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1、第五章酸碱平衡与沉淀平衡第1页，共154页，编辑于2022年，星期三第五章第五章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡酸碱平衡与沉淀溶解平衡一、本章要求一、本章要求1了了解解酸酸碱碱理理论论的的发发展展，掌掌握握质质子子酸酸碱碱理理论论，学学会会共轭酸共轭酸(碱碱)Ka(Kb)的计算；的计算；2掌掌握握弱弱酸酸、弱弱碱碱的的解解离离平平衡衡，酸酸碱碱水水溶溶液液酸酸度度、质子条件式和有关离子浓度的计算；质子条件式和有关离子浓度的计算；3掌掌握握影影响响酸酸碱碱离离解解平平衡衡移移动动的的各各种种因因素素，掌掌握握介介质酸度对弱酸、弱碱存在型体的影响；质酸度对弱酸、弱碱存在型体的影响；4掌掌握握缓缓冲冲溶溶液
2、液的的性性质质、组组成成及及酸酸度度的的近近似似计计算算，掌握缓冲溶液的配制；掌握缓冲溶液的配制；第2页，共154页，编辑于2022年，星期三5、掌掌握握溶溶度度积积常常数数的的意意义义、熟熟练练溶溶度度积积与与溶溶解解度度的的相互换算，掌握同离子效应及对溶解度影响的计算；相互换算，掌握同离子效应及对溶解度影响的计算；6掌掌握握溶溶度度积积原原理理及及控控制制沉沉淀淀生生成成、溶溶解解、转转化化、分步沉淀的规律及有关计算。分步沉淀的规律及有关计算。本章重点：本章重点：1、2、4、5节节难点：难点：2、5节节计划学时计划学时：10第3页，共154页，编辑于2022年，星期三 5.1 酸碱质子理论
3、酸碱质子理论 5.1.2 酸碱的解离及相对强弱酸碱的解离及相对强弱5.1.1 质子酸碱的概念和酸碱反应质子酸碱的概念和酸碱反应第4页，共154页，编辑于2022年，星期三 历史回顾历史回顾人们对酸碱的认识经历了一个很长的历史阶段。人们对酸碱的认识经历了一个很长的历史阶段。1887年，瑞典化学家阿仑尼乌斯（年，瑞典化学家阿仑尼乌斯（Arrhenius）第一次提出了第一次提出了酸碱解离理论酸碱解离理论，从而使人们对酸碱的，从而使人们对酸碱的认识实现了由现象到本质的跨越。该理论认为：凡认识实现了由现象到本质的跨越。该理论认为：凡是在水溶液中只能解离出氢离子而不产生其它阳离是在水溶液中只能解离出氢离子
4、而不产生其它阳离子的物质为酸，凡是在水溶液中只能解离出氢氧根子的物质为酸，凡是在水溶液中只能解离出氢氧根离子而不产生其它阴离子的物质为碱，酸碱反应的离子而不产生其它阴离子的物质为碱，酸碱反应的实质是在水溶液中酸解离出的氢离子与碱解离出的实质是在水溶液中酸解离出的氢离子与碱解离出的氢氧根离子相结合生成水。氢氧根离子相结合生成水。5.1 酸碱质子理论酸碱质子理论第5页，共154页，编辑于2022年，星期三19231923年由丹麦的布朗斯特（年由丹麦的布朗斯特（BrBrnstednsted）和英）和英国的劳瑞（国的劳瑞（LowryLowry）分别提出）分别提出“酸碱质子理酸碱质子理论论”；路易斯（美
5、）路易斯（美）“酸碱电子理论酸碱电子理论”；“软硬酸碱理论软硬酸碱理论”第6页，共154页，编辑于2022年，星期三酸：酸：凡是能释放出质子（凡是能释放出质子（H+）的物质）的物质都是酸（质子的给予体）；能释放出多个质子都是酸（质子的给予体）；能释放出多个质子（H+）的物质叫多元酸；）的物质叫多元酸；碱：碱：凡是能与质子（凡是能与质子（H+）结合的物质）结合的物质都是碱（质子的接受体）；能接受多个质子都是碱（质子的接受体）；能接受多个质子（H+）的物质叫多元碱。）的物质叫多元碱。5.1.1 质子酸碱的概念和酸碱反应质子酸碱的概念和酸碱反应1.质子酸碱的定义质子酸碱的定义第7页，共154页，编辑
6、于2022年，星期三酸酸 H+碱碱-+AcHHAc-+-+2442HPOHPOH-+-+3424POHHPO+4NH3HNH+252362O)Fe(OH)(HHO)Fe(H 2+225 +42O)(HFe(OH)HO)Fe(OH)(H NH3H+NH2-H2O H+OH-H3O+H+H2O-+443H2POHPOH第8页，共154页，编辑于2022年，星期三注意：注意：（1）酸中有碱，碱可变酸酸中有碱，碱可变酸“共轭关系共轭关系”；同一平衡同一平衡涉及的酸碱，叫涉及的酸碱，叫“共轭酸对共轭酸对”；酸酸 H+碱碱例：例：HAc的共轭碱是的共轭碱是Ac，Ac的共轭酸的共轭酸HAc，HAc和和Ac为
