3.2 酸碱平衡.ppt

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1、第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023Arrhenius 理论 阿仑尼乌斯阿仑尼乌斯（1887）Brnsted-Lowry 理论 布朗斯特（布朗斯特（1923）Lewis 理论路易斯路易斯（1923）酸酸:HCl、HAc、H2SO4碱碱:NaOH、盐盐:Na2CO3酸酸:HCl、HAc、H2O、HSO4-、NH4+碱碱:OH-、CO32-、NH3、H2O酸：酸：BF3碱：碱：NH33.2.1 酸碱质子理论酸碱质子理论1.酸碱平衡理论的发展概况酸碱平衡理论的发展概况凡是在水溶液中能电离生成H+物质叫酸，电离生成OH-的叫碱。酸碱中和实质是氢离子与氢氧

2、根结合生成水，阿仑尼乌斯阿仑尼乌斯电离学说。电离学说。凡是能给出质子的物质叫酸，能接受质子的物质叫碱。大大拓宽酸碱范围更突破了水溶液的局限性。质子理论。质子理论.凡是能接受电子的物质叫酸，能给出电子的物质叫碱。摆脱体系必须具有某一离子或元素的限制，不受溶剂限制。电子理论电子理论第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023HAc Ac-+H+结论结论:a.酸碱概念广义化：分子酸碱、离子酸碱酸碱概念广义化：分子酸碱、离子酸碱、中性分子、中性分子b.酸碱概念相对化：酸碱概念相对化：酸酸 碱碱 共共 轭轭 酸酸 碱碱 对对 HCl Cl-+H+NH4+NH3+H

3、+H2O OH-+H+水溶液中常见的水溶液中常见的弱酸和弱碱弱酸和弱碱 2.酸碱酸碱定义定义 3.2.1 酸碱质子理论酸碱质子理论Al(H2O)6 3+Al(OH)(H2O)6 2+H+第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023电离:水解:HAc+H2O H3O+Ac-酸酸1 碱碱 2 酸酸2 碱碱1 H2O+Ac-HAc+OH-酸酸1 碱碱2 酸酸2 碱碱1中和:H3O+OH-H2O+H2O 酸酸1 碱碱 2 酸酸2 碱碱1解离:H2O+H2O H3O+OH-酸酸1 碱碱 2 酸酸2 碱碱1 反应实质：质子的传递反应实质：质子的传递。电离、水解、中和

4、及解离过程都是酸碱反应电离、水解、中和及解离过程都是酸碱反应3.酸碱反应实质酸碱反应实质第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023HAc+H2O H3O+Ac-简写：简写：HAc H+Ac-H2O+Ac-HAc+OH-c(H3O+)/c c(Ac-)/c Ka =c(HAc)/c c(H+)c(Ac-)Ka=c(HAc)c(HAc)/cc(OH-)/cKb =c(Ac-)/c c(HAc)c(OH-)Kb=c(Ac-)Ka Kb=c(H+)c(OH-)=Kw 弱酸的酸性越强、则其共轭碱的碱性越弱弱酸的酸性越强、则其共轭碱的碱性越弱4.酸碱的强弱酸碱的强

5、弱（简写式中（简写式中（简写式中（简写式中c c 的单位一定是的单位一定是的单位一定是的单位一定是 moldmmoldm-3-3 ）水的离子积第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/20231.一元弱酸、一元弱碱溶液一元弱酸、一元弱碱溶液 如如 HA+H2O 例题3-2H3O+A-简写为：简写为：HAH+A-起始起始(mol dm-3)c 0 0 平衡平衡(mol dm-3)c(1)c c当当很小很小(Ka20总的总的 c(H+)可近似用一级解离的可近似用一级解离的 c(H+)代替代替H2S(aq)H+(aq)+S2-(aq)HS-(aq)3.2.2 酸碱溶

6、液中酸碱溶液中pH的计算的计算第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/202350 mLHAcNaAcc(HAc)=c(NaAc)=0.10moldm-3 pH=4.74加入加入1滴滴(0.05ml)1moldm-3 HCl加入加入1 滴滴(0.05ml)1moldm-3 NaOH50 ml 纯水纯水 pH=7pH=4.75pH=3pH=11pH=4.73第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023 含有共轭含有共轭 酸酸 碱碱 对的混合溶液对的混合溶液对外加少量强酸、强碱或对外加少量强酸、强碱或 稍加稀释有抵抗作用，

