无机化学 酸碱解离平衡 习题课课件

第八章酸碱解离平衡

习题课1无机化学酸碱解离平衡习题课本章内容小结书后习题课外习题2无机化学酸碱解离平衡习题课本章内容小结一、酸碱理论二、酸碱溶液[H+]或[OH

]的计算方法3无机化学酸碱解离平衡习题课一、酸碱理论酸碱理论电离理论质子理论电子理论溶剂体系理论时间19世纪末20世纪20年代1923年20世纪20年代创建者ArrheniusBrønsted

LowreyLewisCadyElsey定义酸电离时所生成的阳离子全部是H+的化合物能给出质子的物质凡是能接受电子对的物质

在一种溶剂中能解离出该溶剂的特征阳离子或能增大其浓度的物质碱电离时所生成的阴离子全部是OH

的化合物能接受质子的物质凡是能提供电子对的物质在一种溶剂中能解离出该溶剂的特征负离子或能增大其浓度的物质4无机化学酸碱解离平衡习题课一、酸碱理论(接上页)酸碱理论电离理论质子理论电子理论溶剂体系理论酸碱反应实质H++OH

=H2O两个共轭酸碱对之间的质子传递形成配位键，生成酸碱配合物发生在溶剂特征阳离子与特征负离子之间，生成溶剂的中和反应酸碱反应举例HCl+NaOH=NaCl+H2OHCl+H2O=H3O++Cl

BF3+F

=BF4

NH4Cl+NaNH2=NaCl+2NH3理论缺陷酸碱限于含H+,OH

物质，且仅限于水溶液中才表现出酸碱性酸碱限于质子的放出和接受认识过于笼统，酸碱特征不明显只适用于能发生自偶电离的溶剂体系5无机化学酸碱解离平衡习题课酸碱质子理论

拉平效应与区分效应拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的作用，称为溶剂的“拉平效应”。具有拉平效应的溶剂称拉平溶剂。区分效应：将不同强度的酸(或碱)放入同一溶剂中，能够区分酸(或碱)的强弱作用，称溶剂的区分效应。6无机化学酸碱解离平衡习题课拉平效应与区分效应

溶剂的拉平效应和区分效应与溶剂和溶质的酸碱相对强度有关。一般的规律是：碱性较强的溶剂对酸有拉平效应，碱性较弱的溶剂对弱酸具有区分效应。如HCl和HAc分别放入液氨和水中，前者拉平，后者区分。7无机化学酸碱解离平衡习题课拉平效应与区分效应酸性较强的溶剂是弱碱的拉平溶剂，其作为弱的质子碱却是强酸的区分溶剂。如NH3(l),N2H4(l)放入冰醋酸(HAc)中拉平，HClO4、HBr放入冰醋酸中区分。8无机化学酸碱解离平衡习题课拉平效应与区分效应酸性较弱的溶剂(如H2O)对弱碱有区分效应，而强质子碱(如NH3)对弱酸具有拉平效应。惰性溶剂(既无给出又无接受质子的能力)没有拉平效应，却是好的区分溶剂。如苯和氯仿等。9无机化学酸碱解离平衡习题课酸性越强，其共轭碱越弱；碱性越强，其共轭酸越弱。酸性：HClO4>H2SO4>H3PO4>HAc>H2CO3>NH4+>H2O碱性：ClO4-<HSO4-<H2PO4-<Ac-<HCO3-<NH3<OH-酸碱的相对强度10无机化学酸碱解离平衡习题课溶液类型公式或解题思路备注酸碱溶液单一体系一元弱酸一元弱碱多元弱酸多元弱碱二、酸碱溶液[H+]或[OH