7、一对共轭酸碱对。为一对共轭酸碱对。H2CO3和和CO32-是是共轭酸碱对？共轭酸碱对？错！错！HCO3-和和CO32-是。是。第9页，共154页，编辑于2022年，星期三（2）“共轭酸碱对共轭酸碱对”强弱：强弱：强酸强酸释放出质子能力强：释放出质子能力强：HCl；HClO3 强碱强碱接受接受质子能力强：质子能力强：OH-，S2-强酸强酸/弱碱（弱碱（HCl/Cl-）在共轭酸碱对中，共轭酸越强，共轭碱越弱；在共轭酸碱对中，共轭酸越强，共轭碱越弱；共轭酸越弱，共轭碱越强。共轭酸越弱，共轭碱越强。第10页，共154页，编辑于2022年，星期三（3）两性物质：）两性物质：既能给出质子，又能接受质子的物
8、质。既能给出质子，又能接受质子的物质。NH3H2OHAc、Ac、NH3、H2O、HPO4-谁是谁是两性物质？两性物质？HPO4-（4）无盐概念：）无盐概念：NH4Cl =NH4+Cl-质子酸质子酸 质子碱质子碱H2O、HSO4-、HCO3-、H2PO42-、HPO42-HS-、Fe(OH)(H2O)52+等等.第11页，共154页，编辑于2022年，星期三酸碱反应的实质：质子传递酸碱反应的实质：质子传递+H+特点：两个共轭酸碱对之间发生质子传递特点：两个共轭酸碱对之间发生质子传递2.酸碱反应酸碱反应-H+第12页，共154页，编辑于2022年，星期三(1)扩大酸碱范围扩大酸碱范围,更突出揭示了
9、反应的本性更突出揭示了反应的本性;(2)质子酸碱理论中的酸碱反应并不要求必须质子酸碱理论中的酸碱反应并不要求必须在水溶液中进行在水溶液中进行,它适用于非水溶剂和无溶剂它适用于非水溶剂和无溶剂的反应的反应.质子理论的优点质子理论的优点:第13页，共154页，编辑于2022年，星期三5.1.2 酸碱的解离及相对强弱酸碱的解离及相对强弱1、水的质子自递反应、水的质子自递反应水是两性物质，它的自身解离反应也是水是两性物质，它的自身解离反应也是质子转移反应。质子转移反应。或或 H2O(l)H+(aq)+OH(aq)H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH(aq)共轭共轭共轭共轭第14页，共154
10、页，编辑于2022年，星期三水的离子积常数水的离子积常数，简称水的离子积。，简称水的离子积。25纯水：c(H+)=c(OH)=1.010-7molL-1*100纯水：=1.010-14=5.4310-13T，)OH()OH(3-+=cc或)OH()OH(3-+=cccc达平衡时：达平衡时：第15页，共154页，编辑于2022年，星期三2 2、酸碱的解离和平衡常数、酸碱的解离和平衡常数（1）一元弱酸的解离：）一元弱酸的解离：（*酸的电离）酸的电离）HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)酸碱解离反应是质子转移反应。酸碱解离反应是质子转移反应。H+达平衡时：达平衡时：或简写或简写
11、 HAc（aq）=H+（aq）+Ac-（aq）弱酸的解离平衡常数弱酸的解离平衡常数。（。（acid）第16页，共154页，编辑于2022年，星期三（2）一元弱碱的解离：）一元弱碱的解离：（*碱的电离）碱的电离）NH3+H2OOH-+NH4+H+达平衡时：达平衡时：弱碱的解离平衡常数弱碱的解离平衡常数。（。（base）、越大，酸（碱）性越强；与越大，酸（碱）性越强；与T有关，有关，与与C无关。无关。第17页，共154页，编辑于2022年，星期三盐类水解反应也是质子酸碱的质子转移反应。盐类水解反应也是质子酸碱的质子转移反应。例如例如NaAc水解：水解：H+Ac+H2O OH+HAcNH4+H2O
12、NH3+H3O+第18页，共154页，编辑于2022年，星期三（3）的关系：的关系：、HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)Ac+H2OOH+HAc(1)(2)(1)+(2):H2O H+OH-第19页，共154页，编辑于2022年，星期三由式知：由式知：水中水中一切共轭酸碱对一切共轭酸碱对有有知知 ，可求，可求 ；越大，越大，越小。越小。酸碱反应是统一的：酸碱反应是统一的：HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)H+H+第20页，共154页，编辑于2022年，星期三 以上关系式可以推广到所有的共轭酸碱以上关系式可以推广到所有的共轭酸碱对（对（HA-A-）
