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1、第二章 解离平衡第1页，共133页，编辑于2022年，星期三教学基本要求1.1.了解酸碱理论了解酸碱理论;2.2.了解弱电解质的解离平衡；掌握解离常数、了解弱电解质的解离平衡；掌握解离常数、解离度的概念；解离度的概念；3.3.掌握各种酸碱溶液的掌握各种酸碱溶液的pHpH计算计算；4.掌握掌握缓冲溶液的配制及其作用原理缓冲溶液的配制及其作用原理;5.掌握沉淀溶解平衡掌握沉淀溶解平衡.第2页，共133页，编辑于2022年，星期三2.1 酸碱理论2.1.1 2.1.1 酸碱电离理论酸碱电离理论 Arrhenius酸碱电离理论 1884年提出酸：在水溶液中电离产生的阳离子全部是酸：在水溶液中电离产生的
2、阳离子全部是H H+的物质；的物质；碱：电离时产生的阴离子全部是碱：电离时产生的阴离子全部是OHOH 的物质。的物质。局限局限：无法解释NaCO3，Na3PO4 呈碱性；NH4Cl显 酸性的事实；无法解释非水溶液中的酸碱行为 液氨中：NH4+NH2-=2 NH3 第3页，共133页，编辑于2022年，星期三2.1.2酸碱质子理论酸碱质子理论1.定义定义（1）酸：凡是能给出质子的物质都是酸，如HCl、H2SO4、NH4+、HCO3-、H2O等。（2）碱：凡是能接受质子的物质都是碱，如NaOH、Cl-、SO42-、HCO3-、H2O等。（3）共轭酸碱对：共轭酸碱对：在HAc与Ac-、NH3与NH4
3、+之间仅相差一个质子（H+），并且通过给出或接受质子可以相互转化，我们把酸碱之间这种相互联系、相互依存的关系称为共轭关系，对应的酸和碱称为共轭酸碱对共轭酸碱对。第4页，共133页，编辑于2022年，星期三共轭酸碱对的通式如下：酸 碱+H+HAc H+Ac-NH4+H+NH3 （4）两性物质：HPO42-H+PO43-HPO42-+H+H2PO4-由、式可知：一种物质（HPO42-）在不同条件下，有时可作为酸，有时可作为碱。某一物质是酸还是碱取决于给定的条件和该物质某一物质是酸还是碱取决于给定的条件和该物质在反应中的作用和行为。在反应中的作用和行为。第5页，共133页，编辑于2022年，星期三讨
4、论题讨论题:下列物质中那些是酸、那些是碱、那下列物质中那些是酸、那些是碱、那些是又酸又碱？些是又酸又碱？HCl、H2SO4、NH4+、H2O、NaOH、Cl-、SO42-、HCO3-HPO42-、H+、PO43-、AcAcAcAc-NHNHNHNH3 3 3 3、酸：HCl、H2SO4、NH4+、H+碱：NaOH、Cl-、SO42-、PO43-又酸又碱：HPO42-、HPO42-、HCO3-、NHNH3 3AcAcAcAc-第6页，共133页，编辑于2022年，星期三2.酸碱反应酸碱反应两个共轭酸碱对共同作用共同作用的结果 实质：是两个共轭酸碱对之间的质子传递反应。实质：是两个共轭酸碱对之间的
5、质子传递反应。例1：HAc在水中的离解：半反应：HAc（酸1）H+Ac-（碱1）H2O（碱2）+H+H3O+（酸2）总反应：HAcHAc（酸（酸（酸（酸1 1 1 1）+H+H2 2OO（碱（碱（碱（碱2 2 2 2）HH3 3OO+（酸（酸（酸（酸2 2 2 2）+Ac+Ac-（碱（碱（碱（碱1 1 1 1）共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对第7页，共133页，编辑于2022年，星期三例2：氨在水中的离解：共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对半反应半反应半反应半反应1 1 1 1NHNH3 3（碱（碱（碱（碱1 1）+H+H+NHNH4 4+（酸（酸（酸（酸1 1 1 1）半反应半
6、反应半反应半反应2 2 2 2HH2 2OO（酸（酸（酸（酸2 2 2 2）OHOH-（碱（碱（碱（碱2 2 2 2）+H+H+NHNH3 3（碱（碱（碱（碱1 1 1 1）+H+H2 2OO（酸（酸（酸（酸2 2 2 2）OHOH-（碱（碱（碱（碱2 2 2 2）+NH+NH4 4+（酸（酸（酸（酸1 1 1 1）总反应：总反应：质子的转移是通过质子的转移是通过溶剂合质子溶剂合质子来实现的来实现的第8页，共133页，编辑于2022年，星期三 NH4Cl的水解的水解 (相当于相当于NHNH4 4+弱酸的离解弱酸的离解)NH4+H2O H3O+NH3共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对 Na
