主讲杨定明Emailyangdingming@swust.edu.cn

1、Inorganic Chemistry)主讲主讲 杨定明杨定明Email:Email:化工类专业基础课程西南科技大学西南科技大学Inorganic Chemistry 无无 机机 化化 学学 Inorganic Chemistry)5.1 酸碱质子理论酸碱质子理论5.2 水的解离平衡和溶液的水的解离平衡和溶液的pH5.3 弱酸弱碱的解离平衡及计算弱酸弱碱的解离平衡及计算5.4 缓冲溶液缓冲溶液5.5 酸碱指示剂酸碱指示剂5.6 酸碱电子理论与配合物概述酸碱电子理论与配合物概述5.7 配位反应与配位反应与配位平衡配位平衡第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡(Acid-Base Equilibrium)

2、第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)5.1 酸碱质子理论酸碱质子理论(Proton Theory of Acid-Base)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡5.1.1 酸碱电离理论酸碱电离理论(Ionization Theory of Acid-Base)1. 酸碱定义酸碱定义凡是在水中电离产生H+的物质是酸。凡是在水中电离产生OH-的物质是碱。酸碱反应是H+和OH-作用生成水的反应。Inorganic Chemistry)（1）对酸碱物质的范畴有局限性）对酸碱物质的范畴有局限性 （2）对酸碱反应的范畴有局限性）对酸碱反应的范畴有局限性 2. 局限性局限性第五章

3、第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)1. 酸碱的定义酸碱的定义 凡是能给出质子(H3O+)的物质都是酸酸 凡是能得到质子(H3O+)的物质都是碱碱既能给出质子又能得到质子的物质是两两性物质性物质如如: : HCl HAC NH4+ Fe(H2O)63+如如: Cl- AC- CO32- NH3 Fe(H2O)5(OH)2+ 如如: HCO3-, H2O第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡5.1.2 酸碱质子理论酸碱质子理论(Proton Theory of Acid-Base)Inorganic Chemistry)2. 酸碱反应酸碱反应的术语的术语l根据酸碱定义，酸失去

4、质子变成碱，碱得到质子变成酸共轭关系。通式酸酸 H+ + 碱碱第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡酸碱半反应l因质子得失而相互转化的每一对酸碱共轭酸碱对。共轭酸碱对。 (conjugated pair of acid-base)Inorganic Chemistry)酸总是较碱多一个正电荷，酸碱酸总是较碱多一个正电荷，酸碱可以是分子，阳离子，阴离子。可以是分子，阳离子，阴离子。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡H2PO4- H+ + HPO42-NH4+ H+ + NH3 Fe(H2O)63+ H+ + Fe(H2O)5(OH)2+例如Inorganic Chemistry)3. 酸碱反应的实质酸碱反应

5、的实质酸碱反应的实质是质子的转移。是两个共轭酸碱对共同作用的结果。是两个酸碱半反应组成一个酸碱总反应。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡碱碱2 + H+ 酸酸2酸酸1 H+ + 碱碱1酸酸1 + 碱碱2 酸酸2 + 碱碱1+）Inorganic Chemistry)例：例：HAc在水溶液中的解离是一个在水溶液中的解离是一个HAc与与H2O的酸的酸碱反应。碱反应。酸碱半反应：酸碱半反应：酸碱半反应：酸碱半反应：共轭酸碱对共轭酸碱对HAc Ac-H2O H3O+共轭酸碱对共轭酸碱对HAc(aq) H+(aq)+Ac-(aq)H2O(l)+H+(aq) H3O+(aq)HAc(aq) + H2O(l)

6、H3O+(aq) + Ac-(aq)HAc(aq) H+(aq) + Ac-(aq)总反应总反应简写简写第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)例：例：NH3在水溶液中的解离也是一个酸碱反应。在水溶液中的解离也是一个酸碱反应。酸碱半反应酸碱半反应H2O OH-酸碱半反应酸碱半反应NH3 NH4+NH3 (aq) + H+ (aq) NH4+ (aq)H2O (l) H+ (aq) + OH- (aq)酸碱总反应酸碱总反应NH3 (aq) + H2O(l) NH4+ (aq) +OH- (aq)共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡I

7、norganic Chemistry)例：盐类的水解实际上是一个离子的酸碱反应。例：盐类的水解实际上是一个离子的酸碱反应。酸碱总反应酸碱总反应酸碱总反应酸碱总反应Ac - + H2O HAc+OH -NH4+ +H2O NH3 +H3O+ NaAc Na+ +Ac -H2O(l)NH4Cl NH4+ +Cl-H2O(l)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)扩大了酸碱物质的范畴扩大了酸碱反应的范畴例：例：HCl与与NH3的反应无论是在溶液中还是在气的反应无论是在溶液中还是在气相中或是在非水溶剂苯中，其实质都是质子转相中或是在非水溶剂苯中，其实质都是质子转移，最终