]的计算方法11无机化学酸碱解离平衡习题课溶液类型公式或解题思路备注酸碱溶液混合体系一种强酸(碱)与另一种弱酸(碱)一般按强酸(碱)的浓度来确定[H+]若非常稀的强酸(碱)与不太稀的弱酸(碱)混合，就要考虑弱酸(碱)的电离二种弱酸(或弱碱)若两者KaӨ(KbӨ)相差较大(>103)，H+(OH-)主要由KaӨ(KbӨ)值大的一方提供；若两者KaӨ(KbӨ)相近，则H+(OH-)由两者共同提供一种强酸(碱)与另一种弱碱(酸)等当量酸碱混合后，按生成盐的浓度，由盐的水解体系来算[H+]；不等当量混合，若强酸(碱)过量，按剩余酸(碱)浓度来算[H+]，若弱碱(酸)过量，按缓冲体系来计算[H+]二、酸碱溶液[H+]或[OH-]的计算方法续表a12无机化学酸碱解离平衡习题课溶液类型公式或解题思路备注缓冲溶液弱酸及弱酸盐HAc-NaAc弱碱及弱碱盐NH3-NH4Cl多元弱酸酸式盐及次级盐(NaH2PO4－Na2HPO4)对该体系，KaiӨ＝Ka2Ө(H3PO4的第二级电离常数)二、酸碱溶液[H+]或[OH-]的计算方法续表b13无机化学酸碱解离平衡习题课溶液类型公式或解题思路备注盐溶液强碱弱酸盐(如NaAc)pH>7强酸弱碱盐(如NH4Cl)pH<7弱酸弱碱盐(如NH4F)c0不能过小，c0>>KaӨ，

c0>>KhӨ酸式盐(如NaHCO3,NaH2PO4,

Na2HPO4)多元弱酸的酸式盐，既有水解又有电离，要具体分析二、酸碱溶液[H+]或[OH-]的计算方法续表c14无机化学酸碱解离平衡习题课缓冲能力：缓冲溶液抵御少量外来酸碱的能力，称为缓冲能力。缓冲对的浓度越大，缓冲溶液的缓冲能力（或缓冲容量）越大，实际工作中一般缓冲对的浓度在0.1~1.0moldm-3为宜；缓冲对的浓度比越接近1，缓冲能力越大，即：使弱酸的pKa

（或弱碱的pKb

）等于或接近于所要求的pH。15无机化学酸碱解离平衡习题课书后习题P2508-5已知氨水的Kbθ=1.8×10-5，现有1.0dm30.10moldm-3

氨水，试求（1）氨水的[H+]；（2）加入10.7gNH4Cl后，溶液的[H+]。（加入NH4Cl后溶液体积的变化忽略不计）（3）加入NH4Cl后，氨水的解离度缩小的倍数。16无机化学酸碱解离平衡习题课8-5解：17无机化学酸碱解离平衡习题课(2)nNH4Cl=m/M=10.7g/53.5g•mol-1

=0.20molNH4Cl完全解离提供的[NH4+]=0.20mol•dm-3起始相对浓度0.100.200平衡相对浓度

0.10

y0.100.20+y0.20y

18无机化学酸碱解离平衡习题课19无机化学酸碱解离平衡习题课关于计算过程中浓度单位的几点说明本教材使用的Ka

、Kb

、Kw

或Kh

均是标准平衡常数，严格来讲，其表达式中的各种浓度应为相对浓度，即c/c

，但为书写简便，可用浓度代替相对浓度（见教材P208页底注解）。所以，根据标准平衡常数表达式计算出的浓度均为相对浓度，无单位；但在书写结论时应把单位(moldm-3)写上。20无机化学酸碱解离平衡习题课关于计算过程中浓度单位的几点说明通过设未知数x或y

的方法解题时，解得的x或y值不写单位。有些教材使用经验平衡常数Ka、Kb、Kw

或Kh，根据这些经验平衡常数表达式计算出的浓度均应写上单位。21无机化学酸碱解离平衡习题课P2508-7已知HSO4-的解离平衡常数为1.0×10-2，试求0.010mol·dm-3H2SO4溶液的[H+]和pH。22无机化学酸碱解离平衡习题课P2508-7解：0.010mol•dm-3的H2SO4

第一步完全解离，故有0.010mol•dm-3的H+

和HSO4+

存在于第二步解离之中。起始相对浓度0.0100.0100平衡相对浓度0.10

x0.010+x

x

x

为第二步解离出的[H+]。23无机化学酸碱解离平衡习题课故平衡时[H+]=(0.010+x)mol•dm-3=(0.010+4.1510-3)mol•dm-3=0.014mol•dm-3pH=lg[H+]=1.8524无机化学酸碱解离平衡习题课P2508-8

