酸碱平衡与沉淀溶解平衡课件.ppt

酸碱平衡与沉淀溶解平衡第1页，此课件共46页哦水水 既既 能能接接 受受 质质子子，又又能能 给给 出出质质 子子，称称 之之 为为两两 性性 物物质。质。酸与碱之间是相互对应的关系，这种关系称为共轭关系。它们之间只相差一个质子，称为共轭酸碱对。第2页，此课件共46页哦（二）酸碱的强弱（二）酸碱的强弱 共共轭轭酸酸碱碱对对的的离离解解常常数数Ka和和Kb之之间间有有确确定定的的关关系系。以以HAc为例：为例：由由于于溶溶剂剂水水的的浓浓度度是是常常数数，所所以以它它不不出出现现在在平平衡衡常数式中。常数式中。第3页，此课件共46页哦酸碱理论中的酸碱反应就是酸碱之间的质子传递。酸碱理论中的酸碱反应就是酸碱之间的质子传递。H+酸酸1 碱碱1 酸酸2 碱碱2第4页，此课件共46页哦HCl是是酸酸，放放出出质质子子给给NH3，转转变变为为共共轭轭碱碱Cl;NH3是碱，接受质子后，转变成共轭酸是碱，接受质子后，转变成共轭酸NH4+。酸碱质子理论不仅扩大了酸碱的范围，还可以酸碱质子理论不仅扩大了酸碱的范围，还可以把酸碱离解作用、中和反应、水解反应等，都看作把酸碱离解作用、中和反应、水解反应等，都看作是质子传递的酸碱反应。是质子传递的酸碱反应。在同一溶剂中，不同酸碱的相对强弱决定于在同一溶剂中，不同酸碱的相对强弱决定于各酸碱的本性。但同一酸碱在不同溶剂中的相对各酸碱的本性。但同一酸碱在不同溶剂中的相对强弱则由溶剂的性质决定。强弱则由溶剂的性质决定。第5页，此课件共46页哦二、路易斯二、路易斯(Lewis)酸碱概念酸碱概念 凡是能给出电子对的分子、离子或原子团都凡是能给出电子对的分子、离子或原子团都叫做碱；凡是能接受电子对的分子、离子或原子叫做碱；凡是能接受电子对的分子、离子或原子团都叫做酸。团都叫做酸。路易斯路易斯(Lewis)酸碱概念比酸碱质子理论扩大了酸酸碱概念比酸碱质子理论扩大了酸碱的范围。碱的范围。第6页，此课件共46页哦第二节第二节 酸碱平衡酸碱平衡水分子的质子传递反应，存在质子自递平衡水分子的质子传递反应，存在质子自递平衡(autoprotolysis equilibrium)H2O+H2O H3O+OH-H2O H+OH-KW=H+OH-=1.010-14一、水的质子自递平衡一、水的质子自递平衡第7页，此课件共46页哦 水的离子积水的离子积KW的重要意义在于它表明水溶液中的重要意义在于它表明水溶液中的的H+和和OH-的乘积等于一个常数。不论是酸的乘积等于一个常数。不论是酸性还是碱性溶液中，性还是碱性溶液中，H+和和OH-都是存在的。都是存在的。pH=-lgH+第8页，此课件共46页哦二、二、弱酸弱碱电离平衡弱酸弱碱电离平衡（一）一元弱酸、弱碱的电离平衡（一）一元弱酸、弱碱的电离平衡 HAHAH H+A +A-H+=条件条件 c/Ka500第9页，此课件共46页哦 例例1 计算计算0.1molL-1 HAc溶液的溶液的pH值及电值及电离度离度例例2计算计算0.01molL-1二氯乙酸二氯乙酸(CHCl2COOH)溶溶液的液的pH值及电离度值及电离度例例325时，时，0.1mol/L醋酸的电离度为醋酸的电离度为1.32%，求醋酸，求醋酸溶液的电离常数。溶液的电离常数。第10页，此课件共46页哦解：已知解：已知 2525时时=1.32%=1.32%K KHAcHAcC2 1 0.1(0.0132)210.01321.76105第11页，此课件共46页哦一元弱碱电离平衡的计算一元弱碱电离平衡的计算OH-=Kb c第12页，此课件共46页哦（二）多元弱酸、弱碱的电离平衡（二）多元弱酸、弱碱的电离平衡 凡是能释放两个或更多的质子的弱酸称为多元弱凡是能释放两个或更多的质子的弱酸称为多元弱酸，如：酸，如：H2CO3、H2C2O4、H3PO4H3PO4+H2O