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1、基础化学第八章酸碱平衡第1页，本讲稿共123页 酸碱平衡酸碱平衡 配位平衡配位平衡 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡 氧化还原平衡氧化还原平衡 无机化学反应大多是在水溶液中进行的。参无机化学反应大多是在水溶液中进行的。参与这些反应的物质主要是酸、碱和盐，它们都是与这些反应的物质主要是酸、碱和盐，它们都是电解质，在水溶液中能解离成带电的离子，离子电解质，在水溶液中能解离成带电的离子，离子之间发生相互作用。之间发生相互作用。电解质溶液的反应：电解质溶液的反应：酸、碱、盐电离出的带电酸、碱、盐电离出的带电离子在溶液中的离子反应。离子在溶液中的离子反应。第2页，本讲稿共123页1.酸碱理论酸碱理论2.酸碱溶液
2、中各离子平衡浓度的计算酸碱溶液中各离子平衡浓度的计算3.酸碱解离平衡的移动酸碱解离平衡的移动4.酸碱中和反应酸碱中和反应5.酸碱滴定分析酸碱滴定分析第八章第八章-I 酸碱平衡酸碱平衡第3页，本讲稿共123页8-I.1 酸碱理论酸碱理论8.1.1 酸碱理论发展简介酸碱理论发展简介 酸是有酸味的物质，碱是能抵消酸味的物质；酸是有酸味的物质，碱是能抵消酸味的物质；18世纪，认为凡是酸组成中都含有氧；世纪，认为凡是酸组成中都含有氧；19世纪初，认为凡是酸组成中都含有氢。世纪初，认为凡是酸组成中都含有氢。第一阶段第一阶段：表象认识表象认识第4页，本讲稿共123页H2SO4=HSO4+H+1884年年Ar
3、rhenius提出提出“电离说电离说”：酸：在水溶液中电离出的阳离子全部为酸：在水溶液中电离出的阳离子全部为H+的化合物的化合物 碱：在水溶液中电离出的阴离子全部为碱：在水溶液中电离出的阴离子全部为OH-的化合物的化合物-NaOH=Na+OH-酸碱反应的实质：酸碱反应的实质：H+OH-=H2O 酸碱强弱的比较：酸碱强弱的比较：电离度电离度第二阶段：酸碱电离理论第二阶段：酸碱电离理论阿伦尼乌斯阿伦尼乌斯(1859-1927，瑞典，瑞典)，他的电解质溶液电离理论获，他的电解质溶液电离理论获1903年诺贝尔奖年诺贝尔奖第5页，本讲稿共123页 并不是只有含并不是只有含OH的物质才具有碱性的物质才具有
4、碱性 如：如：Na2CO3、NaAc、NH3 将酸碱概念局限于水溶液中，对于非水溶液的将酸碱概念局限于水溶液中，对于非水溶液的酸碱性则无能为力酸碱性则无能为力 如：如：NH3+HCl=NH4Cl 酸碱电离理论的局限性：酸碱电离理论的局限性：第6页，本讲稿共123页布朗斯特布朗斯特(1879-1947，丹麦，丹麦)，哥，哥本哈根大学化学教授，因其酸、碱本哈根大学化学教授，因其酸、碱质子理论而闻名于世质子理论而闻名于世第三阶段：酸碱质子理论与酸碱电子理论第三阶段：酸碱质子理论与酸碱电子理论1923年，年，Br nsted J N和和Lowry TM 提出：提出：碱：凡是能接受质子的物质（分子或离子
5、）碱：凡是能接受质子的物质（分子或离子）酸碱质子理论酸碱质子理论质子质子(B)酸和质子酸和质子(B)碱碱 酸：凡是能给出质子（酸：凡是能给出质子（H+）的物质（分子或离子）的物质（分子或离子）如：如：HCl、H2SO4、H3PO4、H2PO4、HPO42、NH4+、H2CO3、HCO3、H2S、H2O如：如：Cl、SO42、H2PO4、HPO42、PO43、NH3、HCO3、CO32、HS、S2、OH第7页，本讲稿共123页局限性局限性1.没有盐的概念没有盐的概念2.质子理论定义的酸碱反应是质子转移过程，因此对不质子理论定义的酸碱反应是质子转移过程，因此对不含氢的化合物的反应无法给出合理的解释
6、含氢的化合物的反应无法给出合理的解释酸碱质子理论意义和局限性：酸碱质子理论意义和局限性：意义意义1.扩大了酸碱的含义和范围。非水体系，如气相扩大了酸碱的含义和范围。非水体系，如气相HCl和和NH3的反应的反应2.揭示了酸碱反应的实质是质子传递过程揭示了酸碱反应的实质是质子传递过程3.很好地沿用了电离理论中衡量酸碱强度的定量标度，并很好地沿用了电离理论中衡量酸碱强度的定量标度，并且解决了强酸、强碱的强度问题且解决了强酸、强碱的强度问题第8页，本讲稿共123页酸碱电子理论酸碱电子理论L酸和酸和L碱碱路易斯路易斯(Lewis G N,1875-1946)，美国加州大，美国加州大学伯克利分校化学学院院
