化学原理 优秀PPT.ppt

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1、化学原理 2022/12/2第1页，本讲稿共85页第一第一节节 酸碱理酸碱理论论基基础础 酸碱理酸碱理论论，较较重要的有：重要的有：阿阿仑仑尼尼乌乌斯的斯的电电离理离理论论；富克林的溶富克林的溶剂剂理理论论；布朗斯特和布朗斯特和劳劳莱的莱的质质子理子理论论；路易斯的路易斯的酸碱酸碱电电子理子理论论；软软硬酸碱理硬酸碱理论论等。等。2022/12/2第2页，本讲稿共85页一、酸碱一、酸碱电电离理离理论论 电电离理离理论论：电电解解质质在在水溶液水溶液中中电电离离时时，产产生的阳离子全都是生的阳离子全都是H+的化合物叫做酸；的化合物叫做酸；电电离离时产时产生的阴离子全都是生的阴离子全都是OH-离子

2、的化合离子的化合物叫做碱。物叫做碱。电电解解质质一般可分一般可分为为强强电电解解质质和弱和弱电电解解质质两两类类。强强电电解解质质在水溶液中能在水溶液中能完全完全电电离离。弱弱电电解解质质在水溶液中在水溶液中仅仅部分部分电电离离，其，其电电离离过过程是可逆的。程是可逆的。2022/12/2第3页，本讲稿共85页 酸碱酸碱电电离理离理论论的的局限性局限性:科学科学实验实验中在中在许许多情况下使多情况下使用非水溶用非水溶剂剂。按照。按照电电离理离理论论，离开水溶液就没有酸、碱及酸碱，离开水溶液就没有酸、碱及酸碱反反应应。即即电电离理离理论论无法无法说说明物明物质质在非水溶液中的酸碱在非水溶液中的酸

3、碱问问题题。2022/12/2第4页，本讲稿共85页二、酸碱二、酸碱质质子理子理论论1酸碱的定酸碱的定义义和共和共轭轭酸碱酸碱对对 质质子理子理论认为论认为：凡能凡能给给出出质质子子(H+)的物的物质质都是酸；凡是能都是酸；凡是能接受接受质质子的物子的物质质都是碱都是碱。例如，。例如，HCl、HCO3-、NH4+都是酸；都是酸；Cl-、CO32-、NH3都是碱。都是碱。酸碱酸碱质质子理子理论论中的酸和碱不是孤立的，而是相互依存的。酸中的酸和碱不是孤立的，而是相互依存的。酸(HB)给给出出质质子后子后变为变为碱碱(B-)，碱，碱(B-)接受接受质质子后子后变为变为酸酸(HB)。酸。酸和碱和碱这这

4、种相互依存关系叫做共种相互依存关系叫做共轭轭关系关系:酸酸1质质子碱子碱1HClH+Cl-HAcH+Ac-NH4+H+NH32022/12/2第5页，本讲稿共85页 一一对对相互依存的物相互依存的物质质HB-B-称称为为共共轭轭酸碱酸碱对对，酸，酸(HB)是碱是碱(B-)的共的共轭轭酸，碱酸，碱(B-)是酸是酸(HB)的共的共轭轭碱。例如碱。例如HAc是是Ac-的共的共轭轭酸。而酸。而Ac-是是HAc的共的共轭轭碱。碱。共共轭轭酸碱酸碱对对之之间间只差一个只差一个质质子，子，质质子理子理论论中的酸碱可以是分子中的酸碱可以是分子或离子或离子。2022/12/2第6页，本讲稿共85页2酸碱反酸碱反

5、应应的的实质实质 酸碱反酸碱反应应的的实质实质是两个共是两个共轭轭酸碱酸碱对对之之间质间质子子传递传递的反的反应应，即：即：质质子从一种物子从一种物质传递质传递到另一种物到另一种物质质的反的反应应。例如，例如，HAc在水溶液中的离解反在水溶液中的离解反应应 酸酸1 碱碱2 碱碱1 酸酸2式中酸式中酸1、碱、碱1表示一表示一对对共共轭轭酸碱，酸酸碱，酸2、碱、碱2表示另一表示另一对对共共轭轭酸碱。酸碱。单单独的一个共独的一个共轭轭酸碱酸碱对对是不能是不能进进行反行反应应的。的。2022/12/2第7页，本讲稿共85页 共轭酸碱对共轭酸碱对 满足酸碱共轭关系的一对酸和碱称为共轭酸碱对，酸满足酸碱共

6、轭关系的一对酸和碱称为共轭酸碱对，酸越强它的共轭碱就越弱，酸越弱，它的共轭碱就越强越强它的共轭碱就越弱，酸越弱，它的共轭碱就越强。共轭碱共轭酸2022/12/2第8页，本讲稿共85页 质质子的子的传递过传递过程，可以在水溶液、非水溶程，可以在水溶液、非水溶剂剂或无溶或无溶剂剂等条件等条件下下进进行，例如行，例如HCl和和NH3的反的反应应，无，无论论是在水溶液中，是在水溶液中，还还是在苯是在苯溶液或气相条件下溶液或气相条件下进进行，其行，其实质实质都是一都是一样样的。的。HCl是酸，是酸，给给出出质质子子转变转变成成为为它的共它的共轭轭碱碱Cl-；NH3是碱接受是碱接受质质子子转变转变成它的共