7、Ac的水解的水解（相当于相当于Ac弱碱的离解）弱碱的离解）Ac-+H2O OH-+HAc 共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对 醋酸与氨在水溶液中的中和反应醋酸与氨在水溶液中的中和反应HAc+NH3 NH4+Ac-共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对第9页，共133页，编辑于2022年，星期三酸碱反应：酸碱反应：酸和碱可以是分子，也可以是阳离子或阴酸和碱可以是分子，也可以是阳离子或阴离子离子有的酸和碱在某对共轭酸碱中是碱，但在有的酸和碱在某对共轭酸碱中是碱，但在另一对共轭酸碱对中是酸；另一对共轭酸碱对中是酸；质子论中不存在盐的概念，它们分别是离质子论中不存在盐的概念，它们分别是离子酸或
8、离子碱子酸或离子碱酸碱反应总是由较强的酸与较强的碱作用，酸碱反应总是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向着生成较弱的酸和较弱的碱的方向进行。第10页，共133页，编辑于2022年，星期三3.3.溶剂溶剂(水水)的质子自递反应的质子自递反应 H H2 2O O 及能给出质子，又能接受质子，这种质子的转移作用在水分及能给出质子，又能接受质子，这种质子的转移作用在水分子之间也能发生：子之间也能发生：H H2 2O+HO+H2 2O HO H3 3O O+OH+OH-质子自递反应质子自递反应溶剂溶剂(水水)分子间发生的质子传递作用。分子间发生的质子传递作用。此反应平衡常数称
9、为溶剂的质子自递常数（此反应平衡常数称为溶剂的质子自递常数（K Kw w ）298K298K，纯水中的，纯水中的 HH3 3O O+=OH=OH =1.0 =1.0 10 10 7 7 mol mol L L 1 1 K Kw w =H=H3 3O O+OH OH =1.0 =1.0 10 10 1414 K Kw w又叫做水的离子积常数又叫做水的离子积常数第11页，共133页，编辑于2022年，星期三4.酸碱强度 酸和碱的强弱：指酸给出质子的能力和碱接受质子的能力的强弱。通常用它们在水中的离解常数 Ka 或 Kb 的大小来衡量。取决于：酸碱本身的性质和溶剂的性质取决于：酸碱本身的性质和溶剂的
10、性质 HAc+HHAc+H2 2O HO H3 3O O+Ac+Ac-NH NH3 3+H+H2 2O OHO OH-+NH+NH4 4+共轭酸碱对中弱酸与其共轭碱之间还存在如下的定量关系共轭酸碱对中弱酸与其共轭碱之间还存在如下的定量关系:Kw=K Kw=Ka a*K Kb b (Kw(Kw为水的离子积常数为水的离子积常数,在在25 25 C C时其值为时其值为1.0 x101.0 x10-14-14)第12页，共133页，编辑于2022年，星期三酸的解离酸的解离:HAc+H:HAc+H2 2O HO H3 3O O+Ac+Ac-碱的解离碱的解离:Ac:Ac-+H+H2 2O HAc +OHO
11、 HAc +OH-HAcOHHAcOH-AcAc-K Kb b=下面以共轭酸碱对下面以共轭酸碱对HAc-AcHAc-Ac-为例推倒上述关系式为例推倒上述关系式Ka.KKa.Kb b=H H3 3O O+Ac Ac-HAcHAcx HAcOH-Ac-=H=H3 3O O+OH OH-=Kw=Kw第13页，共133页，编辑于2022年，星期三 一定温度下，一元弱酸（HA）和一元弱碱（B）水溶液中分别存在如下质子转移平衡：HA +HHA +H2 2O O H H3 3O O+A+A （HAHA）=H H2 2O +B O +B HB HB+OH+OH （B B）=第14页，共133页，编辑于2022
12、年，星期三 称为酸的质子转移平衡常数，或酸的解离常数，简称酸常称为酸的质子转移平衡常数，或酸的解离常数，简称酸常数。数。值的大小反映了酸给出质子的能力大小。值的大小反映了酸给出质子的能力大小。值大则值大则酸性较强，酸性较强，值小则酸性较弱，它是水溶液中酸强度的量值小则酸性较弱，它是水溶液中酸强度的量度。一般认为度。一般认为 在在10102 2左右为中强酸，在左右为中强酸，在10105 5左右为弱酸，左右为弱酸，在在10101010左右为极弱的酸。左右为极弱的酸。称为碱的质子转移平衡常数，或碱的解离常数，简称称为碱的质子转移平衡常数，或碱的解离常数，简称碱常数。它表示碱在水溶液中接受质子的能力。
