酸碱质子理论优秀PPT.ppt
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1、第第9章章 酸碱平衡酸碱平衡n n9-1 酸碱质子理论n n9-2 水的离子积和PHn n9-3 酸碱盐溶液中的电离平衡n n9-4 水溶液化学平衡的计算n n9-5 缓冲溶液n n9-6酸碱指示剂n n习题 酸指在水中电离出的阳离子全部为酸指在水中电离出的阳离子全部为H+碱指在水中电离出的阴离子全部为碱指在水中电离出的阴离子全部为OH-H2SO4=HSO4+H+NaOH=Na+OH-中和反应的实质中和反应的实质 H+OH-=H2O 水溶液中弱电解质部分电离水溶液中弱电解质部分电离Svante August Arrhenius 瑞典化学家瑞典化学家 6-1 6-1 酸碱理论酸碱理论酸碱理论酸碱
2、理论-酸碱质子理论酸碱质子理论酸碱质子理论酸碱质子理论一一 酸碱质子理论酸碱质子理论 1 1、酸碱的定义、酸碱的定义酸:凡能给出质子的物质是酸。酸:凡能给出质子的物质是酸。碱:凡能接受质子的物质是碱。碱:凡能接受质子的物质是碱。HCl HCl、NH4+NH4+、HSO4-HSO4-是酸;是酸;Cl-Cl-、NH3NH3、HSO4-HSO4-碱。碱。如:如:HCl HCl H+Cl-H+Cl-酸酸 =质子质子+碱碱Cl-Cl-离子是离子是HClHCl的共轭碱,而的共轭碱,而HClHCl是是Cl-Cl-离子的共轭酸离子的共轭酸2.2.共轭酸碱对共轭酸碱对:依靠获或给质子相互依存依靠获或给质子相互依
3、存de de 酸碱酸碱对叫共轭酸碱对对叫共轭酸碱对 HA HA H+A-H+A-共轭酸共轭酸 共轭碱共轭碱酸酸酸酸共轭碱共轭碱共轭碱共轭碱名称名称名称名称化学式化学式化学式化学式化学式化学式化学式化学式名称名称名称名称高氯酸高氯酸高氯酸高氯酸HClOHClO4 4ClOClO4 4-高氯酸根高氯酸根高氯酸根高氯酸根硫酸硫酸硫酸硫酸HH2 2SOSO4 4HSOHSO4 4-硫酸氢根硫酸氢根硫酸氢根硫酸氢根硫酸氢根硫酸氢根硫酸氢根硫酸氢根HSOHSO4 4-SOSO4 42-2-硫酸根硫酸根硫酸根硫酸根水合氢离子水合氢离子水合氢离子水合氢离子HH3 3OO+HH2 2OO水水水水水水水水HH2
4、2OOOHOH-氢氧根氢氧根氢氧根氢氧根铵离子铵离子铵离子铵离子NHNH4 4+NHNH3 3氨氨氨氨氨氨氨氨NHNH3 3NHNH2 2-氨基离子氨基离子氨基离子氨基离子氢溴酸氢溴酸氢溴酸氢溴酸HBrHBrBr Br-溴离子溴离子溴离子溴离子酸和碱可是分子酸和碱可是分子酸和碱可是分子酸和碱可是分子,离子离子离子离子 两性酸碱两性酸碱两性酸碱两性酸碱,HSO4 ,HSO4 质子论没盐概念。质子论没盐概念。质子论没盐概念。质子论没盐概念。共轭酸越强,它的共轭碱越弱;共轭碱越强,它共轭酸越强,它的共轭碱越弱;共轭碱越强,它的共轭酸越弱。的共轭酸越弱。如:如:H2OH2OH+OH-H+OH-水为最弱
5、的酸,它的共轭碱是最强的碱。水为最弱的酸,它的共轭碱是最强的碱。2 2 酸的强度:酸的强度:KaKa酸常数定量衡量酸强度酸常数定量衡量酸强度 强酸给质子实力强。强酸给质子实力强。HClO4HClO4、HClHCl、HNO3HNO3、H2SO4H2SO4等。等。碱的强度:接受质子实力气度碱的强度:接受质子实力气度-Kb-Kb强碱具高度接受质子的实力。强碱具高度接受质子的实力。OH-OH-、PO43-PO43-离子。离子。3 3、应用、应用、应用、应用 (1)(1)酸碱反应酸碱反应酸碱反应酸碱反应实质:两个共轭酸碱对间的质子传递。实质:两个共轭酸碱对间的质子传递。实质:两个共轭酸碱对间的质子传递。
