第二章酸碱解离平衡精选文档.ppt

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1、第二章酸碱解离平衡本讲稿第一页，共六十九页一、一、常用的三种酸碱理论：常用的三种酸碱理论：1887 Arrhenius(阿仑尼乌斯阿仑尼乌斯)1923 Bronsted(布郎斯特和劳莱布郎斯特和劳莱)同年同年Lewis(路易斯路易斯)1.酸碱电离理论酸碱电离理论2.酸碱质子理论酸碱质子理论3.酸碱电子理论酸碱电子理论第一节第一节 酸碱理论酸碱理论本讲稿第二页，共六十九页1.酸、碱定义酸、碱定义凡是能给出质子的分子或离子是酸凡是能给出质子的分子或离子是酸如如：NH4+、HAc 、H3O+、H2PO4-、HPO42-酸是质子的给予体酸是质子的给予体如如：NH3 、HPO42-、CO32-、OH-碱

2、是质子的接受体碱是质子的接受体二二.酸碱质子理论酸碱质子理论凡是能接受质子的分子或离子是碱凡是能接受质子的分子或离子是碱本讲稿第三页，共六十九页HB(酸酸)H+(质子质子)+B-(碱碱)HCl H+Cl-HAc H+Ac-NH4+H+NH3Al(H2O)63+H+Al(H2O)5(OH)2+H2PO4-H+HPO42-HPO42-H+PO43-H3O+H+H2O酸碱的关系酸碱的关系HB/B-：共轭酸碱对共轭酸碱对相差一个质子相差一个质子H2O H+OH-本讲稿第四页，共六十九页共轭酸碱对共轭酸碱对 共轭酸碱对共轭酸碱对H+B-H BHB/B-相差一个质子相差一个质子（A、D、F）练习：下列各组

3、属于共轭酸碱对的是练习：下列各组属于共轭酸碱对的是 AH3PO4H2PO4-B.H3PO4HPO42-C.H3PO4PO43-D.H2PO4-HPO42-E.H2PO4-PO43-F.HPO42-PO43-本讲稿第五页，共六十九页（1）酸酸分子酸分子酸阳离子酸阳离子酸碱碱分子碱分子碱阳离子碱阳离子碱在在共共轭轭酸酸碱碱对对中中（2）既给出质子既给出质子又接受质子又接受质子两性物质或两性离子两性物质或两性离子HPO42-、H2O（3）无盐概念无盐概念NH4AcNH4+共轭酸碱的强度互成反比共轭酸碱的强度互成反比（4）共轭酸碱的转化是可逆的共轭酸碱的转化是可逆的（5）是酸、碱半反应，不能单独进行。

4、是酸、碱半反应，不能单独进行。离子酸离子酸Ac-离子碱离子碱阴离子酸阴离子酸阴离子碱阴离子碱本讲稿第六页，共六十九页酸的强度：酸的强度：全部给出质子全部给出质子部分给出质子部分给出质子水溶液中最强的酸是水溶液中最强的酸是H3O+碱的强度：碱的强度：全部接受质子全部接受质子部分接受质子部分接受质子水溶液中最强的碱是水溶液中最强的碱是OH-2.酸、碱的强度酸、碱的强度酸给出质子能力的量度酸给出质子能力的量度 强酸强酸 弱酸弱酸碱接受质子能力的量度碱接受质子能力的量度 强碱强碱 弱碱弱碱本讲稿第七页，共六十九页H2CO3、H3PO4、HAc部分给出质子部分给出质子弱酸弱酸相对强弱相对强弱：用解离常数

5、大小衡量用解离常数大小衡量酸酸：H2CO3 H3PO4 HAc酸的强弱酸的强弱：H3PO4 HAc H2CO3解离常数：解离常数：4.310-7 7.510-3 1.7610-5本讲稿第八页，共六十九页3.酸碱反应酸碱反应实质实质：质子转移质子转移方向方向：较强酸较强酸1 1+较强碱较强碱2 2 较弱酸较弱酸2 2+较弱碱较弱碱1 1共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对HCl+NH3=NH4ClCu2+4NH3=Cu(NH3)42+酸碱反应酸碱反应不是酸碱反应不是酸碱反应本讲稿第九页，共六十九页练习：画出下列反应中练习：画出下列反应中H H+的转移方向、比较酸碱强度、指出的转移方向、比较酸

