酸碱解电离平衡.ppt
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1、第第8章章酸碱解离平衡酸碱解离平衡8-18-1弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡8-2 8-2 盐的水解盐的水解8-3 8-3 电解质溶液和酸碱理论的发电解质溶液和酸碱理论的发 展展18-1弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡8-1-1 8-1-1 一元弱酸弱碱的解离平衡一元弱酸弱碱的解离平衡.HAc+H2OH3O+Ac-简写HAcH+Ac-弱弱酸酸的的电电离离平平衡常数衡常数H+Ac-HAcKa=一元弱酸一元弱酸2HAcH+Ac-t=oC000H+2Ka=t=平平C0H+H+Ac-H+=Ac-H+2C0-H+H+=KaC0C0C0400KaH+Ac-HAc=3一元弱碱一元弱碱NH3+H2O
2、NH4+OH-弱弱碱碱的电离平衡常数的电离平衡常数NH4+OH-NH3Kb=4NH3H2O NH4+OH-t=oC000Kb t=平平C0OH-NH4+OH-OH-=NH4+OH-2OH-=KbC0C0C0400Kb5Ka0吸热反应吸热反应6电离常数性质:电离常数性质:电离常数随温度而变化,电离常数随温度而变化,电离常数不随溶液的浓度变化,电离常数不随溶液的浓度变化,p值值 定定 义义 为为 酸酸 的的 电电 离离 指指 数数,plg电电离离常常数数可可以以通通过过实实验验测测定定,亦亦可可通过热力学数据计算。通过热力学数据计算。7H2SHS-H+HS-K 1=1.110=1.110-7-7H
3、+S2-K 2=1.310=1.310-13-13pKpK之正值越大,对应的酸越弱。之正值越大,对应的酸越弱。当多元酸逐个失去质子时,其失去质当多元酸逐个失去质子时,其失去质子的倾向依次减弱。子的倾向依次减弱。p6.9p12.982解离度解离度解离度解离度:电电离离平平衡衡时时弱弱电电解解质质的的解解离离百分率:百分率:已电离的浓度已电离的浓度弱电解质初始浓度弱电解质初始浓度100%9t=oC000t=平平C0H+H+Ac-H+C0H+=KaC0 KaC0C0 Ka/C0 HAcH+Ac-Ka c c2 2解解离离度度随随浓浓度的变化?度的变化?10P84表3-3解离度随浓度的减小而增大。解离
4、度随浓度的减小而增大。11Ka c c2 2稀释定律c cKa a=对对ABAB型弱电解质有如下关系:型弱电解质有如下关系:随随c c值的减小而增大值的减小而增大。12电电离离常常数数是是平平衡衡常常数数的的一一种种形形式式,它不随电解质的浓度而变化;它不随电解质的浓度而变化;解解离离度度是是转转化化率率的的一一种种形形式式,它它表表示示弱弱电电解解质质在在一一定定条条件件下下的的解解离离百百分分率率,在在电电离离常常数数允允许许的的条条件件下下可可随弱电解质的浓度而变化。随弱电解质的浓度而变化。注意!Ka/C013p209例例8-1(a)计计算算0.10mol/LHAc溶溶液液中中H+离离子
5、子浓浓度度和和解解离度,离度,HAc的的Ka=1.7610-5。解:解:HAc水溶液中同时存在两个电离平衡:水溶液中同时存在两个电离平衡:H2OH+OH-HAcH+Ac-在计算在计算H+离子浓度时,可忽略水的电离,离子浓度时,可忽略水的电离,溶液中溶液中H+Ac-C0/Ka=5682400,C0HAc14设设H+=xHAcH+Ac-平衡浓度平衡浓度0.10-xxxKa=x2/(0.10-x)即即0.10-x0.10Kax2/0.10=1.7610-5H+=x=(1.7610-50.10)1/2=1.3410-3=H+/C0=1.3410-3/0.10=1.34%15浓度为浓度为C酸酸的一元弱酸
