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1、第五酸碱平衡2023/2/251第一页，本课件共有81页5.1 Introduction to Base-acid theories*常见酸碱理论及其发展常见酸碱理论及其发展:Arrhenius阿仑尼乌斯酸碱理论阿仑尼乌斯酸碱理论 酸碱电离理论酸碱电离理论：水溶液中电离出：水溶液中电离出H+或者或者OH-；仅限于水溶液中！仅限于水溶液中！Brnsted-Lowry布朗斯特酸碱理论布朗斯特酸碱理论酸碱质子理论酸碱质子理论：质子的转移传递；：质子的转移传递；适用于任何溶剂体系和无溶剂体系适用于任何溶剂体系和无溶剂体系(如如:气相体系气相体系)。Lewis路易斯酸碱理论路易斯酸碱理论酸碱电子理论酸碱
2、电子理论：电子对的转移；：电子对的转移；适用于任何有电子的得失的体系。适用于任何有电子的得失的体系。2023/2/252第二页，本课件共有81页立论基础立论基础-水溶液中水溶液中电解质电解质的电离的电离acid:水中电离出的阳离子全部是水中电离出的阳离子全部是H+;base:水中电离出的阴离子全部是水中电离出的阴离子全部是OH-;salt:电离出的阳离子除电离出的阳离子除H H+外或阴离子除外或阴离子除OHOH-外尚有外尚有其它离子的电解质其它离子的电解质 -酸式盐酸式盐,碱式盐碱式盐.中和反应的实质中和反应的实质-H+OH-=H2O局限性局限性-不能脱离水溶液范畴不能脱离水溶液范畴,非水体系
3、不适用非水体系不适用;只适用于含有氢原子和氢氧根的物质只适用于含有氢原子和氢氧根的物质.It did not handle on OH bases such as ammonia very well.无法解释无法解释NH3、NaCO3呈碱性、呈碱性、NH4Cl呈酸性的事实。呈酸性的事实。一：一：Classical Arrhenius Theory:A Brief Review2023/2/253第三页，本课件共有81页1.Basic concept(布朗斯特布朗斯特)酸酸：凡是能释放出质子（：凡是能释放出质子（H+）的任何含）的任何含氢原子的分子或离子的物种，即氢原子的分子或离子的物种，即质子
4、给予体质子给予体(proton donor)。(布朗斯特布朗斯特)碱碱：凡是能与质子（：凡是能与质子（H+）结合的分子或）结合的分子或离子的物种，即离子的物种，即质子接受体质子接受体(proton acceptor)。acid-base reaction 酸碱反应：酸碱反应：in an acid-base reaction,a proton is transferred from an acid to a base 质子在两对共轭酸碱对之间的转移质子在两对共轭酸碱对之间的转移。二:Brnsted-Lowry Theory of Acids and Bases2023/2/254第四页，本课件共
5、有81页共轭酸碱对共轭酸碱对(conjugate acid-base pair)任何酸给出质子后生成它的任何酸给出质子后生成它的共轭碱共轭碱表达式表达式:A=B+H+acid conjugate base碱加合质子后形成它的碱加合质子后形成它的共轭酸共轭酸酸与酸与共轭碱共轭碱、碱与、碱与共轭酸共轭酸构成构成共轭酸碱对共轭酸碱对某些物质可以是酸也可以是碱某些物质可以是酸也可以是碱两性两性(amphoteric)物质物质2023/2/255第五页，本课件共有81页Acid H+Base1，酸和碱可以是中性分子，酸和碱可以是中性分子,酸和碱也可以是离子酸和碱也可以是离子 2，Amphiprotic:
6、同一物质同一物质,有时可做酸有时可做酸,有时又可做碱有时又可做碱3，质子理论中没有盐的概念，质子理论中没有盐的概念Summary2023/2/256第六页，本课件共有81页2.Proton acidbase reaction 实质实质：质子的转移过程。：质子的转移过程。中和反应中和反应的实质的实质：质子的传递：质子的传递H3O+(酸酸1)+OH-(碱碱2)=H2O(酸酸2)+H2O(碱碱1)HAc(酸酸1)+NH3(碱碱2)=NH4+(酸酸2)+Ac-(碱碱1)电离作用电离作用的实质的实质：H2O与分子酸碱的质子传递与分子酸碱的质子传递HAc(酸酸1)+H2O(碱碱2)=H3O+(酸酸2)+A
