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1、第七章酸碱平衡第1页，本讲稿共58页目录7.1 7.1 酸碱质子理论概述酸碱质子理论概述7.2 7.2 水的解离平衡和水的解离平衡和pHpH值值7.3 7.3 酸碱溶液中酸碱溶液中H H+浓度的计算浓度的计算7.4 7.4 酸碱平衡的移动酸碱平衡的移动7.5 7.5 缓冲溶液缓冲溶液第2页，本讲稿共58页7.1 7.1 酸碱质子理论概述酸碱质子理论概述 7.1.2 7.1.2 酸碱反应酸碱反应 7.1.1 7.1.1 酸碱定义酸碱定义第3页，本讲稿共58页酸：酸：凡是能释放出质子（凡是能释放出质子（H H+）的任何含氢原）的任何含氢原子的分子或离子的物种。子的分子或离子的物种。（质子的给予体）
2、（质子的给予体）碱：碱：凡是能与质子（凡是能与质子（H H+）结合的分子或离）结合的分子或离子的物种。子的物种。（质子的接受体）（质子的接受体）7.1.1 7.1.1 酸碱质子理论的基本概念酸碱质子理论的基本概念定义：定义：思考：质子和氢离子是一回事吗？思考：质子和氢离子是一回事吗？质子氢的原子核氢原子水合质子-H3O+简写为H+第4页，本讲稿共58页酸酸 H+碱碱-+AcHHAc -+-+2442HPOHPOH-+-+3424POHHPO+34NHHNH+2333NHCHHNHCH+252362O)Fe(OH)(HHO)Fe(H+422252O)(HFe(OH)HO)Fe(OH)(H第5页，
3、本讲稿共58页例：例：HAc的的共轭碱共轭碱是是Ac，Ac的的共轭酸共轭酸HAc，HAc和和Ac为一对为一对共轭酸碱对共轭酸碱对。两性物质：两性物质：既能既能给出给出质子，又能质子，又能接受接受质子的物质。质子的物质。-+AcHHAc 第6页，本讲稿共58页小结：小结：1.酸碱可是分子、离子。酸碱可是分子、离子。3.没有盐的概念。没有盐的概念。2.两性物质包括：两性物质包括：多元弱酸的酸式根多元弱酸的酸式根；弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐；水水。非酸非碱非酸非碱离子酸离子酸离子碱离子碱两性物质两性物质两性物质两性物质第7页，本讲稿共58页7.1.2 7.1.2 酸碱反应酸碱反应酸碱反应：酸碱反应：两对共
4、轭酸碱对之间质子的传递。两对共轭酸碱对之间质子的传递。将以前的电离将以前的电离(解离解离)、中和、水解、酸碱反应都、中和、水解、酸碱反应都归为质子理论的酸碱反应。归为质子理论的酸碱反应。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，如如HF(aq)H+F(aq)H+H2O(l)H3O+(aq)HF(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+F(aq)第8页，本讲稿共58页 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。H+酸酸(1)碱碱(2)酸酸(2)碱碱(1)H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH(aq)第9页，本讲稿共58页
5、 盐类水解反应也是离子酸碱的质子转移反应。盐类水解反应也是离子酸碱的质子转移反应。NHNH4 4ClCl水解：水解：H+酸酸(1)碱碱(2)酸酸(2)碱碱(1)Ac+H2O OH+HAc酸酸(1)碱碱(2)酸酸(2)碱碱(1)H+H2O H3O+NH3NaAc水解：水解：第10页，本讲稿共58页HCNHAc酸和碱的强度是指酸给出质子的能力和碱接受质子的酸和碱的强度是指酸给出质子的能力和碱接受质子的能力的强弱。能力的强弱。1.810-55.810-10酸越强，其共轭碱越弱；酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱。碱越强，其共轭酸越弱。酸碱反应由较强酸较强碱向生成较弱酸碱方向进行。酸碱反应由较
