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1、1第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第1页，此课件共131页哦第一节第一节 酸和碱酸和碱 1887年，瑞典化学家年，瑞典化学家Arrhenius提出提出酸碱电离理论酸碱电离理论：Arrhenius(阿仑尼乌斯阿仑尼乌斯)(1)在水溶液中解离时所生成的正离子全部是在水溶液中解离时所生成的正离子全部是H+的化的化合物是合物是酸酸；所生成的负离子全部是；所生成的负离子全部是OH-的化合物是的化合物是碱碱。(2)酸碱反应的实质是中和反应：酸碱反应的实质是中和反应：H+OH-=H2O第2页，此课件共131页哦酸碱电离理论的酸碱电离理论的缺陷缺陷：(1)把酸碱范围限制在水溶液中，限制在仅能解离把酸碱范围限制在水
2、溶液中，限制在仅能解离出出H+或或OH-的物质。的物质。(2)无法解释无法解释NH3、Na2CO3均不含均不含OH-,也具有碱性；也具有碱性；有些物质如有些物质如NH4Cl水溶液则呈酸性。水溶液则呈酸性。第一节第一节 酸和碱酸和碱第3页，此课件共131页哦Bronsred JN 1923年，丹麦化学家年，丹麦化学家Bronsred J N和英国化学和英国化学家家Lowry TM提出了提出了酸碱质子理论酸碱质子理论。一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第4页，此课件共131页哦(一一)酸碱的定义酸碱的定义酸酸(acid)：能给出质子：能给出质子(H+)的物质的物质(质子给体质子给体)。酸可以是分
3、子、阳离子或阴离子。酸可以是分子、阳离子或阴离子。例如：例如：HCl、HAc、H3PO4、NH4+、HCO3-等为酸等为酸HAc H+Ac-NH4+H+NH3一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第5页，此课件共131页哦碱碱(base)：能接受质子的物质：能接受质子的物质(质子受体质子受体)。碱可以是分子、阳离子或阴离子。碱可以是分子、阳离子或阴离子。例如：例如：OH-、Ac-、H2PO4-、NH3、CO32-等为碱等为碱H+Ac-HAc H+NH3 NH4+一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第6页，此课件共131页哦 根据酸碱质子理论，酸和碱不是孤立的，根据酸碱质子理论，酸和碱不是孤立的，
4、酸给出酸给出一个质子后即成为碱，碱接受一个质子后就变成酸一个质子后即成为碱，碱接受一个质子后就变成酸。酸。酸与碱的关系如下：与碱的关系如下：酸酸 H+碱碱处于上述关系中的一对酸和碱，称为处于上述关系中的一对酸和碱，称为共轭酸碱对。共轭酸碱对。其中左边酸是右边碱的共轭酸；右边碱是左边酸其中左边酸是右边碱的共轭酸；右边碱是左边酸的共轭碱。的共轭碱。一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第7页，此课件共131页哦 例如：例如：酸酸 H+碱碱HPO42-H+PO43-H2PO4-H+HPO42-HAc H+Ac-NH4+H+NH3酸、碱得失质子的反应式称为酸、碱得失质子的反应式称为酸碱半反应酸碱半反应一
5、、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第8页，此课件共131页哦共轭酸碱的特点：共轭酸碱的特点：(1)酸比它的共轭碱多一个质子。酸比它的共轭碱多一个质子。(2)酸愈强，其共轭碱愈弱；碱愈强，其共轭酸愈酸愈强，其共轭碱愈弱；碱愈强，其共轭酸愈弱。弱。一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第9页，此课件共131页哦(1)有些物质在某个共轭酸碱对中是酸，但在另一个共轭有些物质在某个共轭酸碱对中是酸，但在另一个共轭酸碱对中却是碱，这种物质称为酸碱对中却是碱，这种物质称为两性物质两性物质。两性物质两性物质既能给出质子做为既能给出质子做为酸酸，又能接受质子，又能接受质子作为作为碱碱。例如：例如：HCO3-+H2
