第8章酸碱解离平衡优秀课件.ppt

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1、第第第第8 8章章章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡酸碱解离平衡酸碱解离平衡第1页，本讲稿共180页主要内容主要内容弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡盐的水解的水解电解解质溶液理溶液理论和酸碱理和酸碱理论的的发展展123第2页，本讲稿共180页 将醋酸的分子式将醋酸的分子式 CH3COOH 简写成简写成 HAc，其中其中 Ac 代表醋酸根代表醋酸根 CH3COO。1 解离平衡常数解离平衡常数 81 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡811 一元弱酸、弱碱的解离平衡一元弱酸、弱碱的解离平衡 则醋酸的解离平衡可表示成则醋酸的解离平衡可表示成 HAc H+Ac 第3页，本讲稿共180页Ka=

2、H+Ac HAc H+，Ac 和和 HAc 分分别别表示表示 H+，Ac 和和 HAc 的平衡的平衡浓浓度。度。HAc H+Ac 酸式解离的解离平衡常数用酸式解离的解离平衡常数用 表示，表示，经常简写作经常简写作 Ka。Ka 第4页，本讲稿共180页 若用若用 c0 表示醋酸溶液的起始浓度，则有表示醋酸溶液的起始浓度，则有 解该一元二次方程，可以在已知弱酸的解该一元二次方程，可以在已知弱酸的起始浓度和平衡常数的前提下，求出溶液的起始浓度和平衡常数的前提下，求出溶液的 H+。Ka H+2 c0 H+HAc H+Ac 第5页，本讲稿共180页 当解离平衡常数当解离平衡常数 K 很小，酸的起始很小，

3、酸的起始浓浓度度 c0 较较大大时时，则则有有 c0 H+，于是式，于是式 所以所以 H+Kac0Ka H+2 c0可可简简化成化成Ka H+2 c0 H+第6页，本讲稿共180页在一元弱酸体系中，在一元弱酸体系中，其适用条件其适用条件为为 c0 400 Ka 近似近似计计算公式算公式 H+Kac0第7页，本讲稿共180页Kb NH4+OH NH3 H2O NH3 H2O NH4+OH 若用若用 c0 表示氨水的起始浓度，则有表示氨水的起始浓度，则有 Kb OH 2 c0 OH 氨水氨水 NH3 H2O 是典型的弱碱，用是典型的弱碱，用 或或简写成简写成 Kb 表示其碱式解离平衡常数，则有表示

4、其碱式解离平衡常数，则有 Kb 第8页，本讲稿共180页 与一元弱酸类似，当与一元弱酸类似，当 c0 Kb 400 时，可时，可以近似计算。以近似计算。Ka 和和 Kb 值值越大，表示弱酸、弱碱解离越大，表示弱酸、弱碱解离出离子的出离子的趋势趋势越大。越大。一般把一般把 Ka 小于小于 102 的酸称的酸称为为弱酸，碱弱酸，碱也也类类似。似。第9页，本讲稿共180页一元弱酸一元弱酸Ka一元弱碱一元弱碱KbCH3COOH1.8 105 NH3 1.8 105 HF 6.3 104 C6H5NH2 4.0 1010 HNO2 7.2 104 C5H5N 1.5 109 Ka 和和 Kb与温度有关。

5、但由于弱与温度有关。但由于弱电电解解质质解解离离过过程的程的热热效效应应不大，所以温度不大，所以温度变变化化对对二者影二者影响响较较小。小。第10页，本讲稿共180页 2 解离度解离度 弱酸、弱碱在溶液中解离的程度可以弱酸、弱碱在溶液中解离的程度可以用解离度用解离度 表示。表示。HAc 的解离度的解离度 表示平衡表示平衡时时已已经经解解离的醋酸的离的醋酸的浓浓度与醋酸起始度与醋酸起始浓浓度之比，即度之比，即 H+c0 Kac0 c0Ka c0第11页，本讲稿共180页解离度解离度 常用百分数表示。常用百分数表示。平平衡衡常常数数 Ka 和和 Kb不不随随浓浓度度变变化化，但但解解离度离度 ，却

6、随起始浓度的变化而变化。，却随起始浓度的变化而变化。从上式可以看出，从上式可以看出，K 一定一定时时起始起始浓浓度度 c0 越小，解离度越小，解离度 值值越大。越大。NH3 H2O 的解离度的解离度 Kb c0第12页，本讲稿共180页例例 81（1）计算）计算 0.10 moldm3 HAc 溶液的溶液的 H+和解离度；和解离度；已知已知 HAc 的的 Ka 1.8 105，NH3 H2O 的的 Kb 1.8 105。（2）计算）计算 1.0 10 3 moldm3 NH3 H2O 的的 OH 和解离度。和解离度。第13页，本讲稿共180页平衡相平衡相对浓对浓度度 0.10 x x x解：（