7、c-(碱碱1)H2O(酸酸1)+NH3(碱碱2)=NH4+(酸酸2)+OH-(碱碱1)*H2O是两性物质是两性物质,即可做酸即可做酸,也可做碱也可做碱.水解反应水解反应的实质的实质：H2O与离子酸碱的质子传递与离子酸碱的质子传递H2O(酸酸1)+Ac-(碱碱2)=HAc(酸酸2)+H2O(碱碱1)*质子理论中没有盐的概念，也无水解反应。质子理论中没有盐的概念，也无水解反应。2023/2/257第七页，本课件共有81页3.Strengths of acid-base 酸碱的强弱酸碱的强弱溶液中，酸碱的强弱取决于：溶液中，酸碱的强弱取决于：a)酸、碱本身给出质子或者接受质子的能力酸、碱本身给出质子
8、或者接受质子的能力-电离平电离平衡常数衡常数；对于任意酸：对于任意酸：HB(aq)+H2O B-(aq)+H3O+(aq)达电离平衡时，达电离平衡时，Ka称为称为弱酸的电离平衡常数弱酸的电离平衡常数，用来衡量酸的强弱。，用来衡量酸的强弱。Ka值越值越大，酸性越强。大，酸性越强。Ka大于大于1的酸为强酸，小于的酸为强酸，小于1的为弱酸。常的为弱酸。常见弱酸的见弱酸的Ka值见附录值见附录4为了方便起见，定义为了方便起见，定义pKa来代替来代替Ka：pKa=-lgKa对于多元酸，对应的有多级电离常数，例对于多元酸，对应的有多级电离常数，例H2S，H3PO42023/2/258第八页，本课件共有81页
9、同理，对于弱碱来讲，同理，对于弱碱来讲，Kb 越大，碱的强度就越大。越大，碱的强度就越大。NH3 +H2O NH4+OHKb称为弱碱的电离常数称为弱碱的电离常数2023/2/259第九页，本课件共有81页*共扼酸碱共扼酸碱Ka和和Kb的关系的关系由共轭酸碱对由共轭酸碱对HAc-Ac-的电离平衡关系式看出的电离平衡关系式看出 Ka Kb=Kw（通常（通常Kw为为1 10-14）*有关计算：已知酸的有关计算：已知酸的Ka可求其共轭碱的可求其共轭碱的Kb。Ac +H2O OH +HAc2023/2/2510第十页，本课件共有81页b)溶剂接受和给出质子的能力溶剂接受和给出质子的能力。在水中，在水中，
10、HCl +H2O H3O+Cl 强酸强酸1 强碱强碱2 弱酸弱酸2 弱碱弱碱1 HAc +H2O H3O+Ac 弱酸弱酸1 弱碱弱碱2 强酸强酸2 强碱强碱1H2O是区分溶剂是区分溶剂2023/2/2511第十一页，本课件共有81页在液氨中，在液氨中，HCl +NH3 NH4+Cl 强酸强酸1 强碱强碱2 弱酸弱酸2 弱碱弱碱1 HAc +NH3 NH4+Ac 强酸强酸1 强碱强碱2 弱酸弱酸2 弱碱弱碱1液氨是拉平溶剂液氨是拉平溶剂2023/2/2512第十二页，本课件共有81页区分效应区分效应：用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱：用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来，称为溶剂的区分开来，称为
11、溶剂的“区分效应区分效应”。例：例：H2O可以区分可以区分HAc，HCN酸性的强弱。酸性的强弱。H2SO4可以区分可以区分HClO4和和HNO3拉平效应拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的作用，：溶剂将酸或碱的强度拉平的作用，称为溶剂的称为溶剂的“拉平效应拉平效应”。例：例：水对强酸起不到区分作用，水能够同等程度地水对强酸起不到区分作用，水能够同等程度地将将HClO4，HCl，HNO3等强酸的质子全部夺取过来。等强酸的质子全部夺取过来。水是拉平溶剂！水是拉平溶剂！2023/2/2513第十三页，本课件共有81页1Lewis的酸碱电子理论的提出的酸碱电子理论的提出 质子理论无法解释质子理论无法解释
12、:如如SnCl4、AlCl3等的酸碱性行为等的酸碱性行为2理论要点：理论要点：Lewis acid:A species(atom,ion or molecule)that is an electron pair acceptor,凡可以接受凡可以接受电子对电子对的分子、原子、离子的分子、原子、离子 Lewis base:A species that is electron pair donor,凡凡可可以以给给出出电电子子对对的物质的物质.3Lewis的电子理论有关酸、碱的划分的电子理论有关酸、碱的划分 凡金属阳离子及缺电子的分子都是酸；凡金属阳离子及缺电子的分子都是酸；凡与金属离子结合的阴离