6、O H2CO3 +OH-HCO3-+H2O H3O+CO32-一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第10页，此课件共131页哦(2)在酸碱质子理论中没有盐的概念在酸碱质子理论中没有盐的概念。如如Na3PO4，在，在Arrhenius电离理论中称为盐，电离理论中称为盐，但但酸碱质子理论认为酸碱质子理论认为PO43-是碱是碱，而，而Na+是非酸非碱物是非酸非碱物质，它既不给出质子，又不接受质子。质，它既不给出质子，又不接受质子。一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第11页，此课件共131页哦对于酸碱半反应式对于酸碱半反应式:酸酸 H+碱碱 仅是酸碱共轭关系的表达形式，仅是酸碱共轭关系的表达形式，并
7、不是实际反应并不是实际反应式。式。(二二)酸碱反应的实质酸碱反应的实质一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第12页，此课件共131页哦例如在例如在HAc在水溶液中，存在两个酸碱半反应：在水溶液中，存在两个酸碱半反应：酸碱半反应酸碱半反应 1酸酸1 碱碱1酸碱半反应酸碱半反应 2碱碱2 酸酸2HAc H+Ac-H+H2O H3O+两式相加得：两式相加得：HAc +H2O H3O+Ac-酸酸2 碱碱1 酸酸1 碱碱2一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第13页，此课件共131页哦HCN +H2O H3O+CN-酸酸2 碱碱1 酸酸1 碱碱2例如：例如：Ac-+H2O OH-+HAc碱碱2 酸酸1碱
8、碱1 酸酸2 酸碱反应的实质就是酸碱反应的实质就是两对共轭酸碱对之间的质两对共轭酸碱对之间的质子传递反应。子传递反应。一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第14页，此课件共131页哦酸碱反应的方向酸碱反应的方向:由较强的酸与较强的碱作用，向着由较强的酸与较强的碱作用，向着生成较弱的酸和较弱的碱的方向进行生成较弱的酸和较弱的碱的方向进行。相互作用的酸和碱愈强，反应进行得愈完全。相互作用的酸和碱愈强，反应进行得愈完全。Ac-+H2O HAc +OH-反应明显地偏向左方。反应明显地偏向左方。HCl +NH3 NH4+Cl-反反应明显地偏向右方应明显地偏向右方一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第15
9、页，此课件共131页哦(三三)酸碱的强弱酸碱的强弱例如例如HA的解离平衡如下：的解离平衡如下：HA+H2O H3O A-稀水溶液中，稀水溶液中，H2O可看成是常数，上式改写为可看成是常数，上式改写为一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第16页，此课件共131页哦Ka称为称为酸解离常数，酸解离常数，简称简称酸度常数。酸度常数。Ka是水溶液中酸强度的量度，表示酸在水中释放是水溶液中酸强度的量度，表示酸在水中释放质子能力的大小。质子能力的大小。Ka值愈大，酸性愈强值愈大，酸性愈强。其值大于。其值大于10时为强酸。时为强酸。一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第17页，此课件共131页哦B +H2O
10、BH+OH-类似地，碱类似地，碱B在水溶液中有下列平衡在水溶液中有下列平衡 Kb为碱解离平衡常数。为碱解离平衡常数。Kb的大小表示碱接受质的大小表示碱接受质子能力的大小，子能力的大小，Kb值愈大，碱性愈强值愈大，碱性愈强。pKb是碱解离常数的负对数。是碱解离常数的负对数。一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第18页，此课件共131页哦共轭酸HAKa(aq)pKa(aq)共轭碱A-H3O+1.00H2OH2C2O45.610-21.23HC2O4-H3PO46.910-32.16H2PO4-HC2O4-6.510-54.19C2O4-HAc1.710-54.76Ac-H2CO34.510-76.
11、35HCO3-H2PO4-6.210-87.21HPO42-HCO3-4.710-1110.33CO32-HPO42-4.810-1312.32PO43-H2O1.010-1414.0OH-一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第19页，此课件共131页哦 Ka(或或Kb)均与温度有关均与温度有关，不同的温度下，不同的温度下Ka(或或Kb)值不同。然而值不同。然而与弱酸弱碱的浓度无关与弱酸弱碱的浓度无关。一、一、酸碱的质子理论酸碱的质子理论第20页，此课件共131页哦二、二、Lewis酸碱理论酸碱理论(酸碱电子理论酸碱电子理论)美国物理化学家美国物理化学家Lewis G N 1923年年美美国国
