第5章酸堿解離平衡

1、第五章酸堿平衡第五章酸堿平衡水的解離平衡和水溶液水的解離平衡和水溶液 的的pH弱酸、弱堿的解離平衡弱酸、弱堿的解離平衡酸堿溶液酸堿溶液H3O+、 OH離子濃度的計(jì)算離子濃度的計(jì)算緩沖溶液緩沖溶液酸堿理論酸堿理論重點(diǎn)重點(diǎn) 酸堿質(zhì)子理論。酸堿質(zhì)子理論。 弱酸、弱堿在水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡的有弱酸、弱堿在水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡的有關(guān)計(jì)算。關(guān)計(jì)算。 同離子效應(yīng)、鹽效應(yīng)、緩沖溶液的有關(guān)計(jì)算。同離子效應(yīng)、鹽效應(yīng)、緩沖溶液的有關(guān)計(jì)算。 多元酸、多元堿的有關(guān)計(jì)算、緩沖容量。多元酸、多元堿的有關(guān)計(jì)算、緩沖容量。 難點(diǎn)難點(diǎn) 酸堿電離理論酸堿電離理論 酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論 酸堿電子理論酸堿電子理論第一節(jié)第一節(jié)

2、酸堿理論酸堿理論二、酸堿質(zhì)子理論二、酸堿質(zhì)子理論1923年丹麥的年丹麥的Brosted和英國(guó)的和英國(guó)的Lowry提出。提出。一、酸堿電離理論一、酸堿電離理論凡是能給出質(zhì)子的分子或離子稱為酸。凡是能給出質(zhì)子的分子或離子稱為酸。復(fù)習(xí)中學(xué)定義復(fù)習(xí)中學(xué)定義凡是能接收質(zhì)子的分子或離子稱為堿。凡是能接收質(zhì)子的分子或離子稱為堿。酸堿共軛關(guān)系酸堿共軛關(guān)系 酸和堿不是彼此孤立的，而是統(tǒng)一在對(duì)質(zhì)酸和堿不是彼此孤立的，而是統(tǒng)一在對(duì)質(zhì)子的關(guān)系上。子的關(guān)系上。人物簡(jiǎn)介：布朗斯特人物簡(jiǎn)介：布朗斯特(1879-1947) ，丹麥物理化學(xué)家。，丹麥物理化學(xué)家。Brosted酸酸 = H+ + 堿堿共軛酸堿對(duì)共軛酸堿對(duì)HAc

3、= H+ + Ac-H2PO4- = H+ + HPO42-HPO42- = H+ + PO43- NH4+ = H+ + NH3Fe(H2O)63+ = H+ + Fe(OH)(H2O)52+ Fe(OH)(H2O)52+ = H+ + Fe(OH)2(H2O)4+ CH3NH3+ = H+ + CH3NH2 HAc = H+ + Ac- NH4+ = H+ + NH3 酸酸 = = 質(zhì)子質(zhì)子 + + 堿堿兩兩性性物物質(zhì)質(zhì)既可以給出質(zhì)子作為既可以給出質(zhì)子作為酸，酸， 又可以接受質(zhì)子又可以接受質(zhì)子作為堿。作為堿。H2O = H+ + OH- H3O+ = H+ + H2O共軛酸堿對(duì)共軛酸堿對(duì)H

4、2CO3 = H+ + HCO3- HCO3- = H+ + CO32-課堂練習(xí)課堂練習(xí)1.下列物質(zhì)哪些是酸？哪些是堿？哪些既是酸下列物質(zhì)哪些是酸？哪些是堿？哪些既是酸又是堿？又是堿？ Al(H2O)63+、HS-、CO32 、H2PO4 、NO3 、HCl、Ac、OH2.下列物質(zhì)的共軛酸是什么？下列物質(zhì)的共軛酸是什么？ SO42 、S2 、H2PO4 、NH3 3.下列物質(zhì)的共軛堿是什么？下列物質(zhì)的共軛堿是什么？ HClO4、HCN、H2O2、NH4+酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì) H+ HCl + NH3 = NH4+ + Cl-強(qiáng)酸強(qiáng)酸I + 強(qiáng)堿強(qiáng)堿II = 弱酸弱酸II + 弱堿弱堿I

5、 質(zhì)子的傳遞質(zhì)子的傳遞總結(jié)總結(jié) 酸堿反應(yīng)中，質(zhì)子總是從強(qiáng)酸向強(qiáng)堿酸堿反應(yīng)中，質(zhì)子總是從強(qiáng)酸向強(qiáng)堿轉(zhuǎn)移，生成弱酸和弱堿。轉(zhuǎn)移，生成弱酸和弱堿。 在水中能大量存在的最強(qiáng)的質(zhì)子酸在水中能大量存在的最強(qiáng)的質(zhì)子酸是是 H3O+；在水中能大量存在的最強(qiáng)的；在水中能大量存在的最強(qiáng)的質(zhì)子堿是質(zhì)子堿是 OH-?！纠縃F在水中的離解反應(yīng)。在水中的離解反應(yīng)。 酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是質(zhì)子轉(zhuǎn)移。酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是質(zhì)子轉(zhuǎn)移。HF = F + H+ H+ + H2O = H3O+ HF + H2O = F + H3O+ HF = F + H+ 半反應(yīng)半反應(yīng) 總反應(yīng)總反應(yīng)簡(jiǎn)寫簡(jiǎn)寫H3O+ 酸和堿可以是分子，也可以是陽(yáng)離子或陰酸和

