第二章酸堿解離平衡

第二章酸堿解離平衡第1頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月一、常用的三種酸堿理論：

1887Arrhenius(阿侖尼烏斯)1923Bronsted(布郎斯特和勞萊)同年Lewis(路易斯)1.酸堿電離理論2.酸堿質(zhì)子理論3.酸堿電子理論第一節(jié)酸堿理論第2頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月1.

酸、堿定義凡是能給出質(zhì)子的分子或離子是酸如：NH4+

、HAc、H3O+

、H2PO4-

、HPO42-酸是質(zhì)子的給予體如：NH3

、HPO42-

、CO32-

、OH-堿是質(zhì)子的接受體二.酸堿質(zhì)子理論凡是能接受質(zhì)子的分子或離子是堿第3頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月HB(酸)H+(質(zhì)子)+B-(堿)HClH++Cl-HAcH++Ac-NH4+H++NH3[Al(H2O)6]3+H++[Al(H2O)5(OH)]2+

H2PO4-H++HPO42-

HPO42-H++PO43-H3O+H++H2O酸堿的關(guān)系HB/B-：共軛酸堿對相差一個質(zhì)子H2O

H++OH-第4頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月共軛酸堿對

共軛酸堿對H++B-HBHB/B-相差一個質(zhì)子（A、D、F）

練習(xí)：下列各組屬于共軛酸堿對的是

A．H3PO4—H2PO4-B.H3PO4—HPO42-

C.H3PO4—PO43-D.H2PO4-—HPO42-

E.H2PO4-—PO43-F.HPO42-—PO43-第5頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）酸分子酸陽離子酸堿分子堿陽離子堿在共軛酸堿對中（2）既給出質(zhì)子又接受質(zhì)子兩性物質(zhì)或兩性離子HPO42-、H2O（3）無鹽概念NH4AcNH4+共軛酸堿的強度互成反比（4）共軛酸堿的轉(zhuǎn)化是可逆的（5）

′′是酸、堿半反應(yīng)，不能單獨進行。離子酸Ac-離子堿陰離子酸陰離子堿第6頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月酸的強度：全部給出質(zhì)子部分給出質(zhì)子水溶液中最強的酸是H3O+堿的強度：全部接受質(zhì)子部分接受質(zhì)子水溶液中最強的堿是OH-2.

酸、堿的強度酸給出質(zhì)子能力的量度——強酸——弱酸堿接受質(zhì)子能力的量度——強堿——弱堿第7頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月H2CO3、H3PO4、HAc部分給出質(zhì)子弱酸相對強弱：用解離常數(shù)大小衡量酸：H2CO3H3PO4HAc酸的強弱：H3PO4＞HAc＞H2CO3解離常數(shù)：4.3×10-77.5×10-31.76×10-5第8頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月3.酸堿反應(yīng)實質(zhì)：質(zhì)子轉(zhuǎn)移方向：較強酸1+較強堿2

較弱酸2+較弱堿1共軛酸堿對共軛酸堿對HCl+NH3=NH4ClCu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+酸堿反應(yīng)不是酸堿反應(yīng)第9頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)：畫出下列反應(yīng)中H+的轉(zhuǎn)移方向、比較酸堿強度、指出反應(yīng)進行的方向第10頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月⑴HAc+H2OH3O++Ac-H+H+酸的強度：堿的強度：逆反應(yīng)趨勢大，HAc不易解離⑵H2O+NH3NH4++OH-H+H+酸的強度：堿的強度：逆反應(yīng)趨勢大，NH3不易解離H3O+＞HAc，Ac-＞H2ONH4+＞H2O，OH-＞NH3第11頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月⑶HAc+NH3NH4++Ac-H+H+酸的強度：堿的強度：反應(yīng)向右⑷H2O+Ac-HAc+OH-H+H+酸的強度：堿的強度：反應(yīng)向左HAc＞NH4+