7、解：（1）反反应应方程式方程式 HAc Ac H+起始相起始相对浓对浓度度 0.10 0 0其中其中 x 表示平衡表示平衡时时已解离的已解离的 HAc 的的浓浓度度例例 81（1）计算）计算 0.10 moldm3 HAc 溶液的溶液的 H+和解离度；和解离度；第14页，本讲稿共180页平衡相平衡相对浓对浓度度 0.10 x x x HAc Ac H+起始相起始相对浓对浓度度 0.10 0 0Ka H+Ac HAc x2 0.10 x 1.8 105第15页，本讲稿共180页 由于由于 c0 400 Ka，故可以使用近似，故可以使用近似计计算公式算公式 故故 H+1.34 103 moldm3

8、 H+Kac0 0.10 1.8 10 5 即平衡时已解离的即平衡时已解离的 H+1.34 103 moldm3 第16页，本讲稿共180页故故 100%1.34%1.34 1030.10 100%HAc 已解离已解离 HAc 起始起始第17页，本讲稿共180页 解一元二次方程解一元二次方程 x2 0.10 x 1.8 105 若不若不使用近似使用近似计计算公式算公式 故故 100%1.33%1.33 1030.10得得 x 1.33 103与与 1.34%相比，近似计算的误差很小。相比，近似计算的误差很小。第18页，本讲稿共180页 （2）计算）计算 1.0 10 3 moldm3 NH3

9、H2O 的的 OH 和解离度。和解离度。解：（解：（1）反反应应方程式方程式起始相起始相对浓对浓度度 1.0 10 3 0 0其中其中 y 表示平衡表示平衡时时已解离的已解离的 NH3 H2O 的的浓浓度度平衡相平衡相对浓对浓度度 1.0 10 3 y y y NH3 H2O NH4+OH第19页，本讲稿共180页 NH3 H2O NH4+OH平衡相平衡相对浓对浓度度 1.0 10 3 y y yKb OH NH4+NH3 H2O y2 1.0 10 3 y 1.8 105第20页，本讲稿共180页 由于由于 c0 400 Ka 或或 400 时，可以时，可以近似计算。近似计算。c0Ka 这种

10、近似计算条件的实质，是起始浓度这种近似计算条件的实质，是起始浓度足够大，解离常数足够小，以保证解离部分足够大，解离常数足够小，以保证解离部分可以忽略。可以忽略。第23页，本讲稿共180页 达到平衡后，向溶液中加入固体达到平衡后，向溶液中加入固体 NaAc 3 同离子效应同离子效应 HAc H+Ac 强电解质完全解离强电解质完全解离 NaAc Na+Ac 由于由于 Ac 的引入，将破坏已建立的弱的引入，将破坏已建立的弱电解质的解离平衡电解质的解离平衡 第24页，本讲稿共180页 Ac 增多，弱电解质的解离平衡左增多，弱电解质的解离平衡左移，使移，使 HAc 的解离度减小。的解离度减小。在氨水中加

11、入在氨水中加入 NH4Cl 时，同样会使时，同样会使氨水的解离度氨水的解离度降低降低。HAc H+Ac第25页，本讲稿共180页 在弱电解质的溶液中，加入与其具在弱电解质的溶液中，加入与其具有相同离子的强电解质，从而使解离平有相同离子的强电解质，从而使解离平衡左移，降低弱电解质的解离度。衡左移，降低弱电解质的解离度。这种现象称为同离子效应。这种现象称为同离子效应。第26页，本讲稿共180页例例82 如果在如果在 0.10 moldm3 HAc 溶液溶液中加入固体中加入固体 NaAc，使，使 NaAc 的浓度达到的浓度达到 0.20 mol dm3。求该溶液的。求该溶液的 H+和解离和解离度度

12、。t0 0.10 0 0 t平平 0.10 x x 0.20+x 解：解：HAc H+Ac其中其中 x 代表已解离的醋酸浓度。代表已解离的醋酸浓度。第27页，本讲稿共180页x（0.20+x）0.10 xKa H+Ac HAc c0 400 Ka，加上同离子效应，可以，加上同离子效应，可以近似计算，即近似计算，即 0.20+x 0.10 x 0.10 t平平 0.10 x x 0.20+x HAc H+Ac 1.8 105 0.20 x 0.10Ka 第28页，本讲稿共180页解离度解离度明显降低。明显降低。得得 x 9.0 106 与例与例 81 中中 1.34%相比，相比，这就是同离子效应

13、。这就是同离子效应。解方程解方程 1.8 105 0.20 x 0.10解离度解离度 9.0 103%第29页，本讲稿共180页812 水的解离平衡和溶液的水的解离平衡和溶液的 pH 1 水的离子积常数水的离子积常数 K H+OH K 称为水的离子积常数，经常用称为水的离子积常数，经常用 Kw 表示。表示。常温下常温下 Kw 1.0 1014。H2O（l）H+（aq）+OH（aq）第30页，本讲稿共180页 Kw 是标准平衡常数，式中都是相对是标准平衡常数，式中都是相对浓度。浓度。注意，有单位的浓度是实际浓度。注意，有单位的浓度是实际浓度。由于本章中使用相对浓度次数极多，由于本章中使用相对浓度