13、子或中性分子都是碱。凡与金属离子结合的阴离子或中性分子都是碱。三、三、LewisLewis的酸碱电子理论的酸碱电子理论2023/2/2514第十四页，本课件共有81页4酸碱反应的实质：电子对的转移。酸碱反应的实质：电子对的转移。形成配位键的反应；碱提供电子对，酸以空轨道接受电子对形成配形成配位键的反应；碱提供电子对，酸以空轨道接受电子对形成配位键。位键。H :OH HOH，AlCl3 Cl AlCl4 Cu2+4:NH3 Cu2+(NH3)45Lewis的酸碱电子理论的优缺点：的酸碱电子理论的优缺点：优点：优点：适合于任何有电子得失的得失体系！适合于任何有电子得失的得失体系！缺点：缺点：太笼统
14、，不易掌握酸碱的特性太笼统，不易掌握酸碱的特性 无法判断酸碱性的强弱无法判断酸碱性的强弱2023/2/2515第十五页，本课件共有81页5.2 5.2 水的电离和水的电离和pH标度标度一一.水的质子自递水的质子自递1.H2O既是质子酸，又是质子碱；既是质子酸，又是质子碱；2.质子自递作用质子自递作用(The Self-Ionization of Water)水分子之间可以进行质子的传递作用。水分子之间可以进行质子的传递作用。H2O+H2O OH-+H3O+H2O H+OH 达电离平衡时：达电离平衡时：简化：简化：水的电离平衡水的电离平衡2023/2/2516第十六页，本课件共有81页3.纯水的
15、电离平衡称为纯水的电离平衡称为自身电离平衡自身电离平衡；其其电离平衡常数电离平衡常数称为称为质子自递常数质子自递常数(KW)。4.水的离子积常数水的离子积常数：在一定温度下，纯水的：在一定温度下，纯水的KW是是一个常数。简称为一个常数。简称为水的离子积水的离子积(Ion Product of Water)。295K时纯水的时纯水的Kw=1 10-14 pKW=-lgKW=14Ion-Product constant Kw 2023/2/2517第十七页，本课件共有81页*热力学方法计算热力学方法计算K w H2O(l)H+(aq)+OH(aq)rH =55.90 kJ mol 1 0 0 例例
16、:100纯水的纯水的水的质子自递是水的质子自递是吸热反应，故吸热反应，故KW随温度的升高随温度的升高而增大。而增大。2023/2/2518第十八页，本课件共有81页二二.水溶液的水溶液的pH值值1.溶液的溶液的pH值值水溶液中会同时存在水溶液中会同时存在H+和和OH-，其浓度乘积为一常数，其浓度乘积为一常数Kw；pH值值-The potential of the hydrogen ion was defined in 1909 as the negative of the logarithm of H+.溶液中氢离子浓度的溶液中氢离子浓度的负对数，负对数，pH=-lgc(H+)/c。当当H+浓
17、度浓度1时，则习惯用实际数值表示。时，则习惯用实际数值表示。pOH也可以表示溶液的酸碱性，也可以表示溶液的酸碱性，K KWW=H=H3 3OO+OHOH-=1.010=1.010-14-14-lg-lgK KWW=-lgH=-lgH3 3OO+-lgOH-lgOH-=-lg(1.010=-lg(1.010-14-14)pKpKWW=pH+pOH=14=pH+pOH=14 2023/2/2519第十九页，本课件共有81页水溶液的酸碱性水溶液的酸碱性:取决于其中取决于其中H+和和OH-的相对浓的相对浓度大小。度大小。酸性，酸性，中性，中性，碱性，碱性，纯水纯水More Acidic More Ba
18、sic0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14pH2023/2/2520第二十页，本课件共有81页Ex.1 Orange juices pH=2.8，how is c(H+)和和c(OH-)?解：解：例例2，计算，计算 和和 的的pH解：解：HCl:NaOH:2023/2/2521第二十一页，本课件共有81页2.Determination the pH value酸度计酸度计(精密精密)、酸碱指示剂酸碱指示剂(大致范围大致范围)、pH试纸试纸(精密、普通精密、普通)pH试纸试纸：将滤纸用多种指示剂的混合液浸透、凉干而成。它在不：将滤纸用多种指示剂的混合液浸透、凉干而
19、成。它在不同酸碱性的溶液中，会显示不同的颜色。同酸碱性的溶液中，会显示不同的颜色。酸碱指示剂酸碱指示剂：有机弱酸或弱碱，在不同的有机弱酸或弱碱，在不同的pH下显示不同的颜色，用下显示不同的颜色，用于测试水溶液的酸碱性。于测试水溶液的酸碱性。3.生物学意义：生物学意义：土壤要求一定的土壤要求一定的pH值范围、血液值范围、血液(7.35-7.45)、胃液、胃液(0.9-1.5)、各种生物酶活性需要一定的各种生物酶活性需要一定的pH值范围值范围.酸度计酸度计(精密精密):2023/2/2522第二十二页，本课件共有81页*酸碱指示剂酸碱指示剂(Indicator)假设假设HIn表示石蕊表示石蕊 HI