7、长，曾获英国皇家学会学伯克利分校化学学院院长，曾获英国皇家学会戴维奖章、瑞典科学院阿仑尼乌斯奖章、美国吉戴维奖章、瑞典科学院阿仑尼乌斯奖章、美国吉布斯奖章等。布斯奖章等。酸：凡是可以接受电子对的物质（分子、酸：凡是可以接受电子对的物质（分子、离子或原子）离子或原子）如如Fe3+，Fe，Ag+，BF3等等碱：凡是给出电子对的物质（分子、离碱：凡是给出电子对的物质（分子、离子或原子）子或原子）如：如：:NH3，:CO，H2O:，:X-等等1923年年Lewis 提出：提出：酸碱反应的实质：配位键的生成酸碱反应的实质：配位键的生成第9页，本讲稿共123页 L酸与酸与L碱之间以配位键结合生成酸碱配合物
8、碱之间以配位键结合生成酸碱配合物第10页，本讲稿共123页意义意义对酸碱的定义摆脱了体系必须具备某种离子或元素，不受对酸碱的定义摆脱了体系必须具备某种离子或元素，不受溶剂的限制，立论于物质的普通组分溶剂的限制，立论于物质的普通组分以电子的给予和接受来说明酸碱的反应，更能体现物质的以电子的给予和接受来说明酸碱的反应，更能体现物质的本质特性本质特性较前面的理论更为全面和广泛较前面的理论更为全面和广泛广义酸碱理论广义酸碱理论酸碱电子理论的意义和局限性：酸碱电子理论的意义和局限性：局限性局限性对酸碱的认识过于笼统，不易掌握酸碱的特征，对酸碱的认识过于笼统，不易掌握酸碱的特征，目前多用于配位化合物及催化
9、剂的研究目前多用于配位化合物及催化剂的研究第11页，本讲稿共123页1.定义定义2.共轭酸碱对共轭酸碱对3.质子理论中酸碱反应质子理论中酸碱反应4.水的解离平衡及溶液的水的解离平衡及溶液的pH标度标度5.质子理论中酸碱的相对强弱质子理论中酸碱的相对强弱8.1.2 酸碱质子理论酸碱质子理论 第12页，本讲稿共123页 酸：酸：任何能给出质子任何能给出质子（H+）的分子或离子，的分子或离子，即质子给予体即质子给予体(proton donor)碱：碱：任何能接受质子的分子或离子，即质子任何能接受质子的分子或离子，即质子接受体接受体(proton acceptor)1.定义定义酸酸碱碱第13页，本讲稿
10、共123页 酸和碱不是彼此孤立的，而是统一在对质子的关系中酸和碱不是彼此孤立的，而是统一在对质子的关系中（酸给出质子后生成碱，碱接受质子后就变成酸），这种（酸给出质子后生成碱，碱接受质子后就变成酸），这种相互依存的关系称为共轭关系。相互依存的关系称为共轭关系。2.共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸共轭酸 H+共轭碱共轭碱因因一个质一个质子子的得失而的得失而相互转变的相互转变的一对酸碱一对酸碱，叫叫共轭酸碱共轭酸碱对。对。第14页，本讲稿共123页注：注：酸与碱是通过给出和接受质子相互依存，酸与碱是通过给出和接受质子相互依存，每一个酸（碱）要表现出酸（碱）性必须有每一个酸（碱）要表现出酸（碱）性必须有另
11、一个碱（酸）另一个碱（酸）同时存在同时存在才行。才行。有酸才有碱，有碱才有酸，有酸才有碱，有碱才有酸，酸中有碱，碱可变酸。酸中有碱，碱可变酸。第15页，本讲稿共123页(1)酸碱可以是中性分子、阴离子、阳离子酸碱可以是中性分子、阴离子、阳离子 如如Ac是离子碱，是离子碱，NH4+是离子酸是离子酸(2)既能给出质子显酸性又能接受质子显碱性的物质称为两性既能给出质子显酸性又能接受质子显碱性的物质称为两性物质物质(ampholyte)如如H2PO4、HPO42、NH3、HCO3、HS(3)质子理论中无盐的概念，电离理论中的盐在质子理质子理论中无盐的概念，电离理论中的盐在质子理论中都是离子酸或离子碱论
12、中都是离子酸或离子碱 如如 NH4Cl 中的中的NH4+是离子酸，是离子酸，Cl是离子碱是离子碱质子论中酸碱的特点：质子论中酸碱的特点：第16页，本讲稿共123页实质：实质：质子传递质子传递（两对共轭酸碱对之间）（两对共轭酸碱对之间）酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱 反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸和碱反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸和碱的方向进行的方向进行 对于某些物种而言，是酸是碱取决于具体反应对于某些物种而言，是酸是碱取决于具体反应3.质子论中酸碱反应的实质质子论中酸碱反应的实质第17页，本讲稿共123页又叫水解