7、成它的共轭轭酸酸NH4+。HCl+NH3 Cl-+NH4+2022/12/2第9页，本讲稿共85页3酸碱的酸碱的强强度度 两个共轭酸碱对之间的质子传递反应，即由强酸、强碱生两个共轭酸碱对之间的质子传递反应，即由强酸、强碱生成弱碱、弱酸的过程。成弱碱、弱酸的过程。例如：例如：HCl+NH3 Cl-+NH4+质质子酸或碱的子酸或碱的强强度，是指它度，是指它们给们给出或接受出或接受质质子的能力子的能力。酸或碱的相酸或碱的相对对强强度用其在水溶液中的离解常数度用其在水溶液中的离解常数Ka或或Kb表示。表示。2022/12/2第10页，本讲稿共85页例如，例如，HAc在水溶液中的离解平衡在水溶液中的离解

8、平衡HAcH2OH3O+Ac-HAc离解常数为离解常数为 又如，又如，NH3在水溶液中的离解平衡在水溶液中的离解平衡NH3H2ONH4+OH-NH3离解常数为离解常数为 2022/12/2第11页，本讲稿共85页 利用酸或碱的离解常数可以比利用酸或碱的离解常数可以比较较酸或碱的相酸或碱的相对对强强弱。弱。一般其一般其Ka或或Kb值值大于大于10时为时为强强酸或酸或强强碱碱，Ka或或Kb值值小于小于10时为时为弱酸或弱酸或弱碱弱碱。如：如：HCl、HClO4、HNO3等都是强酸，而它们的共轭碱都很等都是强酸，而它们的共轭碱都很弱，几乎不能获得质子。弱，几乎不能获得质子。酸的酸的Ka值值越大，酸的

9、酸性越越大，酸的酸性越强强，其相，其相应应的共的共轭轭碱的碱性就越碱的碱性就越弱，即弱，即Kb值值越小。越小。常常见见弱酸及弱碱的离解常数弱酸及弱碱的离解常数见见附附录录6。2022/12/2第12页，本讲稿共85页【例例7-1】比比较较水溶液中水溶液中HAc、NH4+、HS-三种酸的酸性及其共三种酸的酸性及其共轭轭碱的碱性碱的碱性强强弱。弱。解：解：HAcH2O H3O+Ac-简简写写为为 HAcH+Ac-离解常数离解常数为为 2022/12/2第13页，本讲稿共85页NH4+H2ONH3H3O+简简写写为为 NH4+NH3H+离解常数离解常数为为 HS-H2OH3O+S2-简简写写为为 H

10、S-H+S2-离解常数离解常数为为 2022/12/2第14页，本讲稿共85页由由Ka值值的大小可知的大小可知这这三种酸的酸性三种酸的酸性强强弱弱顺顺序序为为 HAcNH4+HS-Ac-H2OHAcOH-上述三种酸的共上述三种酸的共轭轭碱分碱分别为别为Ac-、NH3、S2-2022/12/2第15页，本讲稿共85页NH3H2ONH4+OH-S2-H2OOH-HS-由由Kb值值的大小可知三种共的大小可知三种共轭轭碱的碱性碱的碱性强强弱弱顺顺序序为为 S2-NH3Ac-可可见见酸的酸性越酸的酸性越强强，则则其相其相应应的共的共轭轭碱的碱性越弱碱的碱性越弱。2022/12/2第16页，本讲稿共85页

11、共轭酸碱对的共轭酸碱对的共轭酸碱对的共轭酸碱对的K Ka a与与与与K Kb b之间的关系之间的关系之间的关系之间的关系Ka Kb=c(H+)c(OH)=Kw=1.0 10 14水溶液中同时存在：H2O H+OH-Ka Kb =Kw2022/12/2第17页，本讲稿共85页NH3+H2O NH4+OHNH4+H2O NH3+H3O+例：例：2022/12/2第18页，本讲稿共85页多元弱酸弱碱的解离多元弱酸弱碱的解离多元弱酸的解离逐级减弱。多元弱酸的解离逐级减弱。2022/12/2第19页，本讲稿共85页多元弱碱的解离逐级减弱。多元弱碱的解离逐级减弱。2022/12/2第20页，本讲稿共85页

12、2022/12/2第21页，本讲稿共85页三元酸三元酸：二元酸：二元酸：2022/12/2第22页，本讲稿共85页4区分效区分效应应和拉平效和拉平效应应 酸碱的酸碱的强强度首先取决于物度首先取决于物质质的本性的本性，其次与溶其次与溶剂剂的性的性质质等因素也有关系等因素也有关系。例如在。例如在HAc水溶液和水溶液和HCN水溶液中，存在水溶液中，存在如下反如下反应应：HAcH2OH3O+Ac-HCNH2OH3O+CN-HAc、HCN给给出出质质子，是酸；子，是酸；H2O接受接受质质子，是碱。通子，是碱。通过过比比较较HAc和和HCN在水溶液中的在水溶液中的Ka值值(见见附附录录6)，可以确定，可以

