电力平衡与溶液酸碱性

电力平衡与溶液酸碱性2023/12/28电力平衡与溶液酸碱性主要内容：酸碱质子理论电解质在水溶液中的状况水溶液中的质子转移平衡酸碱溶液中有关离子浓度的计算难溶电解质的沉淀平衡电力平衡与溶液酸碱性第一节酸碱质子理论问：下列物质哪些是酸？哪些是碱？HCl,NaCl,HAc,NaAc,NH3,H3O+,H2O,OH-,Na2CO3,NaHCO3酸酸酸碱碱碱碱电力平衡与溶液酸碱性一、酸碱的定义酸能给出质子H+的物质HAcH++Ac-NH4+H++NH3碱能接受质子H+的物质H++Ac-HAcNH3+H+NH4+注意到酸或碱可以是离子！电力平衡与溶液酸碱性两性物质既能给出H+,也能接受H+的物质。NaHCO3Na++HCO3-作为酸：HCO3-H++CO32-中性物质既不能给出H+,也不能接受H+的物质。(Na+，Ca2+)作为碱：HCO3-+H+H2CO3练电力平衡与溶液酸碱性共轭酸H++共轭碱HAcH++Ac-例：请找出下列共轭酸碱对HAc~NaAcH3O+~H2ONH4Cl~NH3H2CO3~NaHCO3H2CO3~Na2CO3H2O~NaOH√√√√√共轭酸碱对仅相差一个H+的一对酸碱[Al(H2O)6]3+~[Al(H2O)4(OH)2]+[Al(H2O)5(OH)]2+××NaHCO3电力平衡与溶液酸碱性二、酸碱反应的实质电离式：HAcH++Ac-离解式：HAc+H2OH3O++Ac-H+酸1酸2碱1碱2HAc~Ac-H3O+~H2O酸碱反应的实质：两对共轭酸碱对之间的质子转移过程。练习

电力平衡与溶液酸碱性1、酸碱的强弱与本性有关(同一溶剂)较易失H+的酸，酸性较强较易得H+的碱，碱性较强2、酸碱的强弱与溶剂的性质有关(同一溶质)医学上物质的酸碱性强弱，仅指在水溶液中的情况。电力平衡与溶液酸碱性例：①HNO3+H2OH3O++NO3-②HNO3+HAcH2Ac++NO3-③HNO3+H2SO4H2NO3++HSO4-溶剂的得质子能力：H2OHAcH2SO4>>HNO3在不同溶剂中的酸性强度：①②③>>电力平衡与溶液酸碱性在水溶液中，最强的酸最弱的碱最强的碱最弱的酸H3O+H2OOH-H2O3、共轭酸的酸性愈强，其共轭碱的碱性愈弱。P.27.表3-2箭头第二节完返回电力平衡与溶液酸碱性三、酸碱的强度例：判断酸的强度HClHAc>碱的强度Cl-Ac-<HAc+H2OH3O++Ac-HCl+H2OOH-+Cl-+HAc+H2OAc-OH-HCl+H2OH3O++Cl-电力平衡与溶液酸碱性第二节弱电解质的电离平衡一、强电解质和弱电解质（一）电解质1、在溶液中完全电离的是强电解质2、在溶液中部分电离的是弱电解质电力平衡与溶液酸碱性=已电离的分子数分子总数x100﹪二、强电解质溶液的理论1、离子相互作用理论的基本内容要点：①全部离解②库仑力（二）电离度电力平衡与溶液酸碱性电力平衡与溶液酸碱性2、离子的活度和活度因子活度a电解质溶液中实际上可起作用的离子的浓度。a=yc活度因子理论浓度y=ac0<y<1电力平衡与溶液酸碱性问：y愈大，离子间相互作用是否愈强？y反映了溶液中离子之间相互牵制作用的大小。答：正好相反∴极稀电解质溶液、弱电解质溶液y1a≈c电力平衡与溶液酸碱性离子强度I溶液中存在的离子所产生的电场强度的量度I=12(c1z12+c2z22+…)=12∑cizi2∴c愈大和z愈大，I愈大，y愈小。电力平衡与溶液酸碱性第三节溶液的酸碱性和pH值一、水的质子自递作用和水溶液的pH值H2O+H2OOH-+H3O+H+平衡时：[H2O][H2O][OH-][H3O+]K=[OH-][H3O+][H2O]2[OH-][H3O+][H2O]2电力平衡与溶液酸碱性[OH-][H3O+]=K[H2O]2=KW水的质子自递常数(离子积)24℃纯水，[OH-]=[H3O+]=1.00x10-7∴KW=(1.00