13、，水和酸又叫水解，水和酸/碱之间的质子传递反应碱之间的质子传递反应例例酸酸/碱的解离碱的解离质子自递；质子自递；两性物质两性物质第18页，本讲稿共123页电离理论中的中和相当于酸、碱之间的质子传递反电离理论中的中和相当于酸、碱之间的质子传递反应应H+H+H+例例酸、碱的中和酸、碱的中和第19页，本讲稿共123页例例盐的水解盐的水解电离理论中的盐的水解相当于水与酸、碱之间的质电离理论中的盐的水解相当于水与酸、碱之间的质子传递反应子传递反应H+H+H+第20页，本讲稿共123页判断反应的方向：判断反应的方向：用酸、碱的相对强弱来判断反应的方向用酸、碱的相对强弱来判断反应的方向反应总是从较强酸、较强
14、碱反应总是从较强酸、较强碱向较弱酸、较弱碱方向进行向较弱酸、较弱碱方向进行H+H+共轭酸碱对共轭酸碱对第21页，本讲稿共123页水的自偶解离平衡水的自偶解离平衡纯水有微弱的导电性，说明水分子能够电离纯水有微弱的导电性，说明水分子能够电离1.004 10-71.004 10-725 C 时：时：水的离子积常数水的离子积常数4.水的解离平衡及溶液的水的解离平衡及溶液的pH标度标度H2O(l)H+(aq)+OH(aq)或或 简写为简写为 水的解离平衡常数水的解离平衡常数第22页，本讲稿共123页水溶液的水溶液的pH值值 对于一些对于一些 H+很小的溶液，用很小的溶液，用 H+表示水溶液的酸表示水溶液
15、的酸碱度，很不方便碱度，很不方便pH=-lg H+pH+pOH=14pOH值值：水溶液中：水溶液中 OH-的负对数的负对数由于由于 Kw =H3O+OH-=1 10-14pOH=-lg OH-pH值值：水溶液中：水溶液中 H+的负对数的负对数（25 C）第23页，本讲稿共123页酸性溶液：酸性溶液：H3O+10-7 molL-1 OH,pH 7 pOH中性溶液：中性溶液：H3O+=10-7 molL-1=OH,pH=7=pOH碱性溶液：碱性溶液：H3O+10-7 molL-1 7 pOHH+=110-14 mol L-1H+=10 mol L-1 pH=-1OH-=10 mol L-1 pH=
16、15第24页，本讲稿共123页5.质子酸、碱的相对强弱质子酸、碱的相对强弱表示表示质子传递能力的强弱质子传递能力的强弱，即其给出或接受质子，即其给出或接受质子能力的大小能力的大小首先取决于首先取决于本身的性质本身的性质，其次与，其次与溶剂的性质等溶剂的性质等因素因素有关。有关。其强度是其强度是相对相对值，用质子传递反应值，用质子传递反应平衡常数的大小平衡常数的大小表示。表示。水溶液中水溶液中，用其与水反应的平衡常数（，用其与水反应的平衡常数（解离平解离平衡常数衡常数）来衡量，如：）来衡量，如：HAc HCN第25页，本讲稿共123页解离平衡常数解离平衡常数(K )：(ionization eq
17、uilibrium constant)表示酸（碱）传递质子能力的强弱，表示酸（碱）传递质子能力的强弱，K 越大，表明酸（碱）越强越大，表明酸（碱）越强酸：酸：碱：碱：水：水：第26页，本讲稿共123页弱酸、弱碱的解离平衡常数书写：弱酸、弱碱的解离平衡常数书写：HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)第27页，本讲稿共123页H2S(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+HS-(aq)HS-(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+S2-(aq)第28页，本讲稿共123页Ka 和和Kb 的特点：的特点：解离常数的大小，
18、可以估计弱电解质解离的趋势解离常数的大小，可以估计弱电解质解离的趋势，K 值越大，解离程度越大，同浓度下酸值越大，解离程度越大，同浓度下酸(碱碱)性越强。性越强。Ka =10-2 10-7弱酸弱酸Ka 10-6 moldm-3时（忽略水的解离）时（忽略水的解离）：强碱溶液强碱溶液H+=OH c Kw /OH=OH c OH2 c OHKw =0OH c近似式近似式2.强酸和强碱溶液强酸和强碱溶液pH值的计算值的计算第44页，本讲稿共123页例：计算例：计算 2.0 10-7molL-3 HCl溶液的溶液的pH值。值。解：由于解：由于c 10-6moldm-3，故可用近似式计算，故可用近似式计算
