2020余静无机化学第5章酸碱平衡ppt课件

1、第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-291第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡主讲：余静第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-292教教 学学 基基 本本 要要 求求1 1l 熟习酸碱质子实际的根本要点。熟习酸碱质子实际的根本要点。l 掌握水的解离平衡、水的规范离子积常数和强酸、掌握水的解离平衡、水的规范离子积常数和强酸、强碱溶液强碱溶液pHpH的计算。的计算。l 掌握一元弱酸弱碱的解离平衡及其平衡组成的计掌握一元弱酸弱碱的解离平衡及其平衡组成的计算；熟习多元弱酸的分步解离平衡，了解其平衡算；熟习多元弱酸的分步解离平衡，了解其平衡组成的计算。组成的计算。l 掌握一元弱酸盐和一元弱碱盐的

2、水解平衡及其平掌握一元弱酸盐和一元弱碱盐的水解平衡及其平衡组成的计算；熟习多元弱酸盐的分步水解及其衡组成的计算；熟习多元弱酸盐的分步水解及其平衡组成的计算。平衡组成的计算。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-293教教 学学 基基 本本 要要 求求2 2l 了解酸碱电子实际的根本概念，掌握配合物的根了解酸碱电子实际的根本概念，掌握配合物的根本概念，掌握配合物的命名。本概念，掌握配合物的命名。l 掌握配合物的生成反响和配位平衡，会计算配体掌握配合物的生成反响和配位平衡，会计算配体过量时配位平衡的组成，能利用多重平衡原理简过量时配位平衡的组成，能利用多重平衡原理简单计算酸碱反响与配合反响共

3、存时溶液的平衡组单计算酸碱反响与配合反响共存时溶液的平衡组成。成。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-294教教 学学 内内 容容l 5.1 酸碱质子实际概述l 5.2 水的解离平衡与溶液的pH值l 5.3 酸碱水溶液pH的计算l 5.4 缓冲溶液不要求l 5.5 酸碱指示剂l 5.6 酸碱电子实际与配合物概述l 5.7 配位反响与配位平衡第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-295l一.酸碱实际历史回想l二.酸碱质子实际的根本概念l三.酸的相对强度和碱的相对强度 5.1酸碱质子实际概述第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-296一一. .酸碱实际历史回想酸碱实际历史回想酸

4、碱实际的开展：酸碱实际的开展：1884年，年，S.Arrhenius 提出酸碱电离实际；提出酸碱电离实际； 1923年，年，J.N.Brnsted 、T.M.Lowry 分别独立提出酸碱质子实际；分别独立提出酸碱质子实际； 1923年，年，Lewis 提出酸碱电子实际。提出酸碱电子实际。其他：溶剂体系实际、硬软酸碱实际其他：溶剂体系实际、硬软酸碱实际第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2971.酸碱电离实际阿仑尼乌斯酸碱电离实际阿仑尼乌斯l酸、碱的定义：酸、碱的定义：H 、OHl酸碱反响的本质：中和反响酸碱反响的本质：中和反响 生成水生成水l意义意义l明确酸碱的特征：明确酸碱的特征：H

5、、 OHl提示酸碱反响的本质：中和反响提示酸碱反响的本质：中和反响l给出衡量酸碱强度的定量规范：解离平衡常给出衡量酸碱强度的定量规范：解离平衡常数数第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-298酸碱电离实际酸碱电离实际l局限性局限性l酸碱定义局限于水溶液中，对非水溶液体系酸碱定义局限于水溶液中，对非水溶液体系无法定义酸碱：纯真的氯化氢气体无法定义酸碱：纯真的氯化氢气体 ；l许多物质具有酸碱特性，但并无许多物质具有酸碱特性，但并无H、OH：氨水能与酸中和，但是其分子中没有氨水能与酸中和，但是其分子中没有OH存存在。在。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2992.2.溶剂体系实际溶剂

6、体系实际l 凡是在溶剂中产生该溶剂的特征阳离子的溶质叫凡是在溶剂中产生该溶剂的特征阳离子的溶质叫酸，如酸的水溶液、液氨中的铵盐等酸，如酸的水溶液、液氨中的铵盐等 ；l 凡是产生该溶剂的特征阴离子的溶质叫碱，如氢凡是产生该溶剂的特征阴离子的溶质叫碱，如氢氧化钠的水溶液、液氨中的氨基化钠氧化钠的水溶液、液氨中的氨基化钠 NaNH2等等 。l 将酸碱实际从将酸碱实际从“质子体系推行到质子体系推行到“非质子体系。非质子体系。l 局限：只能用于自电离溶剂体系；不能阐明在苯、局限：只能用于自电离溶剂体系；不能阐明在苯、氯仿、醚等溶剂体系中的酸碱反响。氯仿、醚等溶剂体系中的酸碱反响。第五章第五章 酸碱平衡酸