6、碱强度、指出反应进行的方向反应进行的方向本讲稿第十页，共六十九页 HAc+H2O H3O+Ac-H+H+酸的强度：酸的强度：碱的强度碱的强度：逆反应趋势大，逆反应趋势大，HAc不易解离不易解离 H2O+NH3 NH4+OH-H+H+酸的强度：酸的强度：碱的强度碱的强度：逆反应趋势大，逆反应趋势大，NH3不易解离不易解离H3O+HAc，Ac-H2ONH4+H2O，OH-NH3本讲稿第十一页，共六十九页 HAc+NH3 NH4+Ac-H+H+酸的强度：酸的强度：碱的强度碱的强度：反应向右反应向右 H2O+Ac-HAc+OH-H+H+酸的强度：酸的强度：碱的强度碱的强度：反应向左反应向左HAc NH

7、4+，NH3 Ac-HAc H2O，OH-Ac-本讲稿第十二页，共六十九页 NH4+H2O H3O+NH3H+H+H3O+NH4+NH3 H2O反应向左反应向左 H3O+OH-H2O+H2OH+H+H3O+H2O OH-H2O反应向右反应向右 HCl+NH3 NH4+Cl-H+H+HCl NH4+NH3 Cl-反应向右反应向右本讲稿第十三页，共六十九页lewis 酸酸：lewis 碱碱：lewis酸酸+lewis碱碱三三.酸碱电子理论酸碱电子理论可以接受电子对的分子、离子或原子可以接受电子对的分子、离子或原子如如：Fe3+、S、Ag+、BF3可以给出电子对的离子或分子可以给出电子对的离子或分子

8、如：如：:X、:NH3、:CO、H2O:酸碱配合物酸碱配合物配位键配位键 电子对的接受体电子对的接受体电子对的给予体电子对的给予体本讲稿第十四页，共六十九页BF3+FCu2+4 NH3本讲稿第十五页，共六十九页一、一、解离度（解离度（）二、二、解离平衡和解离常数解离平衡和解离常数三、三、和和 的关系的关系 稀释定律稀释定律四、四、同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应第二节第二节 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡本讲稿第十六页，共六十九页c、T相同相同，电解质电解质 弱弱解离度解离度()=解离部分的弱电解质浓度解离部分的弱电解质浓度(x)解离前弱电解质浓度解离前弱电解质浓度(c)100%

9、小，小，大小大小本性本性浓度、温度浓度、温度其它电解质其它电解质有关有关一、解离度一、解离度本讲稿第十七页，共六十九页H AH+A-解解 离离结结 合合1.1.一元弱酸一元弱酸HA的解离的解离：是是T的函数的函数，解离常数解离常数二、解离平衡和解离常数二、解离平衡和解离常数与浓度无关与浓度无关本讲稿第十八页，共六十九页实验测定实验测定热力学数据热力学数据酸性酸性：小，小，弱酸的解离常数弱酸的解离常数，如如25,HAc =1.7510-5 10-4(弱电解质弱电解质)；=10-210-3(中强电解质中强电解质)HAc 弱碱的解离常数弱碱的解离常数=1.310-10电解质电解质弱弱；本讲稿第十九页

10、，共六十九页2.H2S的解离的解离：多元弱酸的强度决定于多元弱酸的强度决定于本讲稿第二十页，共六十九页区别区别：联系联系：不受浓度的影响不受浓度的影响，：HA H+A-初初 始始c 0 0 平衡平衡 c x=c(1)c c 三、三、和和 的关系的关系 稀释定律稀释定律是是常数常数；T一定，一定，c，。xx本讲稿第二十一页，共六十九页稀释定律稀释定律当当c/400时时，适用条件适用条件：很小很小，c/4001-1物理意义物理意义：同一弱电解质同一弱电解质，c相同的不同电解质相同的不同电解质，本讲稿第二十二页，共六十九页不同浓度不同浓度HAc溶液的溶液的、H+和和 （25）浓度浓度1.7510-5