13、碱常数。它表示碱在水溶液中接受质子的能力。值越大，碱性越强，反之亦然。值越大，碱性越强，反之亦然。第15页，共133页，编辑于2022年，星期三如：弱酸弱碱的解离平衡常数HAc+H2O H3O+Ac-=1.8x10-5NH4+H2O H3O+NH3=5.6x10-10HS-+H2OH3O+S2-=7.1x10-15:酸酸 的的 解解 离离 常常 数数，也也 叫叫 酸酸 常常 数数。越越 大大，酸酸 的的 强强 度度 越越 大大,由由 ，可可知知酸酸的的强强弱弱顺顺序序为为：HAcNH4+HS-。NH4+H3O+NH3K Ka a=HS-H3O+S2-K Ka a=HAc H3O+Ac-K Ka
14、 a=第16页，共133页，编辑于2022年，星期三 AcAc-+H+H2 2O OHO OH-+HAc +HAc =5.6x10-10 NHNH3 3 +H +H2 2O OHO OH-+NH +NH4 4+=1.8x10-5 Ac-OH-HAcK Kb b=NH3 OH-NH4+K Kb b=第17页，共133页，编辑于2022年，星期三磷酸各级共轭碱的解离常数分别为：磷酸各级共轭碱的解离常数分别为：PO43-+H2O OH-+HPO42-HPO42-+H2O OH-+H2PO4-H2PO4-+H2O OH-+H3PO4 可知碱的强度为：PO43-HPO42-H2PO4-第18页，共133
15、页，编辑于2022年，星期三多元弱酸、弱碱在水溶液中是逐级解离的多元弱酸、弱碱在水溶液中是逐级解离的:H3PO4+H2O H3O+H2PO4-H2PO4-+H2O H3O+HPO42-HPO42-+H2O H3O+PO43 三种酸的强度为：三种酸的强度为：H3PO4H2PO4-HPO42-第19页，共133页，编辑于2022年，星期三 pH pH值是水溶液酸碱度的一种标度值是水溶液酸碱度的一种标度 pH=pH=lgHlgH+有时也可用有时也可用OHOH-浓度的负对数表示溶液的酸碱度，浓度的负对数表示溶液的酸碱度，pOH=pOH=lgOH lgOH 因为常温下水溶液中：因为常温下水溶液中：HH+
16、OH OH=1.010=1.0101414,故有故有纯水中，纯水中，H H+=OH=OH，室温下室温下，=1.010=1.0101414,因此，室温下纯水的因此，室温下纯水的pH=7.0pH=7.0。溶液酸碱性与溶液酸碱性与pHpH值的关系值的关系:酸性溶液酸性溶液 HH+OHOH pHpH7 7pOHpOH 中性溶液中性溶液 HH+=OH=OH-pH=7=pOHpH=7=pOH碱性溶液碱性溶液 HH+OHOH-pHpH7 7pOHpOH 5.pH值值：第20页，共133页，编辑于2022年，星期三 pHpH值一般仅适用于值一般仅适用于H H+浓度或浓度或OHOH-浓度为浓度为1 mol/L1
17、 mol/L以下的溶以下的溶液，若液，若H H+浓度或浓度或OHOH-浓度大于浓度大于1 mol/L1 mol/L，通常直接用，通常直接用H H+浓浓度或度或OHOH-浓度表示的酸度，因此实用浓度表示的酸度，因此实用pHpH值范围是值范围是0 01414。第21页，共133页，编辑于2022年，星期三例例1 10.1mol 0.1mol L L 1 1 HCl HCl溶液中，溶液中，HH+=0.1mol =0.1mol L L 1 1 p pH=H=lg(0.1mol lg(0.1mol L L 1 1/1mol/1mol L L 1 1)=1.0)=1.0 p pOH=14.0 OH=14.
18、0 1.0=13.0 1.0=13.0例例2 20.1mol 0.1mol L L 1 1 NaOH NaOH溶液中，溶液中，OHOH =0.1mol =0.1mol L L 1 1 p pOH=OH=lg(0.1mol lg(0.1mol L L 1 1/1mol/1mol L L 1 1)=1.0)=1.0 p pH=14.0 H=14.0 1.0=13.0 1.0=13.0其它溶剂如：其它溶剂如：C C2 2H H5 5OHOH C C2 2H H5 5OH+COH+C2 2H H5 5OH=COH=C2 2H H5 5OHOH2+2+C+C2 2H H5 5O O-KwKw=C=C2