7、碱平衡2022-4-29103.3.硬软酸碱实际硬软酸碱实际HSABHSAB实际实际l Lewis酸碱电子实际的延伸或说是特殊情况；酸碱电子实际的延伸或说是特殊情况；l 硬酸：体积小，正电荷数高，可极化性低的中硬酸：体积小，正电荷数高，可极化性低的中心原子。心原子。IA, A,A,B, Ln3+ ,An3+以及处以及处于高氧化态的于高氧化态的d区过渡金属离子。区过渡金属离子。l 软酸：体积大，正电荷数低，可极化性高的软酸：体积大，正电荷数低，可极化性高的中心原子。较低氧化态的过渡金属离子如中心原子。较低氧化态的过渡金属离子如Cu+、Ag+、Cd2+和重过渡金属离子如和重过渡金属离子如Pd2+、

8、Pt2+、Hg2+ 、Hg22+等。等。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2911l 硬碱：将电负性高，极化性低，难被氧化的配位硬碱：将电负性高，极化性低，难被氧化的配位原子；如含原子；如含O、N、F配位原子的配位体配位原子的配位体H2O、F-、NH3、R3N以及以及PO43-、SO42-和和CO32-等。等。l 反之为软碱。如含反之为软碱。如含P, As, S, I配位原子以及含配位原子以及含键键的配位体的配位体SCN-、CO、CN-、I-、S2-、R3As、R3P、R2S等。等。l 主要用于讨论金属离子的配合物体系：预言反响主要用于讨论金属离子的配合物体系：预言反响方向、预言配合

9、物稳定性。方向、预言配合物稳定性。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2912二.酸碱质子实际的根本概念 1.酸碱定义酸：凡是能释放出质子H+的分子或离子。碱：凡是能与质子H+结合的分子或离子。 即：酸 质子的给予体； 碱 质子的接受体。l 两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质。两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2913l 共轭关系：酸碱经过质子的传送相互联络。共轭关系：酸碱经过质子的传送相互联络。l 共扼酸碱对：因一个质子的得失而相互转变的每共扼酸碱对：因一个质子的得失而相互转变的每一对酸碱。一对酸碱。l 酸失去质子后变为它的共

10、轭碱，碱得到质子后变酸失去质子后变为它的共轭碱，碱得到质子后变为它的共轭酸；为它的共轭酸；l 酸和碱是相互依存，相互转化的。酸和碱是相互依存，相互转化的。酸 H+ + 碱第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2914酸 H+ + 碱422252252362233334342424 42O)(HFe(OH)H O)Fe(OH)(HO)Fe(OH)(HH O)Fe(H NHCHH NHCH NHH NH POH HPO HPOH POH AcH HAc 共轭碱共轭酸共轭酸碱对留意1： 盐？l“有酸才有碱，有碱才有酸有酸才有碱，有碱才有酸l 酸中有碱，碱可变酸酸中有碱，碱可变酸 l酸碱相互依存

11、和转化酸碱相互依存和转化第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2915小结：酸碱质子实际小结：酸碱质子实际l酸碱是以质子的授受关系定义的，酸或酸碱是以质子的授受关系定义的，酸或碱可以是中性分子，也可以是正离子或碱可以是中性分子，也可以是正离子或负离子，还可以是配离子。负离子，还可以是配离子。l两性物质：既可以作为酸，又可以作为碱。两性物质：既可以作为酸，又可以作为碱。l酸与其共轭碱之间只差一个质子，酸比它酸与其共轭碱之间只差一个质子，酸比它的共轭碱多一正电荷。的共轭碱多一正电荷。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-29162. 酸碱反响的本质酸碱反响的本质l质子转移反响：两个共轭

12、酸碱对之间质子转移反响：两个共轭酸碱对之间l酸碱半反响：各个共轭酸碱对的质子得失酸碱半反响：各个共轭酸碱对的质子得失反响。反响。l质子不能在溶液中独立存在，酸碱半反响质子不能在溶液中独立存在，酸碱半反响是不能单独存在的。是不能单独存在的。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2917例例1：HAc在水溶液中的解离反响是由给在水溶液中的解离反响是由给出质子的半反响和接受质子的半反响组出质子的半反响和接受质子的半反响组成的。成的。HAc(aq) H+ + Ac(aq)H+ + H2O(l) H3O+(aq) HAc(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + Ac(aq) 起碱的作用第五

13、章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2918例例2：NH3在水溶液中的解离反响是由给在水溶液中的解离反响是由给出质子的半反响和接受质子的半反响组出质子的半反响和接受质子的半反响组成的。成的。NH3(aq)H NH4(aq) H2O(l) OH(aq)H NH3(aq) + H2O(l) OH(aq) + NH4(aq) 起酸的作用第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2919例3.盐类水解反响也是离子酸碱的质子转移反响。 NaAc水解：H+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)l NH4Cl水解:H+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)Ac+H2O OH + HAcNH4+ + H2O H3O

14、+ + NH3第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2920例4.酸碱中和反响是质子转移反响包括水、非水溶液中、气相中NH4Cl的生成：l液氨中的酸碱中和反响：液氨中的酸碱中和反响：NaCl 2NH NaNH ClNH324H+(1) (2) (2) )1 (Cl NH NH HCl43碱酸碱酸H+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2921小结：酸碱反响的本质小结：酸碱反响的本质l酸碱反响是两个共轭酸碱对共同作用的结果，酸碱反响式以合并两个半反响来表示：HAHAHBHBHABAHB11221212酸 （）质子（）碱 （）质子（）碱 （ ）酸 （）