将0.10mol·dm-3的HAc和0.10mol·dm-3的HCN等体积混合，试计算此溶液中[H+],[Ac-]和[CN-]。已知KaӨ(HAc)=1.810-5,KaӨ(HCN)=6.210-10。25无机化学酸碱解离平衡习题课8-8解：由于HAc的解离常数比HCN大105倍，HAc在溶液中的解离占主导地位，求溶液中[H+]时可忽略HCN解离所提供的H+。等体积混合后，溶液中两种酸的起始浓度均为0.050mol·dm-3。26无机化学酸碱解离平衡习题课求CN-浓度时，应考虑HAc解离出H+的同离子效应。

HCNH++CN-平衡相对浓度0.05

y9.510-4+y

y27无机化学酸碱解离平衡习题课P2508-9

将1.0mol·dm-3的HAc和1.0mol·dm-3的HF等体积混合，试计算此溶液中[H+],[Ac-]和[F-]。已知KaӨ(HAc)=1.810-5,KaӨ(HF)=6.310-4。28无机化学酸碱解离平衡习题课8-9解：由于两种酸的解离常数相近，溶液中的H+

由两者共同提供。等体积混合后，溶液中两种酸的起始浓度均为0.50mol·dm-3。

HAcH++Ac-HFH++F-

HAc+HF2H++Ac-+F-起始相对浓度0.500.50000平衡相对浓度0.50

x0.50

y

x+y

x

yx为解离掉的HAc的浓度，y为解离掉的HF的浓度，(x+y)为体系中H+的浓度。29无机化学酸碱解离平衡习题课采用近似计算，(0.50

x)≈(0.50

y)≈0.50。30无机化学酸碱解离平衡习题课所以溶液中[H+]=1.8010-2

mol·dm-3，

[Ac-]=5.0010-4

mol·dm-3，

[F-]=1.7510-2

mol·dm-3。31无机化学酸碱解离平衡习题课P2508-11已知HF的KaӨ(HF)=6.310-4，试求0.10mol·dm-3NaF溶液的pH和水解度。32无机化学酸碱解离平衡习题课8-11解：起始相对浓度0.1000平衡相对浓度0.10

x

x

xx为水解掉的F-的浓度。33无机化学酸碱解离平衡习题课即[OH-]=1.2610-6

mol·dm-3所以pOH=5.9，pH=14pOH=8.1。8-11解：34无机化学酸碱解离平衡习题课8-11解：35无机化学酸碱解离平衡习题课P2508-12已知H2S的K1=1.1×10-7,K2=1.3×10-13,试求0.20mol·dm-3Na2S溶液中的[Na+],[S2-],[HS-],[OH-],[H2S]和[H+]。36无机化学酸碱解离平衡习题课8-12解：

Na2S=2Na++S2-0.20mol·L-1的Na2S完全解离，故溶液中的[Na+]为0.40mol·dm-3，[S2-]的起始浓度为0.20mol·dm-3。S2-的水解分两步进行。37无机化学酸碱解离平衡习题课

S2-+H2OHS-+OH-起始相对浓度0.2000平衡相对浓度0.20

x

x

xx为水解掉的S2-的浓度。38无机化学酸碱解离平衡习题课

HS-+H2OH2S+OH-平衡相对浓度0.091

y

y0.091+y0.0910.091y为第二步水解产生的H2S的浓度。所以[H2S]=9.110-8mol·dm-3[S2-]=0.20

x=0.200.091=0.11mol·dm-339无机化学酸碱解离平衡习题课P947.11在H3PO4溶液中加入一定量NaOH后，溶液的pH=10.00，在该溶液中下列物种中浓度最大的是

(A)H3PO4;(B)H2PO4

;(C)HPO42

;(D)PO43

。解：根据题设，该溶液的pH=10.00，则选项(A)和(B)均可排除，因为二者即使存在，浓度也是极低的。另外，如果HPO42

和

PO43

同时存在的话，二者可构成缓冲溶液。根据缓冲溶液pH计算公式，有习题册习题40无机化学酸碱解离平衡习题课习题册P947.11解：答案为(C)。41无机化学酸碱解离平衡习题课P947.13配制pH=7的缓冲溶液时，选择最合适的缓冲对是

