2.4酸和碱的质子转移平衡课件

第二章溶液与离子平衡02.1第一节溶液浓度的表示方法第二节稀溶液的依数性第三节酸碱质子理论第四节酸和碱的质子转移平衡第五节难溶电解质的溶解平衡第六章配位平衡弱酸弱碱的质子转移平衡

水的质子自递平衡（解离平衡）一元弱酸弱碱的质子转移平衡（解离平衡）多元弱酸弱碱的质子转移平衡（解离平衡）共轭酸碱对的与的关系水是两性物质，在水分子之间也能发生质子的传递：H+同种物质之间的质子传递反应称为质子自递反应。其平衡常数称水的离子积常数：

Kw={b(H3O+)/b⊖}·{b(OH−)/b⊖}

⊖水的质子自递平衡H2O+H2OH3O++OH－

pH=−lg{b(H3O+)/b⊖}pOH=−lg{b(OH−)/b⊖}pH＋pOH＝pKw＝14

在298.15K时，Kw＝1.0×10−14。⊖系统中只要有H2O,H3O+,OH−三者共存，就一定存在上述的关系。溶液的酸度通常用pH表示碱度则用pOH表示弱电解质的解离平衡一元弱酸（碱）的解离（质子转移）平衡：HAcH++Ac-HAc+H2OAc-

+

H3O+H+其解离常数表达式为：弱酸的解离平衡：可写为：=ӨӨӨӨ+-此质子转移平衡常数Ka

又称酸常数。Ө弱酸弱碱的解离平衡

弱碱的解离平衡：弱酸弱碱的解离平衡NH3+H2ONH4++OH-其解离常数表达式为：-Ө+=ӨӨӨ又称为碱常数。

与T

和酸(或碱)的本性有关，

与浓度无关。Ki

Ө表示给出或获得H3O+的能力。多元弱酸的质子传递平衡：溶液中的平衡是:

不是！H2S+H2OH3O++HS-

K1=9.1×10-8ӨHS-+H2OH3O++S2-K2

=1.1×10-12ӨH2S2H++S2-

Ka

=?Ө

Ka

=K1

.K2=1.0×10-19

根据多重平衡规则：ӨӨӨ其常数表达式：Ka=+--ӨӨH2S2H++S2-?

弱酸弱碱的解离平衡

H2S2H++S2-在H2S溶液中并不存在这样的平衡：就是说，此溶液中b(H+)≠2b(S2-)。H2S+H2OH3O++HS-HS-+H2OH3O++S2-所以，b(H+)决定于一级解离，

b(S2-)决定于二级解离。由于存在着两级平衡关系：

弱酸弱碱的解离平衡

一元弱酸溶液H3O+

浓度的计算

在一元弱酸HA溶液中，存在下列质子转移平衡：

当忽略水的解离平衡b(HA)/[bKa(HA)]≥500且⊖⊖最简公式Ka⊖(HA)

·b(HA)/b⊖

>>20Kw⊖b(H3O+)

=pH=lg7.5×10-6=5.12可以用最简公式进行计算解：

NH4+--NH3为一对共轭酸碱Ka(NH4+)=1.0×10-14/1.8×10-5=5.6×10-10b(NH)·

Ka(NH4+)>>20Kwb(NH4+)/Ka(NH4+)>

500b(H3O+)

==7.5×10-6mol•kg-1例题1

计算0.10mol·kg-1NH4Cl溶液的pH。已知：时Kb(NH3)=1.8×10-5。

例题

同离子效应NaAcNa++Ac-

在弱电解质溶液中，加入具有同名离子的强电解质，则弱电解质的解离度降低——同离子效应。同离子效应可进行定量计算。HAcH++Ac-例题2：在饱和H2S和HCl的混合溶液中b(H+)=0.3mol.kg-1。求此溶液中b(S2-)=？初始浓度/mol.kg-10.10.30平衡浓度/mol.kg-10.1-x-y0.3+xy其中,一级解离之b(H+)为xmol.kg-1,

二级解离之b(S2-)为y

mol.kg-1。代入:

Ka解：2H++S2-

H2S

例题=1.0×10-19近似处理:0.3+x≈0.3；得:

y=1.1×10-19答:此溶液中b(S2-)为1.1×10-19mol.kg-1所以:b(S2-)=1.1×10-19mol.kg-10.1-x-y≈0.1因为b(H+)（9.5×10-5）的增加，

溶液中的b(S2-)（1.1×10-12）降低了。

例题缓冲溶液

溶液的pH值在一定范围内不受外来少量强酸、碱的影响，这种溶液称缓冲溶液。组成：弱酸+弱酸盐或弱碱+弱碱盐

HAc+NaAc

HAc+NH4Ac

NaH2PO4+Na2HPO4

NaHCO3+Na2CO3NH3·H2O+NH4Cl

弱酸+共轭碱缓冲机理：HAcH+

+

Ac-+H+HAcH+

+Ac-+OH-H2OAc-是抗酸因素，HAc是抗碱因素。Ac--HAc

称缓冲对。缓冲溶液加少量酸时加少量碱时缓冲溶液缓冲溶液pH值计算在HAc和NaAc溶液中，有两个过程：HAc+H2OAc-

+

H3O+NaAcNa++Ac-其中：=+-ӨӨӨӨ如果，b(HAc)和b(Ac-)的初始浓度为:b(弱酸)和b(弱酸盐)（对于稀溶液他们的平衡浓度亦近似为此值。）缓冲溶液+Ө=ӨӨӨ+则：得：+ӨӨ+可化为：=+Ө称为缓冲比。pH=pKa其比值为1时，缓冲溶液Ө此时，缓冲容量（缓冲能力）也最大。例题例题3

计算0.1mol·kg-1HAc和0.1mol·kg-1NaAc混合形成的缓冲溶液的pH。解：已知Ka

=

1.76×10-5,Өb(HAc)=b(NaAc)=0.1mol·kg-1pH=

-lg1.76×10-5

+lg

=

4.75答:该缓冲溶液的pH值为4.75。代入=Ө+

缓冲容量和缓冲范围缓冲容量：反映缓冲溶液缓冲能力的大小影响缓冲容量的两个因素：缓冲比：当总浓度相同时，缓冲比越接近1，其缓冲容量就越大最大缓冲容量:

缓冲比为1时的缓冲容量当缓冲比相同时，总浓度越大,缓冲容量就越大缓冲溶