15、酸 （）碱 （ ）碱 （）酸 （）l 质子实际的根本表达式，在酸碱反响中至少存在两对质子实际的根本表达式，在酸碱反响中至少存在两对共轭酸碱对；共轭酸碱对；l 质子传送的方向：是给出质子才干强的酸，传送给接质子传送的方向：是给出质子才干强的酸，传送给接受质子才干强的碱，酸碱反响生成物是另一种弱酸和受质子才干强的碱，酸碱反响生成物是另一种弱酸和另一种弱碱。另一种弱碱。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2922酸碱质子实际的局限酸碱质子实际的局限l没有盐的概念，把物质分为酸碱两大类，没有盐的概念，把物质分为酸碱两大类，但有的物质不呈酸性也不呈碱性。但有的物质不呈酸性也不呈碱性。l把中和、解

16、离、水解等反响都概括为质子把中和、解离、水解等反响都概括为质子传送反响，且适用于水和非水溶剂体系。传送反响，且适用于水和非水溶剂体系。但对不含氢的一类化合物的反响无法给出但对不含氢的一类化合物的反响无法给出合了解释。合了解释。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-29233.溶剂的酸碱性l溶剂的性质：极性、粘度、介电常数等。溶剂的性质：极性、粘度、介电常数等。l溶剂的酸碱性是指溶剂的质子活性。分为质溶剂的酸碱性是指溶剂的质子活性。分为质子溶剂和非质子溶剂惰性溶剂；子溶剂和非质子溶剂惰性溶剂；l质子溶剂：能结合或给出质子的溶剂；质子溶剂：能结合或给出质子的溶剂；l惰性溶剂：不能结合或给出质

17、子的溶剂。惰性溶剂：不能结合或给出质子的溶剂。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2924l质子溶剂中存在质子自递除吡啶作用：质子溶剂中存在质子自递除吡啶作用：质子在溶剂分子间的转移。质子在溶剂分子间的转移。l惰性溶剂不参与质子转移过程。惰性溶剂不参与质子转移过程。lH2O是质子溶剂，有质子活性，既可以结是质子溶剂，有质子活性，既可以结合质子也可以给出质子，是典型的两性溶合质子也可以给出质子，是典型的两性溶剂。剂。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2925l以水为参考规范，质子溶剂可以分为三类：以水为参考规范，质子溶剂可以分为三类：两性溶剂、酸性溶剂、碱性溶剂；两性溶剂、酸性

18、溶剂、碱性溶剂；l酸性溶剂：具有一定的两性，其酸性显著地酸性溶剂：具有一定的两性，其酸性显著地比水强，较易给出质子，如：冰醋酸、醋酐、比水强，较易给出质子，如：冰醋酸、醋酐、甲酸、液态氟化氢。甲酸、液态氟化氢。l碱性溶剂：具有一定的两性，其碱性比水强，碱性溶剂：具有一定的两性，其碱性比水强，对质子的亲和力比水大，较易接受质子，如：对质子的亲和力比水大，较易接受质子，如：乙二胺、丁胺、二甲基甲酰胺、液氨等。乙二胺、丁胺、二甲基甲酰胺、液氨等。l两性溶剂：水、甲醇、乙醇、异丁醇。两性溶剂：水、甲醇、乙醇、异丁醇。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2926例5：水的本身解离反响质子转移反响

19、：H+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)H2O(l) +H2O(l) H3O+(aq) + OH(aq)类似地有：液氨，写出液氨的本身解离反响。l 水是两性溶剂，水分子间发生质子转移。水是两性溶剂，水分子间发生质子转移。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-29274.4.酸碱的相对强度酸碱的相对强度105105.8 101.8 HCN HAc aKl 酸和碱的强度是指酸给出质子的才干和碱接受质子的才干的强弱。l 酸和碱的强度取决于酸和碱的强度取决于l 1酸碱的本性：酸碱本身释放质子和接受质子的酸碱的本性：酸碱本身释放质子和接受质子的才干才干l 2溶剂的性质有关：溶剂接受和释放质子的才干溶

20、剂的性质有关：溶剂接受和释放质子的才干l 例如：例如： HAc 在水中为弱酸，在水中为弱酸， 但在液氨中为强酸！但在液氨中为强酸！ 酸碱本性酸碱本性水溶液中第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2928 溶剂性质溶剂性质 OH3区分效应：用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来，称为溶剂的“区分效应。 例如，H2O可以区分HAc，HCN酸性的强弱。拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的作用，称为溶剂的“拉平效应。 水对强酸起不到区分作用，水可以同等程度地将HClO4，HCl，HNO3等强酸的质子全部夺取过来。水溶液中能稳定存在的最强酸为水溶液中能稳定存在的最强酸为 最强碱为最强碱为 OH第五章

21、第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2929OHNHHCOAc POH HSO ClO OHNHCOHHAc POHSOHHClO 334244243243424碱性：酸性：选取比水的碱性弱的碱，如冰醋酸为溶剂对水中的强酸可表达出区分效应。例如上述强酸在冰醋酸中不完全解离，酸性强度依次为： HI HClO4 HCl H2SO4 HNO3酸越强其共轭碱越弱，碱越强其共轭酸越弱。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2930一一. .水的解离平衡水的解离平衡 二二. .溶液的溶液的pHpH值值 5.2 5.2 水的解离平衡与溶液的水的解离平衡与溶液的pHpH值值第五章第五章 酸碱平衡酸碱平