12、化化学学家家路路易易斯斯(Lewis G N)提提出出了了酸酸碱电子理论碱电子理论第21页，此课件共131页哦凡是可以接受电子对的物质称为凡是可以接受电子对的物质称为酸酸(电子对接受体电子对接受体)凡是可以给出电子对的物质称为凡是可以给出电子对的物质称为碱碱(电子对给予体电子对给予体)1.酸碱定义酸碱定义酸碱电子理论认为：酸碱电子理论认为：例如：例如：H+、Cu2+、BF3 等为酸等为酸Ac-、CN-、NH3等为碱等为碱二、二、Lewis酸碱理论酸碱理论(酸碱电子理论酸碱电子理论)第22页，此课件共131页哦 酸碱反应的实质是酸碱反应的实质是碱提供电子对与酸性物质生成碱提供电子对与酸性物质生成
13、配位共价键的反应。配位共价键的反应。2.酸碱反应的实质酸碱反应的实质酸酸 +碱碱 酸碱配合物酸碱配合物A +:B A:B例如：例如：二、二、Lewis酸碱理论酸碱理论(酸碱电子理论酸碱电子理论)第23页，此课件共131页哦二、二、Lewis酸碱理论酸碱理论(酸碱电子理论酸碱电子理论)又如又如第24页，此课件共131页哦Fe3+Cu2+H+BF3AlCl3SiF4CO2I2+Fe(OH2)63+Cu(NH3)42+H3O+F3BNH3AlCl4SiF62HCO3(CH3)2COI26H2O 4 NH3H2O NH3Cl2 FOH(CH3)2CO第一列第一列第二列第二列第三列第三列(路易斯酸路易斯
14、酸+路易斯碱路易斯碱配合物配合物)Fe3+Cu2+H+BF3AlCl3SiF4CO2I2Fe3+Cu2+H+BF3AlCl3SiF4CO2I2+Fe(OH2)63+Cu(NH3)42+H3O+F3BNH3AlCl4SiF62HCO3(CH3)2COI2Fe(OH2)63+Cu(NH3)42+H3O+F3BNH3AlCl4SiF62HCO3(CH3)2COI26H2O 4 NH3H2O NH3Cl2 FOH(CH3)2CO第一列第一列第二列第二列第三列第三列酸酸+碱碱酸碱配合物酸碱配合物第25页，此课件共131页哦 由于酸碱电子理论所包括的酸碱种类相当广泛，由于酸碱电子理论所包括的酸碱种类相当广
15、泛，为了区别它们，一般把酸碱电子理论定义的酸碱，为了区别它们，一般把酸碱电子理论定义的酸碱，分别称为分别称为Lewis酸酸和和Lewis碱碱，又称为，又称为广义酸广义酸和和广广义碱义碱。二、二、Lewis酸碱理论酸碱理论(酸碱电子理论酸碱电子理论)第26页，此课件共131页哦(一一)水的质子自递平衡和水的离子积水的质子自递平衡和水的离子积 水是一种既能给出质子又能接受质子的两性物质，水是一种既能给出质子又能接受质子的两性物质，因此在水分子间可发生质子传递反应。因此在水分子间可发生质子传递反应。H2O+H2O H3O+OH-一、水的质子自递平衡一、水的质子自递平衡第二节第二节 酸碱平衡酸碱平衡第
16、27页，此课件共131页哦KW 称为水的质子自递平衡常数，也称称为水的质子自递平衡常数，也称水的离子积水的离子积 将质子从一个分子转移给另一个同类分子的反将质子从一个分子转移给另一个同类分子的反应称为应称为质子自递作用质子自递作用。实验测出，纯水在实验测出，纯水在298K时，时，一、水的质子自递平衡一、水的质子自递平衡 上述反应称为水的质子自递作用，其平衡常数式上述反应称为水的质子自递作用，其平衡常数式表示为：表示为：第28页，此课件共131页哦T/K KwT/K Kw273 1.110-15283 2.310-15 293 6.810-15298 1.010-14 313 2.910-14
17、373 5.510-13 水的质子自递作用是吸热过程，故温度升高水的质子自递作用是吸热过程，故温度升高,Kw随随之增大。之增大。表表5-1 不同温度下水的离子积常数不同温度下水的离子积常数一、水的质子自递平衡一、水的质子自递平衡第29页，此课件共131页哦 不仅适用于纯水，也适用于所有稀水溶液不仅适用于纯水，也适用于所有稀水溶液。一、水的质子自递平衡一、水的质子自递平衡第30页，此课件共131页哦(二二)水溶液的水溶液的pH 溶液的酸碱性取决于溶液中溶液的酸碱性取决于溶液中H+与与OH-的相对大的相对大小。小。中性溶液中中性溶液中 H+=OH-=1.010-7 molL-1酸性溶液中酸性溶液中