13、确定HAc是是比比HCN较较强强的酸。以的酸。以这这个碱个碱(H2O)作作为为比比较标较标准，可以区分准，可以区分HAc和和HCN给给出出质质子能力的差子能力的差别别，这这就是区分效就是区分效应应。具有区分效具有区分效应应的溶的溶剂剂称称为为区分性溶区分性溶剂剂，上例中的水，上例中的水H2O。2022/12/2第23页，本讲稿共85页 再如再如HClO4、HCl和和HNO3(强强电电解解质质)在无水醋酸溶在无水醋酸溶剂剂中，中，质质子的子的传递传递反反应进应进行的程度不大，行的程度不大，HXHAcX-H2Ac+(HX表示表示HClO4、HCl、HNO3)HAc的碱性的碱性较较H2O弱，接收弱，

14、接收H+的能力也弱，的能力也弱，HX在无水醋在无水醋酸溶酸溶剂剂中中传递质传递质子的程度不大，子的程度不大，这这三种酸都表三种酸都表现为现为弱酸。因此弱酸。因此这这三种酸就不能全部将三种酸就不能全部将质质子子转转移移给给HAc，从，从质质子子传递传递反反应进应进行的程度行的程度可以确定可以确定这这三种酸的三种酸的强强度以及差度以及差别别。这这三种酸的三种酸的强强度按度按HClO4-HCl-HNO3顺顺序减弱，序减弱，即无水醋酸即无水醋酸是是这这三种酸的区分性溶三种酸的区分性溶剂剂。2022/12/2第24页，本讲稿共85页 在水中，在水中，质质子子传递传递反反应应在稀溶液中几乎在稀溶液中几乎进

15、进行完全：行完全：HXH2O=X-H3O+(HX表示表示HClO4、HCl、HNO3)强强酸在水中完全解离，即水中并不存在酸在水中完全解离，即水中并不存在这这些酸的分子，些酸的分子，这这就是就是说说，它，它们们的的强强度大体上被溶度大体上被溶剂剂水水“拉平拉平”了，了，这这种种现现象象叫叫“拉平效拉平效应应”。在稀水溶液中，是不能确定。在稀水溶液中，是不能确定这这些些强强酸的酸的强强度差度差别别的。的。具有拉平效具有拉平效应应的溶的溶剂剂称称为为“拉平性溶拉平性溶剂剂”。结论结论:酸碱的酸碱的强强度首先取决于物度首先取决于物质质的本性，其次与溶的本性，其次与溶剂剂的性的性质质等因素也有关系等因

16、素也有关系。2022/12/2第25页，本讲稿共85页第二第二节节 弱酸和弱碱的离解平衡弱酸和弱碱的离解平衡计计算算一、溶液的酸碱性和一、溶液的酸碱性和pH 1水的水的电电离离 纯纯水是一种很弱的水是一种很弱的电电解解质质，既可以是，既可以是质质子酸又可以是子酸又可以是质质子碱，子碱，该该反反应应称称为为水的离子自水的离子自递递反反应应。H2OH2OOH-H3O+上式可上式可简简写写为为H2OH+OH-2022/12/2第26页，本讲稿共85页 在在一定温度一定温度下，下，该质该质子子转转移反移反应应达到平衡达到平衡时时H3O+和和OH-的的乘乘积积是一是一定定值值 H3O+OH-=Kw通常通

17、常简简写写为为 H+OH-=Kw Kw称称为为水的离子水的离子积积。25时时Kw=1.00810-14。T/0254060KW0.115 10 141.008 10 142.95 10 149.5 10 14室温下常采用此数值室温下常采用此数值2022/12/2第27页，本讲稿共85页2溶液的酸碱度和溶液的酸碱度和pH 不不仅仅在在纯纯水中存在水的水中存在水的电电离平衡，在以水离平衡，在以水为为溶溶剂剂的稀溶液的稀溶液中都存在水的中都存在水的电电离平衡，并且均符合离平衡，并且均符合H+OH-=Kw的关系式。的关系式。溶液中溶液中H+越大，表示溶液的酸度越越大，表示溶液的酸度越强强；OH-越大，

18、表示溶越大，表示溶液的碱度越液的碱度越强强。由于。由于H+OH-为为一定一定值值,H+的大小可表示溶的大小可表示溶液酸度或碱度的液酸度或碱度的强强弱。弱。在在强强酸或酸或强强碱溶液中，酸度可直接用碱溶液中，酸度可直接用H+或或OH-的的浓浓度来度来表示表示。2022/12/2第28页，本讲稿共85页令令 pKw=lgKw，pKw=14pHpOH=pKw=14通常通常规规定定:pH=lgH+pOH=lgOH-由于常温下，在水溶液中由于常温下，在水溶液中:H+OH-=Kw=1.010-142022/12/2第29页，本讲稿共85页溶液的酸碱性与溶液的酸碱性与pH值值的关系如下的关系如下酸性溶液酸性

19、溶液 H+OH-，H+1.010-7 pH7pOH中性溶液中性溶液 H+=OH-，H+=1.010-7 pH=7=pOH碱性溶液碱性溶液 H+OH-，H+Ka2，说说明二明二级级离解比一离解比一级级离解困离解困难难得多。因此在得多。因此在实际实际计计算中，当算中，当c/Ka1500时时，可按一元弱酸作近似，可按一元弱酸作近似计计算，即：算，即：2022/12/2第39页，本讲稿共85页【例例7-4】计计算算298K时时，0.10molL-1H2S水溶液的水溶液的pH及及S2-的的浓浓度。度。解：已知解：已知298K时时，Ka1Ka2，计计算算H+浓浓度度时时只考只考虑虑一一级级离解离解H2SH