19、OH=1.0 10-4 moldm-3 H+=1.0 10-10 moldm-3 pH=10.00pH=6.62第45页，本讲稿共123页3.一元弱酸、弱碱溶液一元弱酸、弱碱溶液pH值的计算值的计算在在 HA溶液中同时存在两个平衡溶液中同时存在两个平衡HA(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+A-(aq)H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH-(aq)一元弱酸（一元弱酸（HA）：）：第46页，本讲稿共123页 一元弱酸一元弱酸(HA)溶液溶液PBE：H+=A+OH 一元弱碱一元弱碱(A)溶液溶液H+HA=OH近似式近似式 精确式精确式最简式最简式I(水的解离可以忽略水的解离可以忽略
20、)（酸的解离可以忽略）（酸的解离可以忽略）最简式最简式IIII第47页，本讲稿共123页例：计算例：计算0.010 mol.dm-3二氯乙酸二氯乙酸(CHCl2COOH)溶溶液的液的pH值。已知其值。已知其 Ka =3.3210-2pH=-lgH+=-lg(8.010-3)=2.10解：解：c=0.010 400Kb =4002.0310-5=0.008，所以用所以用最简式最简式第49页，本讲稿共123页例：计算例：计算1.010-6 mol/L NH4Cl溶液的溶液的pH值。值。已知：已知：解：解：H3O+=1.0310-7mol.dm-3 pH=6.99 溶液呈微酸性溶液呈微酸性故用近似式
21、II此例其实是一元强酸弱碱盐的水解问题此例其实是一元强酸弱碱盐的水解问题第50页，本讲稿共123页解离度解离度()解离平衡时弱电解质在溶液中解离的百分数解离平衡时弱电解质在溶液中解离的百分数第51页，本讲稿共123页初始浓度初始浓度 c c 0 0 0 0平衡浓度平衡浓度c ccc cc ccHAc(aq)H+(aq)+Ac-(aq)稀释定律：稀释定律：解离度与其浓度的平方根成反比，解离度与其浓度的平方根成反比，与其解离常数的平方根成正比与其解离常数的平方根成正比第52页，本讲稿共123页解离度解离度()与解离平衡常数与解离平衡常数(K)的关系：的关系：Ka 与与Kb 不随电解质的浓度而变化；
22、不随电解质的浓度而变化；随电解质的浓度随电解质的浓度而变化而变化弱酸电解质的初始浓度越大，弱酸电解质的初始浓度越大，越小，但并不一定表越小，但并不一定表示溶液中示溶液中H+就越小就越小Ka 随温度而变化，但由于解离过程热效应较小，在室随温度而变化，但由于解离过程热效应较小，在室温范围内可以忽略温度对解离常数的影响温范围内可以忽略温度对解离常数的影响第53页，本讲稿共123页解解：开始开始 0.200 0 0平衡平衡0.200(1 0.934%)0.2000.934%0.2000.934%例：已知例：已知25时，时，0.200 molL-1氨水的解离度为氨水的解离度为 0.934%，求，求c(O
23、H)、pH值和氨的解离常数值和氨的解离常数第54页，本讲稿共123页4.二元弱酸、弱碱的解离平衡和二元弱酸、弱碱的解离平衡和pH计算计算H2A(aq)+H2O(l)HA-(aq)+H3O+(aq)HA-(aq)+H2O(l)A2-(aq)+H3O+(aq)2H2O H3O+OH溶液的质子条件：溶液的质子条件：H+=HA+2 A2+OH在在 H2A水溶液中同时存在三个平衡：水溶液中同时存在三个平衡：第55页，本讲稿共123页精确式精确式(相当于一元弱酸相当于一元弱酸)最简式最简式近似式近似式（忽略二级解离）（忽略二级解离）（忽略（忽略H2O 解离）解离）（忽略酸解离）（忽略酸解离）第56页，本讲
24、稿共123页例：计算例：计算 0.100 moldm-3 H2S溶液中溶液中 H+、OH及及pH值值及及S2-的浓度。已知：的浓度。已知：解：解：pH=-lgH+=3.94H2S 2H+S2-用用最简式最简式：第57页，本讲稿共123页注注：二元弱酸的解离是分步进行的，一般二元弱酸的解离是分步进行的，一般 溶液中的溶液中的 H+主要来自于弱酸的第一步解离，计算主要来自于弱酸的第一步解离，计算 c(H+)时可只时可只考虑第一步解离。考虑第一步解离。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)K2，而与弱酸的初始浓度无关。，而与弱酸的初始浓度无关。如对于如对于H2S，c(S2)
25、K2，但，但 c(H+)2 c(S2)对于二元弱酸的酸性溶液对于二元弱酸的酸性溶液,c(酸根离子酸根离子)与与 c2(H+)成反比。成反比。如对于饱和如对于饱和 H2S（H2S=0.1 moldm-3）第58页，本讲稿共123页 多元酸的酸式盐多元酸的酸式盐，如，如NaH2PO4、Na2HPO4、NaHCO3的阴离子既能给出质子又能接受质子，是两的阴离子既能给出质子又能接受质子，是两性的。性的。5.两性物质的解离平衡及溶液两性物质的解离平衡及溶液pH计算计算 NaH NaH2 2POPO4 4给质子的能力大于获得质子的能力，其溶液显弱酸性给质子的能力大于获得质子的能力，其溶液显弱酸性第59页，
