zhuhong-第六章 酸堿平衡

1、本章目的要求：1、理解酸堿的質(zhì)子理論的概念，會識別質(zhì)子酸堿，認識酸堿的共軛關(guān)系。 2、熟練運用近似方法計算溶液的酸度及有關(guān)離子濃度。3、掌握同離子效應(yīng)、介質(zhì)酸度對酸堿平衡的影響，熟練掌握有關(guān)近似計算，學(xué)會定性判斷介質(zhì)酸度與酸堿存在型體的關(guān)系。4、理解緩沖溶液的組成，緩沖作用原理，掌握緩沖溶液的配制及緩沖溶液pH值的計算。第七章第七章 酸堿平衡酸堿平衡1一、質(zhì)子酸堿概念一、質(zhì)子酸堿概念 1、定義 凡在一定條件下能給出質(zhì)子給出質(zhì)子的物質(zhì)是酸，凡在一定條件下能接受接受質(zhì)子質(zhì)子的物質(zhì)是堿。 第一節(jié)第一節(jié) 酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論 2酸：NH4+ HAC堿： AC OH兩性：HCO3、H2O等由此可見，

2、按酸堿質(zhì)子理論，酸和堿，可以是，分別稱為分子酸堿和離子酸堿。酸堿質(zhì)子理論中，如NH4Cl中，NH4+是酸，而OH是堿。在以上表示共軛酸堿關(guān)系的反應(yīng)式中，有些物質(zhì)如HCO3、H2O等，既有給出質(zhì)子的能力，又有接受質(zhì)子的能力，此類物質(zhì)稱為。兩性物質(zhì)在一定條件下，可以作為酸參加反應(yīng)，一定條件下，又可以作為堿參加反應(yīng)。32 2、共軛酸堿對、共軛酸堿對 按酸堿質(zhì)子理論，酸和堿是酸和堿是成對出現(xiàn)成對出現(xiàn)的的：酸給出質(zhì)子后，即成為它對應(yīng)的堿。酸與堿的這種對應(yīng)關(guān)系稱為：酸給出一個質(zhì)子后即變?yōu)槠涔曹棄A；相應(yīng)的一對酸堿稱為一個共軛酸堿對，如 HAc與 Ac、NH4+與NH3。等。所以，酸和堿不是決然對立的兩類物質(zhì)

3、， 酸和堿的區(qū)別僅在于對質(zhì)子的親和能力的不同。酸和堿的區(qū)別僅在于對質(zhì)子的親和能力的不同。 自然，一定條件下酸給出質(zhì)子的能力越強，其共軛堿接受質(zhì)子的能力越差。 需注意，以上表示共軛酸堿關(guān)系的反應(yīng)式，稱為酸堿半反應(yīng)式，所表示的反應(yīng)是不會獨立發(fā)生的，只有酸與和它非共軛的堿相遇時，酸堿才能顯示出各自的給出和接受質(zhì)子的能力。4NH4+ = H+ + NH3 (酸堿半反應(yīng))HAc = H+ + Ac-酸中有堿，堿中有酸；知酸就知堿。二、酸堿反應(yīng)二、酸堿反應(yīng) HCl + NH3 = Cl- + NH4+酸（1） 堿 （2） 堿（1） 酸（2） H+酸堿反應(yīng)實質(zhì)酸堿反應(yīng)實質(zhì)：是兩個共軛酸堿對之間的質(zhì)子傳遞。

4、1、離解反應(yīng)離解反應(yīng)-質(zhì)子傳遞反應(yīng)質(zhì)子傳遞反應(yīng) HCl + H2O = Cl- + H3O+ HAc + H2O = Ac- + H3O+ 52、中和反應(yīng)中和反應(yīng) -質(zhì)子傳遞反應(yīng)質(zhì)子傳遞反應(yīng) H3O+ + OH- = H2O + H2O HAc + NH3 = Ac- + NH4+ H3O+ + NH3 = H2O + NH4+ 3、水解反應(yīng)水解反應(yīng)-質(zhì)子傳遞反應(yīng)質(zhì)子傳遞反應(yīng) Ac- + H2O = HAc + OH- NH4+ + H2O = NH3 + H3O+ 4、水的質(zhì)子自遞反應(yīng)水的質(zhì)子自遞反應(yīng) 自遞反應(yīng)：自遞反應(yīng)： H2O + H2O = H3O+ + OH- 簡寫為：簡寫為： H2

