0，V2＞0NaHCO32V1＝V2＞0Na2CO32V1＞V2，V2＞0NaOH+Na2CO32V1＜V2，V1＞0NaHCO3+Na2CO3当2V1＞V2时，为NaOH＋Na2CO3混合物mM)CVCV(3232CONa12CONamM)CVCV2(NaOH21NaOH当2V1＜V2时，为NaHCO3+Na2CO3混合物，计算方法如下：CV1CV2mMCV3232CONa1CONamM)CV2CV(33NaHCO12NaHCO9．计算298K下，c(H3BO3)=0.050mol·L-1的H3BO3溶液的pH值及H3BO3的离解度。解：H3BO3是一元酸aKcc/=0.05/5.810-10＞500c(H+)=ccKa/·c=050.0108.510×1.0mol·L-1=5.410-6mol·L-1pH=5.27=cHc)(=LmolLmol050.0104.56100=0.011%10．已知某氨水溶液的pH值为11.30，求该氨溶液的浓度。解：pOH=2.70c(OH-)/c=2.0×10-3c(NH3)=bKcOHc2)/)((×c=0.22mol·L-111．计算在室温下饱和CO2水溶液[即c(H2CO3)＝0.040mol·L-1]中c(H+)、c(HCO3)及c(CO23)。解：K1aK2a1/aKcc=0.040/4.210-7＞500c(H+)=ccKa/1·c=040.0102.47×1.0mol·L-1=1.310-4mol·L-1c(HCO3)=1.310-4mol·L-1c(CO23)=K2a·c=5.6×10-11mol·L-112．奴弗卡因是一种一元弱碱，测得c=0.020mol·L-1奴弗卡因水溶液的pH=10.57，计算奴弗卡因的离解常数Kb。解：pOH=3.43c(OH-)/c=3.7×10-4Kb=cccOHc/)/)((2=6.8×10-613．计算说明c(NaAc)=0.10mol·L-1的NaAc水溶液与c(Na2CO3)=0.10mol·L-1的Na2CO3水溶液的碱性强弱。解：NaAc水溶液bKcc/=0.10/5.710-10＞500c(OH-)/c=ccKb/=10.0107.510=7.510-6pOH=5.12pH=8.88Na2CO3水溶液1/bKcc=0.10/1.810-4＞500c(OH-)/c=ccKb/1=10.0108.14=4.210-3pH=14-pOH=11.6215．求c(KHC2O4)=0.050mol·L-1的KHC2O4溶液的pH值，如果加入等体积的c(K2C2O4)=0.10mol·L-1的K2C2O4溶液后，则溶液的pH值又为多少?解：(1)K2a·c/c=6.4×10-5×0.050＞20Kw而c/c20K1a∴c(H+)/c=ccKccKKaaa//121＝050.0109.5050.0104.6109.5252＝1.3×10-3pH=2.89(2)pH=pK2a-lg)()(24242OCcOHCc=4.19-lg050.0025.0=4.4916．将浓度为0.020mol·L-1苯胺(C6H5NH2)和浓度为0.020mol·L-1硝酸水溶液等体积混合，计算所得溶液的pH值。[Kb(C6H5NH2)=4.6×10-10]解：等体积混合后c(C6H5NH2)=0.010mol·L-1c(HNO3)=0.010mol·L-1C6H5NH2+HNO3====C6H5NH3+NO3反应完成之后c(C6H5NH3)=0.010