酸碱平衡无机化学.pptx

《酸碱平衡无机化学.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《酸碱平衡无机化学.pptx（54页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、摘要幻灯片摘要幻灯片9.1 电解质在水中的电离9.2 质子酸碱理论概述9.3 水的电离平衡和pH值9.4 弱酸、弱碱的电离平衡 缓冲作用与缓冲溶液第1页/共54页9.1 电解质在水中的电离电解质在水中的电离电解质溶液对依数性的偏离1强电解质溶液理论2活度的概念3第2页/共54页电解质溶液对依数性公式的偏离电解质溶液对依数性公式的偏离cBmoll-1Tf（实验值）（实验值）/K理论计理论计算值算值NaClK2SO4HClHAc0.100.3470.4580.3550.1880.1860.0500.1760.2390.1790.09490.09300.0100.03590.05150.03660.

2、01950.01860.00500.01800.02660.01850.00986 0.00930依数性公式 Tf iKf cB第3页/共54页强电解质的表观电离度强电解质的表观电离度cBmoll-1表观电离度表观电离度值值NaClHClHAc0.100.870.910.0110.0500.890.920.0200.0100.930.970.0480.00500.940.990.060思考题强电解质完全电离，为何其表观电离度不是100？c第4页/共54页强电解质溶液理论强电解质溶液理论强电解质在溶液中是完全电离的；离子间存在静电力相互作用，每一个离子都被周围带异号电荷的离子包围，形成离子氛；离

3、子氛使得离子相互作用、相互牵制作用，使溶液中的离子并不完全自由，表现为：溶液导电能力下降表观电离度下降依数性异常第5页/共54页离子氛离子氛（ionic atmosphere）Debye 及Hckel在1923年提出离子氛示意图 发挥作用的离子的数目少于实际电离的数目，造成强不完全电离的假象。电解质电解质HClHNO3NaOHKClBa(OH)2H2SO4ZnSO4表观电离度表观电离度92929186816140几种强电解质溶液的表观电离度（l-1，298K）离子氛作用越强，表观电离度越小。第6页/共54页离子强度描述离子氛的强弱离子强度描述离子氛的强弱离子强度表示离子在溶液中产生的电场强离子

4、强度表示离子在溶液中产生的电场强度的大小。度的大小。ci 溶液中第 i 种离子的浓度Zi第 i 种离子的电荷 c，I；Z，I；I，正负离子间作用力。第7页/共54页vi活度系数活度系数 稀溶液：i 1；极稀溶液：i接近1。vDebye-Hckel近似公式近似公式活度与活度系数活度与活度系数活度：有效浓度，活度：有效浓度，即离子表观浓度，扣除了离 子间相互作用的浓度。以a(activity)表示：第8页/共54页离子强度与活度系数的关系离子强度与活度系数的关系Z，相互作用越强，活度系数；c，相互作用，活度系数。从离子强度的角度来说：从离子强度的角度来说：vI 越大越大，相互作用，活度系数活度系数

5、；v离子强度离子强度，活度系数，活度系数（1）；v稀溶液接近理想溶液，1，活度浓度。活度浓度。第9页/共54页9.2 质子酸碱理论概述质子酸碱理论概述质子酸碱的概念1质子酸碱的强度2拉平效应与区分效应3第10页/共54页质子酸碱的概念质子酸碱的概念质子酸v质子碱质子碱能释放出质子（H+）的分子或离子。（质子的给予体）能结合质子（H+）的分子或离子。（质子的接受体）-+AcHHAc 酸 H+碱第11页/共54页 共轭酸 H+共轭碱共轭酸碱对共轭酸碱对-+-+2442HPOHPOH-+-+3424POHHPO+34NHHNH+2333NHCHHNHCH+252362O)Fe(OH)(HHO)Fe(