14、次数极多，故省略其除以故省略其除以 c 的写法。的写法。第31页，本讲稿共180页 T 升高时，升高时，K 值变大；降低时，值变大；降低时，K 值值变小。变小。H2O H+OH H 0 吸热反应吸热反应 Kw 是标准平衡常数，故根据是标准平衡常数，故根据 Kw 利利用公式用公式可以求得水的解离反应的可以求得水的解离反应的 。r Gm rGm =RT ln K 第32页，本讲稿共180页 在溶液中，只要在溶液中，只要 H2O，H+和和 OH 共共存，三者之间就存在如下的数量关系：存，三者之间就存在如下的数量关系：H+OH Kw 不论溶液是酸性，碱性，还是中性。不论溶液是酸性，碱性，还是中性。常温

15、下，常温下，H+107 moldm3 表示表示中性。中性。非常温时，非常温时，溶液的中性标志只能是溶液的中性标志只能是 H+OH 第33页，本讲稿共180页 2 溶液的溶液的 pH pH 表示表示 lg H+pOH 表示表示 lg OH 所以所以 pKw pH +pOH 所以常温下所以常温下 pH +pOH 14 因为因为 Kw H+OH 因为常温下因为常温下 Kw 1.0 1014第34页，本讲稿共180页 但当某温度下，水的离子但当某温度下，水的离子积积常数常数 Kw 不不等于等于 1.0 10 14，pKw 不等于不等于14 时时，中性溶，中性溶液中液中 pH 和和 pOH 都不等于都不

16、等于 7。pH pOH 是中性溶液的根本是中性溶液的根本标标志。志。pH 和和 pOH 的取值范围一般是的取值范围一般是 1 14，但也有时超出。但也有时超出。如如 H+10 moldm3，则可以认为，则可以认为pH 1 第35页，本讲稿共180页3 酸碱指示剂酸碱指示剂 能通过颜色变化指示溶液的酸碱性的物能通过颜色变化指示溶液的酸碱性的物质，如石蕊，酚酞，甲基橙等，称为酸碱指质，如石蕊，酚酞，甲基橙等，称为酸碱指示剂。示剂。现以甲基橙为例，说明指示剂的变色原现以甲基橙为例，说明指示剂的变色原理。理。酸碱指示剂一般是弱的有机酸。酸碱指示剂一般是弱的有机酸。甲基橙（指示剂）甲基橙（指示剂）简单表

17、示为简单表示为 HIn。第36页，本讲稿共180页 甲基橙的解离平衡可以表示为甲基橙的解离平衡可以表示为 分子分子 HIn 显红色，显红色，HIn In+H+溶液中溶液中 In HIn 时，溶液显橙色。时，溶液显橙色。而酸根离子而酸根离子 In 显黄色。显黄色。第37页，本讲稿共180页 向橙色溶液中加酸，向橙色溶液中加酸，H+增大，平衡增大，平衡左移，左移，HIn 增增多，到一定程度时，溶液多，到一定程度时，溶液显显红色；红色；向橙色溶液中加碱，向橙色溶液中加碱，OH 增大，平增大，平衡右移，衡右移，In 增增多，到一定程度时，溶多，到一定程度时，溶液显液显黄色。黄色。HIn In+H+第3

18、8页，本讲稿共180页平衡常数表达式为平衡常数表达式为 Ki H+In HIn HIn In+H+Ki 4 104 In HIn H+Ki 于是有于是有Ki 为指示剂甲基橙的酸式解离常数。为指示剂甲基橙的酸式解离常数。第39页，本讲稿共180页溶液中溶液中 In HIn，这时溶液显橙这时溶液显橙色，介于红色和黄色之间。色，介于红色和黄色之间。In HIn H+Ki 根据根据 当当 H+Ki，即，即 pH pKi 时，时，pH pKa 称为指示剂的理论变色点。称为指示剂的理论变色点。第40页，本讲稿共180页 距离理论变色点很近时，显色并不明距离理论变色点很近时，显色并不明显，因为任何一种物质的

19、优势都还不够大。显，因为任何一种物质的优势都还不够大。当当 HIn 10 In 时，显红色；时，显红色；当当 In 10 HIn 时，显黄色。时，显黄色。这时有关系式这时有关系式 pH pKa 1 这是指示剂的变色范围。这是指示剂的变色范围。第41页，本讲稿共180页 其理论变色点为其理论变色点为 pH pKi 3.4 仍以甲基橙为例，仍以甲基橙为例，HIn In+H+Ka 4 104 各种颜色互相掩盖的能力并不相各种颜色互相掩盖的能力并不相同，同，所以各种指示剂的实际变色范围并不恰好所以各种指示剂的实际变色范围并不恰好在在 pKa 1 间隔中。间隔中。第42页，本讲稿共180页 而当而当 I