22、衡2022-4-2931一一. .水的解离平衡水的解离平衡l 溶剂的质子自递反响是溶液中最根本的酸碱反响。溶剂的质子自递反响是溶液中最根本的酸碱反响。水是运用最广泛的溶剂。水是运用最广泛的溶剂。l 纯水有微弱的导电性：水的质子自递反响。纯水有微弱的导电性：水的质子自递反响。l 水的离子积常数水的离子积常数 KW 简称水的离子积：水简称水的离子积：水的自递反响的规范平衡常数。的自递反响的规范平衡常数。 H2O (l) + H2O(l) H3O+ (aq) + OH(aq) 或 H2O (l) H+ (aq) + OH(aq)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-29323W(H O )(O

23、H ) ccKcc H2O (l) + H2O(l) H3O+ (aq) + OH(aq) 或 H2O (l) H+ (aq) + OH(aq)规范态规范态P30 P30 规范平衡常数规范平衡常数 P74 P74W3 (H O )(OH )Kcc简写为3(H O )c(OH )c代表平衡浓度-1c =1.00 mol L也可用也可用 表示平衡浓度表示平衡浓度第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-29337114W13W (H )(OH )1.0 10 mol L1.0 10K 5.43 10K ccKK（298纯水）（373纯水）H2O (l) H+ (aq) + OH(aq)OH()H

24、( WccKl水的自递反响是吸热反响，温度越高，水的自递反响是吸热反响，温度越高， KW越大。越大。l纯水，由电导等方法测得：纯水，由电导等方法测得：l 水的离子积常数水的离子积常数KW可以由热力学数据计算可以由热力学数据计算l KW =1.010-14纯水或者稀溶液中水的离子积与浓度无关纯水或者稀溶液中水的离子积与浓度无关W TK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2934纯水或者稀溶液中水的离子积与浓度无关纯水或者稀溶液中水的离子积与浓度无关W TK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2935结结 论论l酸性溶液中 H3O+ OH l碱性溶液中H3O+ OH l溶液显中性l

25、H3O+ = OH = 1.0 107 mol/dm3)l无论酸性、碱性还是中性溶液中，总存在关系式)OH()H( WccK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2936二二. .溶液的溶液的pHpH值值l无论在酸性的还是碱性的水溶液中，无论在酸性的还是碱性的水溶液中，H3O和和OH都同时存在；温度一定，它们的都同时存在；温度一定，它们的平衡浓度的乘积是常数。平衡浓度的乘积是常数。l溶液中溶液中H3O和和OH浓度大小反映了溶液浓度大小反映了溶液酸碱性的强弱。酸碱性的强弱。lpH值是表示溶液酸碱性的一种标度。值是表示溶液酸碱性的一种标度。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2937

26、定义：溶液的pH值 314W3WW pHlg(H O ) pOHlg(OH ) (H O )(OH )1.0 10 lg (H )lg (OH )lg14 pHpOHp14wccKccccKpKK 令根据即留意：留意： pH值仅适用于表示氢离子或氢氧根离子浓度值仅适用于表示氢离子或氢氧根离子浓度在在 1 molL-1 以下的溶液的酸碱性。超越直接采以下的溶液的酸碱性。超越直接采用浓度表示。用浓度表示。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2938pH是水溶液酸碱性的一种标度是水溶液酸碱性的一种标度n pH越小，越小，C(H+)越大，溶液酸性越强，碱性越弱。越大，溶液酸性越强，碱性越弱。n

27、 酸性溶液、碱性溶液和中性溶液：酸性溶液、碱性溶液和中性溶液： pH7为界为界n 常见液体的常见液体的pH值值P114n 例例51P114第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2939课堂练习课堂练习单项选择：单项选择：l 1弱酸性水溶液中的氢离子浓度可表示为 A. 14-pOH B. Kw/pOHC. 10pOH-14 D. 1014-pOHCl 2不是共扼酸碱对的一组物质是 A. NH3,NH2- B. NaOH,Na+C. HS-,S2- D. H2O,OH-B第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2940l 3按质子实际，无共轭碱的是 l SO4 2+ B .HSO4+ l

28、 C. H2SO4 D.H3SO4+ l 4既是质子酸又是质子碱的是 l A.OH- B.NH4+ l C.S2- D.PO4 3- AA第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2941l 一一. .强酸强碱水溶液强酸强碱水溶液pHpH的计算的计算l 二二. .一元弱酸弱碱水溶液一元弱酸弱碱水溶液pHpH的计算的计算l 三三. .多元弱酸弱碱水溶液多元弱酸弱碱水溶液pHpH的计算的计算l 四四. .盐溶液盐溶液pHpH的计算的计算l 五五. .混合酸溶液混合酸溶液pHpH的计算的计算l 六六. .酸碱平衡的挪动酸碱平衡的挪动 5.3 5.3 酸碱水溶液酸碱水溶液pHpH的计算的计算第五章第

