酸碱平衡与酸碱滴定ppt课件

1、 1 1 第第7章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定 Acid-Base Equilibrium and Acid-Base Titration 2 7.1 电解质的电离电解质的电离 1.强电解质和弱电解质强电解质和弱电解质 强电解质强电解质:在水溶液中完全解离，溶液中无溶质分子，全在水溶液中完全解离，溶液中无溶质分子，全 部以水合离子方式存在。部以水合离子方式存在。 HCl H+ + Cl- NaOH Na+ + OH- 弱电解质弱电解质:在水溶液中只需部分解离为离子，溶液中大部在水溶液中只需部分解离为离子，溶液中大部 分以分子方式存在。分以分子方式存在。 HAc H+ + Ac- N

2、H3H2O NH4+ + OH- 3 解离度解离度:指某电解质在水中解离到达平衡时，已解离的指某电解质在水中解离到达平衡时，已解离的 溶质分子数与溶质分子总数之比，或已解离的电解质溶质分子数与溶质分子总数之比，或已解离的电解质 浓度与电解质的原始浓度之比。浓度与电解质的原始浓度之比。 解离前弱电解质浓度 度解离部分的弱电解质浓 溶液浓度越稀，解离度越大溶液浓度越稀，解离度越大 的大小可比的大小可比 较弱电解质的较弱电解质的 相对强弱。相对强弱。 4 实验测定强电解质的解离度，结果阐明：解离度小于实验测定强电解质的解离度，结果阐明：解离度小于100%100%。 离子相互作用实际离子相互作用实际

3、1923 1923德拜德拜(P. Debye)(P. Debye)和休克尔和休克尔 (E.Hckel)(E.Hckel) 强电解质在溶液中是完全离解的，但阴、阳离子在溶强电解质在溶液中是完全离解的，但阴、阳离子在溶 液中不是完全独立、自在地运动。离子在溶液中的分布不液中不是完全独立、自在地运动。离子在溶液中的分布不 均匀，用均匀，用“离子氛来描画。离子氛来描画。 5 所谓离子氛，是所谓离子氛，是 指在溶液中每一个离指在溶液中每一个离 子都被带相反电荷且子都被带相反电荷且 分布不均匀的离子所分布不均匀的离子所 包围，构成一个球形包围，构成一个球形 对称的离子氛。如下对称的离子氛。如下 图：图：

4、6 此外，离子缔合的景象，带相反电荷的离此外，离子缔合的景象，带相反电荷的离 子还可以缔合成离子对，这种离子对在溶液中子还可以缔合成离子对，这种离子对在溶液中 是作为一个质点运动着，且无导电性。离子氛是作为一个质点运动着，且无导电性。离子氛 和离子对的存在使得自在离子浓度下降，降低和离子对的存在使得自在离子浓度下降，降低 了离子在化学反响中的作用才干，使得离子参了离子在化学反响中的作用才干，使得离子参 与反响的有效浓度低于实践浓度。与反响的有效浓度低于实践浓度。 7 表观电离度反映了强电解质溶液中离子的相互牵制造用的表观电离度反映了强电解质溶液中离子的相互牵制造用的 程度。程度。 离子氛和离子

5、对的存在显然与溶液浓度和离子电荷有关，离子氛和离子对的存在显然与溶液浓度和离子电荷有关， 溶液愈浓，离子所带电荷愈多，离子的有效浓度愈低。溶液愈浓，离子所带电荷愈多，离子的有效浓度愈低。 8 2.2.活度和活度系数活度和活度系数 活度活度()()是离子在化学反响中表现出的有效浓度。是离子在化学反响中表现出的有效浓度。 (c/ ) c 普通来说普通来说 1 c(OH-) ，pH 7 中性溶液中性溶液 c(H+) = c(OH-) = 1.0 10-7 mol ，pH = 7 碱性溶液碱性溶液 c(H+) 7 不仅适用于纯水，不仅适用于纯水， 还适用于一切水还适用于一切水 溶液体系溶液体系 水的解

6、离常数水的解离常数 称为水的离子积称为水的离子积(ionic product) 规定：规定：pH = -lgc(H+) ，pOH = - lgc(OH-) 常温下，常温下，pH + pOH = p = 14.00 w K w K 3 dm 21 共轭酸碱共轭酸碱 与与 的关系的关系 a K b K HA + H2O H3O+ + A- A- + H2O HA + OH- a K b K 3 (H O )(A ) (HA) cccc cc - (OH )( A) (A ) ccc Hc cc - 3 W (H O )(OH )cc K cc = 在共轭酸碱对中，酸的酸性越强，其共轭碱的碱性越弱在