20、n 10 HIn 时，才时，才显黄色即碱色。显黄色即碱色。红色易显色，对甲基橙，红色易显色，对甲基橙，当当 HIn 2 In 时，就可以显时，就可以显红色，即酸色；红色，即酸色；故甲基橙的实际变色范围故甲基橙的实际变色范围 pH 在在 3.1 4.4 之间。之间。第43页，本讲稿共180页指示指示剂剂变变色范色范围围 pH酸酸 色色碱碱 色色溴酚溴酚蓝蓝3.0 4.6黄黄蓝蓝溴百里酚溴百里酚蓝蓝6.0 7.6黄黄蓝蓝中性中性红红6.8 8.0红红亮黄亮黄酚酚 酞酞8.2 10.0无色无色紫紫红红达旦黄达旦黄12.0 13.0黄黄红红常见的几种酸碱指示剂常见的几种酸碱指示剂第44页，本讲稿共18

21、0页813 多元弱酸的解离平衡多元弱酸的解离平衡 对于多元酸的判断，要根据分子中可以对于多元酸的判断，要根据分子中可以解离的氢原子的个数。解离的氢原子的个数。有时酸分子中的某个氢原子不能解离。有时酸分子中的某个氢原子不能解离。如亚磷酸如亚磷酸 H3PO3 分子中有三个氢原子，分子中有三个氢原子，但它是二元酸，因为只有两个可以解离的氢但它是二元酸，因为只有两个可以解离的氢原子。原子。第45页，本讲稿共180页 多元酸在水中是分步多元酸在水中是分步电电离的，以离的，以氢氢硫酸硫酸的解离的解离为为例例K1 H+HS H2S 1.1 10 7K2 H+S2 HS 1.3 10 13 H2S H+HS

22、HS H+S2第46页，本讲稿共180页 H2S 的的 K1 是是 K2 的的 106 倍，由第二步解倍，由第二步解离出的离出的 H+极少。极少。K1 1.1 107 K2 1.3 1013 其余的二元弱酸，如其余的二元弱酸，如 H2CO3，H2C2O4 也是这样。也是这样。第47页，本讲稿共180页 可以从两个方面说明其原因。可以从两个方面说明其原因。首先，首先，H2S 中第一步解离出的中第一步解离出的 H+要要克服负一价离子克服负一价离子 HS 的引力；的引力；故第二个故第二个 H+的解离更难。的解离更难。而第二步从而第二步从 HS 中解离出的中解离出的 H+要要克服负二价离子克服负二价离

23、子 S2 的引力。的引力。第48页，本讲稿共180页 其次，从平衡的角度看问题。其次，从平衡的角度看问题。也给第二个也给第二个 H+的解离增加难度。的解离增加难度。第一步解离出的第一步解离出的 H+，使第二步的解离，使第二步的解离平衡左移平衡左移 结论：结论：二元弱酸的二元弱酸的 H+由第一步解由第一步解离决定。离决定。HS H+S2第49页，本讲稿共180页 第二步解离中，解离掉的第二步解离中，解离掉的 HS与第二步与第二步解离得到的解离得到的 H+一样少，也可以忽略。一样少，也可以忽略。故溶液的故溶液的 HS 也由第一步解离所决也由第一步解离所决定。定。在常温常在常温常压压下，下，H2S

24、气体在水中的气体在水中的饱饱和和浓浓度度约为约为 0.10 moldm3，据此可以，据此可以计计算出硫算出硫化化氢饱氢饱和溶液中的和溶液中的 H+，HS 和和 S2。第50页，本讲稿共180页K1 1.1 107，足够小，可近似计算。足够小，可近似计算。第一步第一步 H2S H+HS t0 0.10 0 0 t平平 0.10 x x x 1.1 107 x2 0.10 xK1 H+HS H2S K1 x2 0.10第51页，本讲稿共180页 解得解得 x 1.05 104且且 HS 1.05 104 moldm3 1.1 107 x2 0.10 即即 H+1.05 104 moldm3 第52

25、页，本讲稿共180页第二步第二步 HS H+S2 虽然是第二步解离平衡，但虽然是第二步解离平衡，但 K2 表达式中表达式中的的 H+并不表示第二步的产生的并不表示第二步的产生的 H+。K2 H+S2 HS 1.3 10 13 它是两步解离出的它是两步解离出的 H+的总和，近似的总和，近似等于第一步的等于第一步的 H+。式中式中 HS 是是第一步产生的减去第二步第一步产生的减去第二步消耗的，但近似等于第一步产生的消耗的，但近似等于第一步产生的 HS。第53页，本讲稿共180页 因为因为 H+HS S2 即即 S2 K2 1.3 1013 moldm3 结论结论:二元弱酸的酸根的浓度在数值二元弱酸