20、+HS-又又c/Ka1=0.1/(9.110-8)500可用近似公式可用近似公式计计算算2022/12/2第40页，本讲稿共85页因因S2-是二是二级级离解离解产产物，物，设设S2-=c molL-1HS-H+S2-平衡平衡时时 9.510-5-c 9.510-5+c c由于由于Ka2极小，极小，9.510-5c9.510-5 则则:对对二元弱酸如果二元弱酸如果Ka1Ka2，则则其酸根离子其酸根离子浓浓度近似等于度近似等于Ka2。2022/12/2第41页，本讲稿共85页多元弱碱溶液多元弱碱溶液pH的的计计算与此算与此类类似。似。例如例如计计算算0.20molL-1Na2CO3水溶液的水溶液的

21、pH。2022/12/2第42页，本讲稿共85页5两性物两性物质质溶液溶液pH的的计计算算 NaHCO3、K2HPO4、NaH2PO4及及邻邻苯二甲酸苯二甲酸氢钾氢钾等在水溶等在水溶液中，既可液中，既可给给出出质质子，子，显显出酸性，又可接受出酸性，又可接受质质子，子，显显出碱性。出碱性。以以NaHCO3为为例，溶液中的例，溶液中的质质子子转转移反移反应应有：有：一般来一般来说说，当，当NaHCO3浓浓度度较较高高时时，溶液的，溶液的H+浓浓度可按下式作近度可按下式作近似似计计算：算：2022/12/2第43页，本讲稿共85页【例例7-5】计计算算0.20molL-1NaH2PO4溶液的溶液的

22、pH。解：已知解：已知H3PO4的的 则则2022/12/2第44页，本讲稿共85页又如又如NH4Ac亦是两性物亦是两性物质质，它在水中，它在水中发发生下列生下列质质子子转转移平衡。移平衡。以以Ka表示正离子酸表示正离子酸(NH4+)的离解常数，的离解常数，Ka表示表示负负离子碱离子碱(Ac-)的共的共轭轭酸酸(HAc)的离解常数，的离解常数，这类这类两性物两性物质质的的H+浓浓度可按度可按类类似于上式似于上式计计算，即：算，即：2022/12/2第45页，本讲稿共85页【例例7-6】计计算算0.10molL-1HCOONH4溶液的溶液的pH。解：已知解：已知 NH4+的的Ka=5.6410-

23、10，pKa=9.25HCOOH Ka=1.7710-4，pKa=3.75作作业业：13,142022/12/2第46页，本讲稿共85页第三第三节节 酸碱酸碱缓缓冲溶液冲溶液一、酸碱平衡的移一、酸碱平衡的移动动同离子效同离子效应应 酸碱平衡是有条件的，条件一旦改酸碱平衡是有条件的，条件一旦改变变，平衡被破坏并，平衡被破坏并发发生生移移动动，直至建立新的平衡。，直至建立新的平衡。若在若在HAc溶液中加入溶液中加入NaAc，由于，由于NaAc与与HAc含有相同的含有相同的Ac-，使得溶液中，使得溶液中c(Ac-)增大，从而增大，从而导导致致HAc的离解平衡向逆向移的离解平衡向逆向移动动。达到新的平

24、衡。达到新的平衡时时，溶液中，溶液中c(HAc)比原平衡中比原平衡中c(HAc)大，即大，即HAc的离解度降低了。的离解度降低了。同理，若在同理，若在NH3H2O中加入中加入NH4Cl也会使也会使NH3H2O的离解度的离解度降低。降低。这这种种在弱酸或弱碱溶液中，加入含有相同离子的易溶在弱酸或弱碱溶液中，加入含有相同离子的易溶强强电电解解质质，使得弱酸或弱碱的离解度降低的，使得弱酸或弱碱的离解度降低的现现象称象称为为同离子同离子效效应应。HAc H+Ac-NH3H2ONH4+OH-2022/12/2第47页，本讲稿共85页【例例7-7】在在0.10molL-1HAc溶液中，加入少量溶液中，加入

25、少量NaAc晶体，使其晶体，使其浓浓度度为为0.10molL-1(忽略体忽略体积变积变化化)，比，比较较加入加入NaAc晶体前后晶体前后H+浓浓度和度和HAc的的电电离度离度变变化。化。解：解：(1)加入加入NaAc晶体前晶体前HAcH+Ac-2022/12/2第48页，本讲稿共85页(2)加入加入NaAc晶体后，晶体后，设设溶液中溶液中H+浓浓度度为为x molL-1 平衡平衡浓浓度度molL-1 HAcH+Ac-0.10-x x 0.10+x由于由于HAc的的很小，加很小，加NaAc后，后，变变得更小，得更小，则则 0.10 x0.10 0.10 x0.102022/12/2第49页，本讲