18、 H+1.010-7 molL-1 OH-碱性溶液中碱性溶液中 H+1.010-7 molL-1 OH-一、水的质子自递平衡一、水的质子自递平衡第31页，此课件共131页哦通常用氢离子活度的负对数通常用氢离子活度的负对数pH表示溶液的酸表示溶液的酸碱性。碱性。在稀溶液中，可用浓度的数值代替活度，则在稀溶液中，可用浓度的数值代替活度，则一、水的质子自递平衡一、水的质子自递平衡第32页，此课件共131页哦溶液的酸碱性也可用溶液的酸碱性也可用pOH来表示：来表示：一、水的质子自递平衡一、水的质子自递平衡第33页，此课件共131页哦在在298K时，时，则则一、水的质子自递平衡一、水的质子自递平衡第34
19、页，此课件共131页哦表表5-2 人体各种体液的人体各种体液的pH值值体 液pH 值体 液pH 值血浆7.357.45大肠液8.38.4成人胃液0.91.5乳汁6.06.9婴儿胃液 5.0泪水7.4唾液6.356.85尿液4.87.5胰液7.58.0脑脊液7.357.45小肠液7.6一、水的质子自递平衡一、水的质子自递平衡第35页，此课件共131页哦二、二、共轭酸碱解离常数的关系共轭酸碱解离常数的关系以酸以酸HB为例，在水溶液中有下列两个质子转移平为例，在水溶液中有下列两个质子转移平衡：衡：HB +H2O H3O+B-B-+H2O HB OH-第36页，此课件共131页哦 Ka和和Kb成反比关
20、系成反比关系，所以，在共轭酸碱对中，酸的，所以，在共轭酸碱对中，酸的强度愈大，其共轭碱的强度愈小；强度愈大，其共轭碱的强度愈小；碱的强度愈大，其共轭酸的强度愈小。碱的强度愈大，其共轭酸的强度愈小。二、二、共轭酸碱解离常数的关系共轭酸碱解离常数的关系第37页，此课件共131页哦例例:已知已知HCN的的Ka=6.210-10 ，计算，计算CN-的的Kb 。解：解：二、二、共轭酸碱解离常数的关系共轭酸碱解离常数的关系第38页，此课件共131页哦 酸碱的解离常数为负指数，使用起来不大方便，酸碱的解离常数为负指数，使用起来不大方便，因此也常用其负对数来表示。因此也常用其负对数来表示。两边取负对数，得两边
21、取负对数，得 在在298K时，时，pKw14，所以，所以二、二、共轭酸碱解离常数的关系共轭酸碱解离常数的关系第39页，此课件共131页哦 对于多元弱酸对于多元弱酸(或多元弱碱或多元弱碱)在水中的质子传递在水中的质子传递反应是反应是分步进行的分步进行的，情况复杂一些。，情况复杂一些。例如例如H3PO4，其质子传递分三步，每一步都有，其质子传递分三步，每一步都有相应的质子传递平衡。相应的质子传递平衡。二、二、共轭酸碱解离常数的关系共轭酸碱解离常数的关系第40页，此课件共131页哦H3PO4+H2O H2PO4-+H3O+H2PO4-+H2O HPO42-+H3O+HPO42-+H2O PO43-+
22、H3O+第41页，此课件共131页哦 H3PO4、H2PO4-、HPO42-均是酸，它们的共轭碱分别为均是酸，它们的共轭碱分别为H2PO4-、HPO42-、PO43-，其质子传递平衡常数分别为：，其质子传递平衡常数分别为：H2PO4-+H2O H3PO4+OH-HPO42-+H2O H2PO4-+OH-PO43-+H2O HPO42-+OH-第42页，此课件共131页哦(一一)强酸或强碱溶液强酸或强碱溶液强酸或强碱属于强电解质，在水中完全解离。强酸或强碱属于强电解质，在水中完全解离。因此，一般浓度下，因此，一般浓度下，对于强酸对于强酸HA，H3O+=c(HA)；对于强碱对于强碱B，OH-=c(
23、B)。但当但当H3O+或或OH-10-6molL-1时，此时由时，此时由H2O解离出的解离出的H+或或OH-就不能忽略。就不能忽略。三、弱酸三、弱酸(弱碱弱碱)与水之间的质子传递平衡与水之间的质子传递平衡第43页，此课件共131页哦 在一元弱酸在一元弱酸HA的水溶液中，存在两种质子传递平的水溶液中，存在两种质子传递平衡：衡：(二二)一元弱酸、弱碱溶液一元弱酸、弱碱溶液H2O+H2O H3O+OH-HA +H2O H3O+A-三、弱酸三、弱酸(弱碱弱碱)与水之间的质子传递平衡与水之间的质子传递平衡第44页，此课件共131页哦(1)当当Ka c 20Kw，可以忽略水的质子自递平衡，可以忽略水的质子
24、自递平衡HA +H2O H3O+A-H+2 +Ka H+cKa=0整理得：整理得：解得：解得：此式为计算一元弱酸此式为计算一元弱酸H+浓度的浓度的近似计算式近似计算式三、弱酸三、弱酸(弱碱弱碱)与水之间的质子传递平衡与水之间的质子传递平衡第45页，此课件共131页哦(2)当当c/Ka 500时，弱酸的时，弱酸的 Ka2 Ka3，解离常数是逐步显著减少的。解离常数是逐步显著减少的。三、弱酸三、弱酸(弱碱弱碱)与水之间的质子传递平衡与水之间的质子传递平衡第51页，此课件共131页哦又如又如H3PO4在水中有三级解离，在水中有三级解离，25时，时，Ka1=6.910-3，Ka2=6.110-8，Ka