13、，即：），即：或或 表表明明：共共轭轭酸酸碱碱对对的的 与与 的的乘乘积积等等于于水水的的离离子子积积；在在共共轭轭酸酸碱碱对对中中，酸酸的的酸酸性性越越强强（即即酸酸的的 越越大大），其其共共轭轭碱碱的的碱碱性性越越弱弱（即即共共轭轭碱碱的的 越越小小），反反之之，若若碱碱的的碱碱性性越强，其共轭酸的酸性越弱。越强，其共轭酸的酸性越弱。熟练掌握熟练掌握第21页，共154页，编辑于2022年，星期三 对于多元酸或多元碱来说，由于它们在水溶对于多元酸或多元碱来说，由于它们在水溶液中的解离是逐级进行的，有几级解离就能形成液中的解离是逐级进行的，有几级解离就能形成几对共轭酸碱对。例如几对共轭酸碱对。
14、例如H3PO4能形成三对共轭酸能形成三对共轭酸碱对，碱对，CO32-能形成两对共轭酸碱对：能形成两对共轭酸碱对：HCO3-H2CO3CO32-(多多元元酸酸)(多多元元碱碱)H+，H+，+H+，+H+，a1Kb1Kb2KH2PO4-H3PO4H+，HPO42-PO43-+H+，(多元酸多元酸)(多元碱多元碱)H+，+H+，H+，+H+，（3）多元弱酸弱碱的解离）多元弱酸弱碱的解离第22页，共154页，编辑于2022年，星期三H3PO4 H+H2PO4-Ka1=ceq(H+)ceq(H2PO4-)ceq(H3PO4)Ka2=H2PO4-H+HPO42-2-ceq(H+)ceq(HPO42-)ce
15、q(H2PO4-)Ka3=HPO42-H+PO43-3-ceq(H+)ceq(PO43-)ceq(HPO42-)PO43-+H2O HPO42-+OH-Kb1=ceq(HPO42-)ceq(OH-)ceq(PO43-)HPO42-+H2O H2PO4-+OH-Kb2=ceq(H2PO4-)ceq(OH-)ceq(HPO42-)H2PO4-+H2O H3PO4+OH-Kb3=ceq(H3PO4)ceq(OH-)ceq(H2PO4-)第23页，共154页，编辑于2022年，星期三H3PO4:Ka1=7.110-3 Ka2=6.210-8 Ka3=4.510-1-13 PO43-:PO43-+H2O
16、 HPO42-+OH-Kb1=ceq(HPO42-)ceq(OH-)ceq(PO43-)=2.210-2-2KWKa31.010-144.510-1-13HPO42-+H2O H2PO4-+OH-Kb2=ceq(H2PO4-)ceq(OH-)ceq(HPO42-)=1.610-7KWKa21.010-146.210-8H2PO4-+H2O H3PO4+OH-Kb3=ceq(H3PO4)ceq(OH-)ceq(H2PO4-)=1.410-12KWKa11.010-147.110-3熟练掌握熟练掌握第24页，共154页，编辑于2022年，星期三对于每一对共轭酸碱对来说均存在对于每一对共轭酸碱对来说
17、均存在 对于多元弱酸、弱碱来说：对于多元弱酸、弱碱来说：Ka1 Ka2 Ka3 Kb1 Kb2 Kb3 3.酸碱的强度、共轭酸碱对酸碱的强度、共轭酸碱对Ka与与Kb的关系的关系熟练掌握熟练掌握第25页，共154页，编辑于2022年，星期三六要点：六要点：1、酸、酸2、碱、碱3、两性物质、两性物质 4、共轭关系、共轭关系5、酸碱反应、酸碱反应6、酸碱的强度、酸碱的强度四特点：四特点：酸碱强度相对化；酸碱强度相对化；酸碱共轭化；酸碱共轭化；各种反应统一化；各种反应统一化；酸碱概念扩大化。酸碱概念扩大化。酸碱质子理论酸碱质子理论第26页，共154页，编辑于2022年，星期三1.下下列列几几组组物物质
18、质中中全全部部既既是是质质子子酸酸又又是是质质子子碱碱的的 物物质质是是（）。）。(A)H2O、H2S、HCO3 (B)HS、HCO3、H2O (C)S2、HAc、CO32 (D)HS、S2、HPO422.下列几组物质中都可作质子酸的是（下列几组物质中都可作质子酸的是（）。）。(A)HS、HCO3、H2O（B）HS、CO32、Ac (C)H2O、Ac、H2S (D)OH、CO32、H2O3.下列几组物质中都可作质子碱的是（下列几组物质中都可作质子碱的是（）。）。(A)H2O、H2S、CO32-(B)HS、HCO3、H2O (C)HS、H2CO3、CO32(D)H2S、Ac、H2O练习练习:BA
19、B 4.已知下列共轭酸的已知下列共轭酸的Ka,求其共轭碱的求其共轭碱的Kb 值值.(1)HCN的共轭碱的共轭碱CN-，Ka=6.210-10；第27页，共154页，编辑于2022年，星期三(2)HCOOH的共轭碱的共轭碱HCOO-，(4)H3BO3的共轭碱的共轭碱H2BO3-，(3)C6H5OH的共轭碱的共轭碱C6H5O-，第28页，共154页，编辑于2022年，星期三（6）H2C2O4的共轭碱的共轭碱HC2O4-，(5)HPO42-的共轭碱的共轭碱PO43-碱性强弱：碱性强弱：PO43-C6H5O-H2BO3-CN-HCOO-HC2O4-比较上述共轭碱的相对强弱比较上述共轭碱的相对强弱:HC