26、本讲稿共123页一般情况下可以根据一般情况下可以根据K Ka a、K Kb b大小判断溶液的酸碱性大小判断溶液的酸碱性第60页，本讲稿共123页PBE:H+H2A=A2+OH精确式精确式最简式最简式近似式近似式(忽略水的解离忽略水的解离)近似式近似式第61页，本讲稿共123页如：如：NaHCONaHCO3 3溶液的溶液的pHpH值值NaHNaH2 2POPO4 4溶液的溶液的pHpH值值NaNa2 2HPOHPO4 4溶液的溶液的pHpH值值第62页，本讲稿共123页例：计算例：计算 0.10 moldm-3 NaHCO3 溶液的溶液的pH值值解：解：pH=8.31故可用故可用最简式最简式进行
27、计算：进行计算：第63页，本讲稿共123页例：计算例：计算0.10 moldm-3 NH4Ac溶液的溶液的pH值值解：解：pH=7.00故可用故可用最简式最简式进行计算进行计算第64页，本讲稿共123页强强 酸酸 碱碱一元弱酸一元弱酸二元弱酸二元弱酸两性物质两性物质第65页，本讲稿共123页分布系数分布系数()8.2.2 溶液中酸碱溶液中酸碱各种存在形式的平衡浓度计算各种存在形式的平衡浓度计算溶液中某型体的平衡浓度在总浓度中占有溶液中某型体的平衡浓度在总浓度中占有的分数称为该型体的分布系数的分数称为该型体的分布系数1.一元弱酸一元弱酸(碱碱)溶液中各型体的分布计算溶液中各型体的分布计算2.二元
28、弱酸二元弱酸(碱碱)溶液中各型体的分布计算溶液中各型体的分布计算第66页，本讲稿共123页 分布系数分布系数取决于溶液的取决于溶液的pH以分布系数对溶液以分布系数对溶液pH作图作图分布曲线分布曲线1.一元弱酸一元弱酸(碱碱)溶液中各型体的分布计算溶液中各型体的分布计算存在形式有存在形式有HA、A-，总浓度为总浓度为 c，则：则：第67页，本讲稿共123页A为为主要存在型体主要存在型体HA为主要存在型体为主要存在型体HAc的分布曲线的分布曲线NaAc和和HAc溶液中的溶液中的HAc、Ac-分分布系数表达式一样布系数表达式一样AHA第68页，本讲稿共123页2.二元弱酸二元弱酸(碱碱)溶液中各型体
29、的分布溶液中各型体的分布第69页，本讲稿共123页H2C2O4的的分分布布曲曲线线第70页，本讲稿共123页多元酸分布系数的通式多元酸分布系数的通式第71页，本讲稿共123页3.分布系数的意义分布系数的意义 联系分析浓度与平衡浓度联系分析浓度与平衡浓度HA=c HA 快速确定各型体分布的优势区域快速确定各型体分布的优势区域HFF3.45CNHCN9.31 通过通过H+求出酸碱溶液中各种存在形式的求出酸碱溶液中各种存在形式的分布系数分布系数第72页，本讲稿共123页8-I.3 酸碱解离平衡的移动酸碱解离平衡的移动 酸碱的解离平衡是动态的，有条件的。酸碱的解离平衡是动态的，有条件的。条件改变条件改
30、变解离平衡移动解离平衡移动建立新条件下的平衡建立新条件下的平衡 HAc+H2O H3O+Ac-加入强酸或加入强酸或NaAc平衡左移平衡左移解离度降低解离度降低例如：例如：第73页，本讲稿共123页8.3.1 同离子效应同离子效应导致平衡的移动导致平衡的移动 在弱电解质中加入一种含有相同离子在弱电解质中加入一种含有相同离子(阳离子阳离子或阴离子或阴离子)的易溶强电解质，使弱电解质解离度降的易溶强电解质，使弱电解质解离度降低的作用低的作用，称为，称为同离子效应。同离子效应。应用：控制共轭酸碱的比例以调节溶液应用：控制共轭酸碱的比例以调节溶液pH值值如：如：HF+H2O H3O+F-第74页，本讲稿
31、共123页解解:例：例：在在0.10 mol L-1 HAc溶液中加入少量固体溶液中加入少量固体NaAc，使，使NaAc浓度为浓度为 0.10 mol L-1，求加入，求加入NaAc前后该溶液的前后该溶液的H+浓度和解离度。浓度和解离度。Ka(HAc)=1.76 10-5第75页，本讲稿共123页（2）加入）加入0.1 mol L-1 NaAc后后HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)0.10 0 0.10起始浓度起始浓度0.10-x x 0.10+x平衡浓度平衡浓度由于同离子效应，使由于同离子效应，使HAc解离度更小，因此解离度更小，因此HAc=0.10 x 0.10,