6、堿可以是分子，也可以是陽(yáng)離子或陰離子。離子。 有的酸和堿在某對(duì)共軛酸堿中是堿，但在有的酸和堿在某對(duì)共軛酸堿中是堿，但在另一對(duì)共軛酸堿對(duì)中是酸。另一對(duì)共軛酸堿對(duì)中是酸。 質(zhì)子論中不存在鹽的概念，它們分別是質(zhì)質(zhì)子論中不存在鹽的概念，它們分別是質(zhì)子酸或質(zhì)子堿。子酸或質(zhì)子堿。 物質(zhì)的酸性或堿性要通過(guò)給出質(zhì)子或接受物質(zhì)的酸性或堿性要通過(guò)給出質(zhì)子或接受質(zhì)子來(lái)體現(xiàn)。質(zhì)子來(lái)體現(xiàn)?？偪?結(jié)結(jié)三、酸堿電子理論三、酸堿電子理論堿：能給出電子對(duì)堿：能給出電子對(duì)(e-)或離域電子的物質(zhì)?；螂x域電子的物質(zhì)。酸：能接受電子對(duì)酸：能接受電子對(duì)(e- )或離域電子的物質(zhì)?；螂x域電子的物質(zhì)。酸堿反應(yīng)的本質(zhì)酸堿反應(yīng)的本質(zhì)A + :

7、B = A ：B （AB）電子的授受關(guān)系電子的授受關(guān)系酸酸 + 堿堿 = 酸堿加合物（配合物）酸堿加合物（配合物）lewis酸堿強(qiáng)度酸堿強(qiáng)度可用配合物穩(wěn)定性可用配合物穩(wěn)定性(穩(wěn)定常數(shù)來(lái)衡量穩(wěn)定常數(shù)來(lái)衡量) 陰離子：陰離子：F、Cl、Br 、OH 、CN 、H 具有孤對(duì)電子的中性分子：具有孤對(duì)電子的中性分子：CH3OH、NH3 含有含有C=C雙鍵的分子：雙鍵的分子：KPt(C2H4)Cl BCl3+:NH3=Cl3B NH3AlCl3 + Cl = AlCl4注意注意HNO3、HCl、H2CO3等不是等不是Lewis酸。酸。Lewis酸酸Lewis堿堿 金屬陽(yáng)離子：金屬陽(yáng)離子：Ni2+、Cu2+

8、、Fe3+、Zn2+ 缺電子化合物：缺電子化合物：BF3、AlCl3120BClClClBCl3+:NH3=Cl3B NH3AlCl3 + Cl = AlCl4BClClClClClClB NH3AlCl3 Cl = AlCl4 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：一切化學(xué)反應(yīng)都可概括為酸堿反應(yīng)。一切化學(xué)反應(yīng)都可概括為酸堿反應(yīng)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：太籠統(tǒng)，不易掌握酸堿的特性。太籠統(tǒng)，不易掌握酸堿的特性。 無(wú)法判斷酸堿性的強(qiáng)弱。無(wú)法判斷酸堿性的強(qiáng)弱。酸堿反應(yīng)舉例酸堿反應(yīng)舉例 凡金屬陽(yáng)離子及缺電子的分子都是酸；凡凡金屬陽(yáng)離子及缺電子的分子都是酸；凡與金屬離子結(jié)合的陰離子或中性分子都是堿。與金屬離子結(jié)合的陰離子或中性分子都是堿。C

9、u2+ + 4NH3 = Cu2+4NH3Lewis的電子理論有關(guān)酸、堿的劃分的電子理論有關(guān)酸、堿的劃分Lewis的酸堿電子理論的優(yōu)缺點(diǎn)的酸堿電子理論的優(yōu)缺點(diǎn)第二節(jié)第二節(jié) 水的解離平衡和水溶液水的解離平衡和水溶液 的的pHH2O(l) + H2O(l) = H3O+(aq) + OH-(aq)Aqueous：含水的：含水的 一、一、 水的解離平衡水的解離平衡eq3eqW(H O )(OH )ccKcc WKeq3(H O )ceq(OH )cc水的離子積水的離子積離子的平衡濃度離子的平衡濃度離子的平衡濃度離子的平衡濃度標(biāo)準(zhǔn)濃度標(biāo)準(zhǔn)濃度水的電離過(guò)程水的電離過(guò)程吸熱吸熱溫度溫度 / K273295

10、373w0.1310141.010147.41014.1rmH55 84kJ mol2rm112KH11lnKRTT 二、水溶液的二、水溶液的PH堿性溶液堿性溶液酸性溶液酸性溶液中性溶液中性溶液有效數(shù)字有效數(shù)字H+= 1.0109molL1 pH = 9.00eq3eq14W(HO )(OH )1.0 10ccKcc WpHpOHpK14.00 eq3(H O )pHlgcc eq(OH )pOHlgcc WWplgKK eq3eq(HO )(OH )cc eq3eq(H O )(OH )cc eq3eq(HO )(OH )cc 常見(jiàn)水溶液的常見(jiàn)水溶液的pHpH1.02.22.42.43.43