7、而不引起稍加稀释有抵抗作用，而不引起pH值发生明显变化。这种作值发生明显变化。这种作 用叫用叫缓冲作用缓冲作用，具有缓冲作用的溶液叫，具有缓冲作用的溶液叫缓冲溶液缓冲溶液。(1)缓冲溶液的缓冲溶液的pH3.2.2 酸碱溶液中酸碱溶液中pH的计算的计算3.缓冲溶液缓冲溶液例题3-5 第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023(2)缓冲溶液的选择和配制缓冲溶液的选择和配制 适当提高共轭酸碱对的浓度适当提高共轭酸碱对的浓度 0.11moldm-3 保持共轭酸碱对的浓度接近，即保持共轭酸碱对的浓度接近，即ca /cb =1 1 缓冲范围缓冲范围 pH=pKa

8、1 常用缓冲体系中弱酸的常用缓冲体系中弱酸的pKa 与与缓冲范围缓冲范围 3.2.2 酸碱溶液中酸碱溶液中pH的计算的计算3.缓冲溶液缓冲溶液例题3-6 下一节下一节下一节下一节第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023水溶液中常见的水溶液中常见的Brnsted 弱酸和弱碱弱酸和弱碱第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023共共轭轭酸酸碱碱对对及及其其相相对对强强弱弱pKa0=-lgKa0第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023 HAH+A-起始起始(mol dm-3

9、)ca 0 cb 平衡平衡(mol dm-3)cac(H+)c(H+)cb+c(H+)由于弱酸由于弱酸HA的解离程度较弱，且体系中有较大量的的解离程度较弱，且体系中有较大量的A-存在，抑制存在，抑制HA的离解的离解使使 cac(H+)ca、cb+c(H+)cb 缓冲溶液的pH 第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023 常用缓冲体系中弱酸的常用缓冲体系中弱酸的pKa a0与缓冲范围与缓冲范围 第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023计算计算0.10mol dm-3 HAc 溶液的溶液的pH值值解：解：pH=2

10、.89 例题例题 3-2已知已知Ka0(HAc)=1.7610 5，c（HA）/Ka0=0.10/1.7610 5=5.710 3 400 第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023计算计算0.10mol dm3NaAc溶液的溶液的pH值值解：解：pOH=-lg c(OH-)=5.1pH=14-pOH=14-5.1=8.9 Ac-+H2OHAc +OH-HAcH+Ac-Ac-的的Kb=1.010-14/1.76 10-5=5.6810-10 c（Ac-）/Kb=0.10/5.7310 10=1.710 8 400例题例题 3-3Ka Kb=c(H+)c

11、(OH-)=Kw=1.010-14第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023计算计算0.10mol dm3Na2CO3溶液的溶液的pH值值解：解：pOH=-lg(4.210-3）=2.4pH=14-pOH=14-2.4 =11.6 CO32-+H2OHCO3-+OH-例题例题 3-4第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023计算将计算将 10.0 ml 0.2000 moldm-3 HAc 和和 5.5ml 0.2000 moldm-3 NaOH溶液混合后溶液的溶液混合后溶液的pH值值(pKa =4.75)解：

12、解：cb=0.2005.5/15.5=0.071（moldm-3）ca=(10.00.200-5.5 0.200）/15.5=0.058（mol dm-3）pH=4.84或或例题例题 3-5第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023需要需要pH=4.1的缓冲溶液，分别以的缓冲溶液，分别以HAc+NaAc和苯甲酸和苯甲酸+苯甲酸钠苯甲酸钠（HB+NaB）配制。试求配制。试求c(NaAc)/c(HAc)和和c(HB)/c(NaB)的值。的值。若相关组分的浓度都为若相关组分的浓度都为0.1 moldm-3，哪种缓冲溶液更好？哪种缓冲溶液更好？例题例题 3-6