19、2H H5 5OHOH2+2+CC2 2H H5 5O O-=7.9 =7.9 10 10-20-20(25)(25)第22页，共133页，编辑于2022年，星期三NH4+NH3+H+第23页，共133页，编辑于2022年，星期三2.1.3 酸碱电子理论1923年 Lewis 提出了酸碱电子理论。酸碱电子理论认为，凡是可以接受电子对的物质称为酸，凡是可以给出电子对的物质称为碱。它认为酸碱反应的实质是形成配位键生成酸碱配合物的过程。这种酸碱的定义涉及到了物质的微观结构，使酸碱理论与物质结构产生了有机的联系。下列物质均可以接受电子对，是酸 H+，Cu2+，Ag+，BF3而下面各种物质均可以给出电子
20、对，是碱OH-,NH3,F-第24页，共133页，编辑于2022年，星期三酸和碱之间可以反应，如酸和碱之间可以反应，如 酸酸碱碱酸碱配合物酸碱配合物BF3F=BF4 酸酸碱碱酸碱配合物酸碱配合物H+OH=H2O Ag+Cl=AgCl第25页，共133页，编辑于2022年，星期三这些反应的本质是路易斯酸接受了路易斯碱的电子对，生这些反应的本质是路易斯酸接受了路易斯碱的电子对，生成酸碱配合物。成酸碱配合物。除酸与碱之间的反应之外，还有取代反应，如除酸与碱之间的反应之外，还有取代反应，如Cu(NH3)42+4H+=Cu2+4NH4+酸碱配合物酸碱配合物Cu(NH3)42+中的酸中的酸(Cu2+)，被
21、另一种酸，被另一种酸(H+)取取代，形成一种新的酸碱配合物代，形成一种新的酸碱配合物NH4+。这种取代反应称为酸取代。这种取代反应称为酸取代反应。反应。反应反应Fe(OH)33H+Fe3+3H2O也属于酸取代反应，也属于酸取代反应，酸酸(H+)取代了酸碱配合物中取代了酸碱配合物中Fe3+，形成了新的酸碱配合物，形成了新的酸碱配合物H2O。第26页，共133页，编辑于2022年，星期三在下面的取代反应中，碱在下面的取代反应中，碱(OH)取代了酸碱配合物取代了酸碱配合物Cu(NH3)42+中的碱中的碱NH3，形成新的酸碱配合物，形成新的酸碱配合物Cu(OH)2Cu(NH3)42+2OH=Cu(OH
22、)24NH3 这种反应称为碱取代反应。这种反应称为碱取代反应。反应反应NaOH+HCl=NaCl+H2O和反应和反应BaCl2+Na2SO4=BaSO4+2NaCl的实质，是两种酸碱配合物中的酸碱互相交叉取代，生成的实质，是两种酸碱配合物中的酸碱互相交叉取代，生成两种新的酸碱配合物。这种取代反应称为双取代反应。两种新的酸碱配合物。这种取代反应称为双取代反应。在酸碱电子理论中，一种物质究竟属于酸还是属于碱，应该在具体在酸碱电子理论中，一种物质究竟属于酸还是属于碱，应该在具体的反应中确定。在反应中接受电子对的是酸，给出电子对的是碱。的反应中确定。在反应中接受电子对的是酸，给出电子对的是碱。第27页
23、，共133页，编辑于2022年，星期三按着这一理论，几乎所有的正离子都能起酸的作用，负离子都能起碱按着这一理论，几乎所有的正离子都能起酸的作用，负离子都能起碱的作用，绝大多数的物质都能归为酸、碱或酸碱配合物。而且大多数反的作用，绝大多数的物质都能归为酸、碱或酸碱配合物。而且大多数反应都可以归为酸碱之间的反应或酸、碱及酸碱配合物之间的反应。可见应都可以归为酸碱之间的反应或酸、碱及酸碱配合物之间的反应。可见这一理论的适应面极广泛。也正是由于理论的适应面极广泛这一优点，这一理论的适应面极广泛。也正是由于理论的适应面极广泛这一优点，决定了酸碱的特征不明显，这也正是酸碱电子理论的不足之处。决定了酸碱的特
24、征不明显，这也正是酸碱电子理论的不足之处。第28页，共133页，编辑于2022年，星期三2.2弱酸、弱减的解离平衡弱酸、弱减的解离平衡一、一、电解质的电离电解质的电离1.强电解质在水溶液中强电解质在水溶液中完全电离完全电离HClH+(aq)+Cl-(aq)2.弱弱电电解解质质在在水水溶溶液液中中只只有有小小部部分分电电离离，未未电电离离的的分分子子与离子之间形成平衡与离子之间形成平衡:HAcH+Ac-NH3.H2OOH-+NH+4第29页，共133页，编辑于2022年，星期三 100%100%和和K K都能反映弱酸弱碱解离能力的大小。都能反映弱酸弱碱解离能力的大小。K K是化学平衡常数的是化学
25、平衡常数的一种形式，解离度是转化率的一种表示形式，不仅与温度有关，一种形式，解离度是转化率的一种表示形式，不仅与温度有关，还与溶液的浓度有关。因此，在用电解度表示弱电解质的相对强还与溶液的浓度有关。因此，在用电解度表示弱电解质的相对强弱时，必须指出弱酸或弱碱的浓度。弱时，必须指出弱酸或弱碱的浓度。强电解质强电解质=1弱电解质弱电解质1电解质电解质解离度解离度第30页，共133页，编辑于2022年，星期三 3.电解质溶液中的化学反应，大致有以下类型：类型类型 实例实例弱电解质的解离反应弱电解质的解离反应 Pb(CHPb(CH3 3COO)COO)2 2 Pb Pb2+2+2CH+2CH3 3CO