11、.94.04.5溶液溶液胃酸胃酸檸檬汁檸檬汁醋醋汽水汽水啤酒啤酒pH6.47.47.08.38.410.5溶液溶液牛奶牛奶血液血液海水海水小蘇打小蘇打氫氧化鎂氫氧化鎂乳濁液乳濁液pH值的測(cè)定方法值的測(cè)定方法 酸堿指示劑：甲基橙，甲基紅，酚酞，溴甲酚藍(lán)酸堿指示劑：甲基橙，甲基紅，酚酞，溴甲酚藍(lán) pH試紙：廣泛試紙：廣泛pH試紙、精密試紙、精密pH試紙?jiān)嚰?酸度計(jì)酸度計(jì) 酸酸 = = 共軛堿共軛堿 + + 質(zhì)子質(zhì)子 第三節(jié)第三節(jié) 弱酸、弱堿的解離平衡弱酸、弱堿的解離平衡 HF = F - + H+ H2PO4- = HPO42- + H+ NH4+ = NH3 + H+HA = A + H+酸堿半

12、反應(yīng)酸堿半反應(yīng)通式通式一、一元弱酸、弱堿的解離平衡一、一元弱酸、弱堿的解離平衡 eqeq3eqeq3aeqeq(A )(H O )(A )/ (H O )/(HA)(HA)/(HA)ccccccKccc +23HAH OAH O一元弱堿和一元弱堿的電離平衡常數(shù)一元弱堿和一元弱堿的電離平衡常數(shù)+2AH OHAOH eqeqaeq(HA )(OH )(HA)(A)ccKc 常見(jiàn)酸堿電離平衡常數(shù)常見(jiàn)酸堿電離平衡常數(shù)酸酸KapKa堿堿KbpKbHIO31.6910-10.77IO3-5.110-1413.29HSO4-1.2010-21.92SO42-8.3310-1312.08H3PO47.5210

13、-32.12H2PO4-1.3310-1211.88HNO24.610-43.37NO2-2.1710-1110.66HF3.5310-43.45F-2.8310-1110.55HAc1.7610-54.76Ac-5.6810-109.26HClO2.9510-87.53ClO-3.3910-76.47NH4+5.6410-109.25NH31.7710-54.751HCN4.9310-109.31CN-2.0310-54.69HS-1.210-1514.92S2-8.33-0.92二、多元弱酸、弱堿的解離平衡二、多元弱酸、弱堿的解離平衡 +eq24eq3a134eq34(H PO )(H O

14、 )(H PO )(H PO )ccKc +H POH O=H POH O342243 2+eq4eq3a234eq24(HPO)(H O )(H PO )(H PO )ccKc 2+H POH OHPOH O24243 3+eq4eq3a3342eq4(PO)(H O )(H PO )(HPO)ccKc 23+HPOH OPOH O4243第一步解離第一步解離第二步解離第二步解離第三步解離第三步解離 b1eq3eq232eq3(HCO )(OH )(CO)(CO)ccKc 2COH OHCOOH323 b2eq23eq23eq3(H CO )(OH )(CO)(HCO )ccKc HCOH

15、OH COOH3223第一步解離第一步解離第二步解離第二步解離222COH OH COOH3223 eqeq3aeq(A )(H O )(HA)(HA)ccKc eqeqbeq(HA)(OH )(A )(A )ccKc +23HAH OAH O2AH OHAOH共軛酸堿對(duì)共軛酸堿對(duì)HAA在水溶液中存在如下質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)在水溶液中存在如下質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)三、共軛酸堿對(duì)的三、共軛酸堿對(duì)的 與與 的關(guān)系的關(guān)系aKbKabw(HA)(A )KKK 【例例】25時(shí)，時(shí)，HAc的標(biāo)準(zhǔn)解離常數(shù)為的標(biāo)準(zhǔn)解離常數(shù)為1.8105，計(jì)算其共軛堿，計(jì)算其共軛堿Ac的標(biāo)準(zhǔn)解離常數(shù)。的標(biāo)準(zhǔn)解離常數(shù)。Ac的標(biāo)準(zhǔn)解離常數(shù)為：的標(biāo)準(zhǔn)

16、解離常數(shù)為：1410wb5a1.0 10(Ac )5.6 10(HAc)1.8 10KKK abw(HA)(A )KKK +23HA H O AH O2AH OHA OH解：解：二、多元弱酸、弱堿的解離平衡二、多元弱酸、弱堿的解離平衡 +eq24eq3a134eq34(H PO )(H O )(H PO )(H PO )ccKc +H POH O=H POH O342243 2+eq4eq3a234eq24(HPO)(H O )(H PO )(H PO )ccKc 2+H POH OHPOH O24243 3+eq4eq3a3342eq4(PO)(H O )(H PO )(HPO)ccKc 2

17、3+HPOH OPOH O4243第一步解離第一步解離第二步解離第二步解離第三步解離第三步解離多元酸堿的解離反應(yīng)多元酸堿的解離反應(yīng)pKb1 (H3PO4) + pKa3(H3PO4) = 14.00pKb2(H3PO4) + pKa2(H3PO4) = 14.00pKb3(H3PO4) + pKa1(H3PO4) = 14.00 H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43-Kb2Kb1Kb3Ka1Ka2Ka3一元弱酸溶液一元弱酸溶液H3O+濃度的計(jì)算濃度的計(jì)算一元弱堿溶液一元弱堿溶液OH濃度的計(jì)算濃度的計(jì)算多元弱酸溶液多元弱酸溶液H3O+濃度的計(jì)算濃度的計(jì)算多元弱堿溶液多元弱堿溶液OH濃