29、五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2942一.强酸强碱水溶液pH的计算l 强酸强碱在水中几乎全部解离；强酸强碱在水中几乎全部解离；l 当溶液中当溶液中H3O+大于大于1 molL-1时，不运用时，不运用pH；l 当强酸强碱溶液的浓度很小时小于当强酸强碱溶液的浓度很小时小于106 molL-1 ,即与纯水中氢离子浓度即与纯水中氢离子浓度 107 molL-1 接近接近时，还应思索水解离产生的氢离子或氢氧根离子浓度。时，还应思索水解离产生的氢离子或氢氧根离子浓度。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2943以一元强酸以一元强酸HA浓度为浓度为c为例。为例。l1、当C106 molL-1

30、或C20OH时l2、当C 106 molL-1 或C20OH时23233HAH OH OA2H OH OOHH OCOH3H OC 2w3CC4KH O2 推导：根据推导：根据KWKW定义定义注：用注：用 表示平衡浓度表示平衡浓度第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2944二二.一元弱酸弱碱水溶液的一元弱酸弱碱水溶液的pH计算计算 1一元弱酸的解离平衡+-23HA(aq)+H O(l)H O (aq)+A (aq)3(H O )(A ) (HA)(HA)accKcl 平衡时平衡时 (HA)aK称为弱酸称为弱酸HA的解离常数的解离常数l 解离常数大小反映弱酸的相对强弱。解离常数大小反映弱

31、酸的相对强弱。l 在一样温度下，解离常数大的酸是较强的酸。在一样温度下，解离常数大的酸是较强的酸。l 水和非水溶液中均可；受温度影响变化不大。水和非水溶液中均可；受温度影响变化不大。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2945一元弱酸一元弱酸HA的的pH的计算的计算l假设知弱酸假设知弱酸HA的初始浓度的初始浓度c0(HA)和和Ka(HA)，可以计算可以计算HA溶液的平衡组成和溶液的平衡组成和pH。001H() (),H(lg ()2aaK HAc HAppKc HA留意留意2个条件！个条件！0()/()500aCHAKHA0awc (HA)K (HA)20K且当第五章第五章 酸碱平衡酸

32、碱平衡2022-4-2946解离度解离度l解离度也称电离度。表示弱电解质溶液的相对强弱。l解离度：已解离的分子数与分子总数之比。l对于定容反响，可为已解离的弱酸或弱碱溶液的浓度与原始浓度之比。l在温度、浓度一样的条件下，解离度大的酸，为较强的酸。%100%1000eq0ccc初始浓度已解离的浓度第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-294720420200 1HA/10 10, 11 HA HA aaaacKKcKKcc当（）时 ，（）（）解离度与Ka 的关系稀释定律HA(aq) H+(aq) + A(aq) 初始浓度 c0 00平衡浓度c0 ca c0a c0al 阐明了一元弱酸溶液的

33、浓度、解离度和解离常数间阐明了一元弱酸溶液的浓度、解离度和解离常数间的关系。的关系。适用条件！第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2948稀释定律稀释定律l阐明了一元弱酸溶液的浓度、解离度和解离常阐明了一元弱酸溶液的浓度、解离度和解离常数间的关系。数间的关系。l某弱电解质的解离度随着其溶液的稀释而增大。某弱电解质的解离度随着其溶液的稀释而增大。稀释定律：对于确定的弱酸，在一定温度下稀释定律：对于确定的弱酸，在一定温度下Ka为为定值，其解离度与弱酸溶液浓度的平方根成反比。定值，其解离度与弱酸溶液浓度的平方根成反比。溶液越稀，电离度越大。溶液越稀，电离度越大。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡

34、2022-4-2949课堂练习课堂练习l判别正误：判别正误：l1.酸性水溶液中不含酸性水溶液中不含OH，碱性水溶，碱性水溶液中不含液中不含H。l2.在水溶液中能够电离的物质都能到在水溶液中能够电离的物质都能到达平衡。达平衡。l3.弱电解质的解离度随弱电解质浓度弱电解质的解离度随弱电解质浓度的降低而增大。的降低而增大。错错对第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2950)HAc()Ac()OH()HAc( 3cccKa2x (HAc)0.10 xaK初始浓度/molL-1 0.10 0 0平衡浓度/molL-1 0.10 x x x H2O(l) + HAc(aq) H3O+ (aq) +

35、 Ac-(aq)例：求例：求0.10 mol/L HAc水溶液的酸度水溶液的酸度pH。知知Ka = 1.76 105 x = 1.3103 molL-1 得0()/()500ac HAKHA0awc (HA) K (HA)20K由于且0H() ()aK HAc HA所以解：解：第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2951 解离度(a)%100%1000eq0ccc初始浓度已解离的浓度c(H3O+) = c(Ac) = 1.3103 molL-1 c(HAc) = (0.101.3103) molL-10.10 molL-1)(OH)O(H3WccKc(OH) =7.71012 molL

36、-1 89. 2)O(HlgH3cp%3 . 1%10010. 0103 . 13醋酸的解离度第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2952小结小结l首先根据首先根据K 和和C0判别能否可以用最简式判别能否可以用最简式进展计算；进展计算；l然后根据平衡常数表达式列算式最关键然后根据平衡常数表达式列算式最关键的步骤；的步骤；l最后代入数据计算最后代入数据计算H +和和pH。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2953 2一元弱碱的解离平衡+-2B(aq)+H O(l)BH (aq)+OH (aq)bc(BH ) c(OH )K (B)c(B)l 平衡时 ( )bKB称为弱碱B的解离