13、解：欲配制解：欲配制pH=4.1的缓冲溶液，应选用的缓冲溶液，应选用pKa与与pH 接近的缓冲体系，接近的缓冲体系，即即ca/cb的比值更接近的比值更接近1的体系。的体系。已知已知pKa (HAc)=4.76,苯甲酸的苯甲酸的pKa (HB)=4.21 因苯甲酸的因苯甲酸的pKa 更接近更接近4.1 所以应选苯甲酸和苯甲酸钠的缓冲溶液为好。所以应选苯甲酸和苯甲酸钠的缓冲溶液为好。第第3章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023（Svante August Arrhenins 1859一1927）阿累尼乌斯，瑞典人，是近代化学史上的一位著名的化学家，又是一位物

14、理学家和天文学家。17岁时就考取了乌普萨拉岁时就考取了乌普萨拉大学。大学。他最喜欢选读数学、物理、化学等理科课程，只用两年只用两年他就通过了学士学位的考试。他就通过了学士学位的考试。1878年开始专门攻读物理学的博年开始专门攻读物理学的博士学位。士学位。在19世纪上半叶，已经有人提出了电解质在溶液中产生离子的观点，但在校长时期内，科学界普遍赞同法拉第的观点，认为溶液中“离子是在电流的作用下产生的”。阿累尼乌斯在研究电解质溶液的导电性时发现，浓度影响着许多稀溶液的导电性，而且他肯定认为具有导电性的离子来源于物质的分子在溶液中的离解，并通过实验验证了他的假设，于1883年年5月，形成了电离理论的基

15、本观点，一直到月，形成了电离理论的基本观点，一直到1888年其理论得以丰年其理论得以丰富与完善，时年不到富与完善，时年不到30岁，岁，当时他只不过是乌普萨拉大学的编外讲师，而没有马上得到科学界的普遍承认。直到1891年，他才引起国内学术界的关注。电离理论推动化学尤其是无机化学电离理论推动化学尤其是无机化学实现了较大的改革，分析化学也据此实现了不亚于无机化学的实现了较大的改革，分析化学也据此实现了不亚于无机化学的重大改革。重大改革。为此，为此，1903年他荣获了诺贝尔化学奖，成为瑞典第年他荣获了诺贝尔化学奖，成为瑞典第一位获此科学大奖的科学家。一位获此科学大奖的科学家。阿仑尼乌斯阿仑尼乌斯第第3

16、章章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡 3.2 酸碱平衡酸碱平衡1/23/2023（Gilbert Newton Lewis,1875-1946年）年）美国物理化学家，1875年10月25日生于马萨诸塞州的一个律师家庭。他智力早慧，13岁入内布拉斯加大学预备学校，毕业后入该大学，两年后又转入哈佛大学。1896年在哈佛得学士学位，1898年得硕士学位，1899年获博士学位。1900年在德国哥丁根大学进修，回国后在哈佛任教。1905年到麻省理工学院任教，1911年升任教授。1912年起担任加利福尼亚大学的化学学院院长兼化学系主任。曾获得瑞典阿累尼乌斯奖章，美国的吉布斯奖章和里查兹奖章。还是苏联科学院的

17、外藉院士。1946年3月23日逝世。路易斯具有很强的开辟化学研究新领域的能力。1901年和1907年，他先后提出“逸度”和“活度”概念；1916年提出共价键的电子理论：1923年又对价键和共用电子对成键理论作了进一步阐述。1921年将离子强度的概念引入热力学，发现了稀溶液中盐的活度系数由离子强度决定的经验定律。1923年，提出新的广义酸碱概念，认为酸是在化学反应中接受电子对的物质，碱是给予电子对的物质。这一理论是化学反应理论的一个重大突破，在有机反应和催化反应中得到了广泛应用。路易斯喜欢采用非正统的研究方法，他具有很强的分析能力和直觉，能设想出简单而又形象的模型和概念。有时，他未充分查阅资料文献就开展研究工作，他认为，若彻底掌握了文献资料，就有可能就手前人的许多偏见，从而窒息了自己的独创精神。他培养了许多化学家。他不但是一个科学家，而且是一个学派的卓越导师和领袖。路路 易易 斯斯