酸碱理论与解离平衡.pptx

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1、 6.2.1 水的解离平衡与酸碱指示剂水的解离平衡与酸碱指示剂 （1）水的解离平衡）水的解离平衡 H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH(aq)或 H2O(l)H+(aq)+OH(aq)K K W W 水的离子积常数，简称水的离子积。水的离子积常数，简称水的离子积。6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第1页/共92页25纯水：100纯水：H2O(l)H+(aq)+OH(aq)6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第2页/共92页（2）溶液的溶液的pH6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡 1909年，丹麦生理学家索仑生（Sorensen)提

2、出pH表示水溶液的酸度：第3页/共92页说明：说明：水的离解平衡随水中水的离解平衡随水中c(Hc(H3 30 0+)和和c(OHc(OH-)的变化而发生移动。在纯水中，的变化而发生移动。在纯水中，c(Hc(H3 30 0+)c(OHc(OH-)。如果在。如果在纯水中加入某种电解质，如少量的纯水中加入某种电解质，如少量的HClHCl或或NaOHNaOH，形成稀溶液，形成稀溶液，c(Hc(H3 30 0+)或或c(OHc(OH-)改变，水的离解平衡发生移改变，水的离解平衡发生移动。达到新的平衡时，动。达到新的平衡时，c(Hc(H3 30 0+)c(OH)c(OH-)；但是；但是 c(Hc(H3 3

3、0 0+)c(OHc(OH-)=K)=KW W 这一关系式仍然成立。这一关系式仍然成立。若已知若已知c c(H(H3 30 0+)，可求，可求c(OHc(OH-)，反之亦然。，反之亦然。第4页/共92页酸性溶液：pH77pOH pH是用来表示水溶液中酸碱性的一个标度。pH愈小，c(H3O+)愈大，溶液酸性愈强，碱性愈弱；反之，pH愈大，溶液的碱性愈强，酸性愈弱。溶液酸碱性与pH的关系：6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第5页/共92页说明：说明：pH值一般仅适用于c(H30+)或c(OH-)为1mo1L-1以下的溶液；如果c(H30+)1mo1L-1，则pH 1mo1L-1，

4、则pH14。在这种情况下，就直接写出c(H30+)或c(OH-)表示，通常不用pH值来表示这种溶液的酸碱性。pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14强酸性强酸性 中性中性 强碱性强碱性 溶液中氢离子和氢氧根浓度：溶液中氢离子和氢氧根浓度：？第6页/共92页问题：问题：酸性酸性 c(Hc(H+)c(OHc(OH)碱性碱性 c(Hc(H+)c(OHc(OH)中性中性 c(Hc(H+)c(OHc(OH)酸性 pH 7 中性 pH 7 常 温 下下列表述有何区别？下列表述有何区别？酸性溶液是否OH-=0,碱性溶液是否H+=0第7页/共92页常见液体的pH液体名称液体名称p

5、H液体名称液体名称pH胃胃 液液柠檬汁柠檬汁醋醋葡萄汁葡萄汁橙橙 汁汁尿尿1.03.02.43.03.23.54.88.4唾唾 液液牛牛 奶奶纯纯 水水血血 液液眼眼 泪泪6.57.56.57.07.347.457.46.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第8页/共92页说明：说明：pH值一般仅适用于c(H30+)或c(OH-)为1mo1L-1以下的溶液；如果c(H30+)1mo1L-1，则pH 1mo1L-1，则pH14。在这种情况下，就直接写出c(H30+)或c(OH-)表示，通常不用pH值来表示这种溶液的酸碱性。pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1

6、3 14强酸性强酸性 中性中性 强碱性强碱性 溶液中氢离子和氢氧根浓度：溶液中氢离子和氢氧根浓度：？第9页/共92页溶液的酸碱性和溶液的酸碱性和pHpH测定测定1)1)酸碱指示剂酸碱指示剂可确定可确定pHpH值大概范围值大概范围石蕊酚酞碱蓝蓝红红酸红红不变不变2)2)pHpH试纸试纸(广泛、精密广泛、精密)测出测出pHpH的粗略的粗略值值3)pH3)pH计（仪器）计（仪器）精确测出精确测出pHpH值值4)4)滴定法滴定法测出酸、碱浓度测出酸、碱浓度第10页/共92页计算在计算在2525时浓度为时浓度为 1.0 1.0 1010 8 8 molmolL L 1 1盐酸溶液的盐酸溶液的 pH.pH

7、.c(Hc(H+)1.0 1.0 1010 8 8 mol molL L-1-1,pH pH 8 8酸的溶液显碱性，酸的溶液显碱性，为什么？为什么？没有考虑水的离解没有考虑水的离解!例：例：第11页/共92页在100oC，水的Kw 5.5 10 13 c(H+)7.4 10 7pH pH pOH=6.1 pOH=6.1，此时溶液为中性，此时溶液为中性pH pH 6.5 6.5 的水溶液一定为酸性吗？的水溶液一定为酸性吗？问题：问题：第12页/共92页A.A.定义和组成定义和组成（3 3）酸碱指示剂）酸碱指示剂 能借助颜色的改变来指示溶液能借助颜色的改变来指示溶液pHpH值的物质，它值的物质，它