26、稿共85页上式变为上式变为 同离子效同离子效应应的的实质实质是是浓浓度度对对化学平衡的影响。在化学平衡的影响。在实际实际中，可以利用同离子效中，可以利用同离子效应调节应调节溶液的酸碱性。溶液的酸碱性。x=2022/12/2第50页，本讲稿共85页 若在若在HAc溶液中加入不含相同离子的易溶溶液中加入不含相同离子的易溶强强电电解解质质，如，如NaCl，由于溶液中离子的数目增多，不同，由于溶液中离子的数目增多，不同电电荷的离子之荷的离子之间间相互相互牵牵制作用增制作用增强强，从而使，从而使H+和和Ac-结结合成合成HAc分子的机会减小，分子的机会减小，结结果表果表现为现为弱弱电电解解质质HAc的的

27、电电离度增大。离度增大。这这种在种在弱弱电电解解质质溶液中溶液中加入易溶加入易溶强强电电解解质质使弱使弱电电解解质电质电离度增大的离度增大的现现象，称象，称为盐为盐效效应应。同离子效同离子效应应和和盐盐效效应应是是两种完全相反两种完全相反的作用。在的作用。在发发生同离生同离子效子效应应的同的同时时，必伴有，必伴有盐盐效效应应的的发发生。生。只是同离子效只是同离子效应应影响影响比比盐盐效效应应强强得多，得多，在一般在一般计计算中，可以忽略算中，可以忽略盐盐效效应应。2022/12/2第51页，本讲稿共85页二、酸碱二、酸碱缓缓冲溶液冲溶液1缓缓冲溶液及冲溶液及缓缓冲作用冲作用 含有弱酸及共含有弱

28、酸及共轭轭碱或弱碱及共碱或弱碱及共轭轭酸的溶液体系能酸的溶液体系能够够抵抗抵抗外加少量酸、碱或加水稀外加少量酸、碱或加水稀释释，而本身，而本身pH基本保持不基本保持不变变的溶液，的溶液，称称为为缓缓冲溶液冲溶液。缓缓冲溶液的作用是控制溶液的冲溶液的作用是控制溶液的pH。2022/12/2第52页，本讲稿共85页50mLHAc-NaAc(c(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1)pH=4.74 缓冲溶液的特性：向缓冲溶液中加入少量强酸或强碱或将缓冲溶液的特性：向缓冲溶液中加入少量强酸或强碱或将溶液适当稀释，而溶液本身溶液适当稀释，而溶液本身pH值能保持相对稳定。值能保持相对稳定。缓冲溶

29、液的概念缓冲溶液的概念加入加入1滴滴(0.05ml)1molL-1 HCl加入加入1滴滴(0.05ml)1molL-1 NaOH实验：实验：50ml纯水纯水pH=7 pH=3 pH=11 pH=4.73 pH=4.75第53页，本讲稿共85页2缓缓冲溶液的冲溶液的类类型和型和组组成成 缓缓冲溶液包含有弱酸及其共冲溶液包含有弱酸及其共轭轭碱或弱碱及其共碱或弱碱及其共轭轭酸，如酸，如HAcAc-，NH3NH4+，H2PO4-HPO42-等等缓缓冲溶液体系。冲溶液体系。缓缓冲冲溶液体系中酸、碱物溶液体系中酸、碱物质质的的浓浓度度较较大大(一般一般为为0.11molL-1)，而且，而且彼此接近。彼此接

30、近。缓缓冲原理冲原理:根据根据HAc的的电电离，离，HAcH+Ac-2022/12/2第54页，本讲稿共85页 c(H+)取决于取决于Ka和和c(HAc)与与c(Ac-)的比的比值值。当加入少量。当加入少量强强酸酸时时，c(HAc)略有增加，略有增加，c(Ac-)略有降低，但其比略有降低，但其比值值几乎不几乎不变变。当加。当加入少量入少量强强碱碱时时，c(HAc)略有降低，略有降低，c(Ac-)略有增加，但比略有增加，但比值值几几乎不乎不变变。溶液适当稀。溶液适当稀释时释时，c(HAc)、c(Ac-)以相同的比例减以相同的比例减小，其比小，其比值值亦基本不亦基本不变变。因此。因此缓缓冲溶液的特

31、点是在一定范冲溶液的特点是在一定范围围内既能抗酸，又能抗碱，当适当稀内既能抗酸，又能抗碱，当适当稀释时释时或或浓缩时浓缩时，溶液的，溶液的pH都改都改变变很小很小。如果加入如果加入强强酸的酸的浓浓度接近度接近Ac-的的浓浓度，或加入度，或加入强强碱碱浓浓度接近度接近HAc浓浓度度时时，或，或过过分稀分稀释释，缓缓冲溶液将失去冲溶液将失去缓缓冲作用，冲作用，缓缓冲冲溶液的溶液的缓缓冲能力是有限的。冲能力是有限的。HAcH+Ac-2022/12/2第55页，本讲稿共85页弱酸弱酸-弱酸盐弱酸盐 弱碱弱碱-弱碱盐弱碱盐 2022/12/2第56页，本讲稿共85页例：例：将将0.1L0.20mol/L

