第六章酸碱平衡精选文档.ppt
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1、第六章酸碱平衡本讲稿第一页,共六十三页 6.1 酸碱质子理论概述酸碱质子理论概述 6.1.3 酸的相对强度和酸的相对强度和 碱的相对强度碱的相对强度 6.1.2 酸碱质子理论的基本概念酸碱质子理论的基本概念*6.1.1 历史回顾历史回顾本讲稿第二页,共六十三页酸:酸:凡是能释放出质子(凡是能释放出质子(H H+)的任何含氢原子的分子或)的任何含氢原子的分子或离子的物种。(质子的给予体离子的物种。(质子的给予体受体)受体)碱:碱:凡是能与质子(凡是能与质子(H H+)结合的分子或离子的物种。)结合的分子或离子的物种。(质子的接受体(质子的接受体给体)给体)6.1.2 酸碱质子理论的基本概念酸碱质
2、子理论的基本概念传统概念传统概念:电离时产生的阳离子全部是电离时产生的阳离子全部是 H H+离子的化合离子的化合物叫酸;电离时生成的阴离子全部是物叫酸;电离时生成的阴离子全部是OHOH-离子的化合离子的化合物叫碱物叫碱.本讲稿第三页,共六十三页酸 H+碱-+AcHHAc -+-+2442HPOHPOH-+-+3424POHHPO+34NHHNH+2333NHCHHNHCH+252362O)Fe(OH)(HHO)Fe(H+422252O)(HFe(OH)HO)Fe(OH)(H本讲稿第四页,共六十三页例:HAc的共轭碱是Ac,Ac的共轭酸HAc,HAc和Ac为一对共轭酸碱。两性物质:既能给出质子,
3、又能接受质子的物质。酸 H+碱酸和碱酸和碱不是孤立的,而是通过质子的传递而表现出是通过质子的传递而表现出来的来的对应关系称为共轭关系共轭关系。本讲稿第五页,共六十三页 酸碱解离反应是质子转移反应,如HF在水溶液中的解离反应是由给出质子的半反应和接受质子的半反应组成的。水是两性物质,它的自身解离反应也是质子转移反应。碱(2)HF(aq)H+F(aq)H+H2O(l)H3O+(aq)HF(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+F(aq)H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH(aq)H+酸(1)酸(2)碱(1)本讲稿第六页,共六十三页 盐类水解反应也是离子酸碱的质子转移反应。例如NaAc水
4、解:酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)H+NH4Cl水解:酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)H+Ac+H2O OH+HAc +H2O H3O+NH3 在质子论中,酸或碱可以是中性分子,也可以是阴阳离子。质子论中没有盐的概念。本讲稿第七页,共六十三页 非水溶液中的酸碱反应,也是离子酸碱的质子转移反应。例如气相反应:H+液氨中的酸碱中和反应:H+本讲稿第八页,共六十三页1、根据酸碱质子理论,写出下列分子或离子的共轭酸的化学式:SO42-、S2-、H2PO4-、HSO4-、NH3 2、写出下列各分子或离子的共轭碱的化学式:NH4+、H2S、H2SO4、H2PO4-、HSO4-HSO4-、HS-、H3PO
5、4、H2SO4、NH4+NH3、HS-、HSO4-、HPO42-、SO42-本讲稿第九页,共六十三页1-3 酸碱的电子理论酸碱电子论凡是可以接受电子对的物质称为酸,凡是可以给出凡是可以接受电子对的物质称为酸,凡是可以给出电子对的物质称为碱电子对的物质称为碱路易斯1923年提出酸碱电子论酸碱反应本质酸碱反应的实质是酸碱物质通过配位键生成酸酸碱反应的实质是酸碱物质通过配位键生成酸碱配合物。碱配合物。酸酸 +碱碱 酸碱配合物酸碱配合物H+:OH-H:OHHCl +:NH3 NH4+Cl-BF3 +:F-BF4-Cu2+4:NH3 Cu(NH3)42+这种酸碱论包括了除氧化还原反应以外的所有反应。本讲