6、实质:两个共轭酸碱对间的质子传递。例如:例如:例如:例如:HCl +NHHCl +NH3 3 =NH =NH4 4+Cl +Cl-酸酸1 碱碱2 =酸酸2 碱碱1NH3和和HCl的反应,在水溶液中或气相,实质都一样的反应,在水溶液中或气相,实质都一样即即HCl是酸,放出质子给是酸,放出质子给NH3,转变为它的共轭碱转变为它的共轭碱Cl-NH3是碱,接受质子转变为它的共轭酸是碱,接受质子转变为它的共轭酸NH4+。强酸放出的质子,转化为较弱的共轭碱强酸放出的质子,转化为较弱的共轭碱。酸碱质子理论扩大了酸和碱范围,把电离理论中电酸碱质子理论扩大了酸和碱范围,把电离理论中电离、中和及水解作用,统统包括
7、在酸碱反应之内,离、中和及水解作用,统统包括在酸碱反应之内,都可看作是质子传递的酸碱中和反应都可看作是质子传递的酸碱中和反应。(2)2)电离作用电离作用电离作用电离作用:电离作用电离作用电离作用电离作用是水与分子酸碱的是水与分子酸碱的质子传递反应质子传递反应质子传递反应质子传递反应。水溶液中,酸电离时放出质子给水,产生共轭碱水溶液中,酸电离时放出质子给水,产生共轭碱。强酸给出质子的实力很强,其共轭碱则较弱,几乎强酸给出质子的实力很强,其共轭碱则较弱,几乎不能结合质子,反应几乎完全进行不能结合质子,反应几乎完全进行(相当于电离理相当于电离理论的全部电离论的全部电离)。HCl +H2OHCl +H
8、2OH3O+Cl-H3O+Cl-酸酸1 1 碱碱2 2 酸酸2 2碱碱1 1 弱酸给质子实力弱,共轭碱较强,反应程度小,为可逆反应弱酸给质子实力弱,共轭碱较强,反应程度小,为可逆反应(相当于电离理论的部分电离相当于电离理论的部分电离)。HAc +H2O H3O+Ac-酸酸1 碱碱2 酸酸2碱碱1 H2O +NH3 NH4+OH-酸酸1 碱碱2 酸酸2 碱碱1(3)(3)水解反应水解反应 水与质子酸、碱的质子传递。水与质子酸、碱的质子传递。H3O+Ac-H3O+Ac-HAc+H2O NH4+OH-HAc+H2O NH4+OH-H2O +NH3 H2O +NH3 酸酸1 1 碱碱2 2 酸酸2 2
9、 碱碱1 1 酸酸1 1 碱碱2 2 酸酸2 2 碱碱1 1 (4)(4)中和反应中和反应 质子酸、碱的质子传递质子酸、碱的质子传递 H3O+OH-=H2O H3O+OH-=H2O 6-2 6-2 水的离子积和溶液的水的离子积和溶液的PHPH H2O +H2O H2O +H2O H3O+OH-or H2O H3O+OH-or H2O H+OH-H+OH-295K,1 295K,1升纯水有升纯水有10-7mol10-7mol电离,电离,H+=OH-=10-7mol/LH+=OH-=10-7mol/LKw=H+OH-=10-14 Kw=H+OH-=10-14 水的离子积水的离子积 Kw-Kw-水的
10、离子积常数水的离子积常数-水的离子积。水的离子积。KwKw的意义:确定温度,水溶液的意义:确定温度,水溶液H+H+和和OH-OH-之积为常数。之积为常数。水的电离是吸热反应,当温度上升时水的电离是吸热反应,当温度上升时KwKw增大。增大。6-2 弱酸弱酸(碱碱)的电离平衡的电离平衡1.1.弱电解质弱电解质弱电解质弱电解质 弱电解质弱电解质,强电解质是经典电离理论指弱酸和弱碱在强电解质是经典电离理论指弱酸和弱碱在水中的电离。弱酸和弱碱水中的电离。弱酸和弱碱 (1).(1).酸常数酸常数酸常数酸常数-K Ka a 弱酸电离平衡常数,简称酸常数弱酸电离平衡常数,简称酸常数弱酸电离平衡常数,简称酸常数
11、弱酸电离平衡常数,简称酸常数。HAc+H HAc+H2 2OOHH3 3OO+Ac+Ac-or HAc or HAcHH+Ac+Ac-平衡关系:平衡关系:平衡关系:平衡关系:K Ka a=H=H+AcAc-/HAc/HAc(2).(2).K Kb b 碱常数碱常数碱常数碱常数 H H2 2O+NHO+NH3 3NHNH4 4+OH+OH-K Kb b=NH=NH4 4+OHOH-/NH/NH3 3 K Ka a和和和和K Kb b是平衡常数,其大小可估计弱电解质电离是平衡常数,其大小可估计弱电解质电离是平衡常数,其大小可估计弱电解质电离是平衡常数,其大小可估计弱电解质电离趋势。对酸趋势。对酸趋