25、3=4.810-13。多元酸的多元酸的Ka1Ka2Ka3，每级解离常数一般相差每级解离常数一般相差46个数量级，可忽略二、三级解离平衡。个数量级，可忽略二、三级解离平衡。通常对于通常对于Ka1/Ka2102的多元酸的的多元酸的H3O+浓度的计浓度的计算可按一元弱酸处理。算可按一元弱酸处理。三、弱酸三、弱酸(弱碱弱碱)与水之间的质子传递平衡与水之间的质子传递平衡第52页，此课件共131页哦 同一溶液中各离子间的平衡是同时建立的，同一溶液中各离子间的平衡是同时建立的，涉及多种平衡的离子时，涉及多种平衡的离子时，该离子浓度必须满足溶液该离子浓度必须满足溶液中的所有平衡，中的所有平衡，这是求解多个平衡
26、共存问题时的这是求解多个平衡共存问题时的一条重要原则。一条重要原则。三、弱酸三、弱酸(弱碱弱碱)与水之间的质子传递平衡与水之间的质子传递平衡第53页，此课件共131页哦 通过上例计算，对多元弱酸溶液可以得出如下结论：通过上例计算，对多元弱酸溶液可以得出如下结论：(1)当多元弱酸的当多元弱酸的Ka1/Ka2102时，可当作一元弱酸处时，可当作一元弱酸处理，求理，求H3O+。(2)第二步质子传递平衡所得的共轭碱的浓度近第二步质子传递平衡所得的共轭碱的浓度近似等于似等于Ka2，与酸的起始浓度无关。，与酸的起始浓度无关。如如H3PO4溶液中，溶液中，HPO42-Ka2(H3PO4)。三、弱酸三、弱酸(
27、弱碱弱碱)与水之间的质子传递平衡与水之间的质子传递平衡第54页，此课件共131页哦2、多元弱碱、多元弱碱 多元弱碱的分步解离与多元弱酸相似，根据类似多元弱碱的分步解离与多元弱酸相似，根据类似的条件，可按一元弱碱溶液计算其的条件，可按一元弱碱溶液计算其OH-。能够接受多个质子的弱碱称为能够接受多个质子的弱碱称为多元弱碱多元弱碱，例如例如CO32-、S2-、PO43-等离子。等离子。三、弱酸三、弱酸(弱碱弱碱)与水之间的质子传递平衡与水之间的质子传递平衡第55页，此课件共131页哦 既能给出质子又能接受质子的物质称为既能给出质子又能接受质子的物质称为两性物质两性物质。可分为三。可分为三种类型。种类
28、型。(四四)两性物质溶液两性物质溶液1、阴离子型阴离子型(酸式盐酸式盐)如如HCO3-、H2PO4-等等以以HCO3-为例：为例：HCO3-+H2O H2CO3 +OH-HCO3-+H2O H3O+CO32-作为酸：作为酸：作为碱：作为碱：三、弱酸三、弱酸(弱碱弱碱)与水之间的质子传递平衡与水之间的质子传递平衡第56页，此课件共131页哦2、弱酸弱碱型弱酸弱碱型 如如NH4Ac、NH4CN等。等。以以NH4Ac为例：为例：NH4+H2O NH3 +H3O+Ac-+H2O HAc +OH-作为酸：作为酸：作为碱：作为碱：三、弱酸三、弱酸(弱碱弱碱)与水之间的质子传递平衡与水之间的质子传递平衡第5
29、7页，此课件共131页哦 两性物质在水溶液中的酸碱性两性物质在水溶液中的酸碱性取决于取决于Ka与与Kb的的相对大小相对大小，即当，即当KaKb，溶液的，溶液的pH 7，呈酸性，如，呈酸性，如NaH2PO4、NH4F等等Ka7，呈碱性，如，呈碱性，如Na2HPO4、NaHCO3等等KaKb，溶液的，溶液的pH7，呈中性，如，呈中性，如NH4Ac等等三、弱酸三、弱酸(弱碱弱碱)与水之间的质子传递平衡与水之间的质子传递平衡第58页，此课件共131页哦 经数学推导和近似处理，两性物质经数学推导和近似处理，两性物质H+浓度近似计浓度近似计算公式：算公式：Ka为为两性物质两性物质作为酸时的解离常数。作为酸
30、时的解离常数。c为两性物质的浓度。为两性物质的浓度。则为两性物质作为碱时则为两性物质作为碱时其共轭酸其共轭酸的解离常数。的解离常数。式中：式中：三、弱酸三、弱酸(弱碱弱碱)与水之间的质子传递平衡与水之间的质子传递平衡第59页，此课件共131页哦两性物质两性物质 H+计算最简式计算最简式用用pH表示为：表示为：当当Kac 20Kw，且，且c 20最简式最简式三、弱酸三、弱酸(弱碱弱碱)与水之间的质子传递平衡与水之间的质子传递平衡第60页，此课件共131页哦四、同离子效应和盐效应四、同离子效应和盐效应(一一)浓度对酸碱平衡的影响浓度对酸碱平衡的影响1、改变弱酸、弱碱的浓度、改变弱酸、弱碱的浓度弱酸
31、弱酸HA在水中存在解离平衡在水中存在解离平衡 HA+H2O H3O A-平衡建立后，若增大溶液中平衡建立后，若增大溶液中HA的浓度，则平衡的浓度，则平衡被破坏，向着被破坏，向着HA解离的方向移动，即解离的方向移动，即H3O+和和A-的浓的浓度增大。度增大。第61页，此课件共131页哦初始浓度初始浓度 c 0 0平衡浓度平衡浓度 c c c c 当当 5%时，时，1 1HAc +H2O H3O+Ac-以以HAc为例：为例：2、稀释定律、稀释定律四、同离子效应和盐效应四、同离子效应和盐效应第62页，此课件共131页哦稀释定律：稀释定律：在一定温度下在一定温度下(Ka或或Kb为定值为定值)，某弱电，