20、n H+In K =(H+/c In/c )/HIn/c 当当c(HIn)c(In)时，溶液呈红色，是酸性时，溶液呈红色，是酸性当当c(HIn)c(In)时，溶液呈蓝色，是碱性时，溶液呈蓝色，是碱性 在在 HIn/In 10或或 HIn/In 0.1时，指示剂颜色变化时，指示剂颜色变化 指示剂变色范围是指示剂变色范围是 H+在在0.1 10之间之间。(红红)(蓝蓝)Boyle的发现的发现2023/2/2523第二十三页，本课件共有81页酸碱指示剂酸碱指示剂pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14中中性性酸性增强酸性增强碱性增强碱性增强橙橙甲基橙甲基橙 红红黄黄
21、粉红粉红酚酞酚酞 无无 色色红红变色范围：变色范围：3.14.4变色范围：变色范围：8.09.82023/2/2524第二十四页，本课件共有81页5.3 5.3 水溶液中的酸碱电离平衡水溶液中的酸碱电离平衡Strong acids and bases-Strong electrolyte(强电解质强电解质)：dissociates completely(全部电离全部电离)氢离子浓度氢离子浓度 根据强酸、强碱的浓度可得到。根据强酸、强碱的浓度可得到。*当酸、碱浓度小于当酸、碱浓度小于10-6mol dm-3时，应考虑水本身的时，应考虑水本身的H+。Weak acids and bases-Wea
22、k electrolyte(弱电解质弱电解质)：partially dissociates(部分电离部分电离)。*为了表示为了表示 弱电解质达到电离平衡时的电离程度，则引入概念弱电解质达到电离平衡时的电离程度，则引入概念-Degree of ionization 电离度电离度2023/2/2525第二十五页，本课件共有81页一一:电离度（解离度）与稀释定律电离度（解离度）与稀释定律1.电离度电离度()：已电离的弱电解质分子数和溶液中弱电解：已电离的弱电解质分子数和溶液中弱电解质分子的初始分子数的百分比数。质分子的初始分子数的百分比数。对于一元弱电解质，对于一元弱电解质，若未解离前电解质的浓度为
23、若未解离前电解质的浓度为c0(HAc)，解离后的浓度为，解离后的浓度为c(HAc)，则，则电离度是表征弱电解质电离度是表征弱电解质的特征常数。越小，电的特征常数。越小，电解质越弱。解质越弱。2023/2/2526第二十六页，本课件共有81页2.稀释定律稀释定律浓度与电离度、电离常数的关系浓度与电离度、电离常数的关系HA(aq)H+(aq)+A(aq)初始浓度初始浓度 c 00平衡浓度平衡浓度c cc c稀释定律稀释定律：在一定温度下：在一定温度下(Ka 为定值为定值)，某弱电解质的电，某弱电解质的电离度随着其溶液的稀释而增大。离度随着其溶液的稀释而增大。稀释定律稀释定律(Dilution La
24、w)与浓度有关，与浓度有关，浓度越小，浓度越小，解离度越大。解离度越大。2023/2/2527第二十七页，本课件共有81页例，浓度为的例，浓度为的0.10mol.L-1一元弱酸溶液，其为一元弱酸溶液，其为pH=2.77。求这。求这一元弱酸的电离常数及该条件下和浓度为一元弱酸的电离常数及该条件下和浓度为0.010 mol.L-1时的时的解离度。解离度。解：解：0.10mol.L-1时时0.010mol.L-1时时2023/2/2528第二十八页，本课件共有81页二：一元弱酸、弱碱的电离平衡二：一元弱酸、弱碱的电离平衡1.a monoprotic weak acid HA，其浓度为，其浓度为 c
25、mol dm-3 起使浓度起使浓度:c(HA)0 0电离平衡时：电离平衡时：c(HA)-c(H+)c(A-)c(H+)HA的标准解离常数的标准解离常数(Standard Dissociation Equilibrium)，通常称为，通常称为电电离常数离常数。公式公式5-1忽略水的电离忽略水的电离同同p225公式公式12-82023/2/2529第二十九页，本课件共有81页*以上以上公式公式 5-1有精确解和近似解！有精确解和近似解！精确解精确解：解一元二次方程：解一元二次方程近似解近似解：*若要求相对误差若要求相对误差 ，则近似条件：当，则近似条件：当c/Ka 500时或者时或者 5%时，可近