8、的的组成一般是有机的组成一般是有机的弱酸或弱碱弱酸或弱碱，且，且分子的颜色分子的颜色与离子的颜色不同与离子的颜色不同。英国化学家、物理学家波义耳(Robert Boyie,1646年)为什么为什么会指示溶液酸碱性呢？会指示溶液酸碱性呢？石蕊石蕊是由各种地衣制得的蓝色色素，其主要成份是石蕊精是由各种地衣制得的蓝色色素，其主要成份是石蕊精C C7 7H H7 7O O4 4N N第13页/共92页B.B.酸碱指示剂的变色原理酸碱指示剂的变色原理红色 蓝色 当c(HIn)=c(In-)时溶液呈紫色，此时指示剂的电离度为50%，c(H+)=Ka，溶液的PH值为该指示剂变色点变色点。符号符号InIn来自

9、英文来自英文IndicatorIndicator，HInHIn表示指示剂表示指示剂的共轭酸，称谓的共轭酸，称谓“酸型酸型”，InIn表示指示剂的共表示指示剂的共轭碱，称谓轭碱，称谓“碱型碱型”。第14页/共92页酚酞酚酞-单色单色在酸性溶液无色，在碱性溶液中转化为醌式后显红色（phenolphthalein PP phenolphthalein PP）第15页/共92页甲基橙甲基橙 -双色双色 pH 3.1,酸式色，红色；pH 4.4,碱式色，黄色；pH=3.1-4.4，两种形式共存，为混合色，橙色。（methyl orange,methyl orange,MOMO ）第16页/共92页自制酸

10、碱指示剂自制酸碱指示剂 下列植物花或叶，捣碎研磨，加入酒精，下列植物花或叶，捣碎研磨，加入酒精，取浸出液，加入酸或碱，观察颜色变化。取浸出液，加入酸或碱，观察颜色变化。第17页/共92页C.C.指示剂的变色范围：指示剂的变色范围：思考题：思考题：由弱碱组成的指示剂变色范围？由弱碱组成的指示剂变色范围？第18页/共92页说明：说明：变色范围变色范围 酸色酸色 中间色中间色 碱色碱色甲基橙甲基橙3.13.1 4.44.4 红红橙橙 黄黄酚酚 酞酞8.08.010.010.0 无色无色 粉红粉红 红红石石 蕊蕊3.03.08.08.0 红红 紫紫 蓝蓝 一般情况下每种指示剂它的一般情况下每种指示剂它

11、的变色点变色点上下各一个上下各一个pHpH单位为其单位为其变色范围变色范围，但由于人的肉眼对各种颜，但由于人的肉眼对各种颜色的敏锐程度不同，因此其范围也各有差异。色的敏锐程度不同，因此其范围也各有差异。第19页/共92页指示剂用量：指示剂用量：指示剂用量的多少对它的变色范围是有影响的。离子强度和溶剂的影响：增加离子强度，指示剂的理论变色点变小。问题：问题：温度是否对指示剂的变色范围温度是否对指示剂的变色范围有影响？为什么？有影响？为什么？第20页/共92页混合指示剂混合指示剂（mixed indicatormixed indicator）同时使用两种指示剂，利用彼此颜色之间的互补作用，使变色更

12、加敏锐。如溴甲酚绿和甲基红。若由指示剂与惰性染料混合也是利用颜色的互补作用提高变色的敏锐度。如亚甲基蓝，靛蓝二磺酸钠。若滴定终点限制在很窄的 pH 范围内，可采用混合指示剂。终点颜色变化的不确定度由 0.3pH 提高到0.2pH。第21页/共92页6.2.2 一元弱酸、弱碱的解离平衡一元弱酸、弱碱的解离平衡1 1一元弱酸的解离平衡一元弱酸的解离平衡 H2O(l)+HA(aq)H3O+(aq)+A-(aq)当反应达平衡时，有：弱酸HA的解离常数，它的数值表明了酸 的相对强弱。在相同T下，大的是较强 的酸，其给出质子的能力较强。6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第22页/共92页

13、 确定了弱酸的解离常数，就可以计算已知浓度的弱酸溶液的平衡组成。同样可以借助于pH计测定溶液的pH值来确定弱酸的解离常数。或简写成：6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第23页/共92页 实际上，在弱酸溶液中同时存在弱酸和水的两种解离平衡：H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH-(aq)H2O(l)+HA(aq)H3O+(aq)+A-(aq)它们都能解离出H3O+，两者之间相互联系，相互影响。通常情况下，只要c(HA)不是很小，H3O+主要由HA解离产生，因此，计算HA溶液中的c(H3O+)时，可以不考虑水的解离平衡。6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平