18、度的計(jì)算濃度的計(jì)算兩性物質(zhì)溶液兩性物質(zhì)溶液H3O+濃度的計(jì)算濃度的計(jì)算混合酸溶液中混合酸溶液中H3O+濃度的計(jì)算濃度的計(jì)算同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)第四節(jié)第四節(jié) 酸堿溶液酸堿溶液H3O+、 OH離子濃度的計(jì)算離子濃度的計(jì)算一、一元弱酸溶液一、一元弱酸溶液H3O+濃度的計(jì)算濃度的計(jì)算+eq3eqeq(HO )(A )(OH )ccc 23+HAH O=AH O223+H O H O=OHH Oeqeq(A )(OH )cc OH可以忽略不計(jì)?？梢院雎圆挥?jì)。()()+eq3eqH OAcc()()()()eqeq3aeqAH OHAHAccKc()()()()eqeq3aeqAH OHA

19、HAccKc a(HA) /(HA)400cK 2aaa+eq3(HA)(HA)4(HA)(HA)(H O )2KKcKc 3(HA)20(H O )eqcc +eq3a(H O )(HA)(HA)ccK ()() ()()()+eq3a+eq3+eq3HAH OHAH OH OccKcc【例例 】計(jì)算計(jì)算0.10 molL-1HAc溶液的溶液的 pH。解：解： 35a(HAc)0.105.610400(HAc)1.810cK +eq3a53(H O )/(HAc)(HAc)0.10 1.8 101.3 10cccK 3eq3pHlg(H O )lg1.3 102.89c 溶液的溶液的pH為：

20、為：可以用最簡(jiǎn)式進(jìn)行計(jì)算。溶液中可以用最簡(jiǎn)式進(jìn)行計(jì)算。溶液中 H3O+濃度為：濃度為： 56aw(HAc)(HAc)0.10 1.8 101.8 1020KcK +eq3a(H O )(HA)(HA)ccK 二、一元弱堿溶液二、一元弱堿溶液OH濃度的計(jì)算濃度的計(jì)算 在一元弱堿在一元弱堿A的水溶液中，存在下述質(zhì)子轉(zhuǎn)移的水溶液中，存在下述質(zhì)子轉(zhuǎn)移+eqeqeq3(OH )(HA )(H O )ccc +223H O H O=H OOH+2AH O=HAOH當(dāng)當(dāng) 時(shí)：時(shí)： bw(A)(A)20cKK 2bbbeq(A)(A)4(A)(A)(OH )2KKcKc eqb(OH )(A)(A)ccK 當(dāng)

21、當(dāng) 時(shí)：時(shí)： b(A) /(A)400cK 【例例 】計(jì)算計(jì)算0.010molL-1NH3溶液的溶液的pH。 23b3(NH ) /(NH )5.6 10400cK eq3b3(OH )(NH )(NH )ccK 540.010 1.8 104.2 104wpHppOH 14.00 lg4.2 1010.62K 解：解：溶液的溶液的pH為：為：用最簡(jiǎn)公式計(jì)算。溶液中用最簡(jiǎn)公式計(jì)算。溶液中OH濃度為：濃度為： 73b3w(NH )(NH ) 1.8 1020cKK 5b3(NH )1.810K 三、多元酸溶液三、多元酸溶液H3O+濃度的計(jì)算濃度的計(jì)算以二元弱酸以二元弱酸H2A為例，它在水溶液中存

22、在下列平衡：為例，它在水溶液中存在下列平衡：2+23HAH O=AH O +223H OH O = OHH O +223H A H O=HAH O+2eq3eqeqeq(H O )(HA )2(A )(OH )cccc 根據(jù)得失質(zhì)子相等的原則：根據(jù)得失質(zhì)子相等的原則： 2a12w(H A)(H A)20cKK a122a22(H A)(H A)40(H A)KcK 可忽略水解離可忽略水解離+eq3eq(H O )(HA )cc 此時(shí)二元弱酸可按一元弱酸處理。此時(shí)二元弱酸可按一元弱酸處理。 2a12a122a12+eq3(H A)(H A)4(H A)(H A)(H O )2KKcKc 2a12

23、(H A) /(H A)400cK +eq32a12(H O )(H A)(H A)ccK 可進(jìn)一步簡(jiǎn)化?？蛇M(jìn)一步簡(jiǎn)化。+eq3eq(H O )(HA )cc 【例例 】計(jì)算計(jì)算0.10 molL-1H3PO4溶液的溶液的pH。3813a1a2a3=6.7 10 ,=6.2 10 ,=4.5 10KKK a13434w(H PO )(H PO )20KcK 34a134(H PO ) /(H PO )13400cK a13434a234(H PO )(H PO )40(H PO )KcK 解：解：忽略忽略H2O解離。解離。25時(shí)時(shí)a234a334(H PO )(H PO )KK 忽略忽略H3P

24、O4第三級(jí)解離。第三級(jí)解離。忽略忽略H3PO4第二級(jí)解離。第二級(jí)解離?？捎媒乒??？捎媒乒?。溶液的溶液的pH為：為： 3323+eq326.7 10(6.7 10 )4 0.10 6.7 10(H O )22.3 10c +2eq3pHlg(H O )lg2.3 101.64c 可利用近似公式計(jì)算。溶液的可利用近似公式計(jì)算。溶液的H3O+濃度為：濃度為：此時(shí)三元弱酸可按一元弱酸處理。此時(shí)三元弱酸可按一元弱酸處理。 2a12a122a12+eq3(H A)(H A)4(H A)(H A)(H O )2KKcKc 3813a1a2a3=6.7 10 ,=6.2 10 ,=4.5 10KKK