32、某弱电解质的解离度随着溶液的稀释而增大。解质的解离度随着溶液的稀释而增大。即：即：四、同离子效应和盐效应四、同离子效应和盐效应第63页，此课件共131页哦(二二)同离子效应同离子效应 在弱酸或弱碱的水溶液中，加入与弱酸或弱在弱酸或弱碱的水溶液中，加入与弱酸或弱碱碱含有相同离子的易溶性强电解质含有相同离子的易溶性强电解质，使弱酸或弱碱的，使弱酸或弱碱的解离度降低的现象称为解离度降低的现象称为同离子效应。同离子效应。四、同离子效应和盐效应四、同离子效应和盐效应第64页，此课件共131页哦平衡移动方向平衡移动方向 HAc+H2O H3O+Ac-NH4Ac NH4+Ac-在在HAc溶液中，加入少量溶液
33、中，加入少量强电解质强电解质NH4Ac，导致，导致HAc在水中的解离平衡向左移动，从而降低了在水中的解离平衡向左移动，从而降低了HAc的解的解离度。即离度。即四、同离子效应和盐效应四、同离子效应和盐效应第65页，此课件共131页哦平衡移动方向平衡移动方向 NH3+H2O OH-+NH4+NH4Ac Ac-+NH4+又如，在又如，在NH3H2O中，加入少量含有相同离子中，加入少量含有相同离子的强电解质如的强电解质如NH4Ac(或或NaOH)，弱碱，弱碱NH3H2O的的解离平衡将向左移动。解离平衡将向左移动。四、同离子效应和盐效应四、同离子效应和盐效应第66页，此课件共131页哦例例:在在1升升0
34、.100molL-1HAc溶液中加入溶液中加入0.100molNaAc固体固体(忽略引起的体积变化忽略引起的体积变化)。求此溶液。求此溶液的的H3O+浓度及解离度。浓度及解离度。NaAc Na+Ac-初始浓度初始浓度 0.100 0 0.100 平衡浓度平衡浓度 0.100-x x 0.100+x 解：设平衡时解：设平衡时H3O+=x molL-1 HAc+H2O H3O+Ac-第67页，此课件共131页哦由于同离子效应的影响，抑制了由于同离子效应的影响，抑制了HAc的电离。的电离。而而0.100molL-1HAc溶液溶液第68页，此课件共131页哦 在弱电解质的溶液中，加入与弱电解质在弱电解
35、质的溶液中，加入与弱电解质不具不具有相同离子有相同离子的强电解质，使弱电解质的解离度的强电解质，使弱电解质的解离度略有略有增大增大的效应称作的效应称作盐效应盐效应。(三三)盐效应盐效应四、同离子效应和盐效应四、同离子效应和盐效应第69页，此课件共131页哦 产生同离子效应的同时，一定伴随盐效应的发生。产生同离子效应的同时，一定伴随盐效应的发生。但同离子效应的影响比盐效应要大得多。但同离子效应的影响比盐效应要大得多。一般情况下一般情况下，盐效应的影响可忽略。，盐效应的影响可忽略。四、同离子效应和盐效应四、同离子效应和盐效应第70页，此课件共131页哦一、一、缓冲溶液的组成和作用机理缓冲溶液的组成
36、和作用机理第三节第三节 缓缓 冲冲 溶溶 液液溶液溶液 50mL 0.1molL-1NaCl50mL0.1molL-1HAc和和NaAc加酸加酸(或碱或碱)前前pH=7.00 pH=4.75加入加入1滴滴(0.05ml)1molL-1 HClpH=3.00pH=4.74加入加入1滴滴(0.05ml)1molL-1 NaOHpH=11.00pH=4.76实验实验1：第71页，此课件共131页哦结论结论 HAc NaAc 混合溶液具有抵抗外来少量强酸、混合溶液具有抵抗外来少量强酸、强碱而保持强碱而保持pH基本不变的能力。基本不变的能力。一、一、缓冲溶液的组成和作用机理缓冲溶液的组成和作用机理第72
37、页，此课件共131页哦 1、缓冲溶液缓冲溶液(Buffer solution)：能抵抗少量外来强酸、强碱而保持能抵抗少量外来强酸、强碱而保持pH值基本不变值基本不变的溶液。的溶液。2、缓冲作用缓冲作用(Buffer action)：缓冲溶液对外加少量强酸、强碱的抵抗作用。缓冲溶液对外加少量强酸、强碱的抵抗作用。(一一)缓冲溶液的组成缓冲溶液的组成一、一、缓冲溶液的组成和作用机理缓冲溶液的组成和作用机理第73页，此课件共131页哦缓冲溶液一般是由缓冲溶液一般是由足够浓度和适当比例足够浓度和适当比例的共轭的共轭酸碱对所组成。酸碱对所组成。习惯上把组成缓冲溶液的共轭酸碱对称为习惯上把组成缓冲溶液的共