5、O = H+ + OH- 反應(yīng)的標(biāo)準平衡常數(shù) KW = COHCCHC)()( KW：水的離子積常數(shù)一般取 1.0 10-146總之：總之：（1）酸堿反應(yīng)實質(zhì)）酸堿反應(yīng)實質(zhì)：質(zhì)子傳遞。：質(zhì)子傳遞。（2 2）酸堿反應(yīng)方向）酸堿反應(yīng)方向：由強酸強堿向弱：由強酸強堿向弱 酸弱堿方向自發(fā)進行。酸弱堿方向自發(fā)進行。練習(xí)練習(xí)在在HCO3-、NH4+、Ac-等物質(zhì)中，屬于質(zhì)子酸的是等物質(zhì)中，屬于質(zhì)子酸的是 ，它們的共，它們的共軛堿軛堿 。屬于質(zhì)子堿的是。屬于質(zhì)子堿的是 ，它們的共軛酸是，它們的共軛酸是 。7 第二第二節(jié)節(jié) 酸酸堿反應(yīng)堿反應(yīng)一、一元弱酸弱堿的離解平衡一、一元弱酸弱堿的離解平衡 1、離解常數(shù)離解

6、常數(shù) P109例如醋酸的離解：例如醋酸的離解： HAc + H2O = H3O+ + Ac- 簡寫：簡寫：HAc = H+ + Ac- / )(/ )(/ )(OOOOacHAcccAcccHcK簡寫：簡寫： HAcAcHKaaK：弱酸的離解弱酸的離解 平衡常數(shù)。平衡常數(shù)。 8 例例 如氨的離解：如氨的離解： NH3 + H2O = NH4+ + OH-34bNHOHNHKObK：弱堿的離解平衡常數(shù)弱堿的離解平衡常數(shù)。P 1099aK與與 bK關(guān)系關(guān)系P P110110 。HAc = H+ + Ac- HAcAcHKa102、離解常數(shù)和離解度的、離解常數(shù)和離解度的關(guān)系關(guān)系 P109 式式5-2

7、 HAc = H+ + Ac- HAcAcHKa113、一元弱酸弱（堿）酸度、一元弱酸弱（堿）酸度計算計算 P111當(dāng)：當(dāng)：最簡式：最簡式： ccKHa/. ccKOHb/.500離解度小于5%或 500時，忽略弱酸的離解，用弱酸的初始濃度代替平衡濃度。12例例6-2 計算計算可用最簡式計算?？捎米詈喪接嬎?。500P111 例題13二、多元弱酸弱堿的二、多元弱酸弱堿的離解離解 P1121、電離平衡常數(shù)、電離平衡常數(shù)在水溶液中能離解出兩個或兩個以上質(zhì)子的弱酸稱在水溶液中能離解出兩個或兩個以上質(zhì)子的弱酸稱為多元弱酸。為多元弱酸。多元弱酸在水溶液中是分步電離的：多元弱酸在水溶液中是分步電離的：例如二

8、元弱酸例如二元弱酸H2 CO31415P11316例例64 求求0.020 molL-1 H2CO3溶液中溶液中H+、HCO3-、CO32-的濃度及的濃度及H2CO3的離解度各是多少？的離解度各是多少？所以溶液中的所以溶液中的H+主要來自于第一級離解平衡，按一元弱酸主要來自于第一級離解平衡，按一元弱酸離解進行近似計算：離解進行近似計算：2 2、 各離子濃度計算各離子濃度計算 50017解離度解離度P114 例5-51819P114兩性物質(zhì)酸堿性 式5-620第三節(jié)第三節(jié) 酸堿平衡酸堿平衡的移動的移動一、一、同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)見見 例例5-7 P116 21二、介質(zhì)二、介質(zhì)酸度對平衡的影響酸度

9、對平衡的影響 1、一元弱酸、一元弱酸例如：例如：HAc = H+ + Ac-醋酸或醋酸鈉水溶液中，均存在醋酸或醋酸鈉水溶液中，均存在HAc和和Ac- 兩種型體，兩種型體，根據(jù)化學(xué)平衡移動原理可知，若改變?nèi)芤旱乃岫缺厥顾岣鶕?jù)化學(xué)平衡移動原理可知，若改變?nèi)芤旱乃岫缺厥顾釅A離解平衡發(fā)生移動，增大溶液的酸度，使弱酸的離解堿離解平衡發(fā)生移動，增大溶液的酸度，使弱酸的離解平衡向逆向移動，酸型體平衡向逆向移動，酸型體(HAc)濃度增大；反之減小溶濃度增大；反之減小溶液的酸度，使弱酸的離解平衡向離解的方向移動，堿型液的酸度，使弱酸的離解平衡向離解的方向移動，堿型體體(Ac-)濃度增大。濃度增大。22 P 11