H3O+H2PO4-H2PO-4+H2O H3O+HPO42-HPO42-+H2O H3O+PO43-第13页，此课件共46页哦 例例计算计算0.10molL-1 H2S水溶液的水溶液的H3O+、pH和和S2-以及以及H2S的电离度的电离度第14页，此课件共46页哦 多元弱碱在水中的分步接受质子以及溶多元弱碱在水中的分步接受质子以及溶液中碱度的计算原则与多元弱酸相似，计算液中碱度的计算原则与多元弱酸相似，计算时须采用碱度常数时须采用碱度常数Kb例例 计算计算0.10molL-1Na2CO3溶液溶液pH的的第15页，此课件共46页哦（三）两性物质的电离平衡（三）两性物质的电离平衡H+=KaKa例例 计算计算0.10molL-1NaHCO3溶液的值溶液的值第16页，此课件共46页哦三、拉平效应与区分效应三、拉平效应与区分效应（一）拉平效应（一）拉平效应强度不同的酸和碱，在某种溶剂的作用下，其酸强度不同的酸和碱，在某种溶剂的作用下，其酸度或碱度被定位在同一水平上的效应。度或碱度被定位在同一水平上的效应。（二）区分效应（二）区分效应在某种溶剂中，强度十分接近的酸和碱，在在某种溶剂中，强度十分接近的酸和碱，在另一种溶剂中，酸碱强弱却会表现出明显的差别，另一种溶剂中，酸碱强弱却会表现出明显的差别，这种现象称为区分效应。这种现象称为区分效应。第17页，此课件共46页哦四、同离子效应和盐效应四、同离子效应和盐效应（一）同离子效应（一）同离子效应 在弱电解质溶液中，加入一种与弱电解质含有在弱电解质溶液中，加入一种与弱电解质含有相同相同离子的强电解质离子的强电解质时，可使弱电解质的时，可使弱电解质的电离度降低电离度降低，这，这种现象称为同离子效应。种现象称为同离子效应。第18页，此课件共46页哦 例如在例如在 HN3H2O 溶液中，加入强电解溶液中，加入强电解NH4Cl 晶体。晶体。NH3H2ONH4 OHNH4ClNH4 Cl第19页，此课件共46页哦（二）盐效应（二）盐效应定义定义：在弱电解质溶液中，加入与弱电解质在弱电解质溶液中，加入与弱电解质没有相没有相同离子的强电解质同离子的强电解质，使弱电解质的，使弱电解质的电离度增大电离度增大的效应。的效应。例：例：在醋酸中加入在醋酸中加入NHNH4 4Cl Cl。在氨水溶液中加入在氨水溶液中加入NaAcNaAc。第20页，此课件共46页哦（三）（三）pH对溶质（药物等）存在状态的影响对溶质（药物等）存在状态的影响 大多数药物都是有机弱酸或弱碱，它们在生产大多数药物都是有机弱酸或弱碱，它们在生产制备，分析过程及体内吸收时，环境的制备，分析过程及体内吸收时，环境的pH对它们的对它们的存在状态都有很大的影响。存在状态都有很大的影响。第21页，此课件共46页哦第三节第三节 缓冲溶液缓冲溶液 在溶液中进行的许多化学反应，特别是在生物体在溶液中进行的许多化学反应，特别是在生物体内的化学反应，往往需要在一定的内的化学反应，往往需要在一定的pH值值条件下才能正条件下才能正常进行。常进行。保证人体正常生理活动的体液都要有一定的保证人体正常生理活动的体液都要有一定的pH值值，而且不易因外界条件的变化而发生改变，这种体液，而且不易因外界条件的变化而发生改变，这种体液具有缓冲溶液的特性。具有缓冲溶液的特性。学学习习缓缓冲冲溶溶液液的的基基本本原原理理，不不仅仅有有助助于于后后续续课课程程关关于于体体内内酸酸碱碱平平衡衡理理论论的的学学习习，而而且且有有助助于于在在理理论论上上阐阐明明某些生理现象和体内的化学反应。某些生理现象和体内的化学反应。第22页，此课件共46页哦一、缓冲溶液的组成和作用机理一、缓冲溶液的组成和作用机理（一）缓冲溶液的组成（一）缓冲溶液的组成 能能够够抵抵抗抗外外来来少少量量强强酸酸、强强碱碱或或稍稍加加稀稀释释而而保保持持pH值值基基本本不不变变的的溶溶液液称称为为缓缓冲冲溶溶液液（buffer solution）。