，NH3

＞Ac-HAc＞H2O，OH-＞Ac-第12頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月⑸NH4++H2OH3O++NH3H+H+H3O+

＞NH4+

NH3

＞H2O反應(yīng)向左⑹H3O++OH-H2O+H2OH+H+H3O+

＞H2OOH-

＞H2O反應(yīng)向右⑺HCl+NH3NH4++Cl-H+H+HCl＞NH4+

NH3

＞Cl-反應(yīng)向右第13頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月lewis酸：lewis堿：lewis酸

+lewis堿三.酸堿電子理論可以接受電子對的分子、離子或原子如：Fe3+

、S、Ag+、BF3可以給出電子對的離子或分子如：

:X－、

:NH3、:CO、H2O:酸堿配合物配位鍵電子對的接受體電子對的給予體第14頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月????BF3

+

F－??Cu2++4NH3第15頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月一、解離度（α

）二、解離平衡和解離常數(shù)三、α和的關(guān)系稀釋定律四、

同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)第二節(jié)弱酸和弱堿的解離平衡第16頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月c、T相同，電解質(zhì)弱解離度(α)=解離部分的弱電解質(zhì)濃度(x)解離前弱電解質(zhì)濃度(c)×100%小，αα

大小本性濃度、溫度其它電解質(zhì)有關(guān)一、解離度第17頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月HAH++A-解離結(jié)合1.一元弱酸HA的解離：是T的函數(shù)，——解離常數(shù)二、解離平衡和解離常數(shù)與濃度無關(guān)第18頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗測定熱力學(xué)數(shù)據(jù)酸性：

——小，

——弱酸的解離常數(shù)，如25℃,HAc=1.75×10-5

≤10-4(弱電解質(zhì))；=10-2~10-3(中強電解質(zhì))HAc＞——弱堿的解離常數(shù)=1.3×10-10電解質(zhì)——弱；第19頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月2.H2S的解離：∵<<∴多元弱酸的強度決定于第20頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月區(qū)別：聯(lián)系：

不受濃度的影響，α：

HAH++A-[初

始]c00[平衡

]c–x=c(1–α)αcαc

三、α和的關(guān)系稀釋定律是常數(shù)；T一定，c↑，α↓。xx第21頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月稀釋定律當(dāng)c/＞400時，適用條件：α很小，c/＞4001-α≈1物理意義：同一弱電解質(zhì)，c相同的不同電解質(zhì)，第22頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月不同濃度HAc溶液的α、[H+]和（25℃）濃度1.75×10-51.24×10-412.40.0011.75×10-54.2×10-44.20.011.75×10-51.32×10-31.320.1結(jié)果：c→大，→小，→大，→不變。第23頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月四、同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)計算0.10mol·L-1HAc溶液的[H+]和α

Ka=1.75×10-5HAcH++Ac-=1.32×10-3(mol·L-1)第24頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

在弱電解質(zhì)溶液中加入與弱電解質(zhì)含有相同離子的、易溶的強電解質(zhì)，使弱電解質(zhì)解離度降低的現(xiàn)象——同離子效應(yīng)。HAcH++Ac-NaAcNa++Ac-平衡左移[H+]、α降低第25頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月解出

x=1.75×10-5(mol·L-1)例1：向1升0.10mol·L-1HAc溶液中加0.10mol固體NaAc，求HAc的[H+]和α各為多少？解：0.10-x[平衡]HAcH++Ac-設(shè)平衡時[H+]=xmol·L-1[初始]0.1000.10xx+0.1∵∴第26頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第27頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月