6、H+422252O)(HFe(OH)HO)Fe(OH)(H第12页/共54页两性物质两性物质既能给出质子，又能接受质子的物质。如：第13页/共54页酸碱反应的实质：质子的转移酸碱反应的实质：质子的转移酸碱电离酸碱电离v酸碱中和酸碱中和v水解反应水解反应第14页/共54页酸碱反应的实质质子酸碱理论适用于非水体系质子酸碱理论适用于非水体系第15页/共54页酸碱的强度酸碱的强度酸碱强度表示酸、碱给出质子或接受质子能力，用酸碱电离常数标度。第16页/共54页共轭酸碱对的相对强弱共轭酸碱对的相对强弱酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱。酸性碱性 共轭酸 H+共轭碱第17页/共54页溶剂对酸碱电离常

7、数的影响溶剂对酸碱电离常数的影响酸、碱电离常数不仅与其本性有关，还与酸、碱电离常数不仅与其本性有关，还与溶剂的性质有关。溶剂的性质有关。Example第18页/共54页区分效应与拉平效应区分效应与拉平效应区分效应v拉平效应拉平效应溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来。溶剂将酸或碱的强度拉平的作用。对HI、HClO4、HCl、H2SO4、HNO3而言：水是拉平溶剂，水溶液中都表现为强酸；醋酸是区分溶液：ExampleHIHClO4HClH2SO4HNO3第19页/共54页9.3 水的电离平衡和水的电离平衡和pH值值水的自偶电离1溶液的pH2共轭酸碱对Ka与Kb的关系3第20页/共54页水的自偶电离水

8、的自偶电离水的离子积常数，简称水的离子积或简化为：第21页/共54页溶液的酸度表示溶液的酸度表示pH、pOH表示溶液酸碱度表示溶液酸碱度第22页/共54页溶液的酸碱度与溶液的酸碱度与pH值值pH 和 pOH 都表示溶液的酸碱度，习惯用 pH。25纯水：c(H+)=c(OH)=1.010-7molL-1 pH=pOH=7014pH140pOH强酸性强碱性中性：pH7第23页/共54页共轭酸碱的共轭酸碱的 Ka与与 Kb 的关系的关系第24页/共54页溶液酸度的计算溶液酸度的计算0.1molL1HCl0.1molL1HAc0.1molL1NaAc第25页/共54页9.4 弱酸、弱碱的电离平衡弱酸、

9、弱碱的电离平衡一元弱酸、弱碱的电离平衡1多元弱酸的电离平衡2两性物质溶液酸碱度计算3第26页/共54页一元弱酸的电离平衡一元弱酸的电离平衡以以0.1molL1 HAc为例为例起始c/molL-1 0 0 平衡c/molL-1 x x x 第27页/共54页c(H3O+)=c(Ac)=1.3103 molL-1 c(HAc-1.3103)molL-10.10molL-1第28页/共54页一元弱酸溶液的一元弱酸溶液的c(H+)和解离度和解离度起始 ca 0 0 平衡 ca-x x x或 ca(1-)caca 稀释定律：在一定温度下解离度随着其溶液的稀释而增大。第29页/共54页计算4Cl 溶液的p

10、H 和 NH4 的解离度。已知 Kb(NH3)1.8105。c(H3O)7.5106 mol/L pH =0.0075%例题第30页/共54页一元弱碱的电离平衡一元弱碱的电离平衡起始 c 0 0平衡 c-x x x c(1-)c c第31页/共54页 计算NaAc 溶液的 pH 和Ac-的解离度。已知 Ka(HAc)1.8105。c(OH-)7.5106 mol/L pH =0.0075%例题第32页/共54页c0 0.200 0 0已知25时，0.200molL-1氨水的解离度为 0.95%，求c(OH),pH值和氨的解离常数。解：ceq 0.200(1 0.95%)0.2000.95%0.