8、生成移，最终生成NH4Cl。HCl + NH3 NH4+ + Cl-优越性：优越性：第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)5.2 水的解离平衡和水的解离平衡和pH (Dissolution Equilibrium of Water and pH)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡5.2.1 水的解离平衡水的解离平衡1. 表达式表达式水的自身解离平衡水的自身解离平衡 H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH- (aq)Inorganic Chemistry)25：Kw =c(H3O+)c(OH-)=1.010-14平衡常数表达式平衡常数表达式Kw =

9、c(H3O+)c(OH-)简写简写KW 为水的离子积常数第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Kw =c(H3O+)/c c(OH-)/c (Ion-product for Water)Inorganic Chemistry)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡在纯水中，在纯水中，c(H3O+)与与c(OH-)相等；相等；若在纯水中加入某种电解质若在纯水中加入某种电解质(HCl、NaOH)形成稀溶液，形成稀溶液，c(H3O+)c(OH-)，但但c(H3O+)c(OH-)=Kw 的关系依然成立。的关系依然成立。Inorganic Chemistry)2. 平衡常数平衡常数Kw 的性质的性质 （2）水的离子积常

10、数不随浓度变，随温度）水的离子积常数不随浓度变，随温度的升高而增大。的升高而增大。（1）一定温度下，水中）一定温度下，水中H3O+浓度与浓度与OH-浓浓度的乘积为一常数；度的乘积为一常数； 如100纯水：Kw =5.4310-13第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)5.2.2 溶液的溶液的pH 1. 定义定义水溶液的pH就是该溶液所含氢离子浓度的负对数。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡pOH = -lgc(OH-) pH =-lgc(H3O+)Kw =c(H+)c(OH-)=1.010-14 pKw =pH+pOH=14.0025 C：令令Inorganic C

11、hemistry)2. 性质性质表示水溶液中酸碱性强弱的标度，pH越小，酸性越强。3. 范围范围仅表示氢离子或氢氧根离子浓度1molL-1以下的溶液的酸碱性。4. 应用应用第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)常见液体的常见液体的pH 名 称 pH 名 称 pH胃液1.02.0唾液6.47.5柠檬酸2.4牛奶6.5醋3.0纯水7.0葡萄汁3.2血液7.357.45橙汁3.5眼泪7.4尿液4.87.5氧化镁乳10.6暴露在空气中的水5.5第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)5.3 弱酸弱碱的解离平衡及计算弱酸弱碱的解离平衡及计算(

12、Dissolution Equilibrium and Calculation of Weak Acid and Weak Base)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡5.3.1 一元弱酸的解离平衡及计算一元弱酸的解离平衡及计算1. 解离平衡解离平衡 (Dissolution Equilibrium)HAc(aq) + H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq)Inorganic Chemistry)Ka ：一元弱酸解离常数(Dissolution Constant of Weak Acid)简写简写(HAc)(Ac)O(H(HAc)3acccK(HAc)/)/(Ac)/O(H(HAc)3acc

13、ccccK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry) 2. 共轭酸碱对共轭酸碱对 Ka 、 Kb 的关系的关系(HAc) )(Ac )O(H(HAc) -3acccK)(Ac )(OH (HAc)(Ac -bcccKHAc(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + Ac-(aq)Ac-(aq) + H2O(l) HAc(aq) + OH-(aq)Kb ：弱碱的解离常数 wbaKKK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry) 105.6 )(Ac 10-aw-bKKK3. 意义意义（1）比较酸的相对强弱）比较酸的相对强弱如Ka (甲酸

14、)=1.7710-4 较强的酸较强的酸（2）已知某酸的）已知某酸的Ka ，可求共轭碱的，可求共轭碱的Kb如Ka (HAc)=1.810-5Ka 越大，酸性越强,其共轭碱的碱性越弱，反之亦然。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡（3）比较共轭酸碱对的相对强弱）比较共轭酸碱对的相对强弱 Ka (乙酸)=1.810-5Inorganic Chemistry)4. 计算公式计算公式以HAc为例 c 0 0c-x x x起始浓度/(molL-1)平衡浓度/(molL-1)HAc(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + Ac(aq) / )-/( (HAc)(Ac)O(H(HAc)22-3acxxcxc