20、N,C6H5OH,HCOOH,H3BO3,HPO42-,H2C2O4CN-,C6H5O-,HCOO-,H2BO3-,PO43-,HC2O4-第29页，共154页，编辑于2022年，星期三 酸碱平衡与其它化学平衡一样是一酸碱平衡与其它化学平衡一样是一个动态平衡，当外界条件改变时，旧的个动态平衡，当外界条件改变时，旧的平衡就被破坏，平衡会发生移动，直至平衡就被破坏，平衡会发生移动，直至建立新的平衡。影响酸碱平衡的主要因建立新的平衡。影响酸碱平衡的主要因素有稀释作用、同离子效应及盐效应。素有稀释作用、同离子效应及盐效应。5.25.2 酸碱水溶液酸度的计算酸碱水溶液酸度的计算许多化学反应都与介质的酸度
21、密切相关，计算许多化学反应都与介质的酸度密切相关，计算酸碱溶液的酸度具有很大的现实意义。酸碱溶液的酸度具有很大的现实意义。第30页，共154页，编辑于2022年，星期三5.2.1 质子条件式质子条件式质子条件式：质子条件式：当酸碱反应达到平衡时，酸失去质子的数目，当酸碱反应达到平衡时，酸失去质子的数目，与碱得到质子数目相等的关系式，又称为质子平衡方程。与碱得到质子数目相等的关系式，又称为质子平衡方程。书写质子条件式步骤：书写质子条件式步骤：(1)从酸碱平衡系统中选取质子参考水准从酸碱平衡系统中选取质子参考水准(又称零水准又称零水准),零水准零水准是是溶液中大量存在并参与质子转移的物质溶液中大量
22、存在并参与质子转移的物质,通常通常是是起始酸碱组分起始酸碱组分,共轭体系中只可选其一，共轭体系中只可选其一，水溶液中水溶液中水水永远是零水准永远是零水准。(2)根据零水准判断得失质子的产物根据零水准判断得失质子的产物及其得失质子的量及其得失质子的量.(3)根据得失质子的量相等的原则根据得失质子的量相等的原则,得质子产物物质的量浓得质子产物物质的量浓度之和等于失质子产物的物质的量浓度之和度之和等于失质子产物的物质的量浓度之和,写出质子条件写出质子条件式式.第31页，共154页，编辑于2022年，星期三注意注意:(1)质子条件式不应出现零水准物质本身质子条件式不应出现零水准物质本身;(2)也不能出
23、现与质子转移无关的组分也不能出现与质子转移无关的组分;(3)在质子条件式中在质子条件式中,得失质子产物前应乘以相得失质子产物前应乘以相应的得失质子数应的得失质子数.一元弱酸一元弱酸HAc水溶液的质子条件式水溶液的质子条件式:OH-H+H+HAcAc-H+失质子失质子得质子得质子HAc质子条件式质子条件式:ceq(H+)=ceq(Ac-)+ceq(OH-)零水准零水准H2OH3O+(可简写成可简写成H+)第32页，共154页，编辑于2022年，星期三Na2HPO4水溶液中水溶液中 质子条件式质子条件式:大大量量存存在在并并参参与与了了质质子子转转移移的的起起始始酸酸碱碱组组分分为为HPO42-和
24、和H2O，因因此此它它们们就就是是质质子子参参考考水水准准,其其得得失失质质子子情情况如下：况如下：OHH2OH3O+H+H+失质子失质子得质子得质子HPO42-H2PO4-H3PO4PO43-+H+2 H+H+Na2HPO4水溶液的质子条件式为：水溶液的质子条件式为：ceq(H+)+ceq(H2PO4-)+2 ceq(H3PO4)=ceq(PO43-)+ceq(OH-)零水准零水准第33页，共154页，编辑于2022年，星期三例例5 51 1 写出写出NH4HCO3水溶液的质子条件式。水溶液的质子条件式。失质子失质子得质子得质子CO32-HCO3-H2CO3 H+H+NH4+NH3H+OHH
25、2OH3O+H+H+解：选取解：选取NH4+、HCO3和和H2O为零水准，其得失质子为零水准，其得失质子情况如下：情况如下：质子条件式为：质子条件式为：ceq(H+)+ceq(H2CO3)=ceq(CO32-)+ceq(NH3)+ceq(OH-)例例5 52 2 写出写出NaH2PO4水溶液的质子条件式。水溶液的质子条件式。解：选取解：选取H2PO4-和和H2O为零水准，其得失质子情况如下：为零水准，其得失质子情况如下：零水准零水准第34页，共154页，编辑于2022年，星期三OHH2OH3O+H+H+失质子失质子H2PO4-HPO42-得质子得质子H3PO4+H+PO43-2H+H+质子条件