10-7)2=1.00

10-14∴在任意水溶液中[OH-][H3O+]=KW…①电力平衡与溶液酸碱性pH=-lg[H3O+]，pOH=-lg[OH-]-lg[H3O+]-lg[OH-]=-lgKW14pOH+pH=…②问：0.10mol/LNaOH溶液中的[OH-]为，pOH为[H3O+]为，pH为0.10mol/L11.00x10-13mol/L13;.电力平衡与溶液酸碱性二、酸、碱在水溶液中的质子转移平衡（一）质子转移平衡及平衡常数初始平衡HAc+H2OAc-+H3O+0.1[H+][HAc]=[Ac-]Ka=[H+]0.00.0[Ac-][HAc]质子转移平衡常数0.1-[H+]≈0.11.电力平衡与溶液酸碱性Ka↑,[H+]↑,[HAc]↓,酸易失H+,酸愈强。Ka反映了酸离解的程度，可衡量酸的强度问：HAc(Ka=1.76x10-5)、甲酸(1.77x10-4)、氢氰酸(Ka=4.93x10-10)酸性大小顺序甲酸HAc氢氰酸>>P.283.表2电力平衡与溶液酸碱性HAc+H2O+Ac-OH-Kb=[Ac-][HAc][OH-]Kb↑,,[Ac-]↑↓,碱易愈强[OH-]H+,得碱。2.电力平衡与溶液酸碱性Kb

=[Ac-][HAc][OH-]Ka

=[H+][Ac-][HAc]，Ka×Kb

=[OH-][H3O+]=KWpKa+pKb=pKW↓弱∴Ka↑,Kb其共轭碱的碱性愈,共轭酸的酸性愈强，.

3.共轭酸碱之间强度的关系电力平衡与溶液酸碱性规律：Kb2Kb3Ka1Ka2Ka3·=KW·=KW·Kb1=KWH3PO4H2PO4-HPO42-PO43-Ka1Ka2Ka3Kb1Kb2Kb3练习题电力平衡与溶液酸碱性2、质子转移平衡的移动①浓度的影响例：HAc+H2OAc-+H3O+已达平衡，加入HAc,H3O+或OH-,平衡向哪方移动？↑解：加入HAc,[HAc],平衡向移。右↑左加入H3O+,[H3O+],平衡向移。↓加入OH-，[H3O+],平衡向移。右电力平衡与溶液酸碱性第四节酸碱溶液中有关离子浓度计算一、一元弱酸或弱碱溶液酸度[H+]，碱度[OH-]酸的浓度CA电力平衡与溶液酸碱性初始:平衡:HAc+H2OAc-+H3O+C[HAc]=C-[H+][H+][Ac-]00Ka=[H+]2CKa=[H+][Ac-][HAc]当C/Ka≥500时，C-[H+]≈C[H+]=√KaCKa=[H+]2C-[H+]电力平衡与溶液酸碱性同理：NH4++H2ONH3+OH-当C/Kb≥500时，[OH-]=√KbC例：计算0.100mol/LNH4Cl溶液的pH值。解：NH4ClNH4++Cl-NH4++H2ONH3+H3O+思路：请模仿导出公式电力平衡与溶液酸碱性Ka=KWKb=5.59x10-100.1005.59x10-10＞500C/Ka=∵∴[H+]=√KaC