6、溶液中:的一元弱酸溶液中:H+=KaC酸酸适用范围:解离度适用范围:解离度5%时,时,即即C酸酸/Ka 400。16Ka/C0 1/400C0/Ka 400a=Ka/C0a 1/400a 0.0517浓度为浓度为C碱碱的一元弱碱溶液中:的一元弱碱溶液中:OH-=KbC碱碱适用范围:解离度适用范围:解离度5%时,时,即即C碱碱/Kb 400。183同离子效应同离子效应HAcH+Ac-增加增加Ac,平衡左移,平衡左移,减小。减小。+NaAc19p211例例8-2在在0.10MHAc溶液中加入少量溶液中加入少量NaAc,使其浓度为使其浓度为0.20M,求该溶液的求该溶液的H+浓度和解离度浓度和解离度
7、.20解:解:(1)设电离产生的设电离产生的H+离子浓度为离子浓度为X。HAcH+Ac_平衡平衡0.10-xx0.20+xHAc=0.10-X0.10(同离子效应同离子效应)Ac-=0.20+X0.20代入平衡关系式代入平衡关系式H+Ac-/HAc=Ka0.20X/0.10=1.810-5H+=X=0.101.810-5/0.20=9.010-6mol/L21(2)求)求 =H+/C0=9.0 10-6/0.10=9.0 10-3%0.10MHAc,解离度解离度=1.34%.同离子效应使解离度减小同离子效应使解离度减小149倍!倍!22同离子效应同离子效应:在在已已经经建建立立离离子子平平衡衡
8、的的弱弱电电解解质质溶溶液液中中,加加入入与与其其含含有有相相同同离离子子的的另另一一强强电电解解质质,而而使使平平衡衡向向降降低低弱弱电电解解质质电电离离度度方方向向移移动动的的作作用用称同离子效应。称同离子效应。231水的离子积常数水的离子积常数纯水有微弱的导电能力,说纯水有微弱的导电能力,说明水分子能够电离:明水分子能够电离:H2O+H2OH3O+OH-简写为:简写为:H2OH+OH-8-1-2水的解离平衡和溶液的水的解离平衡和溶液的pH24根据化学平衡原理:根据化学平衡原理:KW=H+OH-=1.010-14常温常温Kw的的意意义义是是:一一定定温温度度时时,水水溶溶液液中中H+和和O
9、H-之积为一常数。之积为一常数。水的离子积常数水的离子积常数H2OH+OH-252溶液的溶液的pH值值pH值值是是溶溶液液酸酸碱碱性性的的定定量量标标度。度。溶溶液液中中氢氢离离子子浓浓度度的的负负对对数数叫做叫做pH值。值。pH=-lgH+pOH=-lgOH-plg26pH=pOH=7273酸碱指示剂酸碱指示剂能通过颜色变化指示溶液的酸碱性能通过颜色变化指示溶液的酸碱性的物质的物质溴酚蓝溴酚蓝28HInH+In-甲基橙的电离平衡甲基橙的电离平衡:HIn=In-pH=pKi称为指示剂的理论变色点。称为指示剂的理论变色点。当当H+=Ki,pH=pKi1称为指示剂的变色范围。称为指示剂的变色范围。
10、29分级解离分级解离 解离常数亦分级,如:解离常数亦分级,如:H2SHS-H2SH+HS-K 1=5.710=5.710-8-8H+S2-K 2=1.210=1.210-15-152H+S2-K a=?=?根据多重平衡规则:根据多重平衡规则:K a=K 1.K 2 8-1-3多元弱酸的解离平衡多元弱酸的解离平衡H2S30根据多重平衡规则:根据多重平衡规则:反应反应1+1+反应反应2=2=反应反应3 3K1K2=K331222K=K1K2=K1=2K2=6.8-2222K=321.总的电离常数关系式仅表示平总的电离常数关系式仅表示平衡时三种衡时三种浓度间的关系,而不说浓度间的关系,而不说明电离过