(A)HAc-NaAc;(B)NH3-NH4Cl;(C)NaH2PO4-Na2HPO4;(D)NaHCO3-Na2CO3.已知：KaӨ(HAc)=1.810-5;

KbӨ(NH3)=1.810-5;H2CO3

Ka1Ө=4.510-7,Ka2Ө=4.710-11;H3PO4Ka1Ө=6.910-3,Ka2Ө=6.110-8,

Ka3Ө=4.810-13。42无机化学酸碱解离平衡习题课解题分析：缓冲对的浓度越大，缓冲溶液的缓冲能力（或缓冲容量）越大，实际工作中一般缓冲对的浓度在0.1~1.0moldm-3为宜；缓冲对的浓度比越接近1，缓冲能力越大，即：使弱酸的pKa

（或弱碱的pKb

）等于或接近于所要求的pH。习题册P947.1343无机化学酸碱解离平衡习题课解：根据缓冲溶液pH计算公式

pH=pKa–lgc酸/c盐判断，只有当pH≈pKa

时，才有lgc酸/c盐

≈0，c酸≈c盐；此时缓冲对最合适，缓冲溶液的缓冲能力最强。(A)HAc-NaAc,pKa=4.74;(B)NH3-NH4Cl,pKb=4.74;(C)NaH2PO4-Na2HPO4,pKa2=7.21;

(D)NaHCO3-Na2CO3,pKa2=10.33.

所以答案为(C)。书后答案B错误习题册P947.1344无机化学酸碱解离平衡习题课8-01根据酸碱质子理论，指出下列分子或离子中，既是酸又是碱的物质；哪些是酸？并指出其共轭碱；哪些是碱？并指出其共轭酸。

SO42

,S2

,H2PO4

,HPO42

,PO43

,HS

,NH4+,HAc,H2O,NH3,HNO3.课外习题45无机化学酸碱解离平衡习题课8-01解：酸碱质子理论将能给出质子(H+)的分子或离子定义为酸；能接受质子的分子或离子定义为碱。既是酸又是碱的物质有

H2PO4

,HPO42

,HS

,H2O,NH3,OH-。46无机化学酸碱解离平衡习题课(2)是酸的物质有HAc,HNO3,NH4+，

其共轭碱分别为Ac

,NO3

,NH3。(3)是碱的物质有SO42

,S2

,PO43

；

其共轭酸分别为HSO4

,HS

,HPO42。

本题为习题册P93例7.13+P957.20。8-01解：47无机化学酸碱解离平衡习题课8-02用路易斯酸碱理论来判断下列物质中哪些是酸？哪些是碱？H+,Zn2+,F

,OH

,CN

,NH3,SO3,BF38-02解：路易斯酸碱理论即酸碱电子理论，该理论认为，凡是可以接受电子对的物质称为酸，凡是可以给出电子对的物质称为碱。48无机化学酸碱解离平衡习题课路易斯酸：H+,Zn2+,SO3,BF3;路易斯碱：F

,OH

,CN

,NH3.

本题为习题册P93例7.14。49无机化学酸碱解离平衡习题课思考：为什么SO3是路易斯酸？S原子与三个电负性很高的氧原子配位，电子对偏向氧原子，S原子电子云密度相对较低，因此它有接受电子的趋势，，所以它可充当路易斯酸。50无机化学酸碱解离平衡习题课路易斯酸主要包括有如下几种：(1)金属阳离子这类路易斯酸包括许多金属离子。这些金属离子均含有可用于成键的未被占据的价电子轨道。(2)含有价壳层未充满的原子的化合物这主要是指像三卤化硼BX3一类化合物。BX3

中，硼原子的价壳层中只有3对成键电子。因为它的价壳层可以容纳4对电子，因此硼原子是缺电子原子，所有表现为路易斯酸。51无机化学酸碱解离平衡习题课(3)具有极性双键的分子最常见的例子为含有羰基(C=O)的分子。由于氧原子的电负性远高于碳，双键中的电子密度便从碳原子移向氧原子，双键的这种极化作用，造成碳原子缺电子，它就易跟电子给予体（路易斯碱）反应。(4)含有价壳层可扩展的原