32、HAc与与0.05L0.20mol/LNaOH溶液混合溶液混合后，求溶液的后，求溶液的pH值。已知值。已知HAc的的pKa=4.75。解解:混合后发生反应混合后发生反应 HAc+NaOH=NaAc+H2O这时溶液中剩余这时溶液中剩余HAc的浓度及生成的浓度及生成NaAc的浓度分别为的浓度分别为2022/12/2第57页，本讲稿共85页【例例7-8】(1)计计算由算由0.10molL-1HAc和和0.1molL-1NaAc组组成的成的缓缓冲溶液的冲溶液的pH值值，(2)若在若在50mL此此缓缓冲溶液中加入冲溶液中加入0.050mL 1.0molL-1的的HCl求此求此时时的的pH值值。(3)若在

33、若在50mL此此缓缓冲溶液中加冲溶液中加入入0.050mL 1.0molL-1的的NaOH，此，此时时的的pH值值。解：解：(1)c(HAc)=0.10molL；c(Ac-)=0.10molL-1；Ka=1.7510-5所以所以 2022/12/2第58页，本讲稿共85页(2)若向若向50mL该缓该缓冲溶液中加入冲溶液中加入0.050mL 1.0molL-1的的HCl，c(HCl)=0.051/50=0.0010molL-1；因；因为为HCl完全离解，所以完全离解，所以H+离离子子浓浓度度为为c(H+)=0.0010molL-1；由于加入的；由于加入的H+与体系中与体系中Ac-生成生成了分子了

34、分子HAc，可以先假，可以先假设设溶液中溶液中Ac-浓浓度减低了度减低了0.0010molL-1，HAc分子分子浓浓度增加了度增加了0.0010molL-1。平衡。平衡时时H+浓浓度度为为x。HAc(aq)H2O(l)H3O+(aq)Ac-(aq)起始起始浓浓度度 0.10.0010 0 0.10-0.0010平衡平衡浓浓度度 0.101x x 0.099+x2022/12/2第59页，本讲稿共85页(3)若向若向50mL该缓该缓冲溶液中加入冲溶液中加入0.050mL 1.0 molL-1的的NaOH，则则c(NaOH)=0.051/50=c(OH-)=0.0010 molL-1；则则加入的加

35、入的NaOH与与HAc 生成生成NaAc和和H2O。HAc(aq)H2O(l)H3O+(aq)Ac-(aq)起始起始浓浓度度 0.1-0.0010 0 0.10+0.0010平衡平衡浓浓度度 0.099-x x 0.101+x2022/12/2第60页，本讲稿共85页结论结论：缓缓冲溶液本身的冲溶液本身的pH值值主要取决于弱酸主要取决于弱酸(碱碱)的离解常数的离解常数Ka(或或Kb)；缓缓冲溶液的冲溶液的缓缓冲能力与其中弱酸冲能力与其中弱酸、共共轭轭碱或弱碱、共碱或弱碱、共轭轭酸的酸的浓浓度有关。弱酸或弱碱及共度有关。弱酸或弱碱及共轭轭酸、碱的酸、碱的浓浓度越大，加入酸、碱后，度越大，加入酸、

36、碱后，c(酸酸)/c(共共轭轭碱碱)或或c(碱碱)/c(共共轭轭酸酸)改改变变越小，越小，pH值变值变化越小；化越小；2022/12/2第61页，本讲稿共85页缓缓冲溶液只能在一定的范冲溶液只能在一定的范围围内内发挥发挥其其缓缓冲性能，冲性能，实验证实验证明明当当pH=pKa+1(或或pOH=pKb+1)的范的范围时围时，缓缓冲溶液具有冲溶液具有缓缓冲能力。冲能力。当当c(酸酸)/c(共共轭轭碱碱)或或c(碱碱)/c(共共轭轭酸酸)的数的数值为值为1时时，缓缓冲能力最冲能力最大；大；将将缓缓冲溶液适当稀冲溶液适当稀释时释时由于由于c(酸酸)/c(共共轭轭碱碱)或或c(碱碱)/c(共共轭轭酸酸)

37、比比值值不不变变，所以溶液的，所以溶液的pH值值不不变变。2022/12/2第62页，本讲稿共85页3缓缓冲溶液的配制冲溶液的配制选择选择合适的合适的缓缓冲冲对对：原：原则则是所是所选缓选缓冲冲对对中弱酸的中弱酸的pKa尽尽量接近于所需量接近于所需pH，并尽量在，并尽量在缓缓冲冲对对的的缓缓冲范冲范围围内内(pH=pKa1)，所，所选缓选缓冲冲对对不能与溶液中其它物不能与溶液中其它物质发质发生作用。生作用。缓缓冲溶液的冲溶液的总浓总浓度要适当，一般度要适当，一般0.1-0.5 molL-1之之间间。计计算所需算所需缓缓冲冲对对的量的量.为为方便方便计计算和配制，常用相同算和配制，常用相同浓浓度