6、强酸较强碱向生成较弱酸碱方向进行。第11页，本讲稿共58页7.2 7.2 水的解离平衡和水的解离平衡和pHpH值值7.2.2 7.2.2 溶液的溶液的pHpH值值7.2.1 7.2.1 水的解离平衡水的解离平衡第12页，本讲稿共58页7.2.1 7.2.1 水的解离平衡水的解离平衡 H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH(aq)或或 H2O(l)H+(aq)+OH(aq)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。2525任何水溶液任何水溶液：100100纯水：纯水：=1.010=1.010-14-14=5.4310=5.4310-13-13T T ，cc)OH(
7、)OH(3-+=cc第13页，本讲稿共58页)(OHlgpOH-=-令c)O(HlgpH 3-=+c7.2.2 7.2.2 溶液的溶液的pHpH值值101.0)(OH)O(H143=-+根据cc14lg)OH(lg)H(lg =-=-+即cc14ppOHpH=+第14页，本讲稿共58页例：例：计算 的盐酸水溶液的pH和pOH值。解：第15页，本讲稿共58页 7.3 7.3 酸碱溶液中酸碱溶液中H H+浓度的计算浓度的计算7.3.2 7.3.2 多元弱酸多元弱碱水溶液多元弱酸多元弱碱水溶液7.3.1 7.3.1 一元弱酸、一元弱碱的水溶液一元弱酸、一元弱碱的水溶液7.3.3 7.3.3 两性物质
8、水溶液两性物质水溶液第16页，本讲稿共58页7.3.1 7.3.1 一元弱酸、弱碱水溶液一元弱酸、弱碱水溶液 1.1.定义：定义：一元弱酸：只能给出一个质子的弱酸，如：一元弱酸：只能给出一个质子的弱酸，如：HAcHAc、NHNH4 4+；一元弱碱：只能接受一个质子的弱碱，如：一元弱碱：只能接受一个质子的弱碱，如：AcAc-、NHNH3 3.2.2.一元弱酸、一元弱碱的解离平衡一元弱酸、一元弱碱的解离平衡一元弱酸的解离平衡：一元弱酸的解离平衡：HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)简写：简写：第17页，本讲稿共58页一元弱碱的解离平衡：一元弱碱的解离平衡：共轭酸碱对（共轭酸碱
9、对（HBHBB B-）第18页，本讲稿共58页始始 0.1 0 0 平平 0.1-x x x HAc H +Ac-+因为因为 较小较小()，所以，所以0.1-x0.1。3.3.一元弱酸、一元弱碱单纯水溶液（只有一种溶一元弱酸、一元弱碱单纯水溶液（只有一种溶质）的有关计算质）的有关计算一元一元弱酸弱酸单纯水溶液单纯水溶液例题：计算例题：计算0.1mol0.1molL L-1-1HAcHAc水溶液中水溶液中H H+、AcAc-的浓度、及解离的浓度、及解离度度。第19页，本讲稿共58页c(H+)=c(Ac)=x=1.3103 molL-1 一元弱酸一元弱酸单纯水溶液单纯水溶液的计算公式：的计算公式：
10、第20页，本讲稿共58页1.上式在上式在单纯水单纯水溶液时适用。溶液时适用。2.离解度增大，并不能说明氢离子浓度增大。离解度增大，并不能说明氢离子浓度增大。稀释定律：稀释定律：在一定温度下在一定温度下(为定值为定值)，某弱，某弱电解质的解离度随着其溶液的稀释而增大。电解质的解离度随着其溶液的稀释而增大。第21页，本讲稿共58页一元一元弱碱弱碱的的单纯水溶液单纯水溶液计算公式计算公式练习题：计算练习题：计算0.1mol0.1molL L-1-1KCNKCN水溶液的水溶液的c(Hc(H+)、pHpH值。值。已知：已知：答案：答案：7.1410-12；11.15第22页，本讲稿共58页例:计算 醋酸