37、常数l 解离常数大小反响弱碱的相对强弱。解离常数大小反响弱碱的相对强弱。l 在一样温度下，解离常数大的碱是较强的碱。在一样温度下，解离常数大的碱是较强的碱。l 水和非水溶液中均可；受温度影响变化不大。水和非水溶液中均可；受温度影响变化不大。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2954一元弱碱一元弱碱B的的pH的计算的计算l假设知一元弱碱B的初始浓度c0(B)和Kb(B)，可以计算B溶液的平衡组成和pH。留意条件！0( )/( )500bcBKB0bwc (B)K (B)20K且当b0b01OHK (B)c (B)pOH( lgK (B)lgc (B)2pH14pOH l一元共扼酸碱的酸

38、碱解离常数Ka和Kb有如下关系：abwK KK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2955532334333108 . 1109 . 1200. 0)109 . 1 ( )NH()OH()NH()NH( 27.11)109 . 1lg(14pOH14pH109 . 1%95. 0200. 0)OH(cccKcb例例1：知：知25时，时， 0.200molL-1氨水的解离度氨水的解离度为为 0.95%，求，求c(OH), pH值和氨的解离常数。值和氨的解离常数。解：NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH- (aq)c0 0.200 0 0ceq 0.200(1 0.

39、95%) 0.2000.95% 0.2000.95%第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2956例例2：将：将2.45克固体克固体NaCN配制成配制成500 cm3的水溶液，计算的水溶液，计算此溶液的此溶液的pH是多少。知：是多少。知：HCN的的Ka 为为4.931010。解：解：CN的浓度为的浓度为 2.45/(49.0 0.500)=0.100 (mol/dm3) CN + H2O OH + HCN = Kw/Ka = 1.00 1014/ 4.93 1010 = 2.03 105OHOH33 CNHCNOHCNHCNOHKb第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2957由于

40、 c0(B)/Kb (B)= 0.100/2.03 105 = 4.93 103 500且c0(B) Kb (B)= 0.10002.03105=2.0310-620Kw那么 OH = Kb(B)c0B0.5 = (2.03 105 0.100)0.5 = 1.42 103 (mol/dm3) pH = 14.0 pOH = 14.0 2.85 = 11.15第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2958酸度酸度Acidity Grade与与pH1l 过去不断沿用的过去不断沿用的pHpH表示溶液的酸碱度表示溶液的酸碱度 。l pHpH是溶液中氢离子活度的一种标度，也就是通常是溶液中氢离子

41、活度的一种标度，也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量规范。意义上溶液酸碱程度的衡量规范。l pHpH值越趋向于值越趋向于0 0表示溶液酸性越强，反之，越趋向表示溶液酸性越强，反之，越趋向于于1414表示溶液碱性越强，在常温下，表示溶液碱性越强，在常温下，pH=7pH=7的溶液的溶液为中性溶液。为中性溶液。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2959酸度酸度Acidity Grade与与pH2l 环境化学中，酸度指水中能与强碱发生中和作用的环境化学中，酸度指水中能与强碱发生中和作用的全部物质。全部物质。 l 酸度是表征水中和强碱才干的目的。它与水中的氢酸度是表征水中和强碱才干的目的。它与水

42、中的氢离子浓度并不是一回事；离子浓度并不是一回事；l pH值仅表示呈离子形状的值仅表示呈离子形状的H+数量；数量；l 酸度表示中和过程中可以与强碱进展反响的全部酸度表示中和过程中可以与强碱进展反响的全部H+数量；数量；l 包括原已电离的和将会电离的部分；包括原已电离的和将会电离的部分；l 已电离的已电离的H+数量称为离子酸度，它与数量称为离子酸度，它与pH值是一致值是一致的。的。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2960小结小结1 1：一元弱酸：一元弱酸( (弱碱弱碱) )溶液溶液H+H+和和pHpH值计算公式：值计算公式：a0a01HK (HA)c (HA)pHlgK (HA) l

43、gc (HA)2b0b01OH K (B)c (B)pOHlgK (B) lgc (B)2pH 14 pOH留意适用条件!一元共扼酸碱的酸碱解离常数Ka和Kb有如下关系：abwK KK0HA /HA500（）（）aCK0awc (HA) K (HA)20K且且l 同理有第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2961小结2：一元弱酸碱相对强弱的判别一样温度下，解离常数一样温度下，解离常数Ka越大的酸为较强的酸；越大的酸为较强的酸；采用解离度采用解离度表示，温度、浓度一样条件下，表示，温度、浓度一样条件下， 越越大，大，Ka越大，越大，pH越小，酸性越强。越小，酸性越强。弱酸酸性的强弱弱酸酸

44、性的强弱pH值也可以采用值也可以采用pH计进展测定。计进展测定。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2962三三. .多元弱酸弱碱水溶液多元弱酸弱碱水溶液pHpH的计算的计算2323233733a1232323233233a223 H CO()H CO (aq)H O(l)H O (aq)HCO (aq)c(H O )c(HCO ) K (H CO )4.2 10c(H CO )HCO (aq)H O(l)H O (aq)CO(aq)c(H O )c(CO) K(H CO )c(HC例：溶液 分步解离第一步：第二步：1134.7 10O )l 多元弱酸的解离是分步进展的。第五章第五章