6、稿第十页,共六十三页三、酸碱电子论的优缺点 优点:电子论摆脱了体系必须具有某种离子或元素,也不受溶剂的限制,而立论于是物质的普遍组分,以电子对的给出和接受来说明酸碱的反应,故它更能体现物质的本质属性,较前面几个酸碱理论更为全面和广泛。缺点:由于范围的扩大,认识过于笼统,区分不出各种反应类型的特点,特别是不易确定酸碱的相对强度。虽然后人又提出了软硬酸碱理论,但也只能定性比较酸碱的强弱。因此酸碱论的应用也受到了限制。本讲稿第十一页,共六十三页HCNHAc 酸和碱的强度是指酸给出质子的能力和碱接受质子的能力的强弱。6.1.3 酸的相对强度和碱的相对强度酸的相对强度和碱的相对强度1.810-55.81
7、0-10 HAc H+Ac-K=1.810-5 HCN H+CN-K=5.810-10 本讲稿第十二页,共六十三页 酸越强,其共轭碱即相应阴离子与质子结合的能力就越弱;反之,碱越强,其共轭酸就越弱。HAc H+Ac-K=1.810-5 H2SO4 2H+SO42-K=1.110-1 本讲稿第十三页,共六十三页 6.2 水的解离平衡和水的解离平衡和pH6.2.2 6.2.2 溶液的溶液的pH6.2.1 6.2.1 水的解离平衡水的解离平衡本讲稿第十四页,共六十三页6.2.1 水的解离平衡水的解离平衡 H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH(aq)或 H2O(l)H+(aq)+OH(aq
8、)水的离子积常数,简称水的离子积。25纯水:c(H+)=c(OH)=1.010-7molL-1=1.010-14)OH()OH(3-+=cc或)OH()OH(3-+=cccc本讲稿第十五页,共六十三页)(OHlgpOH-=-令OHlgpH 3-=+6.2.2 溶液的溶液的pH值值101.0)(OH)O(H143=-+根据cc14lg)OH(lg)H(lg =-=-+即cc14ppOHpH=+本讲稿第十六页,共六十三页当:H+OH-KW 1.010-7molL-1称中性溶液当:H+OH-or H+1.010-7 molL-1称酸性溶液当:H+OH-or H+1.010-7 molL-1称碱性溶液
9、因此,可以用可以用 H H+的浓度表示溶液的酸碱性的浓度表示溶液的酸碱性。u酸度水溶液中H+的浓度称为溶液的酸度。当H+的浓度较小时,通常用pH表示溶液的酸度。pH=-logH+水溶液中氢离子浓度的负对数叫做pH值类似地:pOH-logOH-pKw-log Kw当H+m10-n 时:pHn-log m本讲稿第十七页,共六十三页2.pH 和和 pOH 关系关系 H+OH-=KW=10-14pH+pOH=pKW=14pH=7 则 pOH=7 中性溶液pH 7 酸性溶液,pH越小酸性越强pH 7 则 pOH 7 碱性溶液,pH越大碱性越强课堂练习n pH=3 的HCl溶液和 pH=11 的NaOH溶
10、液等体积混合,所得溶液pH是多少?n pH=5 的HCl溶液和 pH=13 的NaOH溶液等体积混合,再稀5倍体积水,所得溶液pH是多少?(pH=7)(pH=12)本讲稿第十八页,共六十三页 6.3 弱酸、弱碱的解离平衡弱酸、弱碱的解离平衡6.3.3 盐溶液的酸碱平衡盐溶液的酸碱平衡6.3.2 多元弱酸的解离平衡多元弱酸的解离平衡6.3.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡一元弱酸、弱碱的解离平衡本讲稿第十九页,共六十三页一元弱酸弱碱的电离一.电离平衡常数弱酸电离常数用Ka表示,弱碱电离常数用Kb表示Ka=H+Ac-HAcKb=NH4+OH-NH3对于共轭酸碱对多重平衡规则u 在共轭酸碱对中,在共轭酸
11、碱对中,K Ka a越大,越大,K Kb b就越小就越小。u K Ka a越大,酸性越强越大,酸性越强,其共扼碱的碱性就越弱其共扼碱的碱性就越弱。HAc H+Ac-NH3+H2O NH4+OH-HA H+A-Ka A-+H2O HA+OH-Kb+:H2O H+OH-KwKaKb本讲稿第二十页,共六十三页弱电解质的解离度又称电离度,用表示 100%已电离的浓度电离前的浓度例298K时,HAc的电离常数为1.7610-5。计算0.10 molL-1 HAc溶液的H+离子浓度和解离度。电离前浓度电离前浓度/molL-1 C0=0.10 0 0平衡时浓度平衡时浓度/molL-1 0.10-x x x解