15、ccK（条件：c/Ka 500 )第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)（2）解离度）解离度(HAc)100%(HAc)O(H%100 a3cKcc溶液中原电解质分子数已解离的电解质分子数（Ka =c2)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡a-3)(Ac)O(HcKcc（1）(Degree of Dissolution)Inorganic Chemistry) 例：计算例：计算298K时时0.10molL-1 HAc 溶液中溶液中H3O+,Ac- HAc,OH- pH, (Ka =1.810-5)。HAc(aq)+H2O(l) H3O+ (aq) +Ac(aq)解：解

16、： )L(mol 101.3 101.80.1 (HAc)(Ac)O(H1 -3-5-a-3cKccc(HAc)=0.1-c(H3O+)0.1(molL-1)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)L(mol107.7 101.3101)(OH112-3-14-c1.3%100%0.1101.3 100%(HAc)O(H3-3ccpH = -lgc(H3O+)=2.89第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)5.3.2 一元弱碱的解离平衡及计算一元弱碱的解离平衡及计算 1. 解离平衡解离平衡 (Dissolution Equilibr

17、ium) )(NH)(OH)(NH)(NH3-43bcccKKb (NH3)：一元弱碱的解离常数 (Dissolution Constant of Weak Base)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH -(aq)Inorganic Chemistry)NH3(aq)+ H2O(l) NH4+(aq)+ OH(aq)NH4+(aq) + H2O(l) NH3(aq) + H3O+(aq) )(NH)(NH)(OH)(NH34-3bcccK )(NH )O(H)(NH )(NH4334acccKKa Kb = Kw 2. 共轭酸碱对共轭酸碱

18、对 Ka、 Kb 的关系的关系第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)3. 意义意义（1）比较碱的相对强弱）比较碱的相对强弱Kb (NH3)=1.810-5Kb (NH2OH)=9.110-9Kb 越大,碱性越强,其共轭酸的酸性越弱，反之亦然。 10-bw4a10 5.6 )(NH KKKKb（NH3）=1.810-5（2）已知某）已知某碱碱的的Kb ，可求共轭酸的，可求共轭酸的Ka第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡（3）比较共轭酸碱对的相对强弱）比较共轭酸碱对的相对强弱Inorganic Chemistry)4. 计算公式计算公式条件：(c/Kb 500)第五章第五

19、章 酸碱平衡酸碱平衡 )(NH)(OHb4-cKcc（1）100%)(NH)(OHb3-cKcc（2）Inorganic Chemistry)例：已知例：已知298K下下0.200molL-1氨水的解离度为氨水的解离度为0.934%, ,计算溶液中计算溶液中OH-的浓度和氨的解的浓度和氨的解离常数离常数Kb 。c(OH-)=c(NH3) =0.200 0.934% =1.8710-3 molL-1 解解:=c(OH-)/c(NH3)100%=0.934%522b1077.1%934.01%)934.0(2 .0-1 cK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)5.

20、3.3 多元弱酸的解离平衡及计算多元弱酸的解离平衡及计算1. 解离平衡解离平衡 (Dissolution Equilibrium)多元酸H3PO4(aq) + H2O (l) H2PO4- (aq) + H3O+ (aq)H2PO4- + H2O HPO42- + H3O+3-433-4243a1107.1)PO(H)O(H)PO(H)PO(HcccK8-423-2443a2106.3)PO(H)O(H)(HPO)PO(HcccK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)酸性强弱酸性强弱 H3PO4 H2PO4- HPO42-Ka1 Ka2 Ka313-243-34

21、43a3104.2)(HPO)O(H)(PO)PO(HcccKHPO42-+ H2O PO43- + H3O+第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡溶液中溶液中H3O+主要来自第一步解离平衡，主要来自第一步解离平衡，c(H3O+)的计算可按一元弱酸处理。的计算可按一元弱酸处理。Inorganic Chemistry)2. 意义意义（3）酸越强，共轭碱就越弱）酸越强，共轭碱就越弱H3PO4 + H2O H2PO4- + H3O+较强酸 弱碱HPO42- + H2O PO43- + H3O+弱酸 较强碱（2） 已知已知 Ka1 ，可求共轭碱的，可求共轭碱的Kb3（1）已知）已知Ka1 Ka2 Ka3 ,

22、故多元酸按故多元酸按一元酸处理一元酸处理第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)3. 计算公式计算公式以以H2S为例：为例：Ka2 = 7.110-15H2S(aq)+H2O(l) H3O+(l) + HS-(aq)HS-(aq) + H2O(l) H3O+(l) + S2-(aq)Ka1=1.3210-7S)(H)(HS)O(H S)(H 2-32a1cccK)(HS)(S)(H S)(H -22a2cccK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)故 c(H+)c1(H+)（1）多元弱酸中）多元弱酸中（2）纯二元弱酸中）纯二元弱酸中