11、1.2410-412.40.0011.7510-54.210-44.20.011.7510-51.3210-31.320.1结果结果：c 大大，小，小，大，大，不变。不变。本讲稿第二十三页，共六十九页四、四、同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应计算计算0.10molL-1HAc溶液的溶液的H+和和 Ka =1.7510-5HAc H+Ac-=1.3210-3(molL-1)本讲稿第二十四页，共六十九页 在弱电解质溶液中加入与弱电解质含有在弱电解质溶液中加入与弱电解质含有相相同同离子的、易溶的离子的、易溶的强电解质强电解质，使弱电解质解离，使弱电解质解离度降低的现象度降低的现象同离子效应同离子效

12、应。HAc H+Ac-NaAcNa+Ac-平衡左移平衡左移H+、降低降低本讲稿第二十五页，共六十九页解出解出 x=1.7510-5(molL-1)例例1：向向1升升0.10molL-1HAc溶液中加溶液中加0.10mol固体固体NaAc，求求HAc的的H+和和各为多少各为多少？解解：0.10-x平衡平衡HAc H+Ac-设平衡时设平衡时H+=x molL-1 初始初始 0.10 0 0.10 xx+0.1本讲稿第二十六页，共六十九页本讲稿第二十七页，共六十九页 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无关无关的的强电解质强电解质盐类盐类，而使弱电解质的电离度增大的，而使弱电

13、解质的电离度增大的效应效应盐效应盐效应。0.1molNaCl 1L 0.1molL-1 HAcH+:1.3210-3 1.8210-3:1.32%1.82%本讲稿第二十八页，共六十九页NaClHAc H+Ac-Na+Cl-离子数离子数体体 积积增多增多相反离子的牵制作用相反离子的牵制作用增强增强离子活动性离子活动性降低降低H+Ac-HAc机会减小机会减小(HAc）增大增大本讲稿第二十九页，共六十九页发生同离子效应的同时，发生同离子效应的同时，注意注意：存在盐效应，存在盐效应，两种效应相反。两种效应相反。二者相比：二者相比：同离子效应主要，同离子效应主要，盐效应很小；盐效应很小；不特殊指明，不特

14、殊指明，不考虑盐效应不考虑盐效应本讲稿第三十页，共六十九页一一.水的解离和溶液的酸碱性水的解离和溶液的酸碱性 第三节第三节 酸碱溶液中离子浓度的计算酸碱溶液中离子浓度的计算二二.酸碱指示剂和酸碱指示剂和pH试纸试纸三三.溶液中离子浓度的计算溶液中离子浓度的计算本讲稿第三十一页，共六十九页一一.水的解离和溶液的酸碱性水的解离和溶液的酸碱性 平衡时平衡时水的离子积水的离子积2H2O(l)H3O+(aq)+OH-(aq)H2O H+OH-纯水中纯水中H+和和OH-的乘积为一常数，的乘积为一常数，是是T的函数的函数。本讲稿第三十二页，共六十九页酸性酸性:中性中性:碱性碱性:室温下室温下(25)本讲稿第

15、三十三页，共六十九页pH 小小，H+大，大，酸度高酸度高pH 大大，H+小，小，酸度低酸度低室温下室温下：酸性酸性：pH7中性中性：pH=7碱性碱性：pH7本讲稿第三十四页，共六十九页水溶液水溶液：pH适用于适用于 H+、OH-1.0molL-1的溶液的溶液1.0molL-1纯水纯水：pH=7注意：注意：本讲稿第三十五页，共六十九页酸碱指示剂酸碱指示剂有机弱酸有机弱酸（HIn）有机弱碱有机弱碱（InOH）特点：特点：酸式、碱式颜色不同酸式、碱式颜色不同二二.酸碱指示剂和酸碱指示剂和pH试纸试纸本讲稿第三十六页，共六十九页红色红色兰色兰色H+OH-当当当当指示剂指示剂理论变色点理论变色点HIn