32、Ac-=0.10+x 0.10第76页，本讲稿共123页 加入加入NaAc前后，前后，0.10 mol L-1 HAc溶液的溶液的H+和和 的比较：的比较：可见，加入可见，加入 NaAc 后，溶液的后，溶液的H+和和 都降都降低了。加入低了。加入 NaAc 的浓度越大，降低的程度会越的浓度越大，降低的程度会越多多同离子效应作用。同离子效应作用。第77页，本讲稿共123页例：若在例：若在90 cm90 cm3 3的的HAcHAcNaAcNaAc溶液溶液(其中其中HAcHAc和和NaAcNaAc的浓度皆为的浓度皆为0.10 mol0.10 moldmdm-3-3)中分别加入中分别加入10 cm10
33、 cm3 3的的0.010 mol0.010 moldmdm-3-3 HCl HCl和和NaOHNaOH，溶液的，溶液的pHpH值各为多少值各为多少？K(HAc)=1.7610-5解解：(1)(1)加入加入10 cm10 cm3 3的的0.010 mol0.010 moldmdm-3-3 HClHClHAc H+Ac；NaAc Na+AcH+Ac HAc 第78页，本讲稿共123页(2)(2)加入加入10 cm10 cm3 3的的0.010 mol0.010 moldmdm-3-3 NaOH NaOHOH +HAc H2O +Ac第79页，本讲稿共123页缓冲作用（缓冲能力）缓冲作用（缓冲能力
34、）：能抵抗外加的少量强酸、强：能抵抗外加的少量强酸、强碱或水的影响，而保持溶液碱或水的影响，而保持溶液pH值不发生显著变化值不发生显著变化的作用的作用缓冲溶液缓冲溶液：对溶液：对溶液pH值有稳定作用的溶液值有稳定作用的溶液8.3.2 缓冲溶液缓冲溶液(buffer solution)缓冲溶液的组成缓冲溶液的组成：一般由：一般由共轭酸碱对共轭酸碱对组成组成弱酸与弱酸盐：弱酸与弱酸盐：HAcNaAc H2CO3NaHCO3 H3PO4NaH2PO4 弱碱与弱碱盐弱碱与弱碱盐 NH3H2ONH4Cl Na2CO3NaHCO3 第80页，本讲稿共123页缓冲原理缓冲原理同离子效应：同离子效应：HAc-
35、NaAc溶液：溶液：加入少量强酸，加入少量强酸，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+或或 pH 值基本不变值基本不变加加 入入 少少 量量 强强 碱碱，Ac略略 有有 增增 加加，HAc略略 有有 减减 少少，变化不大，因此溶液的变化不大，因此溶液的 H+或或 pH 值基本不变值基本不变(抗酸抗酸)(抗碱抗碱)稀释后，共轭酸碱对浓度比值不会发生太大变化，因稀释后，共轭酸碱对浓度比值不会发生太大变化，因此溶液的此溶液的pH值基本不变值基本不变第81页，本讲稿共123页PBE：H+=A cb+OHH+HA ca=OH精确式精确式当溶液为酸
36、性当溶液为酸性当溶液为碱性当溶液为碱性近似式近似式最简式最简式缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算（共轭酸碱对）：值的计算（共轭酸碱对）：对于缓冲溶液，对于缓冲溶液，cHAc和和cAc-都不太小，且为弱酸和弱碱，都不太小，且为弱酸和弱碱，H+、OH-很小。所以：很小。所以：(零水准零水准:HA和和H2O)第82页，本讲稿共123页缓冲溶液也可由缓冲溶液也可由多元弱酸的酸式盐多元弱酸的酸式盐组成。组成。第83页，本讲稿共123页例：求例：求0.10 moldm-3 NaH2PO4 Na2HPO4 溶液中的溶液中的pH=?解：解：第84页，本讲稿共123页故为故为NaH2PO4 Na2HPO4缓冲溶液缓冲
37、溶液反应反应0.15mol H3PO40.25mol NaOH生成生成0.15mol NaH2PO4余下余下0.10mol NaOH继续反应继续反应生成生成0.10mol Na2HPO4余下余下0.05mol NaH2PO4例：求例：求 300 mL 0.50 mol/L H3PO4和和 500 mL 0.50 mol/L NaOH混合溶液的混合溶液的pH值。值。解：解：先确定缓冲溶液的组分先确定缓冲溶液的组分再计算再计算第85页，本讲稿共123页解：加入解：加入 HCl 前前例：若在例：若在 50.00 mL 的的 0.150 mol L-1 NH3(aq)和和 0.200 mol L-1