23、（3）混合酸中）混合酸中条件：500a1Kca1)(Hc Kcc(S2-)= Ka2232a21a-2) O(H S)(H)(SccKKc由于 Ka1 Ka2 Ka3与初始浓度无关第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)5.3.4 盐溶液的解离平衡盐溶液的解离平衡及计算及计算1. 强酸弱碱盐强酸弱碱盐（离子酸）（离子酸）（1）解离平衡）解离平衡 NH4Cl(s) NH4+(aq) + Cl-(aq) H2O(l)NH4+(aq) + H2O(l) NH3 (aq) + H3O+(aq) c 0 0起始浓度起始浓度/(molL-1) c-x x x平衡浓度平衡浓度/

24、(molL-1)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry) )(NH)(H)(NH)(NH434acccKbw4a3)(NH)O(HKcKcKcx 第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡（2）计算公式）计算公式bw4a3)(NH)O(HKKccKc Inorganic Chemistry)NH4+ (aq) + H2O (aq) NH3 (aq) + H3O+ (aq)例：计算例：计算0.10molL-1NH4Cl溶液的溶液的pH和和NH4+的解离度。的解离度。(Kb (NH3)=1.810-5) )L(mol107.5101.8101.00.1)O(H16514a3cKc

25、 解解:第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)0.0075%100%)(NH)O(H)NH(434cc5.12)O(HlgpH3c第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)2. 弱酸强碱盐弱酸强碱盐NaAc(s) Na+(aq) + Ac-(aq)H2O(l)（1）解离平衡）解离平衡 )(Ac)(OH(HAc)(Ac-bcccK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡aw-b-)(Ac)(OHKcKcKcx Ac-(aq) + H2O(l) HAc(aq) +OH-(aq) 起始浓度起始浓度/(molL-1)c 0 0平衡浓度平衡浓度/(mol

26、L-1)c-x x xInorganic Chemistry)（2）计算公式）计算公式第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡aw-b- )(Ac)(OHKKccKc Inorganic Chemistry)c(Ac-) = 0.1-7.510-6 0.1(molL-1)pH = 14 - pOH=8.88pOH = - lgc(OH -) = 5.12解解:例：计算例：计算0.10molL-1NaAc溶液的溶液的c(OH-)，pH和和c(Ac-)。(K a(HAc)=1.810-5)L(mol107.5108 . 1100 . 11 . 0)(OH1 -6-514b-cKc 第五章第五章 酸碱平衡酸碱

27、平衡Inorganic Chemistry)5.4 缓冲溶液缓冲溶液(Buffer Solution)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡5.4.1 同离子效应同离子效应(Common Ion Effect)1. 定义定义 在弱酸或弱碱溶液中在弱酸或弱碱溶液中, ,加入与其具有相同离子加入与其具有相同离子的易溶强电解质的易溶强电解质, ,而使平衡向左移动而使平衡向左移动, ,弱电解质的弱电解质的解离度降低的现象称为解离度降低的现象称为同离子效应同离子效应。Inorganic Chemistry)结果：Ac-浓度增大，平衡左移，HAc解离度减小，酸性减弱，这就是同离子效应。HAc(aq) + H2O(

28、l) H3O+(aq ) +Ac-(aq)加入强电解质NaAc(s) Na+(aq) + Ac- (aq) H2O(l)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡例如在平衡体系中Inorganic Chemistry)结果：NH4+浓度增大, 平衡左移, NH3解离 度减小，这也是同离子效应。 NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)NH4Cl(s) NH4+(aq) + Cl-(aq)H2O(l)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡加入强电解质又如在平衡体系中Inorganic Chemistry)2. 计算计算 比较在纯0.10molL-1HAc和在0.10molL-1HAc中

29、加入NaAc晶体，使NaAc浓度为0.10molL-1时的c(H3O+)，并做出结论。1.3%100%0.1101.3100%(HAc)O(H-33cc解：（解：（1）纯）纯0.10molL-1HAc )L(mol 101.3 101.80.1)(Ac)O(H1 -3-5-a-3cKcc第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)（2）在）在0.10molL-1HAc中加入中加入NaAc晶体晶体起始浓度起始浓度/(molL-1) 0.1 0.1平衡浓度平衡浓度/(molL-1) 0.1-x x 0.1+xHAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq) +Ac-(aq)