26、的酸根的浓度在数值上等于上等于 K2。K2 H+S2 HS 所以所以第54页，本讲稿共180页 在同一溶液中，同一种离子只能有一个在同一溶液中，同一种离子只能有一个浓度。这是处理溶液中平衡问题的关键。浓度。这是处理溶液中平衡问题的关键。如果将如果将 H2S 的的 K1 和和 K2 的表达式相乘，的表达式相乘，可得反应可得反应 H2S 2 H+S2 的平衡常数的平衡常数 K 的表达式的表达式为为K H+2 S2 H2S K1 K2 1.4 10 20第55页，本讲稿共180页 例例83 （1）求求 0.010 moldm3 的的 H2S溶液中溶液中 H+，HS及及 S2 的浓度。的浓度。（2）若

27、向上述溶液中加几滴浓盐酸，使）若向上述溶液中加几滴浓盐酸，使其浓度达到其浓度达到 0.010 moldm3，求溶液中，求溶液中 S2 的浓度。的浓度。已知已知 K1 1.1 107 K2 1.3 1013第56页，本讲稿共180页 H2S H+HS t0 0.010 0 0 t平平 0.010 x x 1.1 107K1 H+HS H2S x2 0.010解：解：（1）二元弱酸的）二元弱酸的 H+由第一步由第一步解离决定。解离决定。解得解得 x 3.3 105 即即 H+HS 3.3 105 moldm3 第57页，本讲稿共180页第二步第二步 HS H+S2K2 H+S2 HS 1.3 10

28、 13 因为因为 H+HS S2 即即 S2 K2 1.3 1013 moldm3 K2 H+S2 HS 所以所以第58页，本讲稿共180页 （2）盐酸完全解离，使体系中盐酸完全解离，使体系中 H+0.010 moldm3，在这样的酸度下，已解离的，在这样的酸度下，已解离的 H2S 以及以及H2S 解离出的解离出的 H+均可以忽略不均可以忽略不计。设计。设 S2 为为 y，故有，故有K H+2 S2 H2S H2S 2 H+S2t平平 0.010 0.010 y 1.4 10 20 0.0102 y 0.010解得解得 y 1.4 10 20即即 S2 1.4 1020 moldm3 第59页

29、，本讲稿共180页 和二元酸相似，三元酸也是分步解离和二元酸相似，三元酸也是分步解离的，的，K1，K2，K3 相差很大。相差很大。从多元酸的从多元酸的讨论讨论中可得中可得类类似似结论结论：（3）负二价的酸根离子的浓度等于第）负二价的酸根离子的浓度等于第二级电离常数二级电离常数 K2。（1）其其 H+是由第一步解离决定；是由第一步解离决定；（2）负负一价酸根离子的一价酸根离子的浓浓度等于体系度等于体系中的中的 H+；第60页，本讲稿共180页例例84 已知已知 H3PO4 的各级解离常数的各级解离常数K1 7.1 10 3 K2 6.3 10 8 K3 4.8 10 13 解：因解：因为为 K1

30、 K2 K3，体系中的体系中的 H+由磷酸由磷酸的第一步解离决定。的第一步解离决定。H3PO4 H+HPO4 起始起始浓浓度：度：c0 0 0 平衡平衡浓浓度：度：c0 H+H+H+求求 H3PO4 的起始浓度的起始浓度 c0 多大时，体系中多大时，体系中 PO43的浓度为的浓度为 4.0 1018 moldm-3。第61页，本讲稿共180页K1 H+H2PO4 2 H3PO4 H+2c0 H+H3PO4 H+HPO4 平衡平衡浓浓度：度：c0 H+H+H+K1 H+2c0+H+所以所以 （1）第62页，本讲稿共180页第三步解离第三步解离 HPO42 H+PO43 K3 H+PO4 3 HP

31、O4 2 所以所以 H+K3 HPO4 2 PO4 3 式中式中 HPO4 2 K2 H+K2 K3 PO4 3 得得第63页，本讲稿共180页 H+K2 K3 PO4 3 6.3 10 8 4.8 10 134.0 10 18 7.6 10 3将将 H+代入式（代入式（81）K1 H+2c0+H+所以所以 7.1 10 3+7.6 10 3 7.6 10 3 2（）1.6 10 2故故 H3PO4 的起始浓度为的起始浓度为 1.6 10-2 moldm-3。第64页，本讲稿共180页 现拟在现拟在 1dm3 的水溶液中，将的水溶液中，将 0.01 mol的的 M2+转化成转化成 MY。814

32、 缓缓冲溶液冲溶液 许多化学反应要在一定的许多化学反应要在一定的 pH 下进行。下进行。反应条件为反应条件为 pH 为为 6 8例如例如 M2+H2Y MY +2 H+第65页，本讲稿共180页 实际上，当反应完成实际上，当反应完成 5%时，时，即即产产生生 1.0 103 mol H+，使使溶溶液液 pH 3。反应能否实现？反应能否实现？早已破坏了反应条件。因此反应不能早已破坏了反应条件。因此反应不能进行下去。进行下去。第66页，本讲稿共180页 如何控制反应体系的如何控制反应体系的 pH，以满足反应，以满足反应的条件呢的条件呢？人们研究出一种能够抵抗外来少量酸碱人们研究出一种能够抵抗外来少