7、共轭酸碱对中，酸的酸性越强，其共轭碱的碱性越弱 p + p = p a K b K w K 22 影响酸、碱质子转移的要素影响酸、碱质子转移的要素 同离子效应：在弱电解质溶液中参与一种含有一样离子的同离子效应：在弱电解质溶液中参与一种含有一样离子的 强电解质，使弱电解质解离度降低的景象。如强电解质，使弱电解质解离度降低的景象。如HAc溶液中溶液中 参与参与Ac-。 盐效应：在弱电解质溶液中，参与不含一样离子的强电解盐效应：在弱电解质溶液中，参与不含一样离子的强电解 质时，该弱电解质的解离度将略有增大的景象。如质时，该弱电解质的解离度将略有增大的景象。如HAc溶溶 液中参与液中参与NaCl 。

8、稀释定律：溶液浓度越稀，解离度越大稀释定律：溶液浓度越稀，解离度越大 。 a K c 23 7.3 酸碱溶液酸碱溶液pH值的计算值的计算 1.一元弱酸、弱碱一元弱酸、弱碱pH值的计算值的计算 aw (H )(HA)cK cK a K 及及coco不是太小不是太小 且且co 20 时时,忽略水的解离忽略水的解离 a K w K a (H )(HA)cK c HAcKHc 0a 当当co不太小、不太小、 不太大又不太小，且不太大又不太小，且co/ 500时，时， c(HA) = co(HA) - c(H+) co(HA) a K a K 例题分析例题分析 2.3.4.5 24 1.一元弱酸、弱碱一

9、元弱酸、弱碱pH值的计算值的计算 2 2 2 0 (1), (2),(3) (4), (4)1 5 25, 20, a a a aa w w w w w w w HAHAH OHOH HAOH HA KKHOH HA K OH H K HAHAHK H HKHAK HKHAK C KKHK 带入（ ） ，（ ） （ ）带入（ ）， HA ，忽略水的电离。 25 0 0 000 2 0 0 000 22 0 0 20 , (1)/500, , (2)/500, ; 24 aw a a aa a a aa a HAHAC KKHA HA KHACH HA CKCHC H KHC K C CKCHC

10、 KKH KHK C CH ， 26 0 500 a CK 实验证明：实验证明： 当当 和和C0KaC0Ka20Kw20Kw时时, ,弱酸的离解弱酸的离解 程度较低，那么溶液中的程度较低，那么溶液中的H+H+ C0 C0，此时可近，此时可近 似以为似以为: : C0 C0H+H+C0C0 0 H a K c 这是计算一元弱酸溶液这是计算一元弱酸溶液H+的最简公式的最简公式 27 例1、计算以下各浓度的HAc溶液的H+ 和电离度 10.1 mol /L (2) 1.0 10-5 mol /L aa cK H H+ 1.3 10-3 mol /L 解：1 CaKa20Kw Ca/K 500 = H

11、+/Ca = 1.3% 28 解一元二次方程： x = H+ 7.16 10-6 mol/L = 71.6 % (2) Ca/Ka Ka1 Ka2 Ka2 溶液中同时存在溶液中同时存在H2SH2S、HSHS 、 H+ H+、S2S2 33 讨论：讨论： 多元弱酸弱碱的电离为分步电离，可用多重多元弱酸弱碱的电离为分步电离，可用多重 平衡来处置。各级电离常数相差普通在平衡来处置。各级电离常数相差普通在105倍。倍。 即：即： K1K2Kn 缘由：缘由： .带两个阴离子电荷带两个阴离子电荷CO32-离子对离子对H+离离 子吸引力强。子吸引力强。 .第一步电离出来第一步电离出来H+的抑制了第二步电离的

12、抑制了第二步电离 的进展。的进展。 34 H+有三个来源有三个来源:一级电离、二级电离、水的电一级电离、二级电离、水的电 离。溶液的酸碱性可用第一级电离常数求出，即离。溶液的酸碱性可用第一级电离常数求出，即 按一元弱酸处置。按一元弱酸处置。 对于二元弱酸对于二元弱酸 ，当，当 时，时，c(酸酸 根离子根离子) ，而与弱酸的初始浓度无关。，而与弱酸的初始浓度无关。 2 K 21 KK 35 起始浓度起始浓度 0.1 0 0 平衡浓度平衡浓度 0.1-x x x C0Ka120Kw c/Ka1 500, 近似地：近似地： 0.1-x = 0.1 x2/0.1 = Ka1 ， x = H+ = HS

13、- =7.5 10-5 mol/L 例、计算例、计算0.1 mol /L的的H2S水溶液水溶液(饱和水饱和水 溶液溶液)的的H+ 、HS-、S2-及及pOH。 H2S H+ + HS- 36 y = Ka2 H+OH- = Kw OH- = 1.3 10-10 moldm3 pOH = 10.11 由二级平衡由二级平衡: HS- H+ + S2- 平衡浓度平衡浓度: 7.5 10-5 7.5 10-5 y 2 2 15 1 2 10 . a HS K HS 37 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-