11、2000.95%例题第33页/共54页多元弱酸的电离平衡多元弱酸的电离平衡多元弱酸分步电离第34页/共54页第35页/共54页例题：计算 0.010 molL-1 H2CO3溶液中的 H3O+，H2CO3，和OH的浓度以及溶液的pH值。二元弱酸的平衡计算（二元弱酸的平衡计算（1）根据第一级电离求 c(H3O+)第36页/共54页第37页/共54页第38页/共54页二元弱酸的平衡计算（二元弱酸的平衡计算（2）思考题向0.1molL-1HCl 溶液中通入CO2达到饱和，此时 H2CO3浓度为0.1molL1。求此时溶液的H3O+、CO32-浓度。0.1molL1HCl0.01molL1H2CO3第

12、39页/共54页多元弱酸平衡计算的注意事项多元弱酸平衡计算的注意事项多元弱酸分步电离，且一般：多元弱酸分步电离，且一般：v二元弱酸二元弱酸 H2A，在纯水中：，在纯水中：则：H3O主要来源于第一步电离，计算pH可以只考虑第一步电离；v二元弱酸二元弱酸 H2A，在酸性溶液中：，在酸性溶液中：第40页/共54页两性物质的酸度计算两性物质的酸度计算一般两性物质一般两性物质 HZ 的酸电离和碱电离：的酸电离和碱电离：第41页/共54页NH4AcNaH2PO4两性物质的酸度计算两性物质的酸度计算Example第42页/共54页 缓冲作用与缓冲溶液缓冲作用与缓冲溶液同离子效应1缓冲作用与缓冲溶液的组成2缓

13、冲溶液pH计算3缓冲能力的影响因素4第43页/共54页同离子效应同离子效应在弱电解质溶液中，加入与其含有相同离子的易溶强电解质而使弱电解质的解离度降低。HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)Ac(aq)NH4Ac(aq)(aq)+平衡移动方向第44页/共54页在 0.10 molL-1 的HAc 溶液中，加入 NH4Ac(s)，使 NH4Ac的浓度为 0.10 molL-1，计算该溶液的 pH值和 HAc的解离度。x=1.810-5 c(H+)=1.810-5 molL-1 0.10 x0.10 molL-1 HAc溶液：，=1.3%解：HAc+H2O H3O+Acceq/

14、(molL-1)0.10 x x 0.10+xc0/(molL-1)0.10 0 0.10pH=4.74，=0.018%例题第45页/共54页缓冲作用缓冲作用缓冲作用：保持溶液本身 pH 相对稳定性能，不因加入少量强酸或强碱而显著 改变pH值。50mLHAc/NaAc pH=4.74c(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1 加入1滴(0.05ml)1molL-1 HCl加入1滴(0.05ml)1molL-1 NaOH50ml纯水pH=7 pH=3 pH=11 实验第46页/共54页缓冲溶液组成与缓冲作用原理缓冲溶液组成与缓冲作用原理缓冲溶液由弱共轭酸碱对（缓冲溶液由弱共轭酸碱对（HA

15、/A）组成：）组成：加入少量强碱加入少量强酸第47页/共54页缓冲公式（缓冲公式（Henderson方程）方程）缓冲对缓冲对 HA/A：平衡 ca-x x cb-x ca cb第48页/共54页例题写出下列缓冲溶液的缓冲公式(1)HAc-NaAc，(2)H2CO3-NaHCO3(4)NH3 H2O-NH4Cl(3)NaHCO3-Na2CO3，第49页/共54页求 300mL 0.50molL-1 H3PO4和 500mL 0.50 molL-1 NaOH的混合溶液的pH值。反应继续反应解：先反应再计算例题第50页/共54页x或者第51页/共54页影响缓冲溶液影响缓冲溶液pH、缓冲能力的因素、缓冲能力的因素缓冲溶液 pH 主要由 pK 的决定，还与浓度比有关。v缓冲溶液的缓冲能力是有限的：缓冲溶液的缓冲能力是有限的：第52页/共54页缓冲溶液的选择缓冲溶液的选择所选择的缓冲溶液，不能与反应系统中的其它物质发生副反应；v 尽量接近所需的尽量接近所需的pH。pH of Buffer共轭酸碱对 第53页/共54页中国药科大学无机化学教研室感谢您的观看！第54页/共54页