26、OCOO弱酸的解离反应弱酸的解离反应 CHCH3 3COOH+HCOOH+H2 2O O H H3 3O O+CH +CH3 3COOCOO弱碱的解离反应弱碱的解离反应 NHNH3 3H H2 2O O OH OH NHNH4 4酸碱中和反应酸碱中和反应NaOH+CHNaOH+CH3 3COOH COOH CHCH3 3COO Na+HCOO Na+H2 2O O盐类的水解反应盐类的水解反应 NHNH4 4Cl+HCl+H2 2O O NH NH3 3H H2 2O +HClO +HCl沉淀反应沉淀反应 BaClBaCl2 2+Na+Na2 2SOSO4 4 BaSO BaSO4 4 +2Na
27、Cl +2NaCl配位反应配位反应 CuCu2+2+4NH+4NH3 3 Cu(NH Cu(NH3 3)4 4 2+2+氧化还原反应氧化还原反应 Zn+CuSOZn+CuSO4 4 Cu+ZnSO Cu+ZnSO4 4 本章介绍酸碱质子理论，并以化学平衡及其移动原理为基础，介绍电解本章介绍酸碱质子理论，并以化学平衡及其移动原理为基础，介绍电解质溶液中的酸碱解离平衡和沉淀平衡。质溶液中的酸碱解离平衡和沉淀平衡。第31页，共133页，编辑于2022年，星期三 称为酸的质子转移平衡常数，或酸的解离常数，简称酸常数。称为酸的质子转移平衡常数，或酸的解离常数，简称酸常数。值的大小反映了酸给出质子的能力大
28、小。值的大小反映了酸给出质子的能力大小。值大则酸性较强，值大则酸性较强，值小则酸性较弱，它是水溶液中酸强度的量度。一般认为值小则酸性较弱，它是水溶液中酸强度的量度。一般认为 在在10102 2左右为中强酸，在左右为中强酸，在10105 5左右为弱酸，在左右为弱酸，在10101010左右为左右为极弱的酸。极弱的酸。称为碱的质子转移平衡常数，或碱的解离常数，简称为碱的质子转移平衡常数，或碱的解离常数，简称碱常数。它表示碱在水溶液中接受质子的能力。称碱常数。它表示碱在水溶液中接受质子的能力。值越大，碱性越强，反之亦然。值越大，碱性越强，反之亦然。小结：小结：1.弱酸弱碱的解离常数：弱酸弱碱的解离常数
29、：第32页，共133页，编辑于2022年，星期三 2.2.水的离子积常数水的离子积常数 H H2 2O+HO+H2 2O HO H3 3O O+OH+OH-（K Kw w ）298K298K，纯水中的，纯水中的 HH3 3O O+=OH=OH =1.0 =1.0 10 10 7 7 mol mol L L 1 1 K Kw w =H=H3 3O O+OH OH =1.0 =1.0 10 10 1414 K Kw w又叫做水的离子积常数又叫做水的离子积常数第33页，共133页，编辑于2022年，星期三 3.共轭酸碱对中弱酸与其共轭碱和共轭酸碱对中弱酸与其共轭碱和水的离子水的离子积常数积常数之间的
30、定量关系之间的定量关系:Kw=KKw=Ka a*K Kb b=1x10=1x10-14-14 4.pH 4.pH值值：pHpH值是水溶液酸碱度的一种标度值是水溶液酸碱度的一种标度 pH=pH=lgH+lgH+pOH=pOH=lgOH lgOH 因为常温下水溶液中：因为常温下水溶液中：HH+OH=1x10 OH=1x10-14-14pH+pOH=14pH+pOH=14所以所以第34页，共133页，编辑于2022年，星期三 100%100%和和K K都能反映弱酸弱碱解离能力的大小。都能反映弱酸弱碱解离能力的大小。K K是化学平衡常数是化学平衡常数的一种形式，解离度是转化率的一种表示形式，不仅与温度
31、有关，的一种形式，解离度是转化率的一种表示形式，不仅与温度有关，还与溶液的浓度有关。因此，在用电解度表示弱电解质的相对强弱还与溶液的浓度有关。因此，在用电解度表示弱电解质的相对强弱时，必须指出弱酸或弱碱的浓度。时，必须指出弱酸或弱碱的浓度。强电解质强电解质 =1=1弱电解质弱电解质 1 .如果 101.6，溶液中的 H3O+主要由第一级解离生成，忽略其他各级解离。因此可按一元弱酸处理。多元弱碱也可以同样处理。第51页，共133页，编辑于2022年，星期三多元弱酸（多元弱酸（HnB n1）的解离平衡）的解离平衡一级解离常数一级解离常数二级解离常数二级解离常数同离子效应同离子效应 第二步解离可以忽