16、H+In-左移左移红色红色（酸性）（酸性）右移右移兰色兰色中性中性红、兰红、兰 混合色混合色（紫色紫色）（碱性）（碱性）本讲稿第三十七页，共六十九页混合色混合色指示剂的变色范围指示剂的变色范围（变色域变色域）碱色碱色酸色酸色指指 示示 剂剂 理理论变色点论变色点石蕊石蕊 7.0甲基橙甲基橙 3.7酚酞酚酞 9.1甲基红甲基红 5.0本讲稿第三十八页，共六十九页8.09.68.110.19.14.46.24.06.05.03.14.42.74.73.7pK(HIn)指示剂指示剂甲基橙甲基橙甲基红甲基红酚酚 酞酞变色范围变色范围理论理论实测实测酸酸 色色碱碱 色色红红 色色红红 色色红红 色色黄黄

17、 色色黄黄 色色无无 色色注意：注意：指示剂变色范围越窄，指示剂变色范围越窄，颜色变化越明显。颜色变化越明显。混合指示剂：混合指示剂：由两种或两种以上的指示剂混合而成。由两种或两种以上的指示剂混合而成。优点：优点：颜色变化敏锐，颜色变化敏锐，容易观察。容易观察。指示剂的变色范围指示剂的变色范围本讲稿第三十九页，共六十九页1.强酸强酸(碱碱)溶液溶液pH的计算的计算特点：特点：全部解离全部解离c molL-1HCl（NaOH）H3O+=OH-+Cl-精确公式精确公式H3O+2-c H3O+-Kw=0三三.溶液中离子浓度的计算溶液中离子浓度的计算HCl：本讲稿第四十页，共六十九页精确公式精确公式O

18、H-=c(NaOH)近似公式近似公式忽略水的解离忽略水的解离H3O+=c(HCl)近似公式近似公式 NaOH：当当c10-6时，时，忽略水的解离忽略水的解离当当c10-6时，时，本讲稿第四十一页，共六十九页2.一元弱酸一元弱酸(弱碱弱碱)溶液溶液pH的计算的计算一元弱酸一元弱酸(HA)：H2O+H2O H3O+OH-HA+H2O A-+H3O+溶液中的溶液中的H3O+：H3O+=A-+OH-整理：整理：精确公式精确公式本讲稿第四十二页，共六十九页近似公式近似公式当当cKa 20Kw时时当当5%2K4)K(KHa2aac+-=+最简公式最简公式注意：注意：公式的适用条件公式的适用条件 400忽略

19、忽略H2O的解离的解离本讲稿第四十三页，共六十九页一元弱碱一元弱碱(BOH)：精确公式：精确公式：近似公式：近似公式：最简公式：最简公式：注意：注意：公式的适用条件公式的适用条件当当5%400当当cKb 20Kw时时本讲稿第四十四页，共六十九页以以H2S为例：为例：3.多元弱酸、弱碱溶液多元弱酸、弱碱溶液pH的计算的计算H2S H+HS-HS-H+S2-0.05当当cKa1 20Kw时时忽略二级解离忽略二级解离忽略水的解离忽略水的解离 400本讲稿第四十五页，共六十九页例例2：计算：计算1.010-8molL-1HCl溶液的溶液的pH值。值。解：解：c=1.010-810-6=1.0510-7

20、(molL-1)pH=-lgH+=-lg1.0510-7=6.98近似计算会出现酸溶液的近似计算会出现酸溶液的pH7本讲稿第四十六页，共六十九页例例3：分别计算分别计算0.10molL-1HAc和和NH3H2O溶液的溶液的pH值和值和 。解：解：HAc：本讲稿第四十七页，共六十九页NH3H2O：本讲稿第四十八页，共六十九页例例4：计计算算25时时0.04molL-1H2CO3溶溶液液中中H+、HCO3-和和CO32-各为多少各为多少？解：(molL-1)=8.5410-70.05cKa1=0.044.310-7 20Kw=1.710-8 本讲稿第四十九页，共六十九页解：解：HSO4-H+SO4