12、势。对酸趋势。对酸:通常通常通常通常K Ka a=10=10-2-21010-7-7的酸称为弱酸,的酸称为弱酸,K Ka a1010-7 7的酸称为极弱酸,弱碱亦然的酸称为极弱酸,弱碱亦然.(3).3).K Ka a与与与与K Kb b的关系的关系的关系的关系 K Ka a K Kb b=K Kw w 按酸碱质子理论,如:按酸碱质子理论,如:按酸碱质子理论,如:按酸碱质子理论,如:HBHBB B-+H+H+K Ka a=B=B-HH+/HB/HB 共轭碱的电离为:共轭碱的电离为:共轭碱的电离为:共轭碱的电离为:B B-+H+H2 2OOHB+OHHB+OH-K Kb b=HBOH=HBOH-/
13、B/B-两式相乘得:两式相乘得:两式相乘得:两式相乘得:K Ka aK Kb b=K Kw wK Ka a和和和和K Kb b成反比,成反比,成反比,成反比,K Ka a越大酸性越强越大酸性越强越大酸性越强越大酸性越强,其共轭碱的碱性越弱其共轭碱的碱性越弱其共轭碱的碱性越弱其共轭碱的碱性越弱(K Kb b越小越小越小越小)。p p K Ka a=-lg=-lg K Ka ap pK Ka a值正值越大,对应的酸越弱。其共轭碱的碱性越强值正值越大,对应的酸越弱。其共轭碱的碱性越强值正值越大,对应的酸越弱。其共轭碱的碱性越强值正值越大,对应的酸越弱。其共轭碱的碱性越强酸酸酸酸K Ka apKpKa
14、 a碱碱碱碱K Kb bpKpKb bHIOHIO3 31.69101.6910-1-10.770.77IOIO3 3-5.1105.110-14-1413.2913.29HSOHSO4 4-1.20101.2010-2-21.921.92SOSO4 42-2-8.33108.3310-13-1312.0812.08HH3 3POPO4 47.52107.5210-3-32.122.12HH2 2POPO4 4-1.33101.3310-12-1211.8811.88HNOHNO2 24.6104.610-4-43.373.37NONO2 2-2.17102.1710-11-1110.6610
15、.66HFHF3.53103.5310-4-43.453.45F F-2.83102.8310-11-1110.5510.55HAcHAc1.76101.7610-5-54.764.76AcAc-5.68105.6810-10-109.269.26HClOHClO2.95102.9510-8-87.537.53ClOClO-3.39103.3910-7-76.476.47NHNH4 4+5.64105.6410-10-109.259.25NHNH3 31.77101.7710-5-54.7514.751HCNHCN4.93104.9310-10-109.319.31CNCN-2.03102.0
16、310-5-54.694.69HSHS-1.2101.210-15-1514.9214.92S S2-2-8.338.33-0.92-0.92电离平衡电离平衡(4).电离度电离度电离程度的大小电离程度的大小=(已电离的浓度已电离的浓度/弱电解质的初始浓度弱电解质的初始浓度)100如:测得如:测得0.100.10molLmolL-1-1HAcHAc的的=1.33=1.33则表明每则表明每1000010000个个HAcHAc分子中有分子中有133133个分子发生了电离。个分子发生了电离。(5).平衡常数平衡常数Ka与与 的关系的关系 HAc H+Ac-初始浓度初始浓度 c 0 0平衡浓度平衡浓度
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