38、轭酸碱对称为缓缓冲对冲对(Buffer pair)或缓冲系或缓冲系(Buffer system)。一、一、缓冲溶液的组成和作用机理缓冲溶液的组成和作用机理第74页，此课件共131页哦共轭酸共轭酸共轭碱共轭碱HAcNH4ClH2PO4-NaAcNH3H2OHPO42-抗酸成分缓冲系抗碱成分组成示意图组成示意图一、一、缓冲溶液的组成和作用机理缓冲溶液的组成和作用机理第75页，此课件共131页哦缓冲系弱酸共轭碱pKaHAc-NaAcHAcAc-4.76NaH2PO4-Na2HPO4H2PO4-HPO42-7.21NH4Cl-NH3NH4+NH39.25H2CO3-NaHCO3H2CO3 CO32-1
39、0.25Na2HPO4-Na3PO4HPO42-PO43-12.32一些常见的缓冲系一些常见的缓冲系 第76页，此课件共131页哦 在实际应用中，往往还可采用在实际应用中，往往还可采用酸碱反应的生成酸碱反应的生成物物与与剩余的反应物剩余的反应物组成缓冲溶液。组成缓冲溶液。如如:弱酸弱酸(过量过量)+强碱：强碱：HAc(过量过量)+NaOH 弱碱弱碱(过量过量)+强酸：强酸：NaAc(过量过量)+HCl 实际上实际上,形成的仍然是共轭酸碱对的两种物质。形成的仍然是共轭酸碱对的两种物质。一、一、缓冲溶液的组成和作用机理缓冲溶液的组成和作用机理第77页，此课件共131页哦 但这类溶液酸碱性太强，实用
40、上很少当缓冲溶液但这类溶液酸碱性太强，实用上很少当缓冲溶液使用。使用。注意注意：较浓的强酸较浓的强酸(如如HCl)或较浓的强碱或较浓的强碱(如如NaOH)也具也具有缓冲作用。有缓冲作用。一、一、缓冲溶液的组成和作用机理缓冲溶液的组成和作用机理第78页，此课件共131页哦以以HAcNaAc体系为例说明缓冲溶液的作用原理体系为例说明缓冲溶液的作用原理大量大量 大量大量极少量极少量H+的大小取决于的大小取决于 的比值。的比值。HAc H+Ac-(二二)缓冲作用机理缓冲作用机理一、一、缓冲溶液的组成和作用机理缓冲溶液的组成和作用机理第79页，此课件共131页哦 加入少量强酸时，溶液中大量的加入少量强酸
41、时，溶液中大量的Ac与外加的少与外加的少量的量的H+结合成结合成HAc共轭碱共轭碱Ac-称为缓冲体系的称为缓冲体系的抗酸成分抗酸成分。H+Ac-HAc 当达到新平衡时，当达到新平衡时，HAc略有增加，略有增加，Ac略有减少，略有减少，变化不大，因此溶液的变化不大，因此溶液的H+和和pH值基本不变。值基本不变。一、一、缓冲溶液的组成和作用机理缓冲溶液的组成和作用机理第80页，此课件共131页哦 加入少量强碱时，溶液中大量的加入少量强碱时，溶液中大量的HAc与外加的少与外加的少量的量的OH-结合生成结合生成Ac-和和H2O共轭酸共轭酸HAc称为缓冲体系的称为缓冲体系的抗碱成分抗碱成分。当达到新平衡
42、时，当达到新平衡时，Ac 略有增加，略有增加，HAc略有减少，略有减少，变化不大，因此溶液的变化不大，因此溶液的H+和和pH值基本不变。值基本不变。OH-+HAc Ac-+H2O一、一、缓冲溶液的组成和作用机理缓冲溶液的组成和作用机理第81页，此课件共131页哦结论：结论：缓冲溶液中因含足够浓度的抗碱组分缓冲溶液中因含足够浓度的抗碱组分(HB)和抗酸组和抗酸组分分(B-)，通过质子转移平衡的移动，调节和保持溶液的，通过质子转移平衡的移动，调节和保持溶液的pH值不发生显著的变化。值不发生显著的变化。一、一、缓冲溶液的组成和作用机理缓冲溶液的组成和作用机理第82页，此课件共131页哦二、缓冲溶液二
43、、缓冲溶液pH值的计算值的计算以弱酸以弱酸HB及其共轭碱及其共轭碱B-组成的缓冲溶液为例组成的缓冲溶液为例HB+H2O H3O+B-根据平衡原理根据平衡原理整理得整理得等式两边取负对数得等式两边取负对数得:第83页，此课件共131页哦 此式为计算弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液此式为计算弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液pH的的亨德森亨德森-哈塞尔巴赫哈塞尔巴赫(Henderson-Hasselbach)方程式。方程式。式中的比值称为缓冲比。式中的比值称为缓冲比。式中式中pKa为弱酸解离常数的负对数。为弱酸解离常数的负对数。二、缓冲溶液二、缓冲溶液pH值的计算值的计算第84页，此课件共131页哦(一一)