11、程是按一步完全电离的明电离过程是按一步完全电离的方式进行的。方式进行的。注意:33,O,22.多多元元弱弱酸酸溶溶液液中中,同同时时存存在在几几个个平平衡。衡。H2SHS-H+HS-H+S2-涉及多种平衡的离子,其浓度必须同时涉及多种平衡的离子,其浓度必须同时满足该溶液中的所有平衡!满足该溶液中的所有平衡!34分析分析:H2S的的K1是是K2的的108倍,由倍,由第二步电离出的第二步电离出的H+极少。极少。其余的二其余的二元弱酸,如元弱酸,如H2CO3,H2C2O4也是这也是这样。样。H2SHS-H+HS-K 1=1.110=1.110-7-7H+S2-K 2=1.310=1.310-13-1
12、3室室温温下下,饱饱和和H2S水水溶溶液液中中,求求该该溶溶液液的的H2S,HS-,S2-,H+。35首先,首先,H2S中电离出的中电离出的H+要克服要克服HS-的吸引,的吸引,而从而从HS-中电离出的中电离出的H+要克服要克服S2-的吸引,故后者更难。的吸引,故后者更难。其次,其次,从平衡的角度看,第一步电从平衡的角度看,第一步电离出的离出的H+,使第二步的电离平衡左使第二步的电离平衡左移。移。结论是,二元弱酸的结论是,二元弱酸的H+由第一由第一步电离决定。步电离决定。当一元当一元弱弱酸处理酸处理。36当当K1/K2=1.110-7/1.310-13 102时时,可可忽忽略略二二级电离,级电
13、离,当一元酸处理当一元酸处理。CH2S/K1=0.10/1.110-7400,H2SCH2S,0.10-X0.10 S-0.1000.1-xxx(1)求求H+:CH2S=0.10mol/L.H2S饱和溶液:饱和溶液:37H+=x=K1CH2S=(1.110-70.10)1/2=1.0510-4mol/LH+HS-=1.0510-4mol/LH+=KaC酸38(2)求求S2-:HS-H+S2-K2=H+S2-/HS-=1.310-13由于第二步电离非常小,可认为由于第二步电离非常小,可认为H+HS-得得S2-K2=1.310-13mol/LH+离子浓度只有一个,它必须同时满足离子浓度只有一个,它
14、必须同时满足上述两个平衡关系式的要求。上述两个平衡关系式的要求。39多元弱酸多元弱酸K K1 1 K K2 2 K K3 3 时,时,可当作一元弱酸处理,可当作一元弱酸处理,K K1 1可可以作为衡量多元弱酸酸强度以作为衡量多元弱酸酸强度的标志。的标志。H H+由由K K1 1决定。决定。140 二二元元弱弱酸酸溶溶液液中中,酸酸根根的的浓浓度度近近似似等等于于K K2 2 ,与与酸酸的的原原始始浓度关系不大。浓度关系不大。23S2-K2在同一溶液中,同一种离子只能在同一溶液中,同一种离子只能有一个浓度。有一个浓度。4适用于适用于纯的纯的(whywhy?)二元弱?)二元弱酸和二元中强酸。酸和二
15、元中强酸。41 S-0.01000.01-xxx解解(a)CH2S=0.010mol/L.p215例8-3HH+由由K K1 1决定。决定。H+=K1C酸H+HS-=3.3210-5mol/LS2-K2=1.310-13mol/LH+=K1C酸H+=K1C酸42(b)加加酸酸使使H离离子子浓浓度度为为0.01mol/L时时,溶溶液液中中S2-离子浓度是多少离子浓度是多少?解解S2-K1K2H2SH+=1.110-41.210-150.0(.01)=1.410-18mol/LH+S2-H2SK1K2=0.010.01(a)S2-K2=1.310-13mol/L438-1-4缓冲溶液缓冲溶液44H