38、NH4Cl缓冲溶液中，加入缓冲溶液中，加入 0.100 mL 1.00 mol L-1的的HCl溶液。溶液。计算加入计算加入HCl前后溶液的前后溶液的pH值各为多少？值各为多少？加入加入 HCl 后后 反应前反应前n/mmol 反应后反应后n/mmol NH3 +HCl =NH4Cl50.0 0.15 0.10 1.0 50.0 0.20=7.50 =0.10 =10.0 7.40 0 10.1第86页，本讲稿共123页第87页，本讲稿共123页 缓冲溶液的缓冲溶液的 pH 值主要是由值主要是由 值决定值决定 还与还与ca/cb比值有关比值有关 缓冲能力与缓冲液中各组分的浓度有关缓冲能力与缓冲
39、液中各组分的浓度有关 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适当提高浓度适当提高浓度：ca及及cb较大，缓冲能力强较大，缓冲能力强 0.11mol.L-1浓度要接近浓度要接近：ca/cb 1时，缓冲能力大时，缓冲能力大 浓度比浓度比(10:1)(1:10)第88页，本讲稿共123页 所选择的缓冲溶液，除了参与和所选择的缓冲溶液，除了参与和H+或或OH 有关有关的反应以外，不能与反应体系中的其它物质发生的反应以外，不能与反应体系中的其它物质发生反应反应 缓冲组分的缓冲组分的pKa值应尽可能接近所需值应尽可能接近所需pH值值缓冲溶液的选择和配制：缓冲溶液的选择和配制：pH=pKa+1
40、 pKa-1 缓冲范围缓冲范围第89页，本讲稿共123页欲配制的缓冲欲配制的缓冲溶液的溶液的pHpH值值 应选择的缓冲组分应选择的缓冲组分若若pKa值与所需值与所需pH值不相等，依所需值不相等，依所需pH值调值调整整ca/cb第90页，本讲稿共123页例：欲配制例：欲配制pH=9.20，c(NH3H2O)=1.0 moldm-3的的缓冲溶液缓冲溶液500 cm3，而用多少固体，而用多少固体NH4Cl？解：解：需固体需固体NH4Cl的质量为：的质量为：1.1 500 10-3 53.5=29.4 g(查附录查附录5）第91页，本讲稿共123页例：欲配制例：欲配制pH=4.70的缓冲溶液的缓冲溶液
41、500 cm3，问应用，问应用 50 cm3 1.0 moldm-3 NaOH和多少和多少1.0 moldm-3 HAc溶液混合，并需加溶液混合，并需加多少水？多少水？解：设应用解：设应用x cm3 的的HAc溶液溶液V(H2O)=500 105 50=345 cm3第92页，本讲稿共123页例：用等体积的例：用等体积的 NaH2PO4 溶液和溶液和 Na2HPO4 溶液配制溶液配制1.00L pH=7.20 的缓冲溶液，将的缓冲溶液，将50.00 mL的该缓冲溶液与的该缓冲溶液与5.00 mL 0.10 mol/L HCl混合后，其混合后，其pH值变为值变为6.80。问：缓冲溶液中。问：缓冲
42、溶液中NaH2PO4 和和 Na2HPO4 的浓度是多大？的浓度是多大？解：解：第93页，本讲稿共123页8.3.3 酸碱指示剂酸碱指示剂当当 HIn=In-时，石蕊溶液为时，石蕊溶液为紫色紫色，中性，中性当当 HIn/In-10 时，石蕊溶液为时，石蕊溶液为红色红色，酸性，酸性当当 HIn/In-0.1 时，石蕊溶液为时，石蕊溶液为蓝色蓝色，碱性，碱性理论变色点理论变色点：pH=pKa HIn/In=1变色范围变色范围：pH=pKa 1 (肉眼能观察肉眼能观察)作用原理作用原理：属于有机弱酸或有机弱碱，其酸式属于有机弱酸或有机弱碱，其酸式结构和碱式结构具有不同的颜色结构和碱式结构具有不同的颜
43、色指示剂的颜色转变依赖于比值指示剂的颜色转变依赖于比值In-/HIn:如：如：第94页，本讲稿共123页95常见酸碱指示剂常见酸碱指示剂（见教材）（见教材）指示剂变色范围pH颜色PKHIn酸色碱色百里酚蓝(TB)1.2 2.8红黄1.658.0 9.6黄蓝9.20甲基红(MR)4.4 6.2红黄5.0甲基橙(MO)3.1 4.4红黄3.4酚酞(PP)8.2 10.0无红9.1百里酚酞(TP)9.4 10.6无蓝10.0溴甲酚紫(BCP)5.26.8黄紫溴百里酚蓝(BTB)6.07.6黄蓝7.3第95页，本讲稿共123页 酸碱等量反应时溶液酸碱等量反应时溶液pH值的计算值的计算 强酸强碱等量中和
44、强酸强碱等量中和HCl+NaOH=NaCl+H2OH+=OH=10-7 moldm-3pH=7.00 强酸强酸(碱碱)与弱碱与弱碱(酸酸)等量中和等量中和HCl+NH3 NH4+ClNaOH+HAc NaAc+H2O 弱酸与弱碱等量中和弱酸与弱碱等量中和HAc+NH3 NH4+Ac一元弱酸一元弱酸一元弱碱一元弱碱两性物质两性物质8-I.4 酸碱中和反应酸碱中和反应第96页，本讲稿共123页 酸碱非等量混合时溶液酸碱非等量混合时溶液pH值的计算值的计算 强酸强碱混合强酸强碱混合按按过量者过量者计算计算HCl+NaOH=NaCl+H2O 强酸强酸(碱碱)与弱碱与弱碱(酸酸)混合混合HCl+NH3