33、量酸碱的影响，和较多水的稀释的影响，保持体系的影响，和较多水的稀释的影响，保持体系 pH 变化不大的溶液。变化不大的溶液。我们称之为缓冲溶液。我们称之为缓冲溶液。第67页，本讲稿共180页 下面以下面以 HAc 和和 NaAc 为例，对问题进行为例，对问题进行分析。分析。缓冲作用的原理与前面讲过的同离子效应缓冲作用的原理与前面讲过的同离子效应有密切的关系。有密切的关系。缓冲溶液一般是由弱酸和弱酸盐组成或由缓冲溶液一般是由弱酸和弱酸盐组成或由弱碱和弱碱盐组成的。弱碱和弱碱盐组成的。例如例如 HAc 和和 NaAc，NH3H2O 和和 NH4Cl 等都可以配制成保持不同等都可以配制成保持不同 pH

34、 的缓冲溶液。的缓冲溶液。第68页，本讲稿共180页c平平 c酸酸 H+H+c盐盐+H+近似有近似有 c酸酸 H+c盐盐HAc H+AcKa H+c盐盐 c酸酸 所以所以 H+Ka c盐盐 c酸酸 溶液中存在起始浓度为溶液中存在起始浓度为 c酸酸 的弱酸的解离的弱酸的解离平衡，由于起始浓度为平衡，由于起始浓度为 c盐盐 的强电解质弱酸盐的强电解质弱酸盐NaAc 的存在，故平衡时各物质的浓度如下的存在，故平衡时各物质的浓度如下 第69页，本讲稿共180页 取负对数取负对数 pH pKa lg c盐盐 c酸酸 上式上式说说明：明：缓缓冲溶液的冲溶液的 pH 首先首先决定于弱酸的决定于弱酸的 Ka

35、值值，其次决定于弱酸，其次决定于弱酸和弱酸和弱酸盐盐的的浓浓度之比。度之比。H+Ka c盐盐 c酸酸第70页，本讲稿共180页例例85 缓冲溶液缓冲溶液中有中有 1.00 mol dm3 的的 HAc和和 1.00 moldm3 的的 NaAc，试计算，试计算求求 （1）缓冲溶液的）缓冲溶液的 pH；（2）将将 10.0 cm3 1.00 moldm3 HCl 溶液加溶液加入到入到 1.0 dm3 该缓冲溶液中引起的该缓冲溶液中引起的 pH 变化；变化；（3）将将 10.0 cm3 1.00 moldm3 NaOH 溶液溶液加入到加入到 1.0 dm3 该缓冲溶液中引起的该缓冲溶液中引起的 p

36、H 变化；变化；第71页，本讲稿共180页 因为因为 c酸酸 c盐盐 1.00 moldm3 故故 pH pKa 4.74 解：解：（1）根据根据 pH pKa lg c盐盐 c酸酸 （4）将）将 1.0 dm3 该溶液加水稀释至该溶液加水稀释至 10 dm3，引起的，引起的 pH 变化。变化。第72页，本讲稿共180页 Ac 1.0 0.01 0.99 HAc 1.0 +0.01 1.0 1 （2）在在 1.0 dm3 缓冲溶液中，含缓冲溶液中，含 HAc 和和NaAc 各各 1.0 mol，加入的盐酸相当于，加入的盐酸相当于 0.01 mol H+，它将消耗，它将消耗 0.01 mol N

37、aAc 并生成并生成 0.01 mol HAc，故有，故有浓度浓度 根据根据 pH pKa lg c盐盐 c酸酸第73页，本讲稿共180页 加入加入 10.0 cm3 1.00 moldm3 HCl 溶液溶液后，缓冲溶液的后，缓冲溶液的 pH 几乎没有变化。几乎没有变化。若将这些若将这些 HCl 溶液加入到溶液加入到 1.0 dm3 纯水纯水中，中，pH 将从将从 7 变化为变化为 2。4.73 pH 4.74 lg 0.99 1.01所以所以 第74页，本讲稿共180页 HAc 1.0 0.01 0.99 Ac 1.0 +0.01 1.0 1 （3）在在 1.0 dm3 缓冲溶液中，加入的缓

38、冲溶液中，加入的 氢氧化钠相当于氢氧化钠相当于 0.01 mol OH，它将消耗，它将消耗 0.01 mol 的的 HAc 并生成并生成 0.01 mol NaAc，故，故有有浓度浓度 根据根据 pH pKa lg c盐盐 c酸酸第75页，本讲稿共180页 加入加入 10.0 cm3 1.00 moldm3 NaOH 溶溶液后，缓冲溶液的液后，缓冲溶液的 pH 几乎没有变化。几乎没有变化。若将这些若将这些 NaOH 溶液加入到溶液加入到 1.0 dm3 纯纯水中，水中，pH 将从将从 7 变化为变化为 12。4.75 pH 4.74 lg 1.01 0.99所以所以 第76页，本讲稿共180页