30、x= Ka =1.810-50.018%100%0.1101.8100%(HAc)O(H53ccxxxcccK0.10)(0.10(HAc)(Ac)O(H(HAc)-3a0.1x0.10c(H3O+)=1.810-5molL-1第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)1. 定义定义 能抵抗外来少量强酸或强碱或稍加稀释，而使溶液的pH基本不变的溶液。2. 组成组成第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡NH3 NH4+，PO43- HPO42-HAc NaAcHCO3- CO32-H3PO4 H2PO4-弱酸 共轭碱弱碱 共轭酸5.4.2 缓冲溶液缓冲溶液Inorganic

31、Chemistry) 由于存在大量由于存在大量Ac-，对平衡产生同离子效应，平，对平衡产生同离子效应，平衡左移，衡左移，HAc解离度减小。解离度减小。3. 原理原理少量少量大量大量加入强电解质在平衡体系中HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac-(aq)大量大量NaAc(s) Na+(aq) + Ac-(aq)H2O(l)大量大量第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡 缓冲溶液中存在了大量的抗酸成分和大量缓冲溶液中存在了大量的抗酸成分和大量的抗碱成分。的抗碱成分。(HAc)(Ac)O(H(HAc)3acccK移项)(Ac

32、(HAc)(HAc) )O(Ha3ccKcInorganic Chemistry)若在缓冲溶液中加入少量强酸HCl溶液中的大量的Ac-与H+反应，生成解离度很小的HAc。HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac-(aq)结果：c(Ac-)略有减小，略有减小，c(HAc)略有增加，比略有增加，比值基本不变，值基本不变，c(H3O+)基本不变，基本不变，pH基基本不变。本不变。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac-(aq)c(H3O+)略有减少略有减少, c(HAc)略有减少；略有减少；c(Ac-)略

33、有增加，比值基本不变；略有增加，比值基本不变；c(H3O+)基本不变，基本不变， pH基本不变。基本不变。结果：结果：第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡若在缓冲溶液中加入少量强碱NaOH)(Ac(HAc)(HAc) )O(Ha3ccKcInorganic Chemistry)HAc(aq)+H2O(l) H3O+(l) + Ac-(aq)4. 计算计算)(Ac(HAc)lgppHaccK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡)(Ac(HAc)(HAc) )O(Ha3ccKcInorganic Chemistry)共轭碱）酸）(lgppHaccK 共轭酸）碱）(lg p14pHor bccK 由于HAc解离

34、度很小, 加之同离子效应,使HAc解离度更小, 故c(HAc), c(Ac-)可认为是其原始浓度。 第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)例：在例：在50mL的的0.15molL-1NH3，0.2mol L-1NH4Cl 缓冲溶液中缓冲溶液中,加入加入0.1mL、1.0mol L-1的的HCl。计算。计算加入加入HCl溶液前后溶液的溶液前后溶液的pH各为多少？各为多少？)()(lg p14pHb共轭酸碱ccK 解解: 未加未加HClc(碱) = c(NH3) = 0.15mol L-1c(共轭酸) = c(NH4Cl) = 0.2molL-1 pH=14 - 4

35、.74 - 0.12=9.14第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)加入加入HCl)L(mol002. 010.5010. 000. 1(HCl)1c 由于加入的HCl全部解离产生H+与缓冲溶液中的NH3反应生成同数量的NH4+NH3 (aq) + H2O(l) NH4+ (aq)+ OH-(aq) 0.15 - 0.002 0.2 + 0.002起始浓度起始浓度/(molL-1)平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.148 - x 0.202 + x11. 9)()(lgp14pHb共轭酸碱ccK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemist

36、ry)衡量缓冲溶液的缓冲能力大小的衡量缓冲溶液的缓冲能力大小的尺度称为缓冲能力。尺度称为缓冲能力。5. 缓冲能力缓冲能力(容量容量)浓度：共轭酸碱的浓度要适当的大，其缓冲能力才能足够的大。 （2）影响因素）影响因素)()(lgppHa共轭碱酸ccK 第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡（1）定义）定义(Buffer Capacity)Inorganic Chemistry)比值：缓冲组分的比值为11，才有最大的缓冲能力，此时pH = pKa 。有效缓冲范围有效缓冲范围通常比值在1 10 10:1之间有足够的缓冲能力，此时)()(lgppHa共轭碱酸ccK pH = pKa 1所以：缓冲溶液的所以：缓