25、四、多元弱堿溶液四、多元弱堿溶液OH濃度的計(jì)算濃度的計(jì)算 bb1w20cKK bb1b240cKK 2b1b1bb1eq()4(OH )2KKcKc eqbb1(OH )ccK bb1/400cK 可以忽略水的解離、多元弱堿的第二級(jí)解離?？梢院雎运慕怆x、多元弱堿的第二級(jí)解離。相對(duì)濃度的近似計(jì)算公式。相對(duì)濃度的近似計(jì)算公式。進(jìn)一步簡(jiǎn)化進(jìn)一步簡(jiǎn)化【例例 】計(jì)算計(jì)算0.10molL1Na2C2O4溶液的溶液的pH。o25a1224a222425 C,(H CO ) 5.4 10 ,(H CO ) 5.4 10KK。14210wb1245a22241.0 10(C O)1.9 10(H C O )5

26、.4 10KKK14213wb2242a12241.0 10(C O)1.9 10(H C O )5.4 10KKK 解：解：C2O42的第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)解離常數(shù)的第一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)解離常數(shù)第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)解離常數(shù)第二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)解離常數(shù)由于由于: :2224b124w(C O)(C O)20cKK22224b124b224(C O)(C O)40(C O)cKK2224b124(C O ) /(C O )400cK22106eq24b124(OH )(CO )(CO )0.10 1.9 104.4 10ccK6wpHppOH14.00lg4.4 108.64K可以用最簡(jiǎn)公式進(jìn)行計(jì)算?？梢杂米詈?jiǎn)公式進(jìn)行計(jì)算。OH的相對(duì)

27、濃度為：的相對(duì)濃度為：溶液的溶液的pH為：為： eqbb1(OH )ccK 在溶液中既起酸在溶液中既起酸(給質(zhì)子給質(zhì)子)、又起堿、又起堿(得質(zhì)子得質(zhì)子)的作用。的作用。多元酸的酸式鹽多元酸的酸式鹽 Na2HPO4、NaH2PO4弱酸弱堿鹽弱酸弱堿鹽 NH4Ac五、兩性物質(zhì)溶液五、兩性物質(zhì)溶液H3O+濃度的計(jì)算濃度的計(jì)算HPO42-+ H2O = PO43- + H3O+ HPO42-+H2O = H2PO4- + OH-Ac- + H2O = HAc + OH-NH4+ + H2O = NH3 + H3O+ 兩性物質(zhì)兩性物質(zhì)HAHA在溶液中存在下列質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡：在溶液中存在下列質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡：+

28、2eq3eq2eqeq(H O )(H A)(A )(OH )cccc2+23HAH OAH O22HAH OOHH A+223H O H OOHH O根據(jù)得失質(zhì)子相等的原則：根據(jù)得失質(zhì)子相等的原則：將平衡關(guān)系代入上式得：將平衡關(guān)系代入上式得：+eq3eqeqa22+weq3+a12eq3eq3(HO)(HA)(HA)(HA)(HO)(HA)(HO)(HO)cccKKcKcca12eqa22w+eq3eqa12(H A)(HA )(H A)(H O )(HA )(H A)KcKKccKa22w(HA )(H A)20cKK +eq3a12a22(H O )(H A)(H A)cKK 如果如果簡(jiǎn)

29、化簡(jiǎn)化a12(HA )20(H A)cK+eq3eqeqa22+weq3+a12eq3eq3(HO )(HA )(HA )(H A)(HO )(H A)(HO )(HO )cccKKcKcca12eqa22w+eq3eqa12(H A)(HA )(H A)(H O )(HA )(H A)KcKKccK+2eq3eq2eqeq(H O )(H A)(A )(OH )cccc2+23HAH OAH OH2A+H2O=HA- +H3O+ +eq3eqeqa22+weq3+a12eq3eq3(HO )(HA )(HA )(H A)(HO )(H A)(HO )(HO )cccKKcKcca12eqa2

30、2w+eq3eqa12(H A)(HA )(H A)(H O )(HA )(H A)KcKKccK【例例 】計(jì)算計(jì)算0.10molL1Na2HPO4溶液的溶液的pH。813a2a3=6.2 10 ,=4.5 10KK 溶液的溶液的pH為：為：解：解： H3O+相對(duì)濃度為：相對(duì)濃度為：已知已知25時(shí)時(shí) 24a234(HPO)(H PO )cK 224a2344(HPO)(H PO )(HPO)cKc +10eq3lg(H O )lg1.8 109.74pHc 81314+10eq386.02 10 (0.10 4.5 101.0 10)(HO )1.8 100.10 6.02 10c a12eq

31、a22w+eq3eqa12(H A)(HA )(H A)(H O )(HA )(H A)KcKKccK【例例】計(jì)算計(jì)算0.10 molL1NH4Ac溶液的溶液的pH，25時(shí)。時(shí)。lg .7pH10 107005+10aa4(HAc)1.8 10 ,(NH )5.6 10KK 。 +4a4w(NH )(NH )20cKK ac(Ac )20(HAc)K +eq3aa45107(H O )(HAc)(NH )1.8 105.6 101.0 10cKK 解：解：溶液的溶液的pH為：為： 可利用最簡(jiǎn)公式計(jì)算。可利用最簡(jiǎn)公式計(jì)算。H3O+相對(duì)濃度為：相對(duì)濃度為：a12eqa22w+eq3eqa12(H