14、 + 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, 例例 计算计算0.1mol/LNa2S溶液中溶液中, S2- , OH- 以及以及S2- 的的 电离度电离度.多元碱类似多元弱酸多元碱类似多元弱酸 33. 8102 . 1/101 1514 2 1 a w b k k k 7814 1 2 108 . 1107 . 5/101 a w b k k k 38 S2- + H2O OH- + HS- 起始浓度起始浓度 0.1 0 0 平衡浓度平衡浓度 0.1-x x x OH-HS-/S2- = 8.33, x2 /(0.1-x) = 8.3 解得解得 x=

15、0.0988mol/L 电离度电离度=0.0988/0.10.99 39 两性物质既接受质子又释放质子。两性物质既接受质子又释放质子。 定性阐明定性阐明 NaH2PO4 溶液显酸性：溶液显酸性： H2PO4 + H2O H3O+ + HPO42 H+ 3 两性物质溶液的两性物质溶液的pH值值 40 2 23 22 2 23 2 32 : : HAH OH OA HAH OH AOH H AH OOHA H OOHAH A 作为酸 作为碱 两性物质既接受质子又释放质子。两性物质既接受质子又释放质子。 3 两性物质溶液的两性物质溶液的pH值值 H2PO4 + H2O H3O+ + HPO42 H+

16、 41 2 a1a2 2 , HHAHA KK H AHA a2 2 w 2 a1 , HAKHHA K AH AOH KHH 2 32 H OOHAH A 42 a2 w a1 KHAHHA K H KHH 2 2 a2w a1 HHA HKHAK K 43 a1a2w a1 c c KKK H K a2w c20KK a1a2 a1 c c K K H K a1a1 c20,ccKKa1a2 HK K 44 a1a2 a2a3 : : HK K HK K - 24 2- 4 对于H PO 溶液 对于HPO 溶液 45 1. 1. 多元弱酸溶液中，多元弱酸溶液中，H3O+ H3O+ 主要由第

17、一步主要由第一步 电离决议可按一元酸来计算电离决议可按一元酸来计算 H3O+ H3O+。 2. 2. 二元弱酸二元弱酸 H2A H2A 溶液中，溶液中， A2 A2 Ka2 Ka2 3. 3. 多元弱碱如多元弱碱如Na2S, Na2CO3, Na3PO4Na2S, Na2CO3, Na3PO4等等 的情况与多元弱酸的类似，计算时用的情况与多元弱酸的类似，计算时用KbKb替代替代 Ka Ka 即可。即可。 46 5. 5. 两种弱酸弱碱混合，当两者的浓两种弱酸弱碱混合，当两者的浓 度相近且度相近且 Ka Ka相差很大时，只思索相差很大时，只思索 Ka Ka 大大 的，的， 来计算来计算 H3O+

18、 H3O+ 。 4. 4. 两性物两性物H2PO4H2PO4, HCO3, HCO3 等的酸碱等的酸碱 性取决于相应酸常数和碱常数的相对大小。性取决于相应酸常数和碱常数的相对大小。 pHpH值的定量计算本课不要求值的定量计算本课不要求 47 同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应 在弱电解质溶液中，参与与该弱电解质在弱电解质溶液中，参与与该弱电解质 具有一样离子的易溶强电解质，导致弱电解质具有一样离子的易溶强电解质，导致弱电解质 的电离度降低，这种效应称为同离子效应。的电离度降低，这种效应称为同离子效应。 1、加、加HCl 平衡挪动情况平衡挪动情况 同离子效应同离子效应 2、加、加NaAC 1、

19、加、加HCl 平衡挪动情况平衡挪动情况 2、加、加NaAC HAcHAc 48 5 a + a a molc.1 0.10mol a c,1.74 10 . :0.10mol a c,: HAcHc 0.10 0.10+ c 0.10+ K = c0.10 0V1 0V1 = 0V1 0V1 0 V2 = 0V2 0V2 0V2 0V2 0 V1 = V2V1 V2V1 V2 95 例例 纯碱中纯碱中Na2CO3 ，NaHCO3含量的测定含量的测定. 准确称取试样准确称取试样 mg，溶于蒸馏水中，加酚酞指示剂，用，溶于蒸馏水中，加酚酞指示剂，用 HCl标液滴定至无色，所用标液滴定至无色，所用HCl体积体积V1，加甲基橙指示剂，用，加甲基橙指示剂，用 HCl标液滴定由黄变橙色，所用标液滴定由黄变橙色，所用HCl体积体积V2 ， V2 V1 S m MVc w 1000 CONaHCl)(