38、度的共的共轭轭酸、碱溶液。酸、碱溶液。实际实际pH值值与与计计算算pH值值常有出入，必要常有出入，必要时时用用pH计计(酸度酸度计计)或或精密精密pH试纸试纸校正。校正。2022/12/2第63页，本讲稿共85页缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制 为了使缓冲溶液具有较大的缓冲能力，为了使缓冲溶液具有较大的缓冲能力，所选用的弱酸的所选用的弱酸的pKa应尽可能应尽可能接近接近缓冲溶液缓冲溶液的的pH值，或所选用的弱碱的值，或所选用的弱碱的pKb尽可能接近尽可能接近缓冲溶液的缓冲溶液的pOH值。值。如需配制如需配制pH值在值在5.0左右的缓冲液，可选左右的缓冲液，可选用用HAc-NaAc缓冲体系缓冲体系(

39、HAc的的pKa=4.75)；如需配制如需配制pH=9.0的缓冲液，可选用的缓冲液，可选用NH3-NH4Cl缓冲体系缓冲体系(NH3的的pKb=9.25)。2022/12/2第64页，本讲稿共85页常用缓冲溶液常用缓冲溶液8.5109.25NH4+NH38.5109.24硼砂硼砂(H3BO3+H2BO3-)7.598.21三羟甲基甲胺三羟甲基甲胺+HCl6.587.21H2PO4-+HPO42-4.56.05.13六次甲基四胺六次甲基四胺+HCl45.54.76HAc+NaAc34.53.77甲酸甲酸+NaOH23.52.86氯乙酸氯乙酸+NaOH1.53.02.35氨基乙酸氨基乙酸+HCl缓

40、冲范围缓冲范围pKa缓冲溶液缓冲溶液2022/12/2第65页，本讲稿共85页例：例：欲配制欲配制1.0L的的pH=5.00,cHAc0.20mol/L的缓冲溶液，问需要用的缓冲溶液，问需要用多少克多少克NaAc3H2O晶体？需用多少升晶体？需用多少升2.0mol/LHAc？已知已知HAc的的pKa=4.75解：解：5.00=4.75-lgHAc/Ac-=4.75-lg0.20/Ac-Ac-=0.35mol/L所需所需NaAc3H2O=0.35mol/L1.0L136.1g/mol=48g 需要需要2.0mol/LHAc溶液的体积为溶液的体积为 0.20mol/L1.0L=2.0molL-1x

41、 x=0.20mol/L1.0L/2.0molL-1=0.10L2022/12/2第66页，本讲稿共85页 酸碱指示剂酸碱指示剂一、酸碱指示剂的变色原理一、酸碱指示剂的变色原理1.指示剂的特点指示剂的特点 a本身是弱的有机酸或碱本身是弱的有机酸或碱 b酸式体和碱式体酸式体和碱式体颜色颜色明显明显不同不同 c溶液溶液pH变化变化指示剂指示剂结构改变结构改变颜色变化颜色变化酸式体酸式体 碱式体碱式体 或碱式体或碱式体 酸式体酸式体 2.常用酸碱指示剂的变色原理常用酸碱指示剂的变色原理2022/12/2第67页，本讲稿共85页2022/12/2第68页，本讲稿共85页 酸碱指示剂 变色范围 酸色 中

42、间色 碱色甲基橙3.1 4.4 红红橙橙 黄黄酚 酞8.0 10.0 无色无色 粉红粉红 红红石 蕊3.0 8.0 红红 紫紫 蓝蓝2022/12/2第69页，本讲稿共85页实验室常用试剂分类实验室常用试剂分类级别级别 1级级 2级级 3级级 生化试剂生化试剂中文名中文名 优级纯优级纯 分析纯分析纯 化学纯化学纯英文标志英文标志 GR AR CP BR标签颜色标签颜色 绿绿 红红 蓝蓝 咖啡色咖啡色2022/12/2第70页，本讲稿共85页强酸强碱盐强酸强碱盐 弱酸强碱盐弱酸强碱盐 强酸弱碱盐强酸弱碱盐 弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐 中性中性 碱性碱性 酸性酸性 中性中性2022/12/2第71页，本

43、讲稿共85页作业：作业：6，7，8，9，10，11，16，222022/12/2第72页，本讲稿共85页第七章第七章 酸碱平衡酸碱平衡思考题与习题思考题与习题1酸碱电离理论的酸碱定义是什么？酸碱电离理论的酸碱定义是什么？解：电解质在水溶液中电离时，产生的阳离子全都是解：电解质在水溶液中电离时，产生的阳离子全都是H的化合物叫的化合物叫做酸；电离时产生的阴离子全都是做酸；电离时产生的阴离子全都是OH-离子的化合物叫做碱。离子的化合物叫做碱。2酸碱质子理论的酸碱定义是什么？酸碱质子理论的酸碱定义是什么？解：凡能给出质子解：凡能给出质子(H+)的物质都是酸；凡是能接受质子的物质都是碱。的物质都是酸；凡

44、是能接受质子的物质都是碱。3什么是水的离子积？溶液中什么是水的离子积？溶液中c(H+)和和c(OH-)的相对大小与溶液酸碱的相对大小与溶液酸碱性有何关系？性有何关系？解：在一定温度下，质子转移反应达到平衡时解：在一定温度下，质子转移反应达到平衡时H+和和OH-的乘积是一定值，的乘积是一定值，即即通常简写为通常简写为H+OH-Kw，Kw称为水的离子积常数，简称水的离子称为水的离子积常数，简称水的离子积。积。溶液中溶液中溶液中溶液中c(H+)越大，表示溶液的酸性越强；溶液中越大，表示溶液的酸性越强；溶液中c(OH-)越大，越大，表示溶液的碱性越强。表示溶液的碱性越强。2022/12/2第73页，本