32、略第二步解离可以忽略,平衡时平衡时c(c(H+)可视为完全由可视为完全由第一步解离产生第一步解离产生第52页，共133页，编辑于2022年，星期三例：例：H2CO3:0.040molL-1,计算平衡时的计算平衡时的c(H2CO3)，c(H+)，c(c(HCO3-)和和c(CO32-)a.计算计算c(H+):忽略第二步解离忽略第二步解离起始浓度起始浓度0.04000转化浓度转化浓度c(H+)c(H+)c(H+)平衡浓度平衡浓度0.040-c(H+)c(H+)c(H+)c(H+)=c(HCO3-)=1.3x10-4mol/l;c(H2CO3)=0.0040-1.3x10-4=0.00387mol/
33、l;c(CO32-)=Ka2=5.6x10-11mol/l第53页，共133页，编辑于2022年，星期三例：计算0.10mol.L-1 Na2CO3溶液的pH值。解：Na2CO3溶液是二元碱，CO32-的 =1.810-4，=2.4010-8，pOH=2.38 pH=14.00 2.35=11.62第54页，共133页，编辑于2022年，星期三例5-2：室温下，饱和H2S溶液的浓度为0.1 molL-1，求该溶液中的 、。解解:根据多重平衡规则：可忽略第二级解离而减少的以及增多的，当作一元酸处理。因此，第55页，共133页，编辑于2022年，星期三平衡浓度/（molL-1）0.10-x x x
34、0.1(2)第二步解离非常少,H+没增加多少，也没减少多少(3)第56页，共133页，编辑于2022年，星期三以以NaHCONaHCO3 3为例讨论一下两性物质的解离平衡为例讨论一下两性物质的解离平衡HCOHCO3 3-水溶液中存在如下的两种平衡：水溶液中存在如下的两种平衡：（1 1）HCOHCO3 3-H H+CO+CO3 32-2-（2 2）HCOHCO3 3-+H+H2 2O OHO OH-+H+H2 2COCO3 3 因为溶液中的因为溶液中的H H+和OHOH-反应生成水，所以平衡向右移动，溶液中反应生成水，所以平衡向右移动，溶液中形成较多的形成较多的COCO3 32-2-和和H H2
35、 2COCO3 3，并且两者浓度相近，即COCO3 32-2-=H H2 2COCO3 3。因为因为H H2 2COCO3 3是二元弱酸，所以他的总的平衡常数为：是二元弱酸，所以他的总的平衡常数为：KaKa2 2 =H+H+2 2 CO CO3 32-2-HH2 2COCO3 3=H=H+2 2即即 HH+=KaKa2 2 3.两性物质溶液第57页，共133页，编辑于2022年，星期三 推广至一般，上式可写成推广至一般，上式可写成 KaKa HH+=KaKa 式中：式中：Ka为两性物质作酸用时的酸解离常数，为两性物质作酸用时的酸解离常数，Ka为两性物质作为两性物质作碱用时其共轭酸的解离常数碱用
36、时其共轭酸的解离常数 例：计算例：计算0.10mol/L NH0.10mol/L NH4 4CN CN 溶液的溶液的HH+。解：解：在在NH4CN 中：中：NH4+为酸，为酸，CN-为碱为碱NH4+的解离常数的解离常数:KaKa =K Kb b(NH(NH3 3)KwKw CN-的解离常数的解离常数:KaKa =KaKa (HCN)(HCN)KaKa 所以所以 HH+=KaKa =K Kb b(NH(NH3 3)KwKw KaKa (HCN)(HCN)1.8x101.8x10-5-51.0 x101.0 x10-14-14 x 7.2x10 x 7.2x10-10-10 mol/L mol/L
37、HH+=HH+=6.3x106.3x10-10-10 mol/Lmol/L第58页，共133页，编辑于2022年，星期三例：计算 0.10mol.L-1 NaHCO3溶液的pH值。解：H2CO3的 =4.510-7，=5.610-11 在酸式解离时Ka=Ka2，在碱式解离时Ka=Ka1 pH=8.31第59页，共133页，编辑于2022年，星期三例：计算0.10 mol.L-1氨基乙酸（NH2CH2COOH）溶液的pH。解：氨基乙酸在水溶液中，存在下列解离平衡，故是一种两性物质。+H3NCH2COOH H3NCH2COO H2NCH2COO =4.510-3=2.510-10 酸式解离时Ka=