37、冲溶液的pH应在缓冲范围内且应在缓冲范围内且尽可能接近缓冲溶液的尽可能接近缓冲溶液的pK a 。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡最大缓冲容量最大缓冲容量Inorganic Chemistry)常用的缓冲溶液常用的缓冲溶液弱酸共轭碱pKapH范围邻苯二甲酸邻苯二甲酸邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾2.881.93.9醋酸醋酸醋酸钠醋酸钠4.753.75.8 磷酸二氢钠磷酸二氢钠 磷酸氢二钠磷酸氢二钠7.206.28.2氯化铵氯化铵氨水氨水9.258.310.2磷酸氢二钠磷酸氢二钠磷酸钠磷酸钠12.311.313.3第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)例：求例：求300

38、mL0.50molL-1H3PO4和和500ml 0.50molL-1NaOH的混合溶液的的混合溶液的pH 。解：解： 先分析反应先分析反应生成生成0.15molNaH2PO4余下余下0.10molNaOH生成生成0.10molNa2HPO4余下余下0.05molNaH2PO4得到 H2PO4- HPO42- 缓冲溶液。0.15molH3PO40.25molNaOH反应反应继续反应继续反应第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)H2PO4-(aq)+H2O(l) HPO42-(aq) + H3O+(aq)Ka2 = 6.210-8c(H2PO4-) = molL-

39、10.05000.800c(HPO42-) = molL-10.1000.800pH = pKa2 - lg =-lg6.210-8-lg =7.21+0.30=7.51c(H2PO4-)c(HPO42-)0.05000.100计算：计算：第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)例：若在例：若在50.00mL0.150molL-1NH3(aq)和和0.200molL-1NH4Cl组成的缓冲溶液中，加入组成的缓冲溶液中，加入0.100mL1.00molL-1的的HCl，求加入，求加入HCl前后前后溶液的溶液的pH各为多少？各为多少？解：解：加入加入HCl前前c(B)

40、c(BH+)pH = 14 pKb - lg =14-(-lg1.810-5)+lg =9.26+(-0.12) = 9.140.1500.200第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)加入加入HCl后后11L0.0020molLmol50.100.1001.00(HCl)cNH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)加入加入HCl前浓前浓度度/(molL-1)0.1500.200平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.200+0.0020+xx0.150-0.0020-x加入加入HCl后初始后初始浓度浓度/(molL-1)0.150-0.

41、00200.200+0.0020第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)pOH = 4.89 pH = 9.11x = 1.310-5 c(OH-) = 1.310-5 5108 . 1148. 0)202. 0(xxx第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)5.5 酸碱指示剂酸碱指示剂(Acid-Base Indicators)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡5.5.1 组成组成有机弱酸或有机弱碱。5.5.2 作用原理作用原理HIn(aq)+H2O(l) H3O+(q) +In-(aq)Inorganic Chemistry) 当溶液

42、当溶液H+离子浓度发生变化时，平衡发离子浓度发生变化时，平衡发生移动，导致指示剂结构发生变化，从而使生移动，导致指示剂结构发生变化，从而使指示剂颜色发生变化，这就是指示剂的变色指示剂颜色发生变化，这就是指示剂的变色原理原理。(HIn)(In)O(H (HIn)3cccK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)5.5.3 变色范围变色范围HIn(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + In-(aq)(HIn)(In)O(H (HIn)-3cccK(HIn)(In )O(H (HIn)-3cccK若若见碱式色见碱式色pH pK (HIn)+1第五章第五章 酸碱

43、平衡酸碱平衡10(HIn)-(InccInorganic Chemistry)1(HIn)(In-cc若若pH pK (HIn)1变色范围：pH=pK (HIn)1第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡若若见酸式色1 .0(HIn) )(In-ccpH=pK (HIn)理论变色点Inorganic Chemistry)常用的酸碱指示剂常用的酸碱指示剂指示剂变色范围颜色(酸/碱)pK (HIn)甲基橙甲基橙3.1-4.4红红/黄黄 3.4甲基红甲基红4.4-6.2红红/黄黄 5.2酚酞酚酞8.0-9.6无无/红红 9.1溴百里酚蓝溴百里酚蓝6.0-7.6黄黄/蓝蓝7.3第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡In

44、organic Chemistry)5.6.1 酸碱电子理论酸碱电子理论 凡是能接受电子对的分子、离子物种称为酸； 凡是能给出电子对的分子、离子物种称为碱。1. 酸碱的定义酸碱的定义第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡5.6 酸碱电子理论与配合物(Electron Theory of Acid-Base and Coordination Compounds)Inorganic Chemistry)2. 酸碱反应的实质酸碱反应的实质 电子接受体与电子给予体之间形成以配位共价键结合的酸碱配合物的反应。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡酸酸 + 碱碱 酸碱配合物酸碱配合物电子对接受体电子对接受体 电子对给予体