在弱電解質(zhì)溶液中加入與弱電解質(zhì)無關(guān)的強電解質(zhì)鹽類，而使弱電解質(zhì)的電離度增大的效應(yīng)—鹽效應(yīng)。0.1molNaCl→1L0.1mol·L-1HAc[H+]:1.32×10-3→1.82×10-3α:1.32%→1.82%第28頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月NaClHAcH++Ac-Na++Cl-離子數(shù)體積增多相反離子的牽制作用增強離子活動性降低H++Ac-HAc機會減小α(HAc）增大第29頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)生同離子效應(yīng)的同時，注意：存在鹽效應(yīng)，兩種效應(yīng)相反。二者相比：同離子效應(yīng)主要，鹽效應(yīng)很??；不特殊指明，不考慮鹽效應(yīng)第30頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月一.水的解離和溶液的酸堿性第三節(jié)酸堿溶液中離子濃度的計算二.酸堿指示劑和pH試紙三.溶液中離子濃度的計算第31頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月一.水的解離和溶液的酸堿性平衡時水的離子積2H2O(l)H3O+(aq)+OH-(aq)H2OH++OH-純水中[H+]和[OH-]的乘積為一常數(shù)，是T的函數(shù)。第32頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月酸性:中性:堿性:室溫下(25℃)第33頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月pH→小，[H+]→大，酸度高pH→大，[H+]→小，酸度低室溫下：酸性：pH＜7中性：pH=7堿性：pH＞7第34頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月水溶液：①②pH適用于

[H+]、[OH-]＜1.0mol·L-1的溶液＞1.0mol·L-1③純水：pH=7注意：第35頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月酸堿指示劑有機弱酸（HIn）有機弱堿（InOH）特點：酸式、堿式顏色不同二.酸堿指示劑和pH試紙第36頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月紅色蘭色↑[H+]↑[OH-]當(dāng)當(dāng)指示劑理論變色點HInH++In-左移紅色（酸性）右移蘭色中性紅、蘭混合色（紫色）（堿性）第37頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月混合色指示劑的變色范圍（變色域）堿色酸色指示劑理論變色點石蕊

7.0甲基橙

3.7酚酞

9.1甲基紅

5.0第38頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月8.0~9.68.1~10.19.14.4~6.24.0~6.05.03.1~4.42.7~4.73.7pK(HIn)指示劑甲基橙甲基紅酚酞變色范圍理論實測酸色堿色紅色紅色紅色黃色黃色無色注意：指示劑變色范圍越窄，顏色變化越明顯?；旌现甘緞河蓛煞N或兩種以上的指示劑混合而成。優(yōu)點：顏色變化敏銳，容易觀察。指示劑的變色范圍第39頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月1.強酸(堿)溶液pH的計算特點：全部解離cmol·L-1HCl（NaOH）[H3O+]=[OH-]+[Cl-]精確公式[H3O+]2-c·[H3O+]-Kw=0三.溶液中離子濃度的計算HCl：第40頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月精確公式[OH-]=c(NaOH)近似公式忽略水的解離[H3O+]=c(HCl)近似公式NaOH：當(dāng)c＞10-6時，忽略水的解離當(dāng)c＞10-6時，第41頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月2.一元弱酸(弱堿)溶液pH的計算一元弱酸(HA)：H2O+H2OH3O++OH-HA+H2OA-+H3O+溶液中的H3O+：[H3O+]=[A-]+[OH-]整理：精確公式第42頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月近似公式當(dāng)cKa＞20Kw時當(dāng)α＜5%2K4)K(K]H[a2aac++-=+最簡公式注意：公式的適用條件＞400忽略H2O的解離第43頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月一元弱堿(BOH)：精確公式：近似公式：最簡公式：注意：公式的適用條件當(dāng)α＜5%＞400當(dāng)cKb

＞20Kw時第44頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月以H2S為例：3.多元弱酸、弱堿溶液pH的計算H2SH++HS-HS-H++S2-①＜0.05②當(dāng)cKa1＞20Kw時忽略二級解離忽略水的解離＞400③第45頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月例2：計算1.0×10-8mol·L-1HCl溶液的pH值。解：c=1.0×10-8＜10-6=1.05×10-7(mol·L-1)pH=-lg[H+]=-lg1.05×10-7=6.98近似計算會出現(xiàn)酸溶液的pH＞7第46頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月例3：分別計算0.10mol·L-1HAc和NH3·H2O溶液的pH值和。解：HAc：第47頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月NH3·H2O：第48頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月例4：計算25℃時0.04mol·L-1H2CO3溶液中[H+]、[HCO3-]和[CO32-]各為多少？