38、Ka2，在碱式解离时Ka=Ka1 =1.1x10-6 mol/L pH=5.9 HH+=2.5x102.5x10-10-10 x 4.5x10-3 mol/L x 4.5x10-3 mol/L第60页，共133页，编辑于2022年，星期三弱酸弱碱盐溶液弱酸弱碱盐溶液 在一定温度下，在一定温度下，时，溶液呈中性；时，溶液呈中性；时时,溶液呈酸性，溶液呈酸性，时时,溶液呈碱性。溶液呈碱性。第61页，共133页，编辑于2022年，星期三 2.4 缓缓冲溶液冲溶液1缓冲溶液的概念缓冲溶液的概念2缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算值的计算3缓冲溶液的选择和配制原则缓冲溶液的选择和配制原则第62页，共133页，
39、编辑于2022年，星期三 1 缓缓冲溶液冲溶液的定义的定义缓冲溶液是一种能抵抗少量强酸、强碱和水的稀释而保持缓冲溶液是一种能抵抗少量强酸、强碱和水的稀释而保持体系的体系的pH基本不变的溶液。基本不变的溶液。缓冲作用的原理与前面讲过的同离子效应有密切的关系。缓冲作用的原理与前面讲过的同离子效应有密切的关系。缓冲溶液一般是由弱酸及其共轭碱组成的。例如缓冲溶液一般是由弱酸及其共轭碱组成的。例如HAc和和NaAc，NH3H2O和和NH4Cl，以及，以及NaH2PO4和和Na2HPO4等都等都可以配制成保持不同可以配制成保持不同pH值的缓冲溶液。值的缓冲溶液。第63页，共133页，编辑于2022年，星期
40、三2.缓冲溶液的特性缓冲溶液的特性50ml纯水纯水pH=750mLHAcNaAcc(HAc)=c(NaAc)=0.10moldm-3pH=4.74加入加入1滴滴(0.05ml)1moldm-3HClpH=3pH=4.73加入加入1滴滴(0.05ml)1moldm-3NaOHpH=11pH=4.75缓冲溶液的特性：缓冲溶液的特性：向缓冲溶液中加入少量强酸或强碱或将向缓冲溶液中加入少量强酸或强碱或将 溶液适当稀释，而溶液本身溶液适当稀释，而溶液本身pHpH能保持相对稳定能保持相对稳定第64页，共133页，编辑于2022年，星期三3.缓冲溶液的缓冲原理缓冲溶液的缓冲原理对对HAcNaAc溶液：溶液：
41、4.缓冲溶液缓冲溶液PH值的计算值的计算 为控制酸度的缓冲溶液，对计算结果要求不十分精确，近似计算足为控制酸度的缓冲溶液，对计算结果要求不十分精确，近似计算足矣。矣。对对HBHB弱酸及其共轭碱弱酸及其共轭碱B B-组成的缓冲系统而言组成的缓冲系统而言 结果缓冲对的浓度比值结果缓冲对的浓度比值 基本保持不变基本保持不变C(C(共轭碱共轭碱)C(C(弱酸弱酸)第65页，共133页，编辑于2022年，星期三起始浓度起始浓度 c c（弱酸）（弱酸）0 c(0 c(共轭碱共轭碱)转化浓度转化浓度 HH+H H+H H+平衡浓度平衡浓度 c c（弱酸）（弱酸）-HH+HH+c(c(共轭碱共轭碱)+H)+H
42、+因为溶液中解离出的极少，所以因为溶液中解离出的极少，所以 c c（弱酸）（弱酸）-H-H+=c c（弱酸）；（弱酸）；c(c(共轭碱共轭碱)+H)+H+=c(c(共轭碱共轭碱)H+=C(C(弱酸弱酸)C(C(共轭碱共轭碱)Ka等式两边取负对数等式两边取负对数pH=C(C(弱酸弱酸)C(C(共轭碱共轭碱)pKa-lgHB H+B-Ka Ka=pH=pKa-lgn(n(弱酸弱酸)n(n(共轭碱共轭碱)第66页，共133页，编辑于2022年，星期三pH=C(C(共轭碱共轭碱)C(C(弱酸弱酸)pKa+lgpH=pKa+lgn(n(共轭碱共轭碱)n(n(弱酸弱酸)另一种计算公式另一种计算公式:第67
43、页，共133页，编辑于2022年，星期三多元弱酸的酸式盐及其次级盐多元弱酸的酸式盐及其次级盐(NaH2PO4-Na2HPO4);(Na2HPO4-Na3PO4)电电离离常常数数起起决决定定性性作作用用.当当pH=pKa时时缓缓冲冲能力最大能力最大通通过过调调节节浓浓度度项项比比值值可可适适当当调调节节溶溶液液pH值值适当稀释，适当稀释，pH基本不变基本不变第68页，共133页，编辑于2022年，星期三例：以例：以HCN和和NaCN构成的缓冲溶液构成的缓冲溶液溶液中存在起始浓度为溶液中存在起始浓度为c酸酸的弱酸的解离平衡，由于起始的弱酸的解离平衡，由于起始浓度为浓度为c共轭碱共轭碱的强电解质弱酸
44、盐的强电解质弱酸盐NaCN的存在，故平衡时各物的存在，故平衡时各物质的浓度如下：质的浓度如下：平衡平衡浓浓度：度：c弱弱酸酸xxc共共轭轭碱碱+x 由于同离子效应，近似有由于同离子效应，近似有c弱弱酸酸x c弱弱酸酸，c共轭碱共轭碱+x c共共轭轭碱碱HCN H+CNHCN H+CN-KaKa=第69页，共133页，编辑于2022年，星期三上式上式说说明：混合溶液的明：混合溶液的pH首先决定于弱酸的首先决定于弱酸的Ka值值，其次决定于弱酸及其其次决定于弱酸及其共轭碱共轭碱的的浓浓度之比。度之比。这这种溶液就是种溶液就是缓缓冲溶液。冲溶液。pH=C(C(弱酸弱酸)C(C(共轭碱共轭碱)pKa-l