45、电子对给予体 形成配位键形成配位键 Inorganic Chemistry)H+ + OH - H OHCu2+ + 4 NH3 NH3 Cu NH3NH3NH32+第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)3. 酸碱类型酸碱类型所有的金属阳离子及H+元素原子未达到8电子结构的分子如BF3、AlCl3能提供电子对的负离子：能提供电子对的负离子：F 、Cl 、I、OH能提供电子对的中性分子：能提供电子对的中性分子：H2O、NH3含双键和共轭体系的化合物：苯含双键和共轭体系的化合物：苯第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)5.6.2 配合

46、物的基本概念配合物的基本概念1. 实验实验CoCl3在NH3NH4Cl中，转变为CoCl3 6NH3Co(NH3)6Cl3第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)有内界外界，如：Ag(NH3)2Cl；2. 特征特征从溶液中析出配合物时，配离子常与带有相反电荷的其他离子结合成盐，这类盐称为配盐。K3 Fe ( C N )6 外层外层内层内层形成体形成体配位原子配位原子配体配体配位数配位数第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry) 以具有可以接受孤对电子的原子以具有可以接受孤对电子的原子或离子为中心。或离子为中心。 以一定数目可以给出电子对

47、的离以一定数目可以给出电子对的离子或分子为配位体。子或分子为配位体。 二者以一定的组成和空间构型所二者以一定的组成和空间构型所形成的化合物称之为配位化合物。形成的化合物称之为配位化合物。3. 定义定义第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)4. 组成组成由金属离子和一定数目的中性分子或负离子组成的复杂离子，如Ag(NH3)2+ 。由金属原子和一定数目的中性分子组成的复杂分子，如Fe(CO)5。（1）配离子）配离子(Coordination Ion)（2）配位分子）配位分子 (Coordination Molecule)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorgani

48、c Chemistry)含配离子或配位分子的化合物称之为配位化合物，如 Ag(NH3)2Cl。配合物的形成体、中心体。配合物的形成体、中心体。 组成组成：多为金属离子，也有中性原子，如Ag+。（3）配合物）配合物(Coordination Compounds)（4）中心原子）中心原子(Central Atom)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)配合物中提供孤对电子的分子或离子。：非金属的负离子或分子，如NH3 。（5）配位体）配位体(Ligand)在配位体中直接与中心原子结合的原子。 ：卤素、O、P、S、N、C。（6）配位原子）配位原子 (Coordinat

49、ion Atom)配合物中直接与中心原子配位的原子的 总数，如 Ag(NH3)2+，配位数为 2 。（7）配位数）配位数(Coordination Number)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)中心原子与配位体电荷的代数和或通过 外界求内界， 如Ag(NH3)2+ 单基配位体：NH3 多基配位体H 2C NH 2 NH2 CH2 H 2C NH 2 NH2 CH2Cu2+乙二胺（en）H2NCH2CH2NH2.（8）配离子电荷数）配离子电荷数第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)乙二酸根（草酸根）C2O42-乙二胺四乙酸ED

50、TA(Y4-)OOOOCC.=2-OOCH2COOCH2CNCH2CH2NCH2COOCH2COO.4-第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)Ca(EDTA)2或CaY2Ca2+的配位数为6，配位原子分别是4个O，2个N。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)配离子电荷配离子电荷 +1 4 0 0中心原子中心原子 Ag+ Fe2+ Co3+ Fe配位体配位体 NH3 CN- NH3 Cl- CO配位原子配位原子 N C N Cl C配位数配位数 2 6 6 5Ag(NH3)2+ Fe(CN)64 - Co(NH3)3Cl3 Fe(

51、CO)5（配位分子）配离子配离子Ag(NH3)2Cl K4Fe(CN)6 Co(NH3)3Cl3 Fe(CO)5配位化合物配位化合物第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)5. 分类分类多基配位体以一个或两个配位原子与同一中心原子配位所形成的环状化合物，如Zn(en)22+，en:NH2CH2CH2NH2 (乙二胺)。 单基配位体和中心原子所形成的配合物，如Ag(NH3)2Cl。（1）简单配合物）简单配合物（2）螯合物）螯合物(Chelating Agent)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)以羰基配位体与金属形成的一类化以羰基

52、配位体与金属形成的一类化合物，如合物，如Ni(CO)4。由配位体与多个中心原子所形成的配合物，如(H20)4Fe(OH)2Fe(H2O)44+。（3）多核化合物）多核化合物（4）羰合物）羰合物第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)正离子配离子 某酸某K4Fe(CN)6 六氰合铁六氰合铁()酸钾酸钾6. 命名命名（1）内界与外界）内界与外界配离子配离子+ 简单负离子简单负离子 某化某某化某Ag(NH3)2Cl 氯化二氨合银()配离子配离子+ 复杂负离子复杂负离子 某酸某某酸某 Cu(NH3) 4SO4 硫酸四氨合铜()第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorgani

53、c Chemistry)（2）内界之间）内界之间配位数配位体“合”中心原子中心原子氧化数一、二先离子后中性分子先无机配体后有机配体同类配位体：以配位原子元素英文字母排序同配体同配位原子：先少原子配体后多原子以罗马数表示第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)例如：先少原子配体后多原子例如：先少原子配体后多原子 PtNO2NH3NH2OH(py)Cl 氯化硝基氯化硝基氨氨羟胺羟胺吡啶合铂（吡啶合铂（）例如：以配位原子元素英文字母排序 Co(NH3)5H2OCl3 三氯化五氨水合钴() 第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)Co(ONO

54、)(NH3)5SO4例如：例如：配合物命名Cu(NH3)4SO4PtCl(NO2)(NH3)4CO3K2SiF6Zn(NH3)4Cl2Ca2Fe(CN)6NaCo(CO)4K4Ni(CN)4Co(NH3)3(H2O)Cl2Cl硫酸四氨合铜()碳酸氯硝基四氨合铂()六氟合硅()酸钾二氯化四氨合锌()六氰合铁()酸钙四羰基合钴(-)酸钠四氰合镍(0)酸钾氯化二氯三氨水合钴()硫酸亚硝酸根五氨合钴()第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)5.7 配位反应与配位反应与配位平衡配位平衡(Coordination Reaction and Coordination Equi

55、librium)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡5.7.1 配合物的解离常数和稳定常数配合物的解离常数和稳定常数1. 解离平衡解离平衡(Dissolution Equilibrium)配合物的解离反应是分步进行的，每步均有其解离常数。Inorganic Chemistry)Ag(NH3)2+(aq) Ag(NH3)+(aq)+NH3(aq)Ag(NH3)+(aq) Ag+(aq)+NH3(aq)Kd2Kd1Ag(NH3)2+(aq) Ag+(aq)+2NH3(aq)总解离反应Kd第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡例如Inorganic Chemistry)Ag(NH()NH()Ag(23232d1d

56、dcccKKK显然，Kd 越大，配合物越不稳定。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡总解离常数（不稳定常数） (Instability Constant)Inorganic Chemistry)2. 配位平衡配位平衡配合物的生成反应是配合物解离反应的逆反应。总生成反应Ag(NH3)+(aq)+NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq)Kf2Ag+(aq)+NH3(aq) Ag(NH3)+(aq)Kf1Ag+(aq)+2NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq)Kf第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)232232f1ff)NH()Ag() Ag(NH(cccKKKKf

57、1Kd2=1Kf2Kd1=1KfKd=1Kf 越大，配合物越稳定。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡总生成常数（稳定常数） (Stability Constant)Inorganic Chemistry)例：室温下，例：室温下，0.010molL-1AgNO3 (s)溶于溶于1.0L 0.030molL-1NH3H2O中（设体积不变），计中（设体积不变），计算该溶液中游离的算该溶液中游离的Ag+、NH3和和Ag(NH3)2+的浓的浓度。度。解：解：Kf (Ag(NH3)2+)=1.67107很大，且c(NH3)大，预计生成Ag(NH3)2+的反应完全，生成了0.010molL-1 Ag(NH3)2

58、+ ，c(Ag+)很小，可忽略不计。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Ag+(aq)+2NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq)起始浓度起始浓度/(molL-1)0 0.030-0.020 0.010变化浓度变化浓度/(molL-1)x 2x -x平衡浓度平衡浓度/(molL-1)x 0.010+2x 0.010-x7f21067. 1)2010. 0(010. 0KxxxInorganic Chemistry)71067. 1010. 0010. 0 xx=6.010-6c(Ag+) =6.010-6molL-1c(NH3)

59、=c(Ag(NH3)2+)= 0.010molL-10.010-x0.0100.010+2x0.010第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡Inorganic Chemistry)5.7.2 配位平衡的移动配位平衡的移动1配位平衡和酸碱平衡配位平衡和酸碱平衡4配位平衡之间的转化配位平衡之间的转化2配位平衡和沉淀平衡配位平衡和沉淀平衡*3配位平衡和氧化还原平衡配位平衡和氧化还原平衡*第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡(Coordination Equilibrium and Acid-Base Equilibrium)(Coordination Equilibrium and Precipitation Equilibrium)(Coordination Equil