44、HendersonHasselbalch方程式的意义方程式的意义缓冲溶液的缓冲溶液的pH值主要取决于值主要取决于pKa。同一缓冲系，同一缓冲系，pKa值一定，其值一定，其pH值随缓冲比的改值随缓冲比的改变而改变。变而改变。当缓冲比等于当缓冲比等于1时，时，pH=pKa。适当地稀释缓冲溶液时，由于弱酸及其共轭碱适当地稀释缓冲溶液时，由于弱酸及其共轭碱浓度同等程度地减少，而缓冲比不变，因此缓冲浓度同等程度地减少，而缓冲比不变，因此缓冲溶液的溶液的pH值也不变。值也不变。二、缓冲溶液二、缓冲溶液pH值的计算值的计算第85页，此课件共131页哦(二二)HendersonHasselbalch方程式的应
45、用方程式的应用1.HB在溶液中只少部分解离，且因在溶液中只少部分解离，且因B-的同离子效的同离子效应，使应，使HB几乎完全以分子状态存在。故几乎完全以分子状态存在。故又可表示为又可表示为二、缓冲溶液二、缓冲溶液pH值的计算值的计算第86页，此课件共131页哦2.若以若以nHB和和nB-分别表示体积为分别表示体积为V的缓冲溶液中所含的缓冲溶液中所含共轭酸碱的物质的量，则共轭酸碱的物质的量，则所以所以二、缓冲溶液二、缓冲溶液pH值的计算值的计算第87页，此课件共131页哦所以所以二、缓冲溶液二、缓冲溶液pH值的计算值的计算3.若使用相同浓度的弱酸及其共轭碱来配制缓冲若使用相同浓度的弱酸及其共轭碱来
46、配制缓冲溶液，即溶液，即cHB=cB-，设所取，设所取HB和和B-溶液的体积分别为溶液的体积分别为VHB和和VB-，则则第88页，此课件共131页哦(3)NH3-NH4Cl缓冲溶液缓冲溶液pH值计算式？值计算式？二、缓冲溶液二、缓冲溶液pH值的计算值的计算第89页，此课件共131页哦解解:例例:一升一升HAc-NaAc缓冲溶液中含有缓冲溶液中含有0.10molHAc和和0.20molNaAc。计算该溶液的计算该溶液的pH值值?(已知已知HAc的的Ka=1.7510-5)二、缓冲溶液二、缓冲溶液pH值的计算值的计算第90页，此课件共131页哦pH pH改变量初始溶液5.06加入HCl后5.00仅
47、减少0.06加入NaOH后5.13仅增加0.07加水稀释后5.06不变计算结果讨论计算结果讨论:二、缓冲溶液二、缓冲溶液pH值的计算值的计算第91页，此课件共131页哦 缓冲比直接影响缓冲溶液的缓冲能力，一般认缓冲比直接影响缓冲溶液的缓冲能力，一般认为，当缓冲比为，当缓冲比大于大于10:1或或小于小于1:10时，缓冲溶液已基时，缓冲溶液已基本丧失了缓冲能力。本丧失了缓冲能力。三、缓冲范围三、缓冲范围第92页，此课件共131页哦缓冲容量减弱缓冲容量减弱缓冲容量减弱缓冲容量减弱三、缓冲范围三、缓冲范围第93页，此课件共131页哦通常把缓冲溶液的通常把缓冲溶液的 作为缓作为缓冲作用的有效区间，称为缓
48、冲溶液的有效缓冲范冲作用的有效区间，称为缓冲溶液的有效缓冲范围围(Buffer effective range)。显然不同缓冲系，因各种弱酸的显然不同缓冲系，因各种弱酸的pKa不同，缓冲不同，缓冲范围也各不相同。范围也各不相同。三、缓冲范围三、缓冲范围第94页，此课件共131页哦四、缓冲溶液的选择和配制四、缓冲溶液的选择和配制1.选择合适的缓冲系：选择合适的缓冲系：(1)所需配制的缓冲溶液的所需配制的缓冲溶液的pH在在pKa1缓冲范围内，缓冲范围内，并尽量接近弱酸并尽量接近弱酸pKa。(2)所选缓冲系的物质必须对主反无干扰，不产生所选缓冲系的物质必须对主反无干扰，不产生沉淀、配合等副反应。沉淀
49、、配合等副反应。(一一)缓冲溶液的配制方法缓冲溶液的配制方法第95页，此课件共131页哦4.校正校正3.计算所需缓冲系的量：计算所需缓冲系的量：根据根据Henderson-Hasselbalch方程计算。为配制方方程计算。为配制方便，常常采用相同浓度的弱酸及其共轭碱来配便，常常采用相同浓度的弱酸及其共轭碱来配制缓冲溶液。制缓冲溶液。2.配制的缓冲溶液的总浓度要适当：配制的缓冲溶液的总浓度要适当：一般总浓度一般总浓度0.05molL-10.2molL-1。四、缓冲溶液的选择和配制四、缓冲溶液的选择和配制第96页，此课件共131页哦 例例:欲配制欲配制pH=9.25的缓冲溶液，求需在的缓冲溶液，求
50、需在500ml浓度为浓度为 0.10 molL-1 NH3溶液中加入多少克的溶液中加入多少克的NH4Cl?(已知已知 NH3的的Kb=1.810-5)解：此解：此缓冲溶液中缓冲溶液中所需要所需要NH4Cl的质量为：的质量为：0.05153.52.7g第97页，此课件共131页哦溶 液浓度/(molL-1)pH(25)KHC4H4O6 饱和，253.557KHC8H4O40.0504.008KH2PO4-Na2HPO40.025，0.0256.865KH2PO4-Na2HPO40.008695，0.030437.413(Na2B4O710H2O)0.019.180(二二)标准缓冲溶液标准缓冲溶液