39、 故故该缓该缓冲溶液的冲溶液的 pH 不不变变。（3）将将 1.0 dm3 该溶液加水稀释至该溶液加水稀释至 10 dm3，c酸酸 和和 c盐盐 的数值均变化为原来的十分的数值均变化为原来的十分之一，但两者的比值不变。之一，但两者的比值不变。根据根据 pH pKa lg c盐盐 c酸酸 例题的计算结果说明，分别加入这些盐例题的计算结果说明，分别加入这些盐酸和酸和 NaOH，纯水的，纯水的 pH 将改变将改变 5 个单位。个单位。相比之下可以清楚地看到缓冲溶液对外相比之下可以清楚地看到缓冲溶液对外来少量强酸和强碱的抵抗作用。来少量强酸和强碱的抵抗作用。第77页，本讲稿共180页 在在 HAc 和

40、和 NaAc 的混合溶液中的混合溶液中 Ac 可以抵抗可以抵抗 H+，或者说其可与，或者说其可与 H+结合生成结合生成 HAc；上例中的上例中的 HAc 和和 Ac 即为缓冲对。即为缓冲对。而而 HAc 可以抵抗可以抵抗 OH，或者说其可，或者说其可与与 OH 反应生成反应生成 Ac。缓缓冲溶液中冲溶液中发挥发挥作用的弱酸和弱酸作用的弱酸和弱酸盐盐（或弱碱和弱碱（或弱碱和弱碱盐盐）称）称为缓为缓冲冲对对。第78页，本讲稿共180页 缓冲对的浓度大时，缓冲溶液抵抗外缓冲对的浓度大时，缓冲溶液抵抗外来少量酸碱的影响，保持体系来少量酸碱的影响，保持体系 pH 不变化不变化的能力强。的能力强。我们说它

41、的缓冲容量大。我们说它的缓冲容量大。若稀释的倍数过大时，若稀释的倍数过大时，pH 的变化也的变化也会增大。会增大。即使稀释后溶液的即使稀释后溶液的 pH 变化还不大，变化还不大，但缓冲对的浓度变小，会影响缓冲溶液的但缓冲对的浓度变小，会影响缓冲溶液的缓冲容量。缓冲容量。第79页，本讲稿共180页 为了保证缓冲能力的均衡，缓冲对中两种为了保证缓冲能力的均衡，缓冲对中两种物质的浓度要接近为好。物质的浓度要接近为好。这时有这时有 pH pKa 1 这一这一 pH 范围，称为缓冲范围。范围，称为缓冲范围。当然当然 1 时缓冲溶液的效果最好。时缓冲溶液的效果最好。c盐盐 c酸酸 一般应在一般应在 之间。

42、之间。110101第80页，本讲稿共180页 下面讨论以弱碱下面讨论以弱碱 弱碱盐弱碱盐 NH3 H2O NH4Cl 配制的缓冲溶液配制的缓冲溶液Kb OH c盐盐 c酸酸 NH3 H2O NH4+OH c碱碱 c盐盐 OH 所以所以 OH Kb c盐盐 c碱碱 pOH pKb lg c盐盐 c碱碱第81页，本讲稿共180页缓冲溶液的缓冲溶液的 pH 计算公式为计算公式为 pOH pKb lg c盐盐 c碱碱 pH pKa lg c盐盐 c酸酸第82页，本讲稿共180页例例6 用用 NH3 H2O 和和 NH4Cl 配制配制 pH10的缓冲溶液，求比值的缓冲溶液，求比值 。c盐盐 c碱碱解：弱

43、碱解：弱碱 NH3 H2O 的的Kb 1.8 10 5pH 10 的的缓缓冲溶液，其冲溶液，其 pOH 4，pOH pKb lg c盐盐 c碱碱根据公式根据公式 lg c盐盐 c碱碱所以所以 pKb pOH第83页，本讲稿共180页lg c盐盐 c碱碱 pKb pOH lg 1.8 105 4 0.74 c盐盐 c碱碱所以所以 5.5 使用氨水和氯化铵配制上述缓冲溶液使用氨水和氯化铵配制上述缓冲溶液时，两者的浓度均不得过低，注意保证缓时，两者的浓度均不得过低，注意保证缓冲容量。冲容量。第84页，本讲稿共180页82 盐盐的水解的水解 盐解离出的离子，盐解离出的离子，与水作用，使水的解与水作用，