缓缓冲冲溶溶液液对对强强酸酸、强强碱碱或或稀稀释释的的抵抵抗抗作作用用称称为为缓缓冲冲作作用用（buffer action）。）。缓缓冲冲溶溶液液由由足足够够浓浓度度的的的的共共轭轭酸酸碱碱对对组组成成。其其中中，能能够够抵抵抗抗外外来来强强碱碱的的组组分分是是共共轭轭酸酸，称称为为抗抗碱碱成成分分。能能够够抵抵抗外来强酸的组分是共轭碱，称为抗外来强酸的组分是共轭碱，称为抗酸成分抗酸成分。第23页，此课件共46页哦缓冲系的类型：缓冲系的类型：1 1弱酸及其盐弱酸及其盐HAcNaAcH2CO3NaHCO3H3PO4NaH2PO42 2弱碱及其盐弱碱及其盐NH3H2ONH4Cl第24页，此课件共46页哦3 3多元弱酸的两种盐（酸式盐及其次级盐）多元弱酸的两种盐（酸式盐及其次级盐）NaHCO3Na2CO3NaH2PO4Na2HPO4Na2HPO4Na3PO4第25页，此课件共46页哦（二）缓冲作用机理（二）缓冲作用机理 HAcHAcNaAcNaAc混合液为例，说明缓冲对是如何抵制外混合液为例，说明缓冲对是如何抵制外来的少量酸和碱对溶液来的少量酸和碱对溶液pHpH值的影响的。值的影响的。大量大量大量大量第26页，此课件共46页哦 H+增加，增加，Ac-与增加的与增加的H+结合成结合成HAc平衡向左移动，建立新的平衡。平衡向左移动，建立新的平衡。当加入少量碱时，当加入少量碱时，大量大量第27页，此课件共46页哦 OH-与与H+结结合合成成更更难难离离解解的的H2O，使使HAc平衡向右移动，建立新的平衡。平衡向右移动，建立新的平衡。二、缓冲溶液的计算二、缓冲溶液的计算 以以HOAc-NaOAc为例推导缓冲溶液的为例推导缓冲溶液的pH值计算值计算公式：公式：H+OAc-NaOAc Na+OAc-Ka=H+OAc-HOAc HOAc 第28页，此课件共46页哦H+=Ka HOAc OAc-pH=pKa+lg OAc-HOAc Henderson-Hasselbach Equation pH=pKa+lg 共轭碱共轭碱 共轭酸共轭酸 它它表表明明缓缓冲冲溶溶液液pH值值决决定定于于组组成成缓缓冲冲溶溶液液的的弱弱酸的电离平衡常数和共轭酸碱浓度的比值。酸的电离平衡常数和共轭酸碱浓度的比值。第29页，此课件共46页哦例题：用例题：用 0.10 mol0.10 molL L1 1 的的 HAc HAc 溶液和溶液和 0.20 mol0.20 molL L1 1的的NaAc NaAc 溶液等体积混合配成溶液等体积混合配成 1L 1L 缓冲溶液。已知缓冲溶液。已知HAc HAc 的的 pKpKa a=4.75=4.75，求此缓冲溶液的，求此缓冲溶液的pH pH 值。值。解：等体积混合后各物质的浓度都变为原来的一半。解：等体积混合后各物质的浓度都变为原来的一半。第30页，此课件共46页哦三、缓冲溶液的选择和配制三、缓冲溶液的选择和配制1.选择一缓冲对，使其中的选择一缓冲对，使其中的pKa与所要求的与所要求的pH值相等或值相等或接近，这样可保证对外加酸碱有同等较大的缓冲能力。接近，这样可保证对外加酸碱有同等较大的缓冲能力。2.因因pKa与要求的与要求的pH值不严格相等，需要按照所需值不严格相等，需要按照所需pH值，利用缓冲基本公式，计算出弱酸和共轭碱的浓度比值，利用缓冲基本公式，计算出弱酸和共轭碱的浓度比或所需的量。或所需的量。3.为了有较大的缓冲能力，一般所需弱酸、共轭碱为了有较大的缓冲能力，一般所需弱酸、共轭碱等缓冲对的浓度范围在等缓冲对的浓度范围在0.05molL-1至至0.5molL-1之之间为好。间为好。第31页，此课件共46页哦4.选择药用缓冲对时，还需考虑是是否与主药发选择药用缓冲对时，还需考虑是是否与主药发生配伍禁忌；缓冲对在贮存期内是否稳定，以及生配伍禁忌；缓冲对在贮存期内是否稳定，以及是否有毒等。