21、2-H2SO4 H+HSO4-0.0010-x 0.0010+x x=1.0210-2x2+0.011x 10-5=0=0.0008(molL-1)例例5：计算计算0.0010molL-1H2SO4溶液中的溶液中的 和和pH值值()。本讲稿第五十页，共六十九页本讲稿第五十一页，共六十九页例例6.计算计算0.100molL-1 NH4Cl溶液中的溶液中的H+及及pH值值NH4+H2O NH3(aq)+H3O+解解：NH4+NH3+H+5.6510-10本讲稿第五十二页，共六十九页第四节第四节 缓冲溶液缓冲溶液一一.缓冲溶液的组成及作用原理缓冲溶液的组成及作用原理二二.缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算

22、值的计算三三.缓冲容量（缓冲容量（）四四.缓冲溶液的选择和配制缓冲溶液的选择和配制本讲稿第五十三页，共六十九页等体积的等体积的 H2OHAc-NaAc少滴少滴HClHCl结果表明：结果表明：HAc-NaAc具有抗酸能力具有抗酸能力，多滴多滴HCl黄黄 红红溶溶 液液H2O无抗酸能力无抗酸能力。等体积的等体积的 H2OHAc-NaAcNaOH多滴多滴NaOH少滴少滴NaOH无无 红红溶溶 液液结果表明结果表明：HAc-NaAc具有抗碱能力具有抗碱能力，H2O无抗碱能力无抗碱能力。甲基橙甲基橙2d 酚酞酚酞2d本讲稿第五十四页，共六十九页等体积的等体积的NaOH（稀稀）HCl（稀稀）HAc-NaA

23、c测测pH加水加水 稀释稀释测测pHpH（大大）pH（大大）结果表明结果表明：HAc-NaAc具有抗稀释能力具有抗稀释能力，稀稀NaOH、HCl无抗稀释能力无抗稀释能力；pH（小）（小）本讲稿第五十五页，共六十九页具有抗酸、抗碱、抗稀释能力的溶液具有抗酸、抗碱、抗稀释能力的溶液。稳定溶液的稳定溶液的pH值值缓冲溶液：缓冲溶液：作用：作用：浓酸、浓碱具有缓冲能力浓酸、浓碱具有缓冲能力本讲稿第五十六页，共六十九页一一.缓冲溶液的组成及作用原理缓冲溶液的组成及作用原理1.构成缓冲溶液的必要条件构成缓冲溶液的必要条件：溶液中溶液中同时同时含有含有缓冲对、缓冲对、抗酸成分抗酸成分抗碱成分抗碱成分组成：组

24、成：（质子论中的共轭酸碱对质子论中的共轭酸碱对）H2CO3-HCO3-共轭酸共轭酸 共轭碱共轭碱 HCO3-CO32-NH3-NH4+H2PO4-HPO42-缓冲偶缓冲偶、缓冲系缓冲系缓冲混合物缓冲混合物本讲稿第五十七页，共六十九页2.作用原理作用原理：HAc H+Ac-特点特点大量存在大量存在加强酸加强酸(HCl)Ac-抗酸成分抗酸成分H+Ac-HAcNaAc Na+Ac-H+小小Ac-大大HAc 大大H+平衡左移平衡左移H+未未pH未未(同离子效应同离子效应)(来自来自NaAc)本讲稿第五十八页，共六十九页加强碱加强碱(NaOH)H+OH-H2OH+减少减少HAc抗碱成分抗碱成分补充补充H