45、g故有故有H+=C(C(弱酸弱酸)C(C(共轭碱共轭碱)Ka取负对数取负对数第70页，共133页，编辑于2022年，星期三例例:缓缓冲溶液中有冲溶液中有1.00moll1的的HCN和和1.00moll1的的NaCN，试计试计算算1)缓冲溶液的缓冲溶液的pH；2)将将10.0ml1.00moll1HCl溶液加入到溶液加入到1.0L该缓冲溶液该缓冲溶液中引起的中引起的pH变化；变化；3)将将10.0ml1.00moll1NaOH溶液加入到溶液加入到1.0L该缓冲溶该缓冲溶液中引起的液中引起的pH变化；变化；4)将将1.0L该溶液加水稀释至该溶液加水稀释至10L，引起的，引起的pH变化。变化。第71
46、页，共133页，编辑于2022年，星期三平衡平衡浓浓度：度：x 2)在在1.0L缓缓冲溶液中，含冲溶液中，含HCN和和NaCN各是各是1.0mol，加入的加入的HCl相当于相当于0.01molH+，它将消耗，它将消耗0.01mol的的NaCN并并生成生成0.01molHCN，故有，故有:HCNCNH+pH=C(C(弱酸弱酸)C(C(共轭碱共轭碱)pKa-lg解：解：1 1）根据）根据第72页，共133页，编辑于2022年，星期三相对而言，若将相对而言，若将10.0ml1.00moll1HCl溶液加入到溶液加入到1.0L纯水中，纯水中，pH将从将从7变化为变化为2。pH=C(C(弱酸弱酸)C(C
47、(共轭碱共轭碱)pKa-lg根据根据第73页，共133页，编辑于2022年，星期三3)在在1.0L缓缓冲溶液中，含冲溶液中，含HCN和和NaCN各是各是1.0mol，加入的加入的NaOH相当于相当于0.01molOH，它将消耗，它将消耗0.01mol的的HCN并生成并生成0.01molCN离子，故有离子，故有HCNCNH+pH=C(C(共轭碱共轭碱)pKa-lg根据根据C(C(弱酸弱酸)平衡浓度平衡浓度 1.01 1.011.0-0.011.0-0.01y y 1.01 1.011.0+0.011.0+0.01第74页，共133页，编辑于2022年，星期三相对而言，若将相对而言，若将10.0m
48、l1.00moll1NaOH溶液加入到溶液加入到1.0L纯水中，纯水中，pH将从将从7变化为变化为12。第75页，共133页，编辑于2022年，星期三4)将将1.0L该缓该缓冲溶液加水稀冲溶液加水稀释释至至10.0L时时，c酸酸和和c共轭碱共轭碱的数的数值值均均变变化化为为原来的十分之一，但两者的比原来的十分之一，但两者的比值值不不变变。根据根据故故该缓该缓冲溶液的冲溶液的pH不不变变。缓缓冲溶液中冲溶液中发挥发挥作用的的弱酸及其共作用的的弱酸及其共轭轭碱称碱称为缓为缓冲冲对对。缓缓冲冲对对的的浓浓度越大，当加入度越大，当加入强强酸或酸或强强碱碱时时其其浓浓度度值值及其比及其比值值改改变变越小
49、，越小，即抵制酸碱影响的作用越即抵制酸碱影响的作用越强强。pH=C(C(共轭碱共轭碱)pKa-lgC(C(弱酸弱酸)第76页，共133页，编辑于2022年，星期三4.缓冲溶液的缓冲容量缓冲溶液的缓冲容量影响缓冲容量的因素有两种影响缓冲容量的因素有两种（1 1）缓冲溶液的总浓度。总浓度大，）缓冲溶液的总浓度。总浓度大，缓冲缓冲容量也大（总浓度一般在容量也大（总浓度一般在0.01moll11.0moll1时较合适。时较合适。（2 2）缓冲对彼）缓冲对彼此之间的浓度比值。此之间的浓度比值。浓度比值越接近浓度比值越接近1，缓冲能力就越强。，缓冲能力就越强。第77页，共133页，编辑于2022年，星期三
50、对对弱弱酸酸-共共轭轭碱碱组组成成的的有有效效缓缓冲冲溶溶液液，c(酸酸)/c(共共轭轭碱碱)的的比比值应处于值应处于1/10和和10/1之间：之间：缓冲溶液，不能与反应物或生成物发生作用缓冲溶液，不能与反应物或生成物发生作用缓冲溶液，不能与反应物或生成物发生作用缓冲溶液，不能与反应物或生成物发生作用 缓冲容量指缓冲溶液的缓冲能力缓冲容量指缓冲溶液的缓冲能力不同缓冲溶液有各自的缓冲范围不同缓冲溶液有各自的缓冲范围,缓冲范围是缓冲范围是指能够起缓冲作用的指能够起缓冲作用的pH区间区间缓冲溶液只能将溶液的酸碱度控制在弱酸缓冲溶液只能将溶液的酸碱度控制在弱酸pKa的附近！的附近！第78页，共133页