26、似时，可近似c-c(H+)c2.对于一元弱碱，同理有近似解：对于一元弱碱，同理有近似解：或或公式公式 5-2 公式公式 5-3同p225公式12-92023/2/2530第三十页，本课件共有81页Ex.1 Calculate the pH Value of 0.100mol.L-1 lactic acid CH3CHOHCOOH()Solution：2023/2/2531第三十一页，本课件共有81页Ex.2 Calculate the pH value of 0.100mol.L-1HCN and its Percent ionization.Solution：2023/2/2532第三十二页
27、，本课件共有81页例例3，将2.45 g固体NaCN配成500 ml水溶液，计算溶液的pH值？(已知HCN的Ka4.9 10-10)解：NaCN的浓度2.45/49 0.5=0.1moldm-3 CN-+H2O HCN +OH-平：c-x x x x=OH-=(Kb c)1/2=1.4 10-3 mol dm-3 pOH=2.85,pH=11.15(因为c/Kb 500)2023/2/2533第三十三页，本课件共有81页三三.同离子效应同离子效应和和盐效应盐效应Suppression of Ionization of a Weak Acid2023/2/2534第三十四页，本课件共有81页Su
28、ppression of Ionization of a Weak BaseSuppression of Ionization of a Weak Base2023/2/2535第三十五页，本课件共有81页Solutions of Weak Bases and Their SaltsSolutions of Weak Bases and Their Salts2023/2/2536第三十六页，本课件共有81页三三.同离子效应同离子效应和和盐效应盐效应1.同离子效应同离子效应(Common-ion Effect)：The Common-Ion Effect is the suppression(
29、抑制抑制)of the ionization of a weak electrolyte caused by adding more of an ion that is a product of this ionization.在弱电解质的电离平衡体系中，加入和弱电解质含在弱电解质的电离平衡体系中，加入和弱电解质含有相同离子的强电解质，使弱电解质有相同离子的强电解质，使弱电解质 减小的现象。减小的现象。HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+NH4Ac(aq)NH4+(aq)+Ac(aq)Ac(aq)2023/2/2537第三十七页，本课件共有81页例例1，计算计算 的醋酸的醋酸和醋酸钠
30、混合溶液的和醋酸钠混合溶液的pH及醋酸的离解度并与及醋酸的离解度并与 的醋酸作比较。的醋酸作比较。解：解：HAc H+Ac-Ceq/mol.L-1 c0(HAc)-x x c0(Ac-)+x根据：得：2023/2/2538第三十八页，本课件共有81页同离子效应同离子效应使得醋酸和醋酸根的离解度大大降低，使得醋酸和醋酸根的离解度大大降低，x相对于相对于c0(HAc)和和c0(Ac-)可以忽略可以忽略，则有，则有电离度电离度的醋酸，因的醋酸，因2023/2/2539第三十九页，本课件共有81页例例2、向向 的的氨氨水水溶溶液液中中加加入入100mL 的的盐盐酸酸水水溶溶液液，计计算算所所得到的溶液
31、的得到的溶液的pH。解：解：反应后，氨的剩余量为反应后，氨的剩余量为生成氨根离子生成氨根离子*同学们可自己推导这个计算式同学们可自己推导这个计算式.平衡组成平衡组成2023/2/2540第四十页，本课件共有81页2.盐效应盐效应(Salt Effect)：加入与弱电解质含有不同离：加入与弱电解质含有不同离子的强电解质时会使弱电解质的子的强电解质时会使弱电解质的 增大的现象。增大的现象。例：在弱酸或弱碱中加入与其中的各种组分都不相同的其它例：在弱酸或弱碱中加入与其中的各种组分都不相同的其它离子，使弱酸或弱碱的离解度增大。离子，使弱酸或弱碱的离解度增大。实例：在实例：在HAc溶液中加入溶液中加入N