16、+A-HA=KaC盐盐xC酸酸=HAH+A-初始浓度初始浓度C酸酸0C盐盐平平衡衡浓浓度度C酸酸 xxC盐盐+x C酸酸 C盐盐代入平衡公式:代入平衡公式:缓冲对的浓度越大,缓冲对的浓度越大,缓冲容量越大缓冲容量越大45pH=pKa-lgC酸酸C盐盐一元弱酸及其盐溶液中的一元弱酸及其盐溶液中的H+计算公式:计算公式:即即H+=x=KaC酸酸C盐盐缓冲对缓冲对的浓度的浓度比值比值0.1-10HAH+A-缓冲对缓冲对46一一元元弱弱碱碱及及其其盐盐溶溶液液中中OH-的计算公式:的计算公式:OH-=KbC碱碱C盐盐pH=14-pOH=14-pKb+lg(C碱碱/C盐盐)pOH=pKb-lgC碱碱C盐
17、盐47P218例8-548盐盐解解离离产产生生的的离离子子与与水水作作用用,产产生生弱弱电电解解质质,使使水水的的解解离离平平衡衡发发生生移移动动从从而而影影响响溶溶液液的的酸酸碱碱性性。这这种种作作用用叫叫做做盐盐的水解。的水解。8-2盐的水解盐的水解(hydrolysis)H2OOH-+H+Ac-HAc49NaCl强强酸酸强强碱碱盐盐的的阴阴、阳阳离离子子都都不不能能与与水水电电离离出出的的H+和和OH-结结合合,不不能能破破坏坏水水的的电电离离平平衡衡。因因此此,它它们们不不水水解解,其其水水溶溶液液为为中性。中性。50NaClO弱酸强碱盐弱酸强碱盐水解产生弱酸,水解产生弱酸,显碱性显碱
18、性ClO-+H2O=HClO+OH-51NH4Cl弱碱强酸盐弱碱强酸盐水解产生弱碱,水解产生弱碱,显酸性显酸性NH4Cl+H2O=NH3H2O+HCl52弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐-双水解双水解产生弱酸弱碱产生弱酸弱碱NH4Ac+H2O=NH3H2O+HAc531弱酸强碱盐的水解弱酸强碱盐的水解(NaAc)H2OH+OH-KwH+Ac-HAc1/KaAc-+H2OHAc+OH-KhKh=Kw/Ka=1.010-14/1.810-5=5.610-108-2-1水解平衡常数水解平衡常数542强酸弱碱盐的水解强酸弱碱盐的水解(NH4Cl)H2OH+OH-KwOH-+NH4+NH3+H2O1/KbNH4+H
19、2ONH3H2O+H+KhKh=Kw/KbKa(NH4+)55弱弱酸酸和和弱弱碱碱组组成成的的盐盐,阴阴离离子子和和阳阳离离子子都都能能水水解解,如如NH4Ac的水解反应为的水解反应为:H+OH-H2O1/KwAc-+H2OHAc+OH-Kh(Ac-)=Kw/KaNH4+H2ONH3H2O+H+NH4+Ac-+H2ONH3H2O+HAc3弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐Kh(NH4+)Kh=(1/Kw)(Kw/Ka)(Kw/Kb)=Kw/(KaKb)Kh561单水解过程的计算单水解过程的计算8-2-2水解度和水解平衡的计算水解度和水解平衡的计算Ac-+H2OHAc+OH-Ac-C0Kh=HAcOH-/Ac
20、-x2/C0 x=(KhC0)1/2OH-=KhC0起始浓度起始浓度c000平衡浓度平衡浓度c0-xxx弱酸强碱盐弱酸强碱盐57一元弱酸强碱盐一元弱酸强碱盐OH-的近似计算公式的近似计算公式OH-=KhC0=(Kw/Ka).C058水水解解度度:即即水水解解百百分分率率,它它是是转转化化率的一种形式。率的一种形式。100h%=已水解了的浓度已水解了的浓度盐的初始浓度盐的初始浓度59h=OH-/C0=Kh/C0h=Kw/(KaC0)OH-=KhC0弱酸强碱盐弱酸强碱盐水解度水解度:60NH4+H2ONH3H2O+H+NH4+C0Kh=NH3H2OH+/NH4+x2/C0 x=(KhC0)1/2H
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