32、A)(HA )(H A)(H O )(HA )(H A)KcKKccK兩性物質(zhì)兩性物質(zhì)HA六、混合酸溶液中六、混合酸溶液中H3O+濃度的計(jì)算濃度的計(jì)算一元強(qiáng)酸與一元弱酸混合溶液一元強(qiáng)酸與一元弱酸混合溶液+eq3eqeqc (H O )c(HCl)c (A )c (OH )1()20()eqc HClcOH()20()eqc HClcA2+eq3eqc (H O )c(HCl)c (A )()()+eq3cH Oc HCl ac(HCl)20 c(HA)K (HA) +a2eq3c(HCl)K (H A)c (H O )2 ()()()ac HCl20 c HAKHA2aaK (HA)c(HCl

33、)4K (HA)c(HCl)c(HA)2ac(HCl)20 c(HA)K (HA)3ac(HCl) c(H O )20K (HA)2a+eq3c(HCl)c(HCl)4c(HCl)K (HA)c (H O )2如果如果兩種一元弱酸的混合溶液兩種一元弱酸的混合溶液+eq3eqeqeqc (H O )c (A )c (B )c (OH )忽視水解離忽視水解離eqaeqa+eq3+eq3eq3(HA)(HA)(HB)(HB)(H O )(H O )(H O )cKcKccc+eq3eqaeqa(H O )(HA)(HA)(HB)(HB)ccKcK+eq3eqeqc (H O )c (A )c (B

34、)七、同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)七、同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng) 在已經(jīng)建立平衡的弱電解質(zhì)溶液中，加入含在已經(jīng)建立平衡的弱電解質(zhì)溶液中，加入含有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)，將使弱電解質(zhì)的電離度有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)，將使弱電解質(zhì)的電離度減小的效應(yīng)叫同離子效應(yīng)減小的效應(yīng)叫同離子效應(yīng) 。 增加生成物濃度平衡向反應(yīng)物增加生成物濃度平衡向反應(yīng)物(向左移動(dòng)向左移動(dòng))，使使HAc的電離度減小。但標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)不變。的電離度減小。但標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)不變。同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)common-ion effectHAc = H+ + AcNaAc = Na+ + Ac鹽效應(yīng)鹽效應(yīng) 在已經(jīng)建立平衡的弱電解質(zhì)溶液中，加入在已經(jīng)建立平衡的弱電解質(zhì)溶液中

35、，加入不含有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)，將使弱電解質(zhì)的不含有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)，將使弱電解質(zhì)的電離度略有增大的效應(yīng)叫鹽效應(yīng)。電離度略有增大的效應(yīng)叫鹽效應(yīng)。 溶液中離子總濃度增加，由于離子間溶液中離子總濃度增加，由于離子間的相互牽制作用，使的相互牽制作用，使H+和和Ac難于結(jié)合成難于結(jié)合成HAc。salt effectHAc = H+ + AcNaCl = Na+ + Cl原原因因解解：【例例】在在1L0.10molL-1HAc溶液中，加入溶液中，加入NaAc晶體晶體(不考慮體積的變化不考慮體積的變化)，計(jì)算溶液中，計(jì)算溶液中H3O+離子濃度和離子濃度和 HAc的解離度。的解離度。NoImage+23H

36、AcH O=AcH O 可忽略水的解離可忽略水的解離a(HAc)(HAc)20wcKK當(dāng)當(dāng)HAcHAc達(dá)到解離平衡時(shí)：達(dá)到解離平衡時(shí)：553a()0.10()(HAc)1.8 101.8 100.10()c HAcc H OKc AcHAcHAc的解離度為：的解離度為：33511()()100%()1.8 10100%0.018%0.10eqcH OH Oc HAcmol Lmol LHAc +OH-H2O H+ Ac- 加加少少量量酸酸加加少少量量堿堿（大大量量）（大大量量） 當(dāng)加入少量強(qiáng)酸時(shí)，加入的當(dāng)加入少量強(qiáng)酸時(shí)，加入的H+立即與大量的立即與大量的Ac-結(jié)合生成結(jié)合生成HAc，平衡左移，

37、使，平衡左移，使H+不會(huì)顯著增加，不會(huì)顯著增加，Ac-為抗酸成分。為抗酸成分。 當(dāng)加入少量強(qiáng)堿時(shí)，加入的當(dāng)加入少量強(qiáng)堿時(shí)，加入的OH-立即與立即與H+結(jié)合結(jié)合生成生成H2O，促使，促使HAc進(jìn)一步電離以補(bǔ)充進(jìn)一步電離以補(bǔ)充H+，使，使H+不會(huì)顯著減少，不會(huì)顯著減少，HAc為抗堿成分。為抗堿成分。 適當(dāng)稀釋時(shí)，由于稀釋定律，適當(dāng)稀釋時(shí)，由于稀釋定律，HAc電離度增加，電離度增加，H+不會(huì)顯著變化。不會(huì)顯著變化。一、緩沖溶液的組成和作用原理一、緩沖溶液的組成和作用原理第五節(jié)第五節(jié) 緩沖溶液緩沖溶液HA(C酸酸)A(C鹽鹽)為例為例 +23HA H OH OA 223H O H O=H OOH eq

38、eqc(HA)+c(A )=c (HA)+c (A ) +eq3eqeqc (HO ) c(Na )=c (A )+c (OH ) +eqeq3eq+eqeq3eq(A )= (A )+ (HO )(OH )(HA)= (HA)(HO )+ (OH )ccccccccA濃度濃度HA濃度濃度二、緩沖溶液的二、緩沖溶液的pH值計(jì)算值計(jì)算 +eq3eqaeq(H O )(A )(HA)(HA)ccKc +eq3eq+eq3a+eq3eq(HA)(HO )(OH )(HO )(HA)(A )(HO )(OH )ccccKccc +eqeq3eq+eqeq3eq(A)=(A)+ (HO)(O H)(H