11、钠水溶液中的 及 值解:第23页，本讲稿共58页c0 0.200 0 05108.1-=327.11)109.1lg(14pOH14pH-=-=-=3109.1%95.0200.0)OH(-=c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：ceq 0.200(1 0.95%)0.2000.95%0.2000.95%323343109.1200.0)109.1()NH()OH()NH()NH(-+-=ccc=x/c第24页，本讲稿共58页 1.1.定义：定义：多元弱酸：能够给出两个或两个以上质子的弱酸，多元弱酸：能够给出两个或两个以上质
12、子的弱酸，如：如：H H2 2S S、H H2 2COCO3 3、H H3 3POPO4 4；多元弱碱：能够接受两个或两个以上质子的弱碱，多元弱碱：能够接受两个或两个以上质子的弱碱，如：如：S S2-2-、COCO3 32-2-、POPO4 43-3-.2.2.多元弱酸、多元弱碱的解离平衡多元弱酸、多元弱碱的解离平衡（1 1）多元弱酸的解离平衡：）多元弱酸的解离平衡：7.3.2 7.3.2 多元元弱酸、弱碱水溶液多元元弱酸、弱碱水溶液第25页，本讲稿共58页以以H H2 2COCO3 3解离为例：解离为例：第26页，本讲稿共58页以以H H2 2POPO4 4解离为例：解离为例：第27页，本讲
13、稿共58页（2 2）多元弱碱的解离平衡：）多元弱碱的解离平衡：以以COCO3 32-2-解离为例：解离为例：第28页，本讲稿共58页 例题：例题：计算计算 0.010 mol0.010 molL L-1-1 H H2 2COCO3 3溶液中的溶液中的 H H+、H H2 2COCO3 3、HCOHCO3 3-、COCO3 32-2-和和OHOH的浓度以及溶液的的浓度以及溶液的pHpH值。值。解：始始 0.01 0 00.01 0 0平平 0.01-x x x0.01-x x x始始 x x 0 x x 0平平 x-y x+y yx-y x+y y3.3.二元弱酸、二元弱碱单纯水溶液的有关计算二
14、元弱酸、二元弱碱单纯水溶液的有关计算第29页，本讲稿共58页由第一步解离：由第一步解离：始始 0.01 0 00.01 0 0平平 0.01-x x x0.01-x x x因为因为 较小较小()，所以，所以0.01-x0.01。第30页，本讲稿共58页由第二步解离：由第二步解离：始始 x x 0 x x 0平平 x-y x+y yx-y x+y y第31页，本讲稿共58页结论结论：多元弱酸的解离是分步进行的，一般多元弱酸的解离是分步进行的，一般 。溶液中的。溶液中的 H+主要主要来自于弱酸的第一步解离，计算来自于弱酸的第一步解离，计算 c(H+)或或 pH 时可只考虑第一步解离。时可只考虑第一
15、步解离。对于二元弱酸对于二元弱酸，当，当 时时c(酸根离子酸根离子)，而与弱酸的初始浓度，而与弱酸的初始浓度无关。无关。第32页，本讲稿共58页二元弱酸二元弱酸单纯水溶液单纯水溶液的计算公式的计算公式（H2A）二元弱碱二元弱碱单纯水溶液单纯水溶液的计算公式的计算公式（A2-）第33页，本讲稿共58页7.3.3 7.3.3 两性物质的解离两性物质的解离H2O =CO3 +H+HCO3+2-HCO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-NH4Ac 、NH4CNH2OHCO3+H2O =H2CO3+OH-作为酸：作为酸：作为碱：作为碱：两性物质的分类：两性物质的分类：两性物质的酸碱性两性物质的酸碱性