45、讲稿共85页4解离度和离解常数有何区别和联系？解离度和离解常数有何区别和联系？解：解离度解：解离度和电解质的本性有关；和电解质的本性有关；和浓度有关。和浓度有关。随溶液的稀释而增大；随溶液的稀释而增大；温度对一般电解质的温度对一般电解质的影响不大。只有水例外，当温度升高时，水的影响不大。只有水例外，当温度升高时，水的明显明显增大；增大；解离常数与电解质溶液的浓度无关；与温度有关。解离常数与电解质溶液的浓度无关；与温度有关。利用酸或碱的离解常数可以比较酸或碱的相对强弱。解离度只是说利用酸或碱的离解常数可以比较酸或碱的相对强弱。解离度只是说明一种酸或碱的解离的程度，不能通过这个来判断酸碱的强弱。明

46、一种酸或碱的解离的程度，不能通过这个来判断酸碱的强弱。5氨水有哪些电离平衡？溶液中有哪些离子？其中哪种离子浓度最小？氨水有哪些电离平衡？溶液中有哪些离子？其中哪种离子浓度最小？解：解：NH3H2O NH4+OH-，H2O H+OH-离子：离子：NH4+，OH-，H+其中其中H+浓度最小浓度最小2022/12/2第74页，本讲稿共85页6什么是同离子效应和盐效应？它们对弱酸弱碱的离解平衡有何影什么是同离子效应和盐效应？它们对弱酸弱碱的离解平衡有何影响？响？解：在弱酸或弱碱溶液中，加入含有相同离子的易溶强电解质，使解：在弱酸或弱碱溶液中，加入含有相同离子的易溶强电解质，使得弱酸或弱碱的离解度降低的

47、现象称为同离子效应。得弱酸或弱碱的离解度降低的现象称为同离子效应。在弱电解质溶液中加入易溶强电解质使弱电解质电离度增大的现象，在弱电解质溶液中加入易溶强电解质使弱电解质电离度增大的现象，称为盐效应。称为盐效应。同离子效应和盐效应是两种完全相反的作用。在发生同离子效应的同时，必伴同离子效应和盐效应是两种完全相反的作用。在发生同离子效应的同时，必伴有盐效应的发生。只是同离子效应影响一般比盐效应强得多，在一般计算中，可有盐效应的发生。只是同离子效应影响一般比盐效应强得多，在一般计算中，可以忽略盐效应。以忽略盐效应。2022/12/2第75页，本讲稿共85页7何谓缓冲溶液？缓冲作用的基本原理是什么？如

48、何选择缓冲溶液何谓缓冲溶液？缓冲作用的基本原理是什么？如何选择缓冲溶液？解：含有弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸的溶液体系能够抵抗外解：含有弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸的溶液体系能够抵抗外加少量酸、碱或加水稀释，而本身加少量酸、碱或加水稀释，而本身pH基本保持不变的溶液，称为缓冲溶基本保持不变的溶液，称为缓冲溶液。缓冲溶液的重要作用是控制溶液的液。缓冲溶液的重要作用是控制溶液的pH。缓冲溶液包含有弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸，如缓冲溶液包含有弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸，如HAc-Ac-，NH3-NH4+，H2PO4-HPO42-等缓冲溶液体系。缓冲溶液体系中酸、碱物质的浓等缓冲溶液体系。

49、缓冲溶液体系中酸、碱物质的浓度较大度较大(一般为一般为0.11molL-1)，而且彼此接近。下面以，而且彼此接近。下面以HAc-Ac-缓冲溶液体缓冲溶液体系为例说明缓冲原理。系为例说明缓冲原理。根据根据HAc的的电电离，离，HAc H+Ac-2022/12/2第76页，本讲稿共85页因此，因此，c(H+)取决于取决于Ka和和c(HAc)与与c(Ac-)的比值。当加入少量强酸时，的比值。当加入少量强酸时，c(HAc)略有增加，略有增加，c(Ac-)略有降低，但其比值几乎不变。当加入少量强碱时，略有降低，但其比值几乎不变。当加入少量强碱时，c(HAc)略有降低，略有降低，c(Ac-)略有略有增加，

50、但比值几乎不变。溶液适当稀释时，增加，但比值几乎不变。溶液适当稀释时，c(HAc)、c(Ac-)以相同的比例减小，其比值以相同的比例减小，其比值亦基本不变。因此缓冲溶液的特点是在一定范围内既能抗酸，又能抗碱，当适当稀释时或亦基本不变。因此缓冲溶液的特点是在一定范围内既能抗酸，又能抗碱，当适当稀释时或浓缩时，溶液的浓缩时，溶液的pH都改变很小。当然，如果加入强酸的浓度接近都改变很小。当然，如果加入强酸的浓度接近Ac-的浓度，或加入强碱的浓度，或加入强碱浓度接近浓度接近HAc浓度时，或过分稀释，缓冲溶液将失去缓冲作用，也就是说缓冲溶液的缓冲浓度时，或过分稀释，缓冲溶液将失去缓冲作用，也就是说缓冲溶