25、+的减少的减少平衡右移平衡右移HAc H+Ac-NaAc Na+Ac-HAc H+Ac-H+未未pH未未缓冲系缓冲系NH3H2O NH4+抗酸、抗碱成分抗酸、抗碱成分？OH-本讲稿第五十九页，共六十九页二二.缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算值的计算HAc H+Ac-NaAc Na+Ac-=c(共轭酸共轭酸)=c(共轭碱共轭碱)c(共轭酸共轭酸)c(共轭碱共轭碱)本讲稿第六十页，共六十九页缓冲公式缓冲公式：注意：注意：HCO3-CO32-c(共轭酸共轭酸)c(共轭碱共轭碱)c(共轭酸共轭酸)c(共轭碱共轭碱)共轭酸的解离常数共轭酸的解离常数H2CO3-HCO3-NH3-NH4+适当稀释缓冲溶液适当稀

26、释缓冲溶液比值不变比值不变pH不变不变c(共轭酸共轭酸)c(共轭碱共轭碱)缓冲比缓冲比本讲稿第六十一页，共六十九页例例7：在在1升升0.20molL-1HAc溶液中，加入溶液中，加入0.10mol固体固体NaOH，问能否配成缓冲溶液？求其溶液的，问能否配成缓冲溶液？求其溶液的pH值值 。(pKa=4.75)解：解：初始初始0.20 0.10 0.00HAc +NaOH NaAc +H2O平衡平衡0.20-0.10 0.00 0.10平衡时溶液中有等量的平衡时溶液中有等量的HAc和和NaAc存在存在能配成缓冲溶液能配成缓冲溶液本讲稿第六十二页，共六十九页例例8.(1)计算含有计算含有0.100m

27、olL-1HAc与与0.100molL-1 NaAc的的缓冲溶液的水合缓冲溶液的水合H+浓度浓度、pH值和值和HAc的解离度的解离度。(2)若往若往100mL上述溶液中加入上述溶液中加入1mL 1.00molL-1HCl溶液后，溶液后，则溶液的则溶液的pH值变为多少值变为多少？解解：(1)本讲稿第六十三页，共六十九页(2)=4.66pH=4.66 4.75=-0.09pH值基本不变值基本不变加入加入1mL 1.00molL-1NaOH溶液溶液pH=4.84pH=4.84 4.75=0.09本讲稿第六十四页，共六十九页缓冲能力缓冲能力 强强三三.缓冲容量（缓冲容量（）一个比值一个比值大大，数学表

28、达式数学表达式：本讲稿第六十五页，共六十九页总浓度总浓度：0.050.20molL-1c c总总一定时一定时，缓冲比离缓冲比离1:1越远越远，当当0.01时，时，（缓冲比缓冲比：）影响影响的因素的因素：缓冲比一定缓冲比一定与与c c总总有关有关c总总大大大大与缓冲比有关与缓冲比有关缓冲比缓冲比=1:1大大小小失去缓冲能力失去缓冲能力称缓冲范围称缓冲范围本讲稿第六十六页，共六十九页缓冲液要有一定的总浓度缓冲液要有一定的总浓度：用缓冲公式计算出符合要求的缓冲比用缓冲公式计算出符合要求的缓冲比。用用pH计校正缓冲溶液的计校正缓冲溶液的pH值值。（保证保证 最大最大）0.010.1四四.缓冲溶液的选择

29、和配制缓冲溶液的选择和配制选择合适的缓冲系：选择合适的缓冲系：本讲稿第六十七页，共六十九页例例9：欲配制欲配制250mL、pH=5.0的缓冲溶液，问在的缓冲溶液，问在12.0mL、6molL-1HAc溶液中应加入固体溶液中应加入固体NaAc3H2O 多少克多少克？解解：c(Ac-)=0.50(molL-1)应加入应加入NaAc3H2O的质量为的质量为：0.50 0.25 136=17(g)答答：本讲稿第六十八页，共六十九页例例10 计算下列溶液的计算下列溶液的pH(1)20mL0.1molL-1的的H3PO4溶液溶液+10mL0.1molL-1的的NaOH溶液溶液解解：H3PO4+NaOH NaH2PO4+H2OH3PO4 NaH2PO4构成缓冲溶液构成缓冲溶液=2.18本讲稿第六十九页，共六十九页