44、使水的解离平衡发生移动从而影响溶液的酸碱性。离平衡发生移动从而影响溶液的酸碱性。水解过程中，溶液水解过程中，溶液 pH 经常发生变化。经常发生变化。这种作用叫做盐的水解。这种作用叫做盐的水解。第85页，本讲稿共180页821 水解平衡常数水解平衡常数 1 弱酸强碱盐弱酸强碱盐 水解平衡常数用水解平衡常数用 Kh 表示表示 Ac+H2O HAc +OHK h HAc OH Ac 第86页，本讲稿共180页 HAc OH Ac H+H+OH H+Ac H+HAc K h HAc OH Ac Ac+H2O HAc +OH第87页，本讲稿共180页 1.0 1014 1.8 105 5.56 1010

45、 Kw Ka Kh OH H+Ac H+HAc Kh 第88页，本讲稿共180页 2 强酸弱碱盐强酸弱碱盐 H+K h NH3 H2O NH4+OH OH H+OH OH NH4+NH3 H2O NH4+H2O NH3 H2O +H+第89页，本讲稿共180页 1.0 1014 1.8 105所以所以 Kw Kb Kh 5.6 1010 NH4+H2O NH3 H2O +H+由于盐的水解平衡常数相当小，故计由于盐的水解平衡常数相当小，故计算中可以采用近似的方法来处理。算中可以采用近似的方法来处理。第90页，本讲稿共180页 3 弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐 H+OH OH H+K h NH3 H2O

46、NH4+Ac HAc NH4+Ac+H2O NH3 H2O +HAc H+OH K h NH3 H2O NH4+OH Ac HAc H+第91页，本讲稿共180页 Kw Kb Ka Kh 3.1 105 1.0 1014 1.8 105 1.8 105 NH4Ac 的双水解的平衡常数为的双水解的平衡常数为 3.1 105，与与 Ac，NH4+各自的水解平衡常数各自的水解平衡常数 5.6 1010 相比，是相当大的。相比，是相当大的。第92页，本讲稿共180页 水解后生成的弱酸和弱碱，其解离平衡水解后生成的弱酸和弱碱，其解离平衡常数常数 Ka 和和 Kb 越小，则盐类的水解平衡常越小，则盐类的水

47、解平衡常数数 Kh 越越 大，在其他条件相同时，其水解程大，在其他条件相同时，其水解程度越大。度越大。综综合以上合以上结论结论 Kw Kb Ka Kh Kw Kb Kh Kw Ka Kh 第93页，本讲稿共180页 例如，同样条件下，例如，同样条件下，NaAc 比比 NaF 的水的水解程度大，生成的溶液的碱性更强。解程度大，生成的溶液的碱性更强。这是由于这是由于 Ka（HAc）1.8 105 小小 Ka（HF）6.3 104 大大 盐类水解反应吸热，盐类水解反应吸热，H 0，T 增高时，增高时，Kh 增大。增大。故升高温度有利于水解反应的进行。故升高温度有利于水解反应的进行。第94页，本讲稿共

48、180页 若不加热，水解不明显。若不加热，水解不明显。例如例如 Fe3+的水解的水解 Fe3+3 H2O Fe OH 3 +3 H+（）加热时颜色逐渐加深，最后得到深棕加热时颜色逐渐加深，最后得到深棕色的色的 Fe OH 3 沉淀。沉淀。（）第95页，本讲稿共180页822 水解度和水解平衡的水解度和水解平衡的计计算算1 单单水解水解过过程的程的计计算算 NaAc 水解反水解反应应的方程式如下的方程式如下 Ac H2O HAc OH 起始起始浓浓度：度：c0 0 0 平衡平衡浓浓度：度：c0 x x xKh Kw Ka HAc OH Ac 第96页，本讲稿共180页 Kh 很小，近似有很小，近

49、似有 Ac c0，即，即 Kh OH 2 c0 因为因为 Kw Ka Kh 所以所以 OH c0 Kh OH c0 Kw Ka 所以所以第97页，本讲稿共180页 用用 h 表示水解度，则表示水解度，则 关键是已经水解掉的盐的浓度关键是已经水解掉的盐的浓度 c盐盐，用什么来代表。用什么来代表。h 100%c盐（已水解）盐（已水解）c0 例如，可以用例如，可以用 OH 表示已经水表示已经水解了的解了的 Ac 。Ac H2O HAc OH 第98页，本讲稿共180页 所以所以 h OH c0 c0Kw Ka c Kw c0 Ka h 100%c盐（已水解）盐（已水解）c0第99页，本讲稿共180页

50、 NH4Cl 是典型的是典型的强强酸弱碱酸弱碱盐盐，其，其水解反应水解反应的方程式、的方程式、H+以及以及水解度表达式如下水解度表达式如下 Kh c0 Kw c0 Kb h c0 Kh H+h c0 H+c0 Kw Kb H+NH4+H2O NH3 H2O +H+第100页，本讲稿共180页例例87 求求 0.10 mol dm3 的的 NH4Cl 溶液溶液的的 pH 和水解度。和水解度。0.10 1014 1.8 105 H+7.5 106 解：解：NH4+H2O NH3 H2O +H+c0 Kw Kb H+所以所以 pH 5.13第101页，本讲稿共180页 100%7.5 1060.10