26、式为：质子条件式为：ceq(H+)+ceq(H3PO4)=2ceq(PO43-)+ceq(HPO42-)+ceq(OH-)写出写出Na3PO4、H3PO4水溶液的质子条件式水溶液的质子条件式Na3PO4H3PO4失质子失质子PO43-得质子得质子+H+HPO42-+2H+H2PO4-+3H+OHH2OH3O+H+H+ceq(HPO42-)+2ceq(H2PO4-)+3ceq(H3PO4)+ceq(H+)=ceq(OH-)零水准零水准零水准零水准第35页，共154页，编辑于2022年，星期三H3PO4失质子失质子H3PO4H2PO4-HPO42-2H+H+PO43-3H+得质子得质子OHH2OH
27、3O+H+H+ceq(H+)=ceq(H2PO4-)+2ceq(HPO42-)+3ceq(PO43)+ceq(OH-)例例5.3 写出浓度为写出浓度为 c 的强酸的强酸HCl、强碱、强碱NaOH、HCl+HAc、NaOH+NaAc水溶液质子条件式。水溶液质子条件式。HClCl-失质子失质子H+HCl得质子得质子OHH2OH3O+H+H+ceq(H+)=ceq(Cl-)+ceq(OH-)=c+ceq(OH-)零水准零水准零水准零水准第36页，共154页，编辑于2022年，星期三NaOHceq(OH-)=ceq(Na+)+ceq(H+)=c+ceq(H+)HAc+HClOHH2OH3O+H+H+C
28、l-失质子失质子H+HCl得质子得质子HAcH+Ac-ceq(H+)=ceq(Ac-)+ceq(OH-)+cNaOH+NaAc得质子得质子OHH2OH3O+H+H+失质子失质子得质子得质子OHH2OH3O+H+H+失质子失质子Ac-+H+HAcceq(OH-)=ceq(H+)+ceq(HAc)+c零水准零水准零水准零水准零水准零水准第37页，共154页，编辑于2022年，星期三5.2.2 酸度对弱酸酸度对弱酸(碱碱)各型体分布的影响各型体分布的影响在在弱弱酸酸(碱碱)的的平平衡衡系系统统中中，弱弱酸酸(碱碱)同同时时以以多多种种型型体体存存在在。如如在在HAc溶溶液液中中,分分别别以以HAc分
29、分子子和和Ac-离离子子两两种种型型体体存存在在,H3PO4溶溶液液中中,有有H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-存存在在。当当溶溶液液的的酸酸度度发发生生变变化化时时，各各型型体体浓浓度度的的分分布布将将随随之之发发生生变变化化，这这种种影影响响可可以以用用分分布布系系数数来来衡衡量量，即即溶溶液液中中弱弱酸酸（碱碱）的的某某种种存存在在型型体体的的平平衡衡浓浓度度在在弱弱酸酸（碱碱）分分析析浓浓度度（总总浓浓度度）中中所所占占的的分分数数称称为为分分布布系系数数，用符号用符号“i”表示表示。(HA)=ceq(HA)/c(A-)=ceq(A-)/cc=ceq(HA)+ceq(A
30、-)第38页，共154页，编辑于2022年，星期三1.一元弱酸（碱）水溶液中各型体的分布一元弱酸（碱）水溶液中各型体的分布 (1)酸酸(碱碱)度度：溶液中：溶液中c(H+)、c(OH-)，严格讲是其，严格讲是其 活活度，常用度，常用pH、pOH表示溶液酸表示溶液酸(碱碱)度大小度大小.(2)酸酸(碱碱)的浓度的浓度:是酸碱的分析浓度或总浓度是酸碱的分析浓度或总浓度,用用ca、cb表表 示示.酸碱总浓度酸碱总浓度=平衡时酸碱各型体平衡浓度总和平衡时酸碱各型体平衡浓度总和.如如:c(HAc)=ceq(HAc)+ceq(Ac-)HA H+A-任一弱酸任一弱酸第39页，共154页，编辑于2022年，星
31、期三Kaceq(H+)/c=ceq(A-)/cceq(HA)/c c(HA)=ceq(HA)+ceq(A-)=11+ceq(A-)ceq(HA)1+Kacceq(H+)1ceq(H+)+Kacceq(H+)第40页，共154页，编辑于2022年，星期三可见由于可见由于Ka固定，溶液中各型体的分布系数仅是固定，溶液中各型体的分布系数仅是ceq(H+)的函数，即随的函数，即随pH值变化而变化，而与总浓度值变化而变化，而与总浓度无关。无关。第41页，共154页，编辑于2022年，星期三例例5 54 4 计计算算pH=4.00时时，0.10molL-1的的HAc溶溶液液中中各型体的分布系数及平衡浓度。
32、各型体的分布系数及平衡浓度。ceq(H+)=1.0 10-4molL-1解：解：pH=4.00时时第42页，共154页，编辑于2022年，星期三1.00 2 4 (4.747)6 8 10 12 14HAcHAcAcAc 0.50或或第43页，共154页，编辑于2022年，星期三看书看书p125图图5-1，可见随，可见随pH改变，弱酸型体中每一型改变，弱酸型体中每一型体的平衡浓度随着平衡移动而改变。体的平衡浓度随着平衡移动而改变。当当pHpKa时，时，HAc为主要型体为主要型体 (pH=4.0 HAc=0.85 Ac-=0.15当当pHpKa时，时，Ac-为主要型体为主要型体 (pH=5.0