45、NH4+ClNaOH+HAc NaAc+H2O强酸强酸(碱碱)过量过量：按剩余的：按剩余的强酸强酸(碱碱)与生成的弱酸与生成的弱酸(碱碱)（一般（一般可忽略可忽略)的混合溶液计算的混合溶液计算弱碱弱碱(酸酸)过量过量：按剩余的弱碱：按剩余的弱碱(酸酸)与生成的弱酸与生成的弱酸(碱碱)的的混合溶液混合溶液(即即缓冲溶液缓冲溶液)计算计算第97页，本讲稿共123页 弱酸与弱碱混合弱酸与弱碱混合弱酸过量弱酸过量：按弱酸及其共轭碱组成的按弱酸及其共轭碱组成的缓冲溶液缓冲溶液计算计算HAc+NH3 NH4+Ac弱碱过量弱碱过量：按弱碱及其共轭酸组成的按弱碱及其共轭酸组成的缓冲溶液缓冲溶液计算计算第98页
46、，本讲稿共123页 滴定滴定(容量容量)分析法分析法 将已知准确浓度的试剂溶液将已知准确浓度的试剂溶液(标准溶液标准溶液)，滴，滴加到被测试样制成的溶液中，直到两者按化学计加到被测试样制成的溶液中，直到两者按化学计量比定量反应完全，然后根据标准溶液的浓度和量比定量反应完全，然后根据标准溶液的浓度和体积，来计算被测物质含量或浓度的方法。体积，来计算被测物质含量或浓度的方法。8.5.1 滴定分析法概述滴定分析法概述8-I.5 酸碱滴定分析酸碱滴定分析基本概念基本概念第99页，本讲稿共123页 指示剂指示剂 化学计量点化学计量点(sp)当滴定剂的物质的量与被滴定物的物质的量正当滴定剂的物质的量与被滴
47、定物的物质的量正好符合滴定反应式中的化学计量关系时，则反好符合滴定反应式中的化学计量关系时，则反应到达了化学计量点，也称应到达了化学计量点，也称理论终点理论终点通过颜色改变来指示滴定终点的化学试剂通过颜色改变来指示滴定终点的化学试剂 标准溶液标准溶液滴定分析中已知准确浓度的置于滴定管中滴定分析中已知准确浓度的置于滴定管中的滴定剂溶液的滴定剂溶液第100页，本讲稿共123页 滴定滴定(终点终点)误差误差(Et)滴定终点与化学计量点之间的差别滴定终点与化学计量点之间的差别 滴定曲线滴定曲线以滴定剂的加入量为横以滴定剂的加入量为横坐标，以溶液坐标，以溶液pH值等为纵值等为纵坐标作图得到的曲线坐标作图
48、得到的曲线 滴定终点滴定终点(ep)滴定过程中指示剂颜色突变而停止滴定的那一点滴定过程中指示剂颜色突变而停止滴定的那一点第101页，本讲稿共123页滴定分析方法的分类滴定分析方法的分类滴定分析方法的特点滴定分析方法的特点 适用于常量分析适用于常量分析(含量含量1%)的测定的测定 准确度高，相对误差一般不大于准确度高，相对误差一般不大于0.2%仪器简单，操作便捷仪器简单，操作便捷 应用范围广应用范围广酸碱滴定法酸碱滴定法配位滴定法配位滴定法氧化还原滴定法氧化还原滴定法沉淀滴定法沉淀滴定法化学反应类型化学反应类型第102页，本讲稿共123页滴定分析对化学反应的要求滴定分析对化学反应的要求 反应必须
49、按一定的反应式进行，反应必须按一定的反应式进行，即反应具有确定的化学计量关系即反应具有确定的化学计量关系 无副反应无副反应 反应速率快，或有简便方法加速反应反应速率快，或有简便方法加速反应 有简便合适的方法确定滴定终点有简便合适的方法确定滴定终点 反应必须定量进行，通常要求反反应必须定量进行，通常要求反 应完全度达应完全度达99.9%99.9%以上以上第103页，本讲稿共123页滴定方式滴定方式 直接滴定法：直接滴定法：适用于符合要求的反应适用于符合要求的反应 返滴定法：返滴定法：适用于反应速率较慢或无合适指示剂的反应适用于反应速率较慢或无合适指示剂的反应 Al3+EDTA(标准溶液标准溶液I
50、)反应速率太慢反应速率太慢Al3+EDTA(I,过量过量)加热使反应完全加热使反应完全 AgNO3(标准溶液标准溶液I)+Cl 无合适指示剂无合适指示剂 AgNO3(I,过量过量)+Cl 使使Cl 沉淀完全沉淀完全EDTA(I,过剩过剩)+Zn2+(标准溶液标准溶液II)滴定滴定 AgNO3(I,过剩过剩)+NH4SCN(标准标准II)Fe3+为指示剂为指示剂因此，因此，因此，因此，第104页，本讲稿共123页 置换滴定法置换滴定法适用于无确定计量关系和完全度不高的反应适用于无确定计量关系和完全度不高的反应 Na2S2O3+K2Cr2O7 S4O62、SO42K2Cr2O7 6KI 3I2 6