12、:HAc H+Ac-本讲稿第二十一页,共六十三页例 298K时,HAc的 电 离 常 数 为1.7610-5。计 算 0.10 molL-1 HAc溶液的H+离子浓度和解离度。电离前浓度电离前浓度/molL-1 C0=0.10 0 0平衡时浓度平衡时浓度/molL-1 0.10-x x xKa=H+2HAc X =Ka(0.10 X)因为因为因为因为KKa很小很小,0.10-H+0.10 H+=K K K Ka a a aCCCC0 0 0 0 =1.3310-3 molL-1=100%=100%=1.33%H+CHAc1.3310-30.1解:HAc H+Ac-为简化计算本讲稿第二十二页,共
13、六十三页已知HClO的电离常数Ka=2.95 10-8,试计算0.05 molL-1 HClO溶液中的H+,ClO-和解离度。H+=KaC=2.95 10-8 0.05=3.84 10-5 molL-1 ClO-=H+=3.84 10-5 molL-1=100%=100%=0.768%H+C3.84 10-50.05H+=KaC一元弱酸溶液一元弱酸溶液H H+离子的计算公式离子的计算公式:OH-=KbC一元弱碱溶液一元弱碱溶液OHOH-离子的计算公式:离子的计算公式:解解:HClO H+ClO-要求总结出简化要求总结出简化要求总结出简化要求总结出简化后的计算公式后的计算公式后的计算公式后的计算
14、公式本讲稿第二十三页,共六十三页c c0 0 0.200 0.200 0 0 0 05108.1-=327.11)109.1lg(14pOH14pH-=-=-=3109.1%95.0200.0 OH-=例:已知25时,0.200molL-1氨水的解离度为0.95%,求OH,pH和氨的解离常数。c ceq 0.200(1 0.95%)0.2000.95%0.2000.95%0.200(1 0.95%)0.2000.95%0.2000.95%323343109.1200.0)109.1()NH()OH()NH()NH(-+-=ccc解解:NHNH3 3HH2 2O NHO NH4 4+OH+OH-
15、本讲稿第二十四页,共六十三页多元弱酸的电离多元弱酸的电离(难点难点)溶液的酸度主要来自弱酸的第一步第一步电离H+1=K1C饱和饱和H2S浓度为浓度为0.1molmolL L-1-1=5.710-8 0.1=7.510-5想一想:HS-=?HSHS-HH+重要:重要:重要:重要:SS2-2-KK2 21.2101.210-15-15(molL(molL-1-1)K2=S2-H+S2-HS-溶液中溶液中溶液中溶液中H H H H+的来自第一步电离、第二步电离、水的电离的来自第一步电离、第二步电离、水的电离的来自第一步电离、第二步电离、水的电离的来自第一步电离、第二步电离、水的电离 H H2 2S
16、HS H+HS+HS-K K1 1=5.710=5.710-8-8+:H H2 2S 2HS 2H+S+S2-2-K=KK=KK=KK=K1 1 1 1KKKK2 2 2 2=6.810=6.810=6.810=6.810-23-23-23-23 HS HS-H H+S+S2-2-K K2 2=1.210=1.210-15-15多元弱酸是分多元弱酸是分多元弱酸是分多元弱酸是分步电离的步电离的步电离的步电离的显然,计算HS-时忽略第二步电离是完全可以的!本讲稿第二十五页,共六十三页H H2 2S S溶液中各离子的计算公式溶液中各离子的计算公式H+=K1C=HS-S2-K2一、纯弱酸溶液K K2
17、2=H+S2-HS-(H2S 0.1 molL-1)问题:饱和H2S溶液中S2-的浓度是否是不变的呢?H2S 2H+S2-K=K1K2=6.810-23 H2S H+HS-K1=5.710-8 HS-H+S2-K2=1.210-15问题:怎样才能改变饱和H2S溶液中S2-的浓度?如果往溶液中加入一定量的H+,平衡是否移动?S2-是否变化?这种通过加酸改变这种通过加酸改变SS2-2-方法在生产实践中很重要!方法在生产实践中很重要!本讲稿第二十六页,共六十三页K1K2=H+2S2-H2S此时H2S 仍然饱和,H2S 0.1 molL-1S2-=K1K2 H2SH+2饱和H2S溶液中S2-可以通过调
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