33、Ac-=0.64 HAc=0.36当当pH=pKa时，时，Ac-与与HAc各占一半各占一半 (pH=4.75 Ac-=0.50=HAc=0.50此结论对任何一元弱酸都适用此结论对任何一元弱酸都适用.通过控制溶液的酸度得到所需的型体通过控制溶液的酸度得到所需的型体.同理同理,一元弱碱可与一元弱碱可与HA完全相同的方法导出完全相同的方法导出,第44页，共154页，编辑于2022年，星期三NH3水溶液水溶液:2.多元弱酸多元弱酸(碱碱)水溶液中各型体的分布水溶液中各型体的分布以以二二元元弱弱酸酸（H2A）为为例例。二二元元弱弱酸酸在在水水溶溶液液中中达达到到解解离平衡后，以三种型体离平衡后，以三种型
34、体H2A、HA-、A2-存在：存在：第45页，共154页，编辑于2022年，星期三H2A H+HA-HA-H+A2-第46页，共154页，编辑于2022年，星期三第47页，共154页，编辑于2022年，星期三二元弱酸中二元弱酸中:pHpKa1时时,H2A占优势占优势 pKa1pHpKa2时时,HA-占优势占优势 pHpKa2时时,A2-占优势占优势 pH=pKa1时时,ceq(H2A)/ceq(HA-)=1 pH=pKa2时时,ceq(HA-)/ceq(A2-)=1第48页，共154页，编辑于2022年，星期三1.00.50 0 2 (3.04)4(4.37)6 8 10 12 14 pH H
35、2A的形体分布的形体分布图图HAA2H2ApKa1pKa2第49页，共154页，编辑于2022年，星期三三元弱酸中三元弱酸中:pHpKa1时时,H3A占优势占优势 pKa1pHpKa2时时,H2A-占优势占优势 pH=pKa1时时,ceq(H3A)/ceq(H2A-)=1pKa2pHpKa3时时,HA2-占优势占优势pH=pKa2时时,ceq(H2A-)/ceq(HA2-)=1pHpKa3时时,A3-占优势占优势pH=pKa3时时,ceq(HA2-)/ceq(A3-)=1如如H3PO4:pKa1=2.15,pKa2=7.21,pKa3=12.35 当当pH在在2.157.21时以时以H2PO4
36、-为主为主 当当pH在在7.2112.35时以时以HPO42-为主为主 当当pH=7.21时时,ceq(H2PO4-)/ceq(HPO42-)=1 当当pH(pKa1+pKa2)=4.68 主要以主要以H3PO4和和H2PO4-型体存在型体存在熟练掌握熟练掌握第50页，共154页，编辑于2022年，星期三 当当(pKa1+pKa2)4.68pH(pKa2+pKa3)9.78主要以主要以H2PO4-和和HPO42-型体存在型体存在(4.689.78)当当pH(pKa2+pKa3)主要以主要以HPO42-和和PO43-型体存在型体存在PO431.00 2 4 6 8 10 12 14 (2.15)
37、(7.21)(12.35)H3PO4的形体分布图的形体分布图H3PO4 0.50H2PO4HPO42PO43H2PO4HPO42H2PO4HPO42H3PO4pKa1pKa2pKa3 pH第51页，共154页，编辑于2022年，星期三5.2.3 一元弱酸一元弱酸(碱碱)水溶液酸度的计算水溶液酸度的计算1.一元弱酸水溶液一元弱酸水溶液设设:HA的分析浓度为的分析浓度为c(HA),根据质子条件式根据质子条件式(PBE)ceq(H+)=ceq(A-)+ceq(OH-)计算一元弱酸水溶液计算一元弱酸水溶液pH精确式精确式将将ceq(HA)=c(HA)HA=c(HA)ceq(H+)ceq(H+)+Kac
38、代入精确式代入精确式第52页，共154页，编辑于2022年，星期三近似处理近似处理上式得：上式得：近似式近似式时时,忽略水的解离忽略水的解离(1)(2)且且HA的解离较小的解离较小 时时,水的解离可忽略水的解离可忽略,最简式最简式,务必记住务必记住!熟练掌握熟练掌握第53页，共154页，编辑于2022年，星期三（3）当）当 水的解离不可忽略，但水的解离不可忽略，但HA的解离较小的解离较小 时，时，精确式精确式例例5.55.5 计算常温下计算常温下0.100molL-1NH4Cl水溶液的水溶液的pH值，已值，已知。知。解解：第54页，共154页，编辑于2022年，星期三pH=5.12 例例5.6