45、酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2963 )OH(OH 1033321解离平衡做近似处理。的计算可按一元弱酸的反应，主要来自于第一步解离溶液中的时，当cKKaa1 0101HpH( lglg )2aaK cKc32COH133232 (aq)HCO(aq)OHO(l)H(aq)COH，aK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2964例5-4(p118) ：计算0.010 molL-1H2CO3溶液中的 H3O+、H2CO3、HCO3、CO32 、OH浓度及溶液的pH值知Ka1 = 4.210-7, Ka2 = 4.710-11。解: H2CO3 + H2O = H3O+ + HCO3-

46、Ka1平衡浓度: 0.01-x x x第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2965 132110514W31571Lmol010. 0010. 0COHLmol105 . 1105 . 6100 . 1HKOH19. 4HlgpH HCOLmol105 . 6010. 0102 . 4HxcKa Ka1 / Ka2 103第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2966: )CO(23根据第二步解离计算 c Lmol107 . 4 )CO(107 . 4y 106.5y106.5y105 . 6y)y105 . 6()HCO()CO()OH()COH( 11122311255553

47、233322aaaKcKcccKy y 10 .56 y 10 .56 )Lmol/(aq)CO (aq)OH O(l)H(aq)HCO 551-23323c第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2967多元弱酸H2S的分步电离平衡 H2S： H2S + H2O H3O+ + HS Ka1 = H3O+ HS / H2S = 9.1 108 HS + H2O H3O+ + S2 Ka2 = H3O+ S2 / HS = 1.1 1012普通来说，第二步电离较第一步电离更难， Ka1 较Ka2 大几个数量级。 第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2968 解： H2S + H2O

48、H3O+ + HS 平衡浓度：0.1-x x+y x-y HS + H2O H3O+ + S2 x-y x+y y Ka1 = H3O+ HS / H2S= 9.1 108 Ka2 = H3O+ S2 / HS= 1.1 1012例1：计算0.10 mol/dm3 H2S 水溶液的H3O+ 和 S2，以及H2S 的电离度。 第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2969 Ka1 Ka2 ，且 c / Ka1 = 0.1/ 9.1 108 500 H3O+ x+y x 9.1 108 0.1 )0.5 = 9.5 105 mol/dm3 pH = 4.02 cK1a 第五章第五章 酸碱平衡

49、酸碱平衡2022-4-2970 解： H2S + H2O H3O+ + HS 平衡浓度：0.10-x x+y x-y HS + H2O H3O+ + S2 x-y x+y y S2 = Ka2 (HS / H3O+ ) = Ka2 (x-y / x+y ) x y ， HS H3O+ S2 Ka2 = 1.1 1012 mol/dm3 H2S的电离度 = x / c = 9.5 105 / 0.10 = 9.5 104 0.1%) 可见： 溶液中绝大部分是未电离的H2S分子。例1续：计算0.10 mol/dm3 H2S 水溶液中的H3O+ 和 S2，以及H2S 的电离度。 第五章第五章 酸碱平

50、衡酸碱平衡2022-4-2971 解：解： S2 + H2O OH + HS HS + H2O OH + H2S Kb1 = Kw/Ka2 = 1.0 1014 / 1.1 1012 = 9.1 103 Kb2 = Kw/Ka1 = 1.0 1014 / 9.1 108 = 1.1 107 Kb1 Kb2 ， 计算时不用思索第二步电计算时不用思索第二步电离离例例2：计算：计算0.10 mol/dm3 Na2S 水溶液中的水溶液中的 S2 和和OH ,以及以及 S2的电离度。的电离度。 OHOH33 SHSOHSHSOHK221bOHOH33 HSSHOHHSSHOHK222b第五章第五章 酸碱

51、平衡酸碱平衡2022-4-2972解： S2 + H2O OH + HS 平衡浓度：0.10 x x x c / Kb1 = 0.10/ 9.1 103 = 11 Kb3 溶液显酸性123141aw4243PO3b103 . 11052. 7100 . 1KKPOHPOHOHK)34( H+H+第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2974多元弱酸弱碱结论：多元弱酸弱碱结论： 多元弱酸的解离是分步进展的。多元弱酸的解离是分步进展的。普通普通 ，溶液中的，溶液中的 H+主要来自于弱主要来自于弱酸的第一步解离，计算酸的第一步解离，计算 c(H+)或或 pH 时可只思索第一时可只思索第一步解离

52、。条件！步解离。条件！a1a2a3KKK 二元弱酸中，二元弱酸中，c(B2-) Ka2，而与弱酸的初始浓，而与弱酸的初始浓度无关。度无关。 二元弱酸溶液中，二元弱酸溶液中，c(H3O+)2 c(B2-)。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2975l 4. 多元弱碱如多元弱碱如Na2S, 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Kb替代替代Ka 即可。即可。l 5. 两性物两性物H2PO4, HCO3 等的酸碱性取决等的酸碱性取决于相应酸常数和碱常数的相对大小。于相应酸常数和碱常数的相对大小。pH值的定值的定量计算本课不要求量计算