14、衡第24页/共92页初始浓度/molL-1 0.10 0 0平衡浓度/molL-1 0.10 x x x x=1.310-3（molL-1）解：H2O(l)+HAc(aq)H3O+(aq)+Ac-(aq)例：计算0.10molL-1HAc溶液中的H3O+、Ac-、HAc、OH-浓度及溶液pH。6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第25页/共92页c(H3O+)=c(Ac-)=1.310-3 molL-1 c(HAc)=(0.101.310-3)molL-10.10 molL-1c(OH)=7.710-12 molL-1 6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第26

15、页/共92页 可见，若 ，且 c(HA)不是很小，HA溶液中的c(H3O+)及 pH 可用下列简化公式计算：6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第27页/共92页,ca-x ca 此式为弱酸溶液酸度的近似计算公式，其使用的此式为弱酸溶液酸度的近似计算公式，其使用的条件是条件是c ca a/Ka500/Ka500,其酸的电离度其酸的电离度5%,5%,可以使可以使氢离子浓度等的计算误差小于或等于氢离子浓度等的计算误差小于或等于2.2%2.2%,可以满可以满足一般的运算要求。足一般的运算要求。讨论：讨论：第28页/共92页 c ca a/Ka/Ka、离解度和最简式计算的相对误差、离解

16、度和最简式计算的相对误差ca/Ka相对误差相对误差/%1009.53%+5.23005.6%+2.95004.4%+2.210003.1%+1.6第29页/共92页 解离度(a)：已解离的分子数与分子总数之百分比 弱酸的解离度的大小也可以表示酸的相对强弱。在温度、浓度相同的条件下，大的酸，大，其pH值小，为较强的酸；反之，小的酸，小，其pH值大，为较弱的酸。6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第30页/共92页稀释定律：在一定温度下（Ka为定值），某弱电解质 的解离度随着其溶液的稀释而增大。解离度解离度与与Ka 的关系：的关系：HA(aq)H+(aq)+A-(aq)初始浓度 c

17、 0 0平衡浓度 c ca ca ca6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第31页/共92页2.一元弱碱的解离平衡一元弱碱的解离平衡 一元弱碱的解离平衡组成的计算与一元弱酸的解离平衡组成计算类似。B(aq)+H2O(l)BH+(aq)+OH-(aq)弱碱B的解离常数对于一元弱碱：6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第32页/共92页例：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：NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)c0 0.200 0 0ceq 0.200(1 0.95%)0.2

18、000.95%0.2000.95%6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第33页/共92页 在计算结果出来后应进行分析，在误差较大时也可在计算结果出来后应进行分析，在误差较大时也可用逐步逼近法进行计算。用逐步逼近法进行计算。若存在同离子效应，则可用下述公式进行计算：若存在同离子效应，则可用下述公式进行计算：注意：注意：为什么？同学课后自行推出！为什么？同学课后自行推出！第34页/共92页 一元弱酸一元弱酸(弱碱弱碱)溶液溶液 H H+和和pHpH值计算公式值计算公式：6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第35页/共92页讨论：讨论：500bbcKq第36页/共92

19、页-稀释定律稀释定律ca,第37页/共92页离解（电离）度和电离常数离解（电离）度和电离常数 电离度和电离常数都可以用来比较弱电解质的相对强弱，电离常数是化学平衡常数的一种表现形式，电离度是转化率的一种表现形式；电离常数不受浓度影响，对于某一弱电解质来说，它是一个特征常数，而电离度则随浓度而变化。第38页/共92页1.1.H H+Ka1，(11)式中Ka1+c0 c0，则若 ，则 只要符合上述有关近似条件，就可以利用上式计算出酸式盐溶液的pH值。这种粗略计算出的pH值与酸式盐的初始浓度无关。6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第83页/共92页同理，Na2HPO4溶液：NaH2

20、PO4溶液：6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第84页/共92页 酸式盐溶液H+和pH值计算公式：6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第85页/共92页4.4.弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第86页/共92页若Ka Kb，溶液显酸性：若Ka Kb，溶液显酸性：若Ka=Kb，溶液显中性：第87页/共92页例如：6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第88页/共92页pH7强酸强碱盐 NaCl，KNO3，BaI2弱酸弱碱盐 Ka=Kb,NH4Ac pH7弱酸强碱盐 NaAc，NaCN，Na2CO3酸式盐 Na

21、2HPO4，NaHCO3弱酸弱碱盐 KaKb,(NH4)2CO3，NH4CN pHKb,NH4F，NH4(HCOO)盐溶液的酸碱性的一般规律：6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第89页/共92页5.影响盐类水解的因素影响盐类水解的因素 盐的浓度：T T一定，c c盐,水解度增大(稀释 定律)温度：水解反应为吸热反应，0 0，T T,水解度增大。加热和稀释对水解有利。6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第90页/共92页 溶液的酸碱度：加酸可引起盐类水解平衡的 移动。例如加酸能抑制下述水解产物的生成：有些盐类，如Al2S3、(NH4)2S可以完全水解。6.2 6.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡第91页/共92页感谢您的观看！第92页/共92页