酸碱滴定

       可用于测定酸、碱和两性物质，是一种利用酸碱反应进行容量分析的方法。用酸作滴定剂可以测定碱，用碱作滴定剂可以测定酸，这是一种用途极为广泛的分析方法。最常用的酸标准溶液是盐酸,有时也用硝酸和硫酸。标定它们的基准物质是碳酸钠。

一、实验目的

  1.  了解酸碱强度与溶剂的关系。

  2.  掌握分布系数以及处理酸碱平衡的方法。

  3.  掌握酸碱平衡中的pH值得计算：掌握酸碱水溶液中氢离子浓度的计算方法（近似式和最简式）。

  4.  掌握酸碱滴定的基本原理。掌握酸碱滴定中氢离子浓度的变化规律。重点掌握强酸、强碱相互滴定和强碱滴定弱酸的滴定曲线，既掌握化学计量点及0.1％准确度（滴定突跃），pH值计算。

  5.  掌握酸碱指示剂指示终点的原理与选择原则。掌握几种常见缓冲溶液的配置方法，了解缓冲范围和缓冲容量的概念。

  6.  掌握准确滴定及分步滴定的条件和分析结果的计算。

  7.  了解酸碱滴定法的应用。

二、概述

  1.  酸碱平衡研究的内容

  （1）由pH值和相关的平衡常数求算各形式的分布分数

  （2）由某些形式的浓度和投料组分的浓度测算相关的平衡常数

  （3）缓冲溶液的理论及应用

  （4）酸碱指示剂、滴定曲线和终点误差

  2.  溶液中的酸碱反应与平衡常数

  布朗斯特（Bronsted）的质子酸碱理论

  共轭酸碱对：  

  总浓度用c表示，平衡浓度用[ ]表示

  酸碱反应的几种类型：

  （1）溶剂分子之间的质子转移反应（质子自递反应）

  （2）酸碱溶质与溶剂分子间的反应（解离反应）

  （3）酸碱中和反应

  （4）水解反应

  平衡常数的表示方法：

  溶液中的反应为  

       a.  活度常数K⁰    

       b.  浓度常数K^c     

       c.  混合常数K_mix

  3.  溶液中的其他相关平衡

  （1）物料平衡（material balance equation , MBE）：在一个化学平衡体系中，某一给定物质的总浓度等于各有关存在形式平衡浓度之和。

  （2）电荷平衡（charge balance equation , CBE）：溶液中阳离子所带正电荷的量应等于阴离子所带负电荷的量，即电中性原则。

  （3）质子平衡（proton balance equation , PBE）：酸碱反应中酸失去质子的量等于碱得到质子的量。列出质子条件的步骤：

  ①选择参考水准：参考水准选择原则：通常是溶液中大量存在的并参与质子转移的物质；

  ②将得质子的物质列于方程的一边，失质子的物质列于另一边；

  ③以每种物质相对于参考水准的得（失）质子数作为系数。

  质子条件式的特点

  ①参考水准不出现在PBE中

  ②只有参与质子转移的型体才包含在条件式中

  ③得质子产物型体比参考水准的H⁺多，且多几个H⁺，浓度前的系数则为几；失质子后产物型体比参考水准的H⁺少，且少几个H⁺，浓度前的系数则为几。

三、分布分数

       分布分数的定义：溶液中某酸碱组分占总浓度的分数，以表示，下标i表示某酸碱组分存在形式所具有的质子数（i =0,1,2,...n）。

1.一元酸溶液

如HAc，在水溶液中存在如下的电离平衡：  

共有两种型体  

的大小取决于酸碱的K_a（或K_b）及溶液[H⁺]，与总浓度c无关。

       分布特征：

  ①pH=pK_a时，，有[HAc]=[Ac^-]。

       随着pH值增大，在此点呈下降趋势，在此点呈上升趋势，和的变化率相等。一元酸（碱）型体分布图以pH=pK_a为分界点，分为共轭酸（HAc）型体主要存在区（pH＜pK_a）和共轭碱（Ac^-）型体主要存在区（pH＞pK_a）。

  ②pH＜pK_a-1时，，有[HAc]≈c。

  ③pH＞pK_a+1时，，有[Ac^-]≈c。

  ④pK_a-1＜pH＜pK_a+1时，为HAc和Ac^-的共存区。

对于一元弱碱，可以转化成其共轭酸来处理。

2.多元酸溶液

二元酸如H₂C₂O₄         

结论

（1）总浓度和平衡浓度是相互联系却又完全不同的概念，两者存在着一定的关系。

（2）对于任何酸碱性物质，满足

（3）分布分数的大小取决于酸碱的K_a（或K_b）及溶液的[H⁺]，与总浓度c无关。

（4）大小能定量说明某型体在溶液中的分布，由可计算某型体的平衡浓度。