解：(mol·L-1)=8.54×10-7＜0.05c·Ka1=0.04×4.3×10-7＞20Kw=1.7×10-8

第49頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月解：HSO4-H++SO42-H2SO4H++HSO4-0.0010-x0.0010+x

x=1.02×10-2x2+0.011x–10-5=0=0.0008(mol·L-1)例5：計算0.0010mol·L-1H2SO4溶液中的

和pH值(

)。第50頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第51頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月例6.計算0.100mol·L-1NH4Cl溶液中的[H+]及pH值NH4++H2ONH3(aq)+H3O+解：NH4+NH3+H+＝5.65×10-10第52頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)緩沖溶液一.緩沖溶液的組成及作用原理二.緩沖溶液pH值的計算三.緩沖容量（β）四.緩沖溶液的選擇和配制第53頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月①等體積的

H2OHAc-NaAc少滴HClHCl結(jié)果表明：HAc-NaAc具有抗酸能力，多滴HCl黃紅溶液H2O無抗酸能力。②等體積的

H2OHAc-NaAcNaOH多滴NaOH少滴NaOH無紅溶液結(jié)果表明：HAc-NaAc具有抗堿能力，H2O無抗堿能力。甲基橙2d酚酞2d第54頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月③等體積的NaOH（?。?/p>

HCl（?。〩Ac-NaAc測pH加水稀釋測pH△pH（大）△pH（大）結(jié)果表明：HAc-NaAc具有抗稀釋能力，稀NaOH、HCl無抗稀釋能力；△pH（小）第55頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月具有抗酸、抗堿、抗稀釋能力的溶液。穩(wěn)定溶液的pH值緩沖溶液：作用：濃酸、濃堿具有緩沖能力第56頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月一.緩沖溶液的組成及作用原理1.構(gòu)成緩沖溶液的必要條件：溶液中同時含有緩沖對、抗酸成分抗堿成分組成：（質(zhì)子論中的共軛酸堿對）H2CO3-HCO3-共軛酸共軛堿

HCO3--CO32-NH3-NH4+H2PO4--HPO42-緩沖偶、緩沖系緩沖混合物第57頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月2.作用原理：HAcH++Ac-特點大量存在①加強酸(HCl)Ac-——抗酸成分H++Ac-→HAcNaAcNa++Ac-[H+]→小Ac-→大HAc→大H+平衡左移[H+]未↑pH未↓(同離子效應(yīng))(來自NaAc)第58頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月②加強堿(NaOH)H++OH-→H2O[H+]減少HAc——抗堿成分補充[H+]的減少平衡右移HAc→H++Ac-NaAcNa++Ac-HAcH++Ac-[H+]未↓pH未↑緩沖系NH3·H2O——NH4+抗酸、抗堿成分？OH-第59頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月二.緩沖溶液pH值的計算HAcH++Ac-NaAcNa++Ac-=c(共軛酸)=c(共軛堿

)c(共軛酸)c(共軛堿

)第60頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月緩沖公式：注意：③④①②HCO3--CO32-c(共軛酸)c(共軛堿

)c(共軛酸)c(共軛堿

)——共軛酸的解離常數(shù)H2CO3-HCO3-NH3-NH4+適當(dāng)稀釋緩沖溶液比值不變pH不變c(共軛酸)c(共軛堿

)→緩沖比第61頁，課件共69頁，創(chuàng)作于2023年2月例7：在1升0.20mol·L-1HAc溶液中，加入0.10mol固體NaOH，問能否配成緩沖溶液？求其溶液的pH值。(pKa=4.75)解：[初始]0.200.100.00HAc+NaOHNaAc+H2O[平衡]0.20-0.100.000.10∵平衡時溶液中有等量的HAc和