39、A )=(H A )(HO)+ (O H)cccccccceq3eqeq3eq(HA)20(H O )(OH )(A )20(H O )(OH )cccccc +eq3a(HA)(H O )(HA)(A )ccKc a()pHp()lg()c AKHAc HA 緩沖溶緩沖溶液液pH值值u緩沖溶液緩沖溶液pH值由值由pKa和和lg(C堿堿/C酸酸)兩項(xiàng)決定，兩項(xiàng)決定，主要由主要由pKa決定。決定。u緩沖溶液緩沖溶液pH值可通過(guò)調(diào)整值可通過(guò)調(diào)整(C堿堿/C酸酸)比值比值(0.110)來(lái)調(diào)整，溶液的來(lái)調(diào)整，溶液的pH值范圍值范圍 (pH=pKa1)。超出該范圍，將不具緩沖。超出該范圍，將不具緩沖能力

40、。能力。u緩沖溶液有一定的緩沖容量，當(dāng)緩沖溶液有一定的緩沖容量，當(dāng)(C堿堿/C酸酸)=1時(shí)緩沖能力最強(qiáng)。時(shí)緩沖能力最強(qiáng)。說(shuō)明說(shuō)明【例例】在在0.10molL-1HAc溶液中加入少量溶液中加入少量NaAc，使，使Ac-濃度為濃度為0.10molL-1，求該溶液的，求該溶液的H+離子濃度和解離子濃度和解離度。離度。解：解： HAc = H+ + Ac-初始初始 0.1 0 0.1平衡平衡 0.1x x 0.1+x 0.1 x 0.1 x =H+=1.810-5molL-1 =H+/c100=0.018 由于同離子效應(yīng)，由于同離子效應(yīng)，0.1molL-1HAc的解離度更小。的解離度更小。答：答：H+

41、為為1.810-5molL-1，解離度，解離度 為為0.08。a()pHp()lg()c AKHAc HA (1)計(jì)算此緩沖溶液的計(jì)算此緩沖溶液的pH。 (2)向向100mL緩沖溶液中加入緩沖溶液中加入10mL0.10 molL1HCl溶液后，計(jì)算緩沖溶液的溶液后，計(jì)算緩沖溶液的pH。 (3)向向100mL緩沖溶液中加入緩沖溶液中加入10mL0.10molL1NaOH溶液后，計(jì)算緩沖溶液的溶液后，計(jì)算緩沖溶液的pH。 (4)向向100mL緩沖溶液中加入緩沖溶液中加入1.0L水稀釋后，計(jì)算緩水稀釋后，計(jì)算緩沖溶液的沖溶液的pH?！纠?5時(shí)，在時(shí)，在1.0LHAcNaAc緩沖溶液中緩沖溶液中含

42、有含有0.10molHAc和和0.20molNaAc。a(Ac )pH p(HAc) lg(HAc)cKc 1510.20 mol Llg1.8 10lg5.050.10 mol L 解：（解：（1）緩沖溶液的）緩沖溶液的pH為：為： (2)向向100mL緩沖溶液中加入緩沖溶液中加入10mL0.10 molL1HCl溶液后，計(jì)算緩沖溶液的溶液后，計(jì)算緩沖溶液的pH?！纠?5時(shí)，在時(shí)，在1.0LHAcNaAc緩沖溶液中緩沖溶液中含有含有0.10molHAc和和0.20molNaAc。111100 mL 0.10 mol L10 mL 0.10 mol L(HAc)0.10 mol L100

43、mL 10 mLc 111100 mL 0.20 mol L10 mL 0.10 mol L(Ac )0.17 mol L100 mL 10 mLc 1510.17 mol LpHlg1.8 10lg4.980.10 mol L 緩沖溶液的緩沖溶液的 pH 為：為：自己計(jì)算自己計(jì)算(3)、(4) (3)向向100mL緩沖溶液中加入緩沖溶液中加入10mL0.10molL1NaOH溶溶液后，計(jì)算緩沖溶液的液后，計(jì)算緩沖溶液的pH。 (4)向向100mL緩沖溶液中加入緩沖溶液中加入1.0L水稀釋后，計(jì)算緩沖溶水稀釋后，計(jì)算緩沖溶液的液的pH。 緩沖容量。緩沖容量。緩沖比。緩沖比。= c(A)/c(H

44、A)同一共軛酸堿對(duì)組成的緩沖溶液，當(dāng)緩沖比同一共軛酸堿對(duì)組成的緩沖溶液，當(dāng)緩沖比相同時(shí)，總濃度越大，緩沖容量越大。相同時(shí)，總濃度越大，緩沖容量越大。同一共軛酸堿對(duì)組成的緩沖溶液，當(dāng)總濃度同一共軛酸堿對(duì)組成的緩沖溶液，當(dāng)總濃度相同時(shí)，緩沖比越接近相同時(shí)，緩沖比越接近1，緩沖容量就最大。，緩沖容量就最大。三、緩沖容量和緩沖范圍三、緩沖容量和緩沖范圍緩沖容量緩沖容量badndnV dpHV dpH (HA)(A )2.3(HA)(A )cccc 【例例】計(jì)算下列緩沖溶液的緩沖容量：計(jì)算下列緩沖溶液的緩沖容量：（1）0.10 molL1HAc0.10molL1NaAc溶液；溶液；（2）0.010 mo

45、lL1HAc0.010molL1NaAc溶液。溶液。11111(Ac )0.10mol L1(HAc)0.10mol Lcrc 11112.30.20mol L0.115mol L1 1 2 2（）解：解：緩沖溶液的緩沖容量為：緩沖溶液的緩沖容量為：(1)緩沖溶液的總濃度和緩沖比分別為：緩沖溶液的總濃度和緩沖比分別為： c1(HAc) + c1(Ac) = 0.10 molL1 + 0.10 molL1 = 0.20 molL1【例例】計(jì)算下列緩沖溶液的緩沖容量：計(jì)算下列緩沖溶液的緩沖容量：（1）0.10 molL1HAc0.10molL1NaAc溶液；溶液；（2）0.010 molL1HAc

46、0.010molL1NaAc溶液。溶液。12212(HAc)0.010mol L1(Ac )0.010mol Lcrc 11212.30.020 mol L0.0115 mol L1 1 2 2（）(2) 緩沖溶液的總濃度和緩沖比分別為：緩沖溶液的總濃度和緩沖比分別為： c2(HAc) + c2(Ac) = 0.010 molL1 + 0.010 molL1 = 0.020 molL1緩沖溶液的緩沖容量為：緩沖溶液的緩沖容量為：解：解：【例例】計(jì)算下列緩沖溶液的緩沖容量：計(jì)算下列緩沖溶液的緩沖容量：（1）0.10 molL1HAc0.10molL1NaAc溶液；溶液；（2）0.15 molL1

47、HAc0.050molL1NaAc溶液；溶液；（3）0.020 molL1HAc0.180molL1NaAc溶液。溶液。解：解：(1)緩沖溶液的總濃度均為：緩沖溶液的總濃度均為：0.20molL1。111c Ac010mol L1c HAc010mol L ( () ). .( () ). .11111010mol L010mol L2.30.115mol L010mol L +010mol L . . . . .請(qǐng)作請(qǐng)作(2)(2)、(3)(3)緩沖范圍緩沖范圍 只有當(dāng)緩沖比在只有當(dāng)緩沖比在0.110范圍內(nèi)，緩沖溶范圍內(nèi)，緩沖溶液才能發(fā)揮緩沖作用。通常把緩沖溶液的緩液才能發(fā)揮緩沖作用。通常把

48、緩沖溶液的緩沖比為沖比為0.110的的pH范圍稱為緩沖區(qū)間。范圍稱為緩沖區(qū)間。apHp(HA)1K HAA1緩沖溶液的緩沖區(qū)間為：緩沖溶液的緩沖區(qū)間為：最大緩沖容量最大緩沖容量max=0.58c(HA)+c(A-)四、緩沖溶液的選擇和配制四、緩沖溶液的選擇和配制l盡量選擇盡量選擇pKa=pH的弱酸或弱堿組成緩沖對(duì)。的弱酸或弱堿組成緩沖對(duì)。 此時(shí)此時(shí) C鹽鹽/C酸酸=1，具有最大緩沖能力。，具有最大緩沖能力。l通過(guò)調(diào)整通過(guò)調(diào)整(C鹽鹽/C酸酸)可得任意可得任意pH值的緩沖溶液。值的緩沖溶液。 如需配制如需配制pH=7.0的緩沖溶液可選的緩沖溶液可選NaH2PO4Na2HPO4（pKa2(H3PO

49、4)=7.20） 所選緩沖對(duì)不能與反應(yīng)物或產(chǎn)物反應(yīng)。所選緩沖對(duì)不能與反應(yīng)物或產(chǎn)物反應(yīng)。 藥用要求無(wú)毒。藥用要求無(wú)毒。l緩沖溶液的應(yīng)用。緩沖溶液的應(yīng)用。土壤必須維持一定的緩沖體系土壤必須維持一定的緩沖體系 NaH2PO4Na2HPO4等等【例例】用濃度均為用濃度均為0.10molL1的弱酸和其共的弱酸和其共軛堿溶液配制軛堿溶液配制100mLpH為為5.00的緩沖溶液。的緩沖溶液。 選擇選擇HAcNaAc緩沖對(duì)。若需緩沖對(duì)。若需0.10molL1HAc溶液的體積為溶液的體積為V(HAc)，則需，則需0.10molL1NaAc溶液的體積為溶液的體積為100mLV(HAc)。解：解：aa(Ac )(A

50、c )pHp(HAc)lg=p(HAc)lg(HAc)(HAc)cVKKcV 5100 mL(HAc)5.00lg1.8 10lg(HAc)VV (HAc)35.5mLV (NaAc)100mL(HAc)100mL 36.5mL64.5mLVV 所需所需NaAc溶液的體積為：溶液的體積為： 常用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液常用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，用于校準(zhǔn)酸度計(jì)。由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，用于校準(zhǔn)酸度計(jì)。pH 標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) 溶溶 液液pH（25）飽和酒石酸氫鉀飽和酒石酸氫鉀 (0.034molL-1)3.560.050 molL-1 鄰苯二甲酸氫鉀鄰苯二甲酸氫鉀4.010.025 molL-1 KH2PO4 0.025 molL-1 Na2HPO46.860.010 molL-1硼砂硼砂 9.18五、標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液五、標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液常用緩沖溶液常用緩沖溶液8.5109.25NH4+NH38.5109.24H3BO3+H2BO3-7.598.21三羥甲基甲胺三羥甲基甲胺+HCl6.58