32、aCl，电离度，电离度 增大增大。*同离子效应同离子效应会同时引起会同时引起盐效应盐效应，但，但盐效应盐效应不一定会引起不一定会引起同离同离子效应子效应。一般可忽略。一般可忽略盐效应盐效应！解释：由于溶液中存在解释：由于溶液中存在 Na+和和Cl-，静电作用使得，静电作用使得Ac-和和Na+，Cl-和和H+之间相互吸引，导致之间相互吸引，导致H+和和Ac-碰撞的机会减小，因而酸或碰撞的机会减小，因而酸或碱的离解的逆反应趋势减小，电离度增加。碱的离解的逆反应趋势减小，电离度增加。在在0.1mol/lHAc溶液中溶液中加入加入NaCl有下结果有下结果2023/2/2541第四十一页，本课件共有81
33、页四四.多元弱酸多元弱酸/碱碱(Polyprotic Acids)的电离平衡的电离平衡：1.弱多元酸（碱）在水溶液中是分步解离的，每一步解离弱多元酸（碱）在水溶液中是分步解离的，每一步解离都存在解离平衡。都存在解离平衡。以二元弱酸以二元弱酸H2S为例：为例：H2S H+HS-K a1=H+HS-/H2S=1.1 10-7 HS-H+S2-K a2=H+S2-/HS-=1.0 10-14 K =K a1 K a2=H+2S2-/H2S=1.1 10-21K a1、K a2 分分别称为多元弱别称为多元弱酸的第一、第酸的第一、第二步电（解）二步电（解）离常数。离常数。2023/2/2542第四十二页
34、，本课件共有81页因因K a1 K a2(103倍倍)，由于同离子效应，第二步，由于同离子效应，第二步电离出的质子可以近似忽略；电离出的质子可以近似忽略；当当c/K a1 500时，计算溶液中氢离子浓度可按一元时，计算溶液中氢离子浓度可按一元弱酸公式弱酸公式 处理；处理；二级电离的酸根离子二级电离的酸根离子S2-浓度近似等于第二级离解常浓度近似等于第二级离解常数数K a2，c(S2-)=K a2饱和饱和H2S水溶液，水溶液，H2S=0.1 moldm 3，根据根据K =H+2S2-/H2S=1.1 10-21，可求出不同可求出不同pH下的下的S2。2023/2/2543第四十三页，本课件共有8
35、1页2.可根据多重平衡规则，写出总解离式和总平衡常数。可根据多重平衡规则，写出总解离式和总平衡常数。如，如，（1）（2）上面上面(1)+(2)上式表明上式表明水溶液中离子、弱电解质分子与总平衡常数之水溶液中离子、弱电解质分子与总平衡常数之间的关系间的关系。*总解离式中，总解离式中，2023/2/2544第四十四页，本课件共有81页3.结论结论:多元弱酸中，若多元弱酸中，若K1K2K3，溶液中的溶液中的 H+主要来自主要来自于弱酸的第一步解离。于弱酸的第一步解离。一般的当一般的当K1/K2103，计算计算 c(H+)或或 pH 时可只考虑第一步解离，可做一元弱酸处理；时可只考虑第一步解离，可做一
36、元弱酸处理；二元弱酸中，若二元弱酸中，若K1K2，酸根离子浓度酸根离子浓度近似等于二级近似等于二级电离常数电离常数c(酸根离子酸根离子)Ka2，可视为与酸的原始浓度关，可视为与酸的原始浓度关系无关；系无关；在多元弱酸溶液中，在多元弱酸溶液中，酸根浓度酸根浓度极低，在需要大量酸根极低，在需要大量酸根离子参加的化学反应中，要用相应的盐而不是相应的离子参加的化学反应中，要用相应的盐而不是相应的酸。酸。2023/2/2545第四十五页，本课件共有81页对于二元弱酸，若对于二元弱酸，若 c(弱酸弱酸)一定时，一定时，c(酸根离子酸根离子)与与 c2(H3O+)成反比。成反比。2023/2/2546第四十
37、六页，本课件共有81页例例1，在在0.3 mol dm-3的盐酸溶液中通入的盐酸溶液中通入H2S水溶液至饱和，水溶液至饱和，求溶液中的求溶液中的HS-和和S2-解解：H2S H+HS-起始浓度起始浓度 0.1 0.3 0平衡浓度平衡浓度 0.1-x 0.3+x x HS-=K1 0.1/0.3=3.7 10-8 moldm 3由二级平衡由二级平衡:HS-H+S2-平衡浓度平衡浓度:1.9 10-8-y 0.3+y yS2-=y=HS-=K2 1.9 10-8=7.6 10-23 moldm 3 x可以忽略可以忽略y可以忽略可以忽略2023/2/2547第四十七页，本课件共有81页例例2,试计算