53、本课不要求l 6.两种弱酸弱碱混合，当两者的浓度相近且两种弱酸弱碱混合，当两者的浓度相近且 Ka相差很大时，只思索相差很大时，只思索 Ka 大的，大的， 来计算来计算 H3O+ 第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2976 多元弱酸多元弱酸( (弱碱弱碱) )溶液溶液H+H+和和pHpH值值计算公式了解：计算公式了解：1 0232HpHlg HCOaaK cK 1 0W1nOHpOHlg OHpH 14 pOHbbaK cKKK 注意：第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2977课堂练习课堂练习 1l以下溶液均为以下溶液均为0.10 mol/L，与等体积的水，与等体积的水混合后

54、混合后pH变化最小的是变化最小的是 。lA.HF B. HCN C. HCl D. HNO3B解析：解析：pH变化大小的顺序与变化大小的顺序与H+变化大小的变化大小的顺序一样。顺序一样。酸越弱，酸越弱， H+变化随酸的浓度变化越变化随酸的浓度变化越小。小。四种酸中，四种酸中，HCN酸性最弱。酸性最弱。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2978课堂练习课堂练习 2l以下溶液均为以下溶液均为0.10 mol/L，其中，其中pH最小的最小的是是 。lA.HF B. H2S C. H2SO4 D. HNO3C解析：解析：溶液浓度一样，溶液浓度一样，pH的大小由解离出的的大小由解离出的H+决议

55、。决议。A、B为弱酸，为弱酸，C、D为强酸；但为强酸；但C为二为二元酸，第一步完全解离后，第二步还元酸，第一步完全解离后，第二步还部分解离。部分解离。结合弱酸解离平衡常数的大小，四种酸结合弱酸解离平衡常数的大小，四种酸酸性强弱的顺序为：酸性强弱的顺序为：C D A B。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-29792322122122232322232322233)OH()AH()A()AH()A()OH(aq)A(aq)O2H O(l)H2A(aq)H(aq)A(aq)OH O(l)H(aq)HA(aq)HA(aq)OH O(l)HA(aq)H)CO(2)OH(ccKKcKKcccKc

56、caaaa在二元弱酸溶液中， 混酸中的二元弱酸， H3O+主要来自强酸。假设 c(弱酸)一定，那么c(酸根离子)与 c2(H3O+)成反比。 运用：改动pH控制CA2第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2980四四.盐溶液盐溶液pH的计算的计算l水解反响：任何物质与水的反响。水解反响：任何物质与水的反响。l盐的水解：盐解离出的离子与水解离出来盐的水解：盐解离出的离子与水解离出来的的H或或OH结合成弱电解质，使溶液结合成弱电解质，使溶液pH发生变化的过程。发生变化的过程。l盐类水解反响是离子酸碱的质子转移反响。盐类水解反响是离子酸碱的质子转移反响。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-

57、4-29811.强酸弱碱盐离子酸)(NH )OH()OH()NH()NH()OH( )(NH3W4334baKKcccccK(1) + (2) = (3) 那么 (3) (aq)OH)aq(NH O(l)H (aq)NH 1 (2) O(l)H)aq(NH (aq)OH (aq)NH (1) (aq)OH (aq)OH (l) OH (l) OH (aq)Cl (aq)NH Cl(s)NH3324234W3224O(l)H42 abKKKl 亦为水解平衡常数第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2982%100%1000eq0ccc盐的初始浓度的浓度水解平衡时盐水解部分水解度类的水解度。

58、的解离度就是所说的盐：即：通式40WWWNH14pp C25 ppp babababaKKKKKKKKKKK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-29832.弱酸强碱盐离子碱 一元弱酸强碱盐NaAc , NaCN等的水溶液呈碱性，由于弱酸阴离子在水中发生水解反响。例：NaAc水溶液的水解常数。也是的解离常数，是质子碱AcAc)Ac()HAc()Ac()OH()HAc()Ac(aq)OHHAc(aq) O(l)H(aq)Ac2baWbKKKcccKNaAc Na+ + Ac-第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2984 多元弱酸强碱盐也呈碱性，它们在水中解离产生的阴离子都是多元离子

59、碱，它们的水解是分步进展的。例如例如Na2S、Na3PO4等的水解。等的水解。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-298512314134324278142242224213143124234105 . 1107 . 6100 . 1 )aq(OH)aq(POH ) l (OH)aq(POH106 . 1102 . 6100 . 1 )aq(OH)aq(POH ) l (OH)aq(HPO102 . 2105 . 4100 . 1 )aq(OH)aq(HPO O(l)H)aq(POaWbaWbaWbKKKKKKKKK22ab第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-298632143

60、 POHaaaKKK对于32134 PO bbbKKK对于1nn1aWbaWbKKKKKK第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2022-4-2987例：计算0.10molL-1Na3PO4溶液的pH值。57.12)037. 0lg(14pOH14pHLmol037. 0)OH( 037. 00102 . 2022. 0102 . 2105 . 4100 . 1 )POH()PO(10. 0132213144333412cxxxKKKxxaWb即 ceq/ (molL-1 ) 0.10 x x x)aq(OH)aq(HPO ) l ( OH)aq(PO24234解：第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡202