酸碱平衡课件

12-15酸碱平衡酸碱平衡

学习要求：掌握酸碱质子理论；掌握水的酸碱平衡、PH的计算；掌握同离子效应及其有关计算；掌握缓冲溶液的配制及其PH的计算；掌握盐类的水解反应及其影响因素。12-15酸碱平衡

教学内容：酸碱质子理论与酸碱平衡水的离解与溶液的PH值弱酸弱碱的离解平衡同离子效应和缓冲溶液盐类的水解12-15酸碱平衡酸：凡是能释放出（提供）质子（H+）的物质。（质子的给予体）也叫质子酸

一、酸碱定义：碱：凡是能接受质子（H+）的物质。（质子的接受体）也叫质子碱酸碱两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质。酸碱质子理论与酸碱平衡12-15酸碱平衡酸H++碱-++AcHHAc

-+-+2442HPOHPOH-+-+3424POHHPO+++34NHHNH++++252362O)Fe(OH)(HHO)Fe(H[][]++++422252O)(HFe(OH)HO)Fe(OH)(H[][]两性物质：HCO3-、

HSO4-、H2O

12-15酸碱平衡例：HAc的共轭碱是Ac－，

Ac－的共轭酸HAc，

HAc和Ac－为一对共轭酸碱。

酸H++碱

酸碱共轭关系：12-15酸碱平衡1、酸的强弱是指酸给出质子的能力的强弱。

二、酸碱的强弱酸给出质子的能力越强，其酸性越强12-15酸碱平衡

2、碱的强弱是指碱接受质子的能力的强弱。

3、酸越强，其共轭碱碱性越弱；碱越强，其共轭酸酸性越弱。碱接受质子的能力越强，其碱性越强。12-15酸碱平衡三、酸碱反应

强酸(1)强碱(2)弱酸(2)弱碱(1)

+H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH－(aq)+酸碱反应的方向：HCl＋NH3→NH4+

＋Cl－

12-15酸碱平衡例题1、下列分子或离子哪些是酸？哪些是碱？哪些是两性物质？HCO3-、NH4+、NH3、ClO-、H2O2、写出下列各质子酸的共轭碱：HSO4-、HCN、H2O3、写出下列各质子碱的共轭酸：HSO4-、Ac-、H2O12-15酸碱平衡水的离解与溶液的PH值一、强电解质溶液

强电解质溶液离子互吸理论：强电解质在水中是完全离解的，但由于在溶液中的离子浓度较大，阴，阳离子之间的静电作用比较显著，在阳离子周围吸引着较多的阴离子；在阴离子周围吸引着较多的阳离子。这种情况好似阳离子周围有阴离子氛，在阴离子周围有阳离子氛。离子在溶液中的运动受到周围离子氛的牵制，并非完全自由。由于离子间的相互牵制，致使离子的有效浓度表现得比实际浓度要小，如0.1mol·L-1的KCI溶液，K+和CI－的浓度都应该是0.1mol·L－1，但根据表观离解度计算得到的离子有效浓度只有0.086mol·L－1。通常把有效浓度称为活度（a），活度与实际浓度（c）的关系为

a=fc

式中f为活度系数。

12-15酸碱平衡二、水的离解平衡H2O(l)

H+(aq)+OH－(aq)—

水的离子积常数，简称水的离子积25℃纯水：100℃纯水：=1.0×10-14=5.43×10-13)OH()H+(-=ccT

，12-15酸碱平衡}{)(OHlgpOH-=-c{(H+)}lgpH

-=c三、溶液的pH值14ppOHpH==+1、pH值的定义：（25℃）12-15酸碱平衡2、溶液的酸碱性与pH的关系酸性溶液pH<7中性溶液pH=7碱性溶液

pH>712-15酸碱平衡

变色范围 酸色中间色 碱色甲基橙 3.1~4.4 红

橙

黄酚酞 8.0~10.0 无色粉红

红石蕊 3.0~8.0 红

紫

蓝四、溶液pH值的测定1、酸碱指示剂12-15酸碱平衡2、pH试纸：将试纸用多种酸碱指示剂的混合溶液浸透后，经晾干制成，对不同的pH溶液显不同的颜色。如：广泛pH试纸等3、pH计（酸度计）12-15酸碱平衡作业P722P741（同时计算pOH和c(OH-)）

212-15酸碱平衡弱酸弱碱的离解平衡一、一元弱酸、弱碱的离解平衡1、一元弱酸的离解平衡HAc(aq)H+(aq)+Ac－(aq)初始浓度/mol·L-1C000变化的浓度/mol·L-1cH+

cH+

cH+平衡浓度/mol·L-1c0–cH+

cH+

cH+Kaθ

(HAc)

=[c(H+)][c(Ac-)]

[c(HAc)]=

[c(H+)]2c0–cH+12-15酸碱平衡1、离解常数Kaθ的意义：如：25℃时，醋酸的离解常数为1.75×10-5，次氯酸的离解常数为2.8×10-8，一般离解常数<10-7，为极弱酸；

<10-4，为弱酸；

10-2~10-3，为中强酸。

代表弱酸的离解程度----离解常数越大，弱酸离解程度越强，酸性越强。12-15酸碱平衡2、解离度(a)HAc(aq)H+(aq)+Ac－(aq)初始浓度/mol·L-1C000平衡浓度/mol·L-1CeqC0－

Ceq

C0－

Ceq12-15酸碱平衡α与的关系：HA(aq)

H+(aq)+ A－(aq)平衡浓度 c–cα

cα

cα初始浓度 c

0

0变化的浓度

cα

cα

cα12-15酸碱平衡稀释定律：在一定温度下(

为定值)，某弱电解质的离解度随着其溶液的稀释而增大。当c/kaθ>500时，α=√Ka/cC(H+)=cα=√Kac12-15酸碱平衡初始浓度/mol·L-10.1000平衡浓度/mol·L-10.10－x

x

xx=1.3×10－3例：己知25℃时，K（HAc）=1.75×10-5。计算该温度下0.10mol·L-1的HAc溶液中H+、Ac-的浓度以互溶液的pH，并计算该浓度下HAc的离解度HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac－(aq){}{}{})HAc()Ac()OH()HAc(

3ccc-+=x10.0x)HAc(

2-=12-15酸碱平衡离解度(a)c(H3O+)=c(Ac－)=1.3×10－3mol·L-1c(HAc)=(0.10-1.3×10－3)mol·L-1≈0.10mol·L-1c(OH－)=7.7×10－12mol·L-1=c{(H3O+)}{c(OH－)}12-15酸碱平衡二、一元弱碱的解离平衡

{c(NH4+)}{c(OH-)}

Kbθ

(NH3•H2O)

={c(NH3•H2O)}离解常数Kbθ的意义：代表弱碱的离解程度，离解常数越大，弱碱离解程度越强，碱性越强。1、离解常数NH3•H2ONH4++OH-12-15酸碱平衡当c/kbθ>500时，

α=√Kb/cC(OH-)=cα=√Kbc2、α与Kb的关系12-15酸碱平衡c0 0.200 0 0

例：已知25℃时，0.200mol·L-1氨水的离解度为0.95%，求c(OH－),pH值和氨的离解常数。解：ceq0.200(1–0.95%)0.200×0.95%0.200×0.95%NH3•H2ONH4++OH-12-15酸碱平衡 0.200 005108.1-×=327.11)109.1lg(14pOH14pH-=×--=-=3109.1%95.0200.0)OH(--×=×=c解：0.200(1–0.95%)0.200×0.95%0.200×0.95%323343109.1200.0)109.1(

)NH()OH()NH()NH(

---+×-×==cccNH3•H2ONH4++OH-mol/L12-15酸碱平衡

例题：计算0.010mol·L-1H2CO3溶液中的H3O+,H2CO3,，和OH－的浓度以及溶液的pH值。已知：C(H+)+、C(H+)解：根据第一步电离计算C(H+)、C(OH-)和溶液的pH12-15酸碱平衡结论：①多元弱酸的解离是分步进行的，一般 。溶液中的H+主要来自于弱酸的第一步解离，计算c(H+)或pH时可只考虑第一步解离。对于二元弱酸，当Ka1＞＞Ka2

时，c(酸根离子)≈Ka2，而与弱酸的初始浓度无关。

12-15酸碱平衡作业P7312（1）～（5）P744、712-15酸碱平衡同离子效应和缓冲溶液

例：在0.10mol·L-1的HAc溶液中，加入NaAc(s)，使NaAc的浓度为0.10mol·L-1，计算该溶液的pH值和HAc的解离度。解：0.10mol·L-1HAc溶液未加NaAc前：cH+

=1.3×10-3

，pH=2.89，α

=1.3%12-15酸碱平衡ceq/(mol·L-1)

0.10–cH+

cH+

0.10+cH+c0/(mol·L-1)

0.1000.10HAc(aq)H+(aq)+Ac－(aq)0.10mol·L-1HAc溶液中加NaAc后：75c(H+)=1.8×10-5mol·L-175x=1.8×10-575pH=4.74，α=0.018%12-15酸碱平衡

同离子效应：在弱电解质溶液中，加入与其含有相同离子的易溶、强电解质而使弱电解质的解离度降低的现象。一、同离子效应Ac–(aq)NaAc(aq)a(aq)+平衡移动方向Na+HAc(aq)H+(aq)+Ac－(aq)12-15酸碱平衡50mL纯水中加入1滴1mol·L-1HCl50mL纯水中加入1滴1mol·L-1NaOHpH=1150mL纯水123pH=7pH=312-15酸碱平衡50mLHAc-NaAc溶液c(HAc)=c(NaAc)50mLHAc-NaAc溶液中加入1滴1mol·L-1HCl50mLHAc-NaAc溶液中加入1滴1mol·L-1NaOHpH=4.75123pH=4.74 pH=4.7312-15酸碱平衡

具有能保持本身pH值相对稳定性能的溶液(也就是不因加入少量强酸或强碱而显著改变pH值的溶液)。二、缓冲溶液组成：弱酸—弱酸盐弱碱—弱碱盐定义：12-15酸碱平衡1、弱酸—弱酸盐(HA--A–)：由于同离子效应的存在，通常用初始浓度

c0(HA),c0(A－)代替c(HA),c(A－)。三、缓冲溶液pH值的计算平衡浓度12-15酸碱平衡2、弱碱—弱碱盐（B—BH+）pH=14-pOH平衡浓度由于同离子效应的存在，通常用初始浓度代替平衡浓度。12-15酸碱平衡①所选择的缓冲溶液，除了参与和H+或OH–有关的反应以外，不能与反应系统中的其它物质发生副反应；缓冲溶液的选择和配制原则：②

或尽可能接近所需溶液的pH值；

③

若或与所需pH不相等，依所需pH调整12-15酸碱平衡四、缓冲范围和缓冲能力缓冲容量：单位体积缓冲溶液的pH值改变1个单位时，所需加入的一元强酸或一元强碱的物质的量。mol•L-1pH-112-15酸碱平衡作业P7410、11、1412-15酸碱平衡一、水解反应的定义：盐溶液的酸碱平衡（盐类的水解）

盐类的阴离子或阳离子和水解离出来的H+或OH-结合并生成弱酸或弱碱的反应。12-15酸碱平衡1、强酸弱碱盐（离子酸）二、盐类