16、第36页，本讲稿共58页练习：计算练习：计算0.1molL Na2HPO4 水溶液的水溶液的 pH=?-1答案：答案：pH=9.791/2+两性物质两性物质单纯水溶液单纯水溶液的有关计算的有关计算是两性物质的共轭酸的酸常数常数；是两性物质的共轭酸的酸常数常数；是两性物质本身的酸常数。是两性物质本身的酸常数。第37页，本讲稿共58页7.4 7.4 酸碱平衡的移动酸碱平衡的移动7.4.3 7.4.3 盐效应盐效应7.4.2 7.4.2 同离子效应同离子效应7.4.1 7.4.1 介质酸度对酸碱平衡的影响介质酸度对酸碱平衡的影响第38页，本讲稿共58页7.4.1 介质酸度对酸存在型体的影响介质酸度对
17、酸存在型体的影响以 为主以 为主第39页，本讲稿共58页第40页，本讲稿共58页pH=pKa1=2.12pH=pKa2=7.21pH=pKa3=12.66c(H3PO4)=c(H2PO4)-c(H2PO4)=c(HPO4)-2-c(HPO4)=c(PO4)3-2-NaH2PO4溶液：pH=1/2(pKa1+pKa2)Na2HPO4溶液：pH=1/2(pKa2+pKa3)第41页，本讲稿共58页用图会判断：1.什么型体。2.浓度相等时的pH值。3.主要存在的两种型体以谁为主。4.两性物质的计算。第42页，本讲稿共58页同离子效应同离子效应：在弱电解质溶液中，加入与：在弱电解质溶液中，加入与其含有
18、相同离子的易溶强电解质而使弱电解质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的现象。的解离度降低的现象。7.4.2 7.4.2 同离子效应同离子效应HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)Ac(aq)NH4Ac(aq)(aq)+平衡移动方向平衡移动方向第43页，本讲稿共58页例：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 x 0.100.10 molL-1 HAc溶液：pH=2.89
19、，=1.3%解：HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)ceq/(molL-1)0.10 x x 0.10+xc0/(molL-1)0.10 0 0.10 pH=4.74，=0.018%第44页，本讲稿共58页7.4.3 7.4.3 静电效应静电效应(盐效应盐效应)在弱酸弱碱体系中加入强电解质，使体系离解度有在弱酸弱碱体系中加入强电解质，使体系离解度有所增大。所增大。HA(aq)H+(aq)+A(aq)NaCl Na +Cl-+盐效应小于同离子效应，有同离子效应时忽略盐效应小于同离子效应，有同离子效应时忽略盐效应。盐效应。第45页，本讲稿共58页 7.5 7.5 缓冲溶液缓冲
20、溶液7.5.3 7.5.3 缓冲范围和缓冲能力缓冲范围和缓冲能力 7.5.2 7.5.2 缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算 7.5.1 7.5.1 缓冲溶液缓冲溶液第46页，本讲稿共58页50mLHAc50mLHAcNaAc NaAc pH=4.74 pH=4.74 缓冲溶液：缓冲溶液：具有能保持本身具有能保持本身pHpH值相对值相对稳定性能的溶液稳定性能的溶液(也就是不因加入少量强酸或强也就是不因加入少量强酸或强碱而显著改变碱而显著改变pHpH值的溶液值的溶液)。加入加入1 1滴滴(0.05ml)(0.05ml)1mol1molL L-1-1 HCl HCl加入加入1 1滴滴(0.0
21、5ml)(0.05ml)1mol1molL L-1-1 NaOH NaOH实验：实验：50ml50ml纯水纯水 pH=7 pH=3pH=7 pH=3 pH=11 pH=11pH=4.73 pH=4.75pH=4.73 pH=4.75 7.5.1 7.5.1 缓冲溶液缓冲溶液第47页，本讲稿共58页组成：组成：1.1.同时具备抗酸抗碱能力的共轭酸碱对。同时具备抗酸抗碱能力的共轭酸碱对。2.2.两性物质（除水外）浓度足够大，可单两性物质（除水外）浓度足够大，可单独构成缓冲溶液。独构成缓冲溶液。举例：举例：HAcHAcAcAc-;NHNH4 4ClClNHNH3 3;NaHNaH2 2PO4PO4N