39、计算分析浓度为计算分析浓度为1.0 10-5molL-1HCN,水溶液水溶液pH?Ka=6.2 10-10解解:c(HCN)Ka=6.2 10-1520Kw c/Ka 500ceq(H+)=c(HCN)Ka(HCN)+Kw =1.0 10-5 6.2 10-10+1.0 10-14=1.3 10-7 molL-1pH=6.89第55页，共154页，编辑于2022年，星期三例例5.7计算分析浓度为计算分析浓度为0.20molL-1CH2ClCOOH(一氯乙酸一氯乙酸)水溶液水溶液pH?Ka=1.4 10-3解解:c(CH2ClCOOH)Ka 20Kw c/Ka 500ceq(H+)=-Ka+Ka
40、 2+4cKa 2=-1.4 10-3+(1.4 10-3)2+4 1.4 10-3 0.202=0.016molL-1pH=1.792.一元弱碱水溶液一元弱碱水溶液同理可得一元弱碱水同理可得一元弱碱水pH溶液计算公式，将上面三个计溶液计算公式，将上面三个计算公式中算公式中Ka 换成换成Kb，ceq(H+)换成换成ceq(OH-)c(HA)换成换成c(B)即可即可.第56页，共154页，编辑于2022年，星期三时时,忽略水的解离忽略水的解离(1)近似式近似式且且B的解离较小的解离较小 时时,水的解离可忽略水的解离可忽略,(2)当当最简式最简式,务必记住务必记住!水的解离不可忽略，但水的解离不可
41、忽略，但B的解离较小的解离较小(3)当当 时，时，精确式精确式第57页，共154页，编辑于2022年，星期三例例5.8 计算分析浓度为计算分析浓度为0.10molL-1NaAc水溶液的水溶液的pH解解:Kb(Ac-)=Kw /Ka=1.0 10-14/1.75 10-5=5.7 10-10cKb(Ac-)=0.1 5.7 10-1020Kw c(Ac-)/Kb(Ac-)=0.10/5.7 10-10=1.75 108 8500=5.7 10-10 0.10ceq(OH-)=Kb(Ac-)c(Ac-)=7.5 10-6 molL-1 pOH=5.12pH=14-pOH=14-5.12=8.88第
42、58页，共154页，编辑于2022年，星期三5.2.4 多元弱酸多元弱酸(碱碱)水溶液酸度的计算水溶液酸度的计算1.多元弱酸水溶液多元弱酸水溶液多元弱酸分步解离，一般来说，多元弱酸的多元弱酸分步解离，一般来说，多元弱酸的 ，可近似地将溶液中，可近似地将溶液中H看成主要看成主要由第一级解离生成，忽略其它各级解离，因此可由第一级解离生成，忽略其它各级解离，因此可按一元弱酸处理。相应的计算公式可将一元弱酸按一元弱酸处理。相应的计算公式可将一元弱酸中的中的 换成换成 即可。即可。熟练掌握熟练掌握第59页，共154页，编辑于2022年，星期三例例59 计算常温下计算常温下0.10mol0.10molL
43、L-1-1H2S水溶液的水溶液的H+与与S2-的浓的浓度和度和pH。解：已知解：已知H2S的的所以所以pH=4.01H2S的解离平衡为：的解离平衡为：H2S H+HS-第60页，共154页，编辑于2022年，星期三HS-H+S2-由于由于H2S的解离很小，因此的解离很小，因此务必记住务必记住!熟练掌握熟练掌握第61页，共154页，编辑于2022年，星期三方法一方法一:ceq(S2-)=1.1 10-14molL-19.5 10-8 1.3 10-14 0.10(9.7 10-5)2方法二方法二:Ka2 很小很小,忽略第二步电离出的忽略第二步电离出的H+,ceq(H+)ceq(HS-)则则:Ka
44、2 c=ceq(S2-)=1.3 10-14molL-1当当ceq(H+)ceq(HS-)(溶液中溶液中H+不仅来自不仅来自H2S解离解离,还还有外来有外来H+,此时求此时求ceq(S2-)只用只用第一种方法第一种方法.第62页，共154页，编辑于2022年，星期三如当如当c(H+)=0.3molL-1,H2S水溶液中水溶液中ceq(S2-)?ceq(S2-)=Ka1 Ka2 c(H2S)ceq(H+)29.5 10-8 1.3 10-14 0.10(0.3)2=1.37 10-21molL-1可见当溶液中可见当溶液中H+浓度增大时浓度增大时,S2-浓度减小浓度减小.2.多元弱碱水溶液多元弱碱
45、水溶液同理多元弱碱溶液中同理多元弱碱溶液中c(OH-)主要来自一级解离主要来自一级解离,故将一故将一元弱碱计算公式中元弱碱计算公式中Kb Kb1 即可即可.例例5.10 计算计算0.10molL-1Na2CO3和和0.10molL-1-1Na3PO4水溶水溶液液pH?第63页，共154页，编辑于2022年，星期三 解解:(1)CO32-的的 Kb1=Kw/Ka2=1.0 10-14/4.69 10-11-11=2.13 10-4-4c(Na2CO3)Kb1=0.10 2.13 10-4-4=2.13 10-520Kw c(Na2CO3)/Kb1=0.1/2.13 10-4-4=4695000.