10、7232、多元弱酸多元弱酸在多元弱酸（堿）水溶液中，情況更為復(fù)雜，在多元弱酸（堿）水溶液中，情況更為復(fù)雜，例如：在例如：在H2CO3的水溶液中，存在三種型體。的水溶液中，存在三種型體。 H2CO3 HCO3- CO32- pKa1 pKa2 pH例如：例如：H3PO4 在磷酸或各種磷酸鹽的水溶液中，均存在在磷酸或各種磷酸鹽的水溶液中，均存在H3PO4、H2PO4- 、HPO42-和和PO43-四種型體。四種型體。 H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43- pKa1 pKa2 pKa3pH24練習(xí)練習(xí)1、向、向0.10 mol.L-1 H3PO4 ( Ka1=7.510-3 Ka2=6

11、.210-8 Ka3=2.210-13 )水溶液中滴加水溶液中滴加NaOH溶液至溶液至pH = 8.0 ,溶液中濃度最大的磷酸型體是：溶液中濃度最大的磷酸型體是：A、H3PO4 ； B、H2PO4- ； C、HPO42- ； D、PO43- 。 2、0.1 mol.dm-3 NaHCO3Ka1(H2CO3)=4.310-7,Ka2(H2CO3)=5.610-11水溶液中的水溶液中的pH值約為：值約為：A、5.6 ； B、7.0 ； C、8.3 ； D、13.0 。253. 外加外加強酸強酸簡寫： 22221SHSHKKoaoa26 練習(xí)練習(xí)： 在在C(H2CO3) = 0.01mol.dm-3

12、 Ka1(H2CO3)=4.310-7,Ka2(H2CO3)=5.610-11水溶液中，若水溶液中，若H+=0.01mol.dm-3,則則CO32-/ mol.dm-3為：為：A、5.610-11 ；B、2.310-6 ；C、 2.410-15；D 2.410-8 。27三、鹽效應(yīng)三、鹽效應(yīng) 在在HAc溶液中加人溶液中加人NaCl雖然不會產(chǎn)生同離子效應(yīng)，但由于引進雖然不會產(chǎn)生同離子效應(yīng)，但由于引進了大量的了大量的Na+和和Cl-，各離子間的相互作用增強，各離子間的相互作用增強，H+和和Ac-可被更可被更多的異號離子所包圍，降低了多的異號離子所包圍，降低了H+和和Ac-的有效濃度，的有效濃度，H

13、+和和Ac-結(jié)結(jié)合成分子的可能性變小，要重新達到平衡，就要繼續(xù)離解，使合成分子的可能性變小，要重新達到平衡，就要繼續(xù)離解，使HAc的離解度略有增加。這種的離解度略有增加。這種在弱電解質(zhì)溶液中，加入不含有與在弱電解質(zhì)溶液中，加入不含有與弱電解質(zhì)相同離子的強電解質(zhì)，而使弱電解質(zhì)的離解度略有增大弱電解質(zhì)相同離子的強電解質(zhì)，而使弱電解質(zhì)的離解度略有增大的現(xiàn)象，稱為鹽效應(yīng)。的現(xiàn)象，稱為鹽效應(yīng)。當(dāng)然，在同離子效應(yīng)發(fā)生的同時，也必然伴隨著鹽效應(yīng)的發(fā)生。當(dāng)然，在同離子效應(yīng)發(fā)生的同時，也必然伴隨著鹽效應(yīng)的發(fā)生。但二者對弱電解質(zhì)離解度影響程度不同，前者使弱電解質(zhì)的離解但二者對弱電解質(zhì)離解度影響程度不同，前者使弱電

14、解質(zhì)的離解度顯著降低，而后者只使弱電解質(zhì)的離解度稍有增大。所以，當(dāng)度顯著降低，而后者只使弱電解質(zhì)的離解度稍有增大。所以，當(dāng)有同離子效應(yīng)存在時，鹽效應(yīng)可忽略。有同離子效應(yīng)存在時，鹽效應(yīng)可忽略。2829第四節(jié)第四節(jié) 酸堿緩沖溶液酸堿緩沖溶液3031(1) 緩沖作用與緩沖溶液：P119 含有“共軛酸堿對”(如: HAc和Ac)的混合溶液能緩解外加少量酸堿或水的影響，而保持溶液pH值不發(fā)生顯著變化的作用叫作緩沖作用，具有這種緩沖能力的溶液叫緩沖溶液。(2) 緩沖溶液的組成： (a) 一定量的弱酸與其共軛堿的混合溶液，如HAc和NaAc。 (b) 一定量的弱堿與其共軛酸的混合溶液，如NH3H2O和 NH

15、4Cl。P121 例5-8共軛酸堿對的濃度比P123 緩沖容量34pH變化為-0.1和-0.013536最有效的緩沖范圍37在實際配制一定pH緩沖溶液時，為使共軛酸堿對濃度比接近于共軛酸堿對濃度比接近于1，則只要選用選用pKa或或pKb等于或接近于該等于或接近于該pH值的共軛酸堿對值的共軛酸堿對。也就是說，Ka、Kb是配制緩沖溶液的主要依據(jù)，調(diào)節(jié)酸堿比值，即能得到所需的pH值。P124 例題例題練習(xí)練習(xí)1、將等體積和等濃度的、將等體積和等濃度的K2C2O4和和KHC2O4水溶液混合后，溶水溶液混合后，溶液的液的pH為：為：A、Ka1（H2C2O4） ； B、pKa2（H2C2O4）；）； C、

16、1/2（pKa1+pKa2） ；D、pKa2-pKa12、將、將1.0 mol.dm-3NH3.H2O與與0.1 mol.dm-3NH4Cl水溶液按下列水溶液按下列體積比混合體積比混合V（NH3）./V（NH4Cl）,能配得緩沖作用最強的能配得緩沖作用最強的一組溶液是：一組溶液是： A、1：1 ； B、2：1； C、10：1 ； D、1：10 。38 3、已知、已知H3PO4的的Ka1=7.510- 3 Ka2=6.210- 8 Ka3=2.210-13,若將若將0.1 mol.dm-3H3PO4與與0.05 mol.dm-3NaOH水溶液等體積混合水溶液等體積混合,則混合液的則混合液的pH為

17、：為： A、2.12 ； B、7.20 ； C、10.30 ； D、12.37 。4、已知、已知Ka（HCOOH）=1.810-4, Ka(HAc)=1.810-5 ,Kb(NH3)=1.810-5。若配制。若配制pH=3.0的緩沖液的緩沖液,應(yīng)選用的緩應(yīng)選用的緩沖對是沖對是 。39pH=pKa3-lgC(HPO42-)/C（PO43-） (緩沖體系) 12.50=12.65-lg(Ca/Cb) lg( Ca/Cb)=0.15; Ca/Cb=1.4 C相同 Ca/Cb=Va/Vb=1.440例1. 若有2.0 L 0.1mol.L-1的Na3PO4溶液和2.0 L 0.1mol.L-1 的Na

18、2HPO4溶液,僅用這兩種溶液來配制pH=12.50的緩沖液,最多能配多少升溶液?（已知H3PO4的pKa1=2.12 pKa2=7.20 pKa3=12.65）解解： 思路：先求出緩沖比由緩沖比求出酸或共軛堿的體積平衡時0.30100-0.20V 0.20V 0.20V pH = pKa - lg(Ca/Cb) 公式中Ca相當(dāng)于Ca (始)-Cb 4.00 = 4.75-lg(Ca/Cb) Ca/Cb = 5.6 Ca/Cb=(0.30100-0.20V)/V總/(0.20V)/總 = 5.6 解出： V = 23 ml（NaOH） 答：-。41例例2：為配制pH=4.00的HAc-Ac-緩沖液,問往100ml 0.30mol.L-1HAc中加入多少毫升0.20mol.L-1 NaOH溶液?pKa(HAc)=4.75解解： HAc + NaOH = NaAc + H2O42 本章小結(jié)本章小結(jié)1. 酸堿質(zhì)子理論，本根據(jù)該理論討論了溶液中酸堿平酸堿質(zhì)子理論，本根據(jù)該理論討論了溶液中酸堿平衡的衡的3種基本類