38、试计算0.1moldm-3Na2S溶液中溶液中,S2-,OH-以及以及S2-的电离度的电离度.解解:S2-在水溶液中的分步电离平衡在水溶液中的分步电离平衡 S2-+H2O OH-+HS-HS-+H2O OH-+H2S由于由于Kb1 Kb2,溶液溶液OH-取决于第一步电离取决于第一步电离,S2-+H2O OH-+HS-起始浓度起始浓度 0.1 0 0平衡浓度平衡浓度 x 0.1-x 0.1-x (0.1-x)2/x=1 x=1.0 10-2 moldm-3=S2-OH-=0.1-1.0 10-2=9.0 10-2=HS-%=(0.1-1.0 10-2/0.1)100 =90%S2-水解水解程度程
39、度很大，很大，可忽略可忽略x2023/2/2548第四十八页，本课件共有81页例例3，计算，计算 0.010 molL-1 H2CO3溶液中的溶液中的 H3O+,H2CO3，HCO3-，CO32-OH的浓度以及溶液的的浓度以及溶液的pH。X可以忽略可以忽略2023/2/2549第四十九页，本课件共有81页2023/2/2550第五十页，本课件共有81页两性物质两性物质：H2PO4-、HPO42-、NH4Ac etc当浓度足够大时，溶液的酸碱性近似与浓度无当浓度足够大时，溶液的酸碱性近似与浓度无关，只与两性物质的关，只与两性物质的酸电酸电(解解)离常数离常数和其和其共扼酸的共扼酸的电电(解解)离
40、常数离常数的乘积有关：的乘积有关：2023/2/2551第五十一页，本课件共有81页五、五、盐溶液的酸碱平衡盐溶液的酸碱平衡水解反应与水解常数水解反应与水解常数水解反应水解反应：指盐的组分离子与水解离出来的：指盐的组分离子与水解离出来的H+或或OH-结结合生成若电解质的反应。合生成若电解质的反应。水解常数水解常数：水解反应的平衡常数。水解反应的平衡常数。水解反应是中和反应的逆反应。水解反应是中和反应的逆反应。盐与水溶液的作用：盐与水溶液的作用：强酸强碱盐：无水解作用强酸强碱盐：无水解作用 强酸弱碱盐强酸弱碱盐 强碱弱酸盐强碱弱酸盐 弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐有水解作用有水解作用2023/2/2552
41、第五十二页，本课件共有81页如，如，NaAc在水溶液中的水解过程如下在水溶液中的水解过程如下1.强碱弱酸盐强碱弱酸盐-实质：弱碱的电离实质：弱碱的电离(1)(2)(1)+(2)=(3)以一元弱酸（或弱碱）来说明以一元弱酸（或弱碱）来说明水解后产生水解后产生OH-，因此，因此溶液呈碱性溶液呈碱性。溶液溶液pH值可值可按一元弱碱按一元弱碱处理。处理。2023/2/2553第五十三页，本课件共有81页2.强酸弱碱盐强酸弱碱盐-实质：弱酸的电离实质：弱酸的电离(1)(2)(1)+(2)=(3)如，如，NH4Cl在水溶液中的水解过程如下在水溶液中的水解过程如下水解后产生水解后产生H+，因此溶，因此溶液呈
42、酸性液呈酸性。溶液溶液pH值可值可按一元弱酸按一元弱酸处理。处理。2023/2/2554第五十四页，本课件共有81页3.强酸弱碱盐强酸弱碱盐-实质：两性物质的电离实质：两性物质的电离如，如，NH4F、NH4Ac、NH4CN(2)(3)以以NH4Ac为例，其水解过程如下为例，其水解过程如下(1)(4)=(1)+(2)+(3)2023/2/2555第五十五页，本课件共有81页水解后产生水解后产生H+和和OH-，溶液酸碱性由，溶液酸碱性由 的相的相对大小来决定。对大小来决定。pH大小由如下公式计算：大小由如下公式计算：一般的一般的2023/2/2556第五十六页，本课件共有81页例例1,计算计算0.
43、01moldm-3的的NH4Ac溶液中，溶液中，NH3H2O、HAc、H+的浓度。的浓度。解：解：NH4+Ac-+H2O=NH3H2O +HAc平衡时：平衡时：c-x c-x x x NH3HAcH+OH-K =NH4+Ac-H+OH-=Kw/(KaKb)=3.0910-5 x2/0.12 =3.09 10-5 x=5.5610-4mol dm-3 c-x c NH3H2O =HAc=5.5610-4mol dm-3 =1.010-7 mol dm-3 2023/2/2557第五十七页，本课件共有81页4.影响盐类水解的因素影响盐类水解的因素 盐的浓度：盐的浓度：c盐盐,水解度增大。水解度增大
44、。有些盐类有些盐类,如如Al2S3，(NH4)2S 可以完全水解可以完全水解。温度：温度：水解反应为吸热反应，水解反应为吸热反应，0，T,，水解度增大。水解度增大。溶液的酸碱度：溶液的酸碱度：加酸可以引起盐类水解平衡的移动，例加酸可以引起盐类水解平衡的移动，例如加酸能抑制下述水解产物的生成。如加酸能抑制下述水解产物的生成。2023/2/2558第五十八页，本课件共有81页5.4 5.4 缓冲溶液缓冲溶液(Buffer Solution)50mLHAc-NaAc溶液溶液c(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1缓冲溶液缓冲溶液(Buffer Solution)：能减缓外加少量的强酸或能减