46、1 2.13 10-4-4ceq(OH-)=cKb1=4.62 10-3-3molL-1pOH=2.34pH=11.66(2)PO43-的的Kb1=Kw/Ka3=1.0 10-14/4.5 10-13-13=2.2 10-2-2Kb2=Kw/Ka2=1.0 10-14/6.2 10-8-8=1.6 10-7-7Kb3=Kw/Ka1=1.0 10-14/7.1 10-3-3=1.4 10-12-12第64页，共154页，编辑于2022年，星期三5.2.5 两性物质水溶液酸度的计算两性物质水溶液酸度的计算常见的两性物质有多元弱酸的酸式盐常见的两性物质有多元弱酸的酸式盐NaHCO3、NaH2PO4、
47、Na2HPO4、NaHC2O4等，以及电离理论中等，以及电离理论中的弱酸弱碱盐，如的弱酸弱碱盐，如NH4Ac等。等。Kb1 Kb2 Kb3 故计算故计算pH用用Kb1 即可即可c(Na3PO4)Kb1(PO43-)=0.12.210-2=2.210-320 Kw c(Na3PO4)Kb1(PO43-)=0.10.022=4.5500ceq(OH-)=-Kb 1+Kb 1 2+4cKb 1 2=-0.022+(0.022)2+40.0220.102=0.037molL-1pOH=1.43 pH=14-1.43=12.57第65页，共154页，编辑于2022年，星期三计算溶液计算溶液pH近似公式：
48、近似公式：ceq(H+)=Ka1 Ka2 或或pH=1/2(pKa1+pKa2)例例5.11 计算计算0.20molL-1邻苯二甲酸氢钾溶液邻苯二甲酸氢钾溶液pH?Ka1=1.110-3 Ka2=3.910-6 NaH2PO4:ceq(H+)=Ka1 Ka2 Na2HPO4:ceq(H+)=Ka2 Ka3 pH=1/2(pKa1+pKa2)pH=1/2(pKa2+pKa3)ceq(H+)=Ka1 Ka2=1.110-33.910-6=6.510-5molL-1pH=4.18近似计算中近似计算中,溶液溶液pH与浓度无关与浓度无关,近似计算前提是两近似计算前提是两性物质浓度不是太低性物质浓度不是太
49、低,此时忽略水的解离此时忽略水的解离.第66页，共154页，编辑于2022年，星期三例例5.12 计算计算0.10molL-1氨基乙酸氨基乙酸(NH2CH2COOH)溶液溶液pH?(Ka1=4.5 10-3,Ka2=2.5 10-10)解解:+H3N-CH2-COO-+H2O H2N-CH2-COO-+H3O+Ka2=2.5 10-10Kb2 =Kw/Ka1=1.0 10-14/4.5 10-3=2.2 10-12+H3N-CH2-COO-+H2O +H3N-CH2-COOH+OH-Ka2 Kb2 溶液呈弱酸性溶液呈弱酸性ceq(H+)=Ka1 Ka2=4.510-32.510-10=1.01
50、0-6molL-1pH=5.9第67页，共154页，编辑于2022年，星期三 不同类型的电解质在水溶液中的解离程度常用解不同类型的电解质在水溶液中的解离程度常用解离度来描述。离度来描述。解离度解离度就是电解质在水溶液中达到解就是电解质在水溶液中达到解离平衡时解离的百分率，用符号离平衡时解离的百分率，用符号“”表示表示,即即5.3 酸碱平衡的移动酸碱平衡的移动5.3.1 稀释定律稀释定律 酸碱平衡也是一个动态平衡酸碱平衡也是一个动态平衡,当外界条件变化时当外界条件变化时,平衡发生移动平衡发生移动,使溶液使溶液pH变化变化,主要有稀释作用、同主要有稀释作用、同离子效应和盐效应。离子效应和盐效应。1