√=5.59x10-10x0.100=7.48x10-6(mol/L)pH=5.13练习题电力平衡与溶液酸碱性二、多元酸碱溶液例：在常温下，饱和H2CO3水溶液中，H2CO3的浓度为0.400mol/L，求该溶液中H+、HCO3-、CO32-及OH-浓度。+HCO3-H2OCO32-+H3O+解：HCO3-H2CO3+H2O+H3O+初始平衡[H+]C-[H+]≈C[HCO3-]C00平衡[HCO3-][CO32-][H+]电力平衡与溶液酸碱性∵Ka1/Ka2》100∴可作一元酸处理0.04004.30x10-7》500C/Ka1=∵∴[H+]=√Ka1C

√=4.30x10-7x0.0400=1.31x10-4(mol/L)问：溶液中是否存在2个不同的[H+]、[HCO3-]？答：不会电力平衡与溶液酸碱性[H+]=[HCO3-]≈∴1.31x10-4(mol/L)[OH-]=7.7x10-9(mol/L)又∵Ka2=[H+][

CO32-][HCO3-]∴[

CO32-]=Ka2=5.61x10-11(mol/L)练习题多元酸的第二级离解产物平衡浓度等于第二级离解常数电力平衡与溶液酸碱性三、两性物质溶液两性阴离子溶液：NaHCO3NaH2PO4Na2HPO4弱酸弱碱盐：NH4Ac[H+]=√KaKa′pH=12(pKa+pKa′)KaKa′作为酸的质子转移平衡常数作为碱的共轭酸的质子转移平衡常数电力平衡与溶液酸碱性Kb2H2CO3+H2O+OH-HCO3-

例：计算0.100mol/LNaHCO3溶液的pH值。解：作为酸：作为碱：+H2O+H3O+HCO3-

CO32-Ka2Ka=Ka2Ka′=Ka1[H+]=√KaKa′

√4.30x10-7x5.61x10-11=共轭酸=4.9x10-9(mol/L)pH=8.31电力平衡与溶液酸碱性练习题例：计算0.100mol/LNH4Ac溶液的pH值。解：KbHAc++H2OOH-Ac-作为酸：作为碱：Ka+H2O+H3O+NH4+NH3Ka=KNH4+Ka′=KHAc哪个Ka要算？电力平衡与溶液酸碱性=12(9.25+4.75)=7.00[H+]=√KaKa′=√KNH4+KHAcpH=12(pKNH4+

+pKHAc)电力平衡与溶液酸碱性规律：1、判断溶液是酸、碱或两性溶液2、一元酸：一元碱：[H+]=√Ka

C[OH-]=Kb

C√3、多元酸碱：当作一元酸碱H2CO3HCO3-CO32-Ka1Ka2Kb1Kb2[H+]=√Ka1C[H+]=√Ka1Ka2[OH-]=Kb1C√电力平衡与溶液酸碱性H3PO4H2PO4-HPO42-PO43-Ka1Ka2Ka3Kb1Kb2Kb3[H+]=√Ka1C[OH-]=Kb1C√[H+]=√Ka1Ka2[H+]=√Ka2Ka3主要内容电力平衡与溶液酸碱性3、沉淀的溶解例：为什么CaCO3可溶于HCl？解：CaCO3(S)Ca2++CO32++H+H2CO3练习题电力平衡与溶液酸碱性3.4缓冲溶液3.4.1缓冲溶液的定义与种类3.4.2缓冲溶液的pH计算3.4.3缓冲容量、缓冲指数、及有效缓冲范围3.4.4缓冲溶液的选择3.4.5标准缓冲溶液buffersolution讨论电力平衡与溶液酸碱性3.4.1缓冲溶液的定义与种类定义缓冲溶液是指具有稳定某种性质的溶液体系。pH缓冲溶液具有稳定体系酸度的特性。分类1、浓度较大的弱酸或弱碱及其共轭酸碱对。2、浓度较大的强酸或强碱。由Camol/LHB和Cbmol/LB-构成的共轭酸碱平衡：H+OH-使pH稳定在一个较窄的范围。缓冲溶液的作用机制高浓度强酸强碱则是因为本身浓度大对少量的酸或碱的加入不敏感而达到稳定pH值的作用的。电力平衡与溶液酸碱性3.4.2缓冲溶液的pH计算设Camol/LHB和Cbmol/LB-构成的缓冲溶液