例如硼酸盐缓冲液有一定毒性，不是否有毒等。例如硼酸盐缓冲液有一定毒性，不能作口服和注射用药液的缓冲对物质。能作口服和注射用药液的缓冲对物质。5.配制后用配制后用pH计测定和校准缓冲溶液，必要时外加少量计测定和校准缓冲溶液，必要时外加少量相应酸或碱使与要求的相应酸或碱使与要求的pH值一致。值一致。四、人体正常四、人体正常pH的维持与失控的维持与失控 微生物的培养，组织切片和细菌的染色，酶的催化作用，微生物的培养，组织切片和细菌的染色，酶的催化作用，人体血液或其它体液中的化学反应，都必须在一定的人体血液或其它体液中的化学反应，都必须在一定的pHpH值条值条件下进行。件下进行。第32页，此课件共46页哦 例如例如血液血液的的pHpH值总是维持在值总是维持在7.357.357.457.45之间，之间，如果低于或高于这个数值，都会导致疾病发生。如果低于或高于这个数值，都会导致疾病发生。pH7.35 酸中毒酸中毒 用乳酸钠调节用乳酸钠调节pH7.45 碱中毒碱中毒 用用NH4Cl调节调节血浆血浆：H H蛋白质蛋白质NaNa蛋白质；蛋白质；H H2 2COCO3 3 NaHCONaHCO3 3；NaHNaH2 2POPO4 4NaNa2 2HPOHPO4 4第33页，此课件共46页哦红细胞：红细胞：H H2 2COCO3 3KHCOKHCO3 3；H H血红蛋白血红蛋白K K血红蛋白；血红蛋白；H H氧合血红蛋白氧合血红蛋白K K氧合血红蛋白；氧合血红蛋白；KHKH2 2POPO4 4K K2 2HPOHPO4 4 在这些缓冲系中，碳酸氢盐缓冲系在血液中浓度在这些缓冲系中，碳酸氢盐缓冲系在血液中浓度最高，缓冲能力最大，对维持血液正常最高，缓冲能力最大，对维持血液正常 pHpH值的作用最值的作用最重要。重要。第34页，此课件共46页哦第四节第四节 难溶电解质的形成与溶解难溶电解质的形成与溶解 沉淀反应是一类重要的化学反应，利用沉淀反应可以沉淀反应是一类重要的化学反应，利用沉淀反应可以进行物质的制备、分离、纯化或进行定性、定量分析。进行物质的制备、分离、纯化或进行定性、定量分析。一、一、溶度积常数溶度积常数（一）溶度积（一）溶度积 习惯上把溶解度小于习惯上把溶解度小于0.01g/100gH2O的物质的物质称难溶物或微溶物。称难溶物或微溶物。第35页，此课件共46页哦 任何难溶电解质的沉淀与溶解都是一个任何难溶电解质的沉淀与溶解都是一个可逆过程。当沉淀与溶解的速率相等时，便可逆过程。当沉淀与溶解的速率相等时，便达到固体难溶电解质与水合离子间的动态平达到固体难溶电解质与水合离子间的动态平衡，即沉淀溶解平衡。这时的溶液称饱和溶衡，即沉淀溶解平衡。这时的溶液称饱和溶液液(saturated solution)BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq)Ba2+SO42-=Ksp第36页，此课件共46页哦 Ba2+和和SO42-为平衡的平衡浓度，即饱和为平衡的平衡浓度，即饱和 BaSO4溶液中的浓度，溶液中的浓度，Ksp称为溶度积常数称为溶度积常数(solubility product constant)简称溶度积。简称溶度积。AaBb(s)aAn+(aq)+bBm-(aq)rG=rG0+RTln()a()bC(An+)c0C(Bm-)c0达到平衡时，达到平衡时，rG=0-rG0=RTln()a()b=RTlnKsp0An+c0Bm-c0rG0=-RTlnKsp0第37页，此课件共46页哦例例 计算计算298K时时CuS的溶度积的溶度积第38页，此课件共46页哦（二）溶度积与溶解度（二）溶度积与溶解度 对于同一类型的难溶电解质，由于溶解度与溶度对于同一类型的难溶电解质，由于溶解度与溶度积之间的关系相同，因此可以由溶度积的大小直接比积之间的关系相同，因此可以由溶度积的大小直接比较溶解度的大小，如较溶解度的大小，如Ksp,AgClKsp,AgBrKsp,AgI，所，所以以SAgClSAgBrSAgI；第39页，此课件共46页哦 不同类型的难溶电解质不能直接用溶度积来不同类型的难溶电解质不能直接用溶度积来比较溶解度的大小，而必须通过计算说明。比较溶解度的大小，而必须通过计算说明。运用运用Ksp与溶解度之间的相互关系直接换算必与溶解度之间的相互关系直接换算必须满足一定的条件须满足一定的条件1.难溶电解质的离子在水溶液中不发生水解等副反应或难溶电解质的离子在水溶液中不发生水解等副反应或副反应程度很小。副反应程度很小。2.难溶电解质溶解于水的部分必须完全解离。难溶电解质溶解于水的部分必须完全解离。3.适用于离子强度很小，浓度可以代替活度的难溶适用于离子强度很小，浓度可以代替活度的难溶电解质。电解质。第40页，此课件共46页哦（三）溶度积规则（三）溶度积规则(solubility product principle)1.Qc=Ksp，这时沉淀与溶解达到动态平衡，该溶液是，这时沉淀与溶解达到动态平衡，该溶液是饱和溶液，既无沉淀生成又无沉淀溶解。饱和溶液，既无沉淀生成又无沉淀溶解。2.QcKsp，溶液处于过饱和状态，平衡向析出沉，溶液处于过饱和状态，平衡向析出沉淀的方向移动，直至淀的方向移动，直至Qc=Ksp，形成饱和溶液。，形成饱和溶液。第41页，此课件共46页哦（四）沉淀的生成（四）沉淀的生成 根据溶度积规则，当溶液中的根据溶度积规则，当溶液中的QcKsp时，就会生时，就会生成沉淀。成沉淀。加入含有共同离子的强电解质，而使难溶电解加入含有共同离子的强电解质，而使难溶电解质的溶解度降低的效应称为沉淀平衡中的同离子效质的溶解度降低的效应称为沉淀平衡中的同离子效应。应。加入不含与难溶电解质相同离子的易溶强电解质，加入不含与难溶电解质相同离子的易溶强电解质，从而使难溶电解质溶解度略微增大的效应称为盐效应。从而使难溶电解质溶解度略微增大的效应称为盐效应。第42页，此课件共46页哦二、分步沉淀二、分步沉淀 如果溶液中有两种或两种以上的离子可与同如果溶液中有两种或两种以上的离子可与同一沉淀剂反应生成沉淀，当缓慢加入沉淀剂时，一沉淀剂反应生成沉淀，当缓慢加入沉淀剂时，沉淀就会按先后顺序出现，这种按先后顺序沉淀沉淀就会按先后顺序出现，这种按先后顺序沉淀的现象，称为分步沉淀。的现象，称为分步沉淀。金属硫化物的分步沉淀金属硫化物的分步沉淀金属氢氧化物的分步沉淀金属氢氧化物的分步沉淀第43页，此课件共46页哦三、沉淀的溶解与转化三、沉淀的溶解与转化降低离子浓度使平衡移动的方法：降低离子浓度使平衡移动的方法：1.生成弱电解质，使沉淀溶解，弱电解质包括弱酸、弱生成弱电解质，使沉淀溶解，弱电解质包括弱酸、弱碱、水及难电离的盐。碱、水及难电离的盐。2.利用氧化还原反应使沉淀溶解。利用氧化还原反应使沉淀溶解。3.生成配离子使沉淀溶解。生成配离子使沉淀溶解。第44页，此课件共46页哦 由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称沉淀的转由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称沉淀的转化。化。难溶电解质容易转化为更难溶的电解质。难溶电解质容易转化为更难溶的电解质。转化过程的平衡常数大于转化过程的平衡常数大于1第45页，此课件共46页哦沉淀反应中的速率问题沉淀反应中的速率问题沉淀类型：晶型沉淀、凝乳状沉淀和非晶型沉淀。沉淀类型：晶型沉淀、凝乳状沉淀和非晶型沉淀。沉淀主要由两个因素决定：一个是沉淀的聚集速率；沉淀主要由两个因素决定：一个是沉淀的聚集速率；另一个是沉淀的定向速率。另一个是沉淀的定向速率。第46页，此课件共46页哦