45、缓外加少量的强酸或强碱以及稀释的影响，而保持溶液强碱以及稀释的影响，而保持溶液pH值不发生显著变化值不发生显著变化的溶液，称为缓冲溶液。的溶液，称为缓冲溶液。加入加入1滴滴(0.05ml)1molL-1 HCl加入加入1滴滴(0.05ml)1molL-1 NaOH实验：实验：50ml纯水纯水 pH=3 pH=11pH=7pH=4.73 pH=4.752023/2/2559第五十九页，本课件共有81页A weak acid and its conjugate base弱酸弱酸及其及其共轭碱共轭碱、A weak base and its conjugate acid弱碱弱碱及其及其共轭酸共轭酸可组
46、成缓冲溶液。如：可组成缓冲溶液。如：1.缓冲溶液的组成缓冲溶液的组成具有缓冲作用的溶液有：具有缓冲作用的溶液有：弱酸及其盐组成的溶液弱酸及其盐组成的溶液弱碱及其盐组成的溶液弱碱及其盐组成的溶液多元弱酸弱碱盐的共轭酸碱对多元弱酸弱碱盐的共轭酸碱对*浓的强酸、强碱溶液浓的强酸、强碱溶液?2023/2/2560第六十页，本课件共有81页2.缓冲原理缓冲原理-同离子效应、电离平衡的移动同离子效应、电离平衡的移动1）以）以HAc-NaAc为例为例2023/2/2561第六十一页，本课件共有81页加入少量强碱：加入少量强碱：溶液中较大量的HA与外加的少量的OH生成A和H2O，当达到新平衡时,c(A)略有增
47、加,c(HA)略有减少，变化不大，因此溶液的c(H3O+)或pH值基本不变。2023/2/2562第六十二页，本课件共有81页溶液中大量的A与外加的少量的H3O+结合成HA，当达到新平衡时，c(HA)略有增加，c(A)略有减少，变化不大，因此溶液的c(H3O+)或pH值基本不变。加入少量强酸：加入少量强酸：2023/2/2563第六十三页，本课件共有81页2）以碳酸缓冲溶液体系（）以碳酸缓冲溶液体系（H2CO3-Na HCO3）为例）为例用平衡移动原理来说明缓冲作用原理。用平衡移动原理来说明缓冲作用原理。(1)(2)由于（由于（2）式解离产生）式解离产生大量大量的的HCO3-，对（，对（1）的
48、）的解离平衡产生同离子效应，也就是抑制了（解离平衡产生同离子效应，也就是抑制了（1）式的）式的解离。因此，缓冲溶液中存在大量的解离。因此，缓冲溶液中存在大量的H2CO3和和HCO3-，是具有缓冲作用的根本原因。，是具有缓冲作用的根本原因。2023/2/2564第六十四页，本课件共有81页 加加入入少少量量的的强强酸酸（如如HCl）时时，由由于于存存在在大大量量的的HCO3-，它是抗酸成分。它是抗酸成分。当当 加加 入入 少少 量量 的的 强强 碱碱（如如NaOH）时时，由由于于存存在在大大量量的的H2CO3，它是抗碱成分。，它是抗碱成分。当当溶溶液液稍稍加加稀稀释释时时，HCO3-与与H+同同
49、时时 降降低低，反反应应商商Q值值降降低低，离离解解平平衡衡向向右右进进行行，促促使使继续离解，使继续离解，使H+得以补充。得以补充。H2CO3-HCO3-体系具有抵抗体系具有抵抗加入的少量的加入的少量的酸、碱或适量酸、碱或适量的稀释作用而的稀释作用而保持酸度基本保持酸度基本不变的能力不变的能力2023/2/2565第六十五页，本课件共有81页弱酸及其共扼碱以弱酸及其共扼碱以HAc-NaAc为例：为例：3.缓冲溶液的缓冲溶液的pH值计算值计算或或式中式中c(HA)，c(A-)为平衡浓度。为平衡浓度。但由于同离子效但由于同离子效应的存在，通常应的存在，通常用初始浓度用初始浓度c0(HA)，c0(
50、A-)代之。代之。2023/2/2566第六十六页，本课件共有81页同理，对于同理，对于弱碱弱碱及其及其共轭酸共轭酸可组成缓冲溶液：可组成缓冲溶液：缓冲溶液的缓冲溶液的pH值取决于：值取决于：Ka(或或Kb)和和 c(酸酸)/c(碱碱)2023/2/2567第六十七页，本课件共有81页例例2、计算、计算 醋酸和醋酸和 醋醋酸钠混合溶液的酸钠混合溶液的pH。向。向100mL该溶液中加入：该溶液中加入：(1)1mL 1.0molL-1的盐酸，的盐酸，(2)1mL 1.0molL-1的氢氧化的氢氧化钠水溶液；钠水溶液；(3)100mL水。问溶液水。问溶液pH各改变多少？各改变多少？解：解：(1)加入