22、aNa2 2HPO4;HPO4;NaCONaCO3 3;NHNH4 4Ac.Ac.第48页，本讲稿共58页 缓冲作用原理（以缓冲作用原理（以HAcHAcNaAcNaAc为例）为例）加入少量强碱：加入少量强碱：(aq)Ac (aq)H HAc(aq)-+较大量较大量 较大量较大量加入少量强酸：加入少量强酸：第49页，本讲稿共58页 共轭酸碱对：共轭酸碱对：7.5.2 7.5.2 缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算平衡浓度平衡浓度第50页，本讲稿共58页结论：结论：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；决定的，决定的，缓冲溶液的缓冲溶液的pH值主要是由值主要是由或或平衡浓度
23、平衡浓度第51页，本讲稿共58页7.5.3 7.5.3 缓冲容量和缓冲范围缓冲容量和缓冲范围1.1.缓冲容量缓冲容量（）衡量缓冲溶液缓冲能力大小尺度为。衡量缓冲溶液缓冲能力大小尺度为。使溶液的使溶液的pHpH改变一个单位，需加入酸或碱的量越多，缓改变一个单位，需加入酸或碱的量越多，缓冲容量大。反之，亦然。冲容量大。反之，亦然。影响影响的的因素：因素：（1 1）缓冲溶液的总浓度（）缓冲溶液的总浓度（c ca a+c+cb b)c ca a+c+cb b =0.05=0.050.5mol0.5molL L缓冲比在0.110之间有较好的缓冲能力。第52页，本讲稿共58页（2 2）缓冲比（）缓冲比（c
24、 ca a/c/cb b）当当c ca a+c+cb b一定时，一定时，c ca a/c/cb b =1=1时，缓冲能力最大。时，缓冲能力最大。c ca a/c/cb b =0.1=0.11010之间有较好的缓冲能力。之间有较好的缓冲能力。2.2.缓冲范围缓冲范围第53页，本讲稿共58页 所选择的缓冲溶液，不能与反应系统中的所选择的缓冲溶液，不能与反应系统中的其它物质发生副反应；其它物质发生副反应；缓冲溶液的选择原则：缓冲溶液的选择原则：c ca a+c+cb b =0.05=0.050.5mol0.5molL Lc ca a/c/cb b =0.1=0.11010 所选择的缓冲对的所选择的缓
25、冲对的pHpH必须满足：必须满足：3.3.缓冲溶液的配置缓冲溶液的配置第54页，本讲稿共58页缓冲溶液缓冲溶液应选择的缓冲组分应选择的缓冲组分第55页，本讲稿共58页解：根据选择原则，选缓冲对各配成溶液方法方法1 1：把所选缓冲对配成浓度相等的两溶液，再：把所选缓冲对配成浓度相等的两溶液，再以一定体积相混合。以一定体积相混合。例：配pH=5.00缓冲液100ml如何配制？第56页，本讲稿共58页方法方法2 2：在过量的弱酸或弱碱中加入适量的强碱：在过量的弱酸或弱碱中加入适量的强碱或强酸或强酸例：欲配制pH=5.00的缓冲溶液，需在100ml 0.1molL HAc中加多少毫升0.1molL N
26、aOH溶液。-1-1反应 HAc +OH =Ac +H2O-解：设y为NaOH的体积始 1000.1 0.1y 100+y 100+y 平 10-0.1y 0 0.1y100+y 100+ypH=pKa lgca/cb 5=4.75 lg(10-0.1y)/0.1y y=64 ml第57页，本讲稿共58页方法方法3 3：在一定量的弱酸、弱碱中加入其固：在一定量的弱酸、弱碱中加入其固体共轭碱或共轭酸。体共轭碱或共轭酸。解：需氯化铵m克 ca=m/(53.5 0.1)pH=pKa lgca/cb9.00=14 pKb lgm/(53.5 0.1)0.1m=0.95 g欲配制pH=9.00的缓冲溶液，需在100ml0.1mol L 的氨水中加入多少克固体氯化铵？-1(pKb=4.74)第58页，本讲稿共58页