第八章 酸碱平衡课件

8第八章酸碱平衡第八章酸碱平衡酸碱理论酸碱电离理论酸碱质子理论Lewis酸碱概念软硬酸碱理论8第八章酸碱平衡酸碱质子理论酸：凡是能释放出质子（H+）的任何含氢原子的分子或离子的物种。（质子的给予体）碱：凡是能与质子（H+）结合的分子或离子的物种。（质子的接受体）8第八章酸碱平衡

酸

H++碱

8第八章酸碱平衡

酸H++碱例：HAc的共轭碱是Ac-

Ac-的共轭酸是HAc

HAc和Ac-

一对共轭酸碱两性物质：既能给出质子，又能接受质子的物质。共轭酸碱8第八章酸碱平衡

(1)酸碱解离反应是质子在两种酸碱之间的转移反应。传递的方向与酸碱强度有关。HF(aq)

H++F－(aq)H++H2O(l)

H3O+(aq)HF(aq)+H2O(l)

H3O+(aq)+F－(aq)(2)水是两性物质，它的自身解离反应也是质子转移反应(自耦电离平衡)：H2O(l)+H2O(l)

H3O+(aq)+OH－(aq)H+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)质子论的酸碱反应8第八章酸碱平衡(3)盐类水解反应也是的质子转移反应。例如NaAc水解：Ac－+H2O

OH－

+HAcH+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)NH4Cl水解:

+H2O

H3O++NH3H+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)8第八章酸碱平衡(4)非水溶液中的酸碱反应，如NH4Cl的生成：H+

液氨中的酸碱中和反应：H+

8第八章酸碱平衡酸和碱的相对强度

溶剂的区分效应：能区分酸或碱的相对强弱。例如，H2O可以区分HAc，HCN酸性的强弱。

溶剂的拉平效应：将酸或碱的强度拉平的作用。

酸给出质子的能力和碱接受质子的能力的强弱。

水不能区分强酸：水能同等程度地将HClO4，HCl，HNO3等强酸的质子全部夺取过来。8第八章酸碱平衡酸越强其共轭碱越弱碱越强其共轭酸越弱

冰醋酸（碱性比水弱）为溶剂对水中的强酸可体现出区分效应。例如在冰醋酸中不完全解离，酸性强度依次为：8第八章酸碱平衡pH定义Kw：水的离子积常数，其值与温度有关0℃

1.153

10-15

25℃1.01210-14100℃5.44510-13纯水中

8第八章酸碱平衡酸碱平衡计算在溶液中往往发生同时平衡，如醋酸电离：4个物质HAc、Ac－、H+、OH－，2个方程需建立另外2个方程求算各物浓度一般为“物料平衡”、“电荷平衡”

8第八章酸碱平衡物料平衡某组分的分析浓度（在溶液中总浓度）等于该组分在各物中浓度之和。醋酸的水溶液[HAc]+[Ac－]=cNa2CO3

的水溶液CO32-的物料平衡：[H2CO3]+[HCO3－]+[CO32－

]=cNa+的物料平衡：[Na+]=2c8第八章酸碱平衡电荷平衡溶液中正、负离子浓度相等，溶液保持电中性醋酸水溶液：[H+]=[Ac-]+[OH-]Na2CO3的水溶液：[Na+]+[H+]=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]8第八章酸碱平衡质子平衡式酸碱反应中酸失去的质子和碱得到的质子的物质的量相等（PBE）。选择溶液中大量存在并参与质子传递的物质作为参照物（零水准）。如：参考水准质子后的产物失质子后的产物H2O H3O+ OH-HAc Ac-质子平衡式[H3O+]=[OH-]+[Ac-]

或[H+]=[OH-]+[Ac-]8第八章酸碱平衡质子平衡浓度为c的Na2CO3水溶液：参考水准得质子后的产物失质子后的产物

H2O H3O＋

OH-CO32- HCO3- H2CO3H2CO3同参考水准相比得2个质子，浓度乘2质子平衡式：2[H2CO3]+[HCO3-]+[H+]=[OH-]8第八章酸碱平衡酸度对弱酸（碱）各物种分布的影响一元弱酸（碱）cHA=[HA]+[A-]pH=pKa

：δ(HA)=δ(A-)=0.5，两物种各占一半pH<pKa：主要为HA（酸型）pH>pKa：主要为以A-（碱型）

8第八章酸碱平衡一元弱酸（碱）8第八章酸碱平衡二元弱酸8第八章酸碱平衡8第八章酸碱平衡H+浓度的计算首先列出质子平衡式然后代入平衡常数表达式整理后得计算[H+]的精确式再经简化省略一些次要项即可得近似式也可在列出质子平衡式时先进行简化直接得近似式也可根据物料平衡和电离平衡式计算。8第八章酸碱平衡强酸HA（碱）溶液（Ka>10）强酸完全电离，H+来自强酸和水的电离质子平衡式，[H+]=[OH-]+[A-][H+]精确计算[H+]近似计算

8第八章酸碱平衡强酸（碱）溶液

例:

计算下列溶液的pH值：（1）0.025mol

dm-3HCl（2）7.0

10-4mol

dm-3

NaOH解：（1）HCl强酸，cA>10-6

mol

dm-3

，所以[H+]=0.025mol

dm-3

，pH=-lg(2.5

10-2)=1.60（2）NaOH强碱，cB>10-6mol

dm-3

，所以[OH-]=7.0

10-4

mol

dm-3

，pOH=3.15，pH=10.858第八章酸碱平衡计算1.0

10-7mol

dm-3NaOH溶液pH值解:因10-8mol

dm-3<cB<10-6mol

dm-3

需要使用精确式

[OH-]2

–1.0

10-7[OH-]–10-14=0pOH=6.79pH=7.218第八章酸碱平衡一元弱酸HA（碱）溶液HA浓度为cA，质子平衡式[H+]=[A-]+[OH-][H+]3+Ka[H+]2

–(KacA+Kw)[H+]–KaKw=08第八章酸碱平衡一元弱酸（碱）溶液[H+]3+Ka[H+]2

–(KacA+Kw)[H+]–KaKw=0KacA>20Kw，Kw可略（即水电离的H+可略）[H+]2+Ka[H+]–KacA=0 （1）若弱酸电离度

<0.05，溶液中[H+]<<cA，进一步化简为（2）（1）式适用条件为：KacA>20Kw

（2）式适用条件为：KacA>20Kw且8第八章酸碱平衡一元弱酸（碱）溶液计算0.10mol

dm-3HAc溶液的pH值.Ka(HAc)=1.75

10-5

解：KacA=1.75

10-6>>20KW，且8第八章酸碱平衡一元弱酸（碱）溶液计算0.10mol

dm-3一氯乙酸溶液的pH值Ka(C2H3O2Cl)=1.36

10-3解:KacA=1.36

10-4>>20KW，但用[H+]2+1.36

10-3[H+]–1.36

10-4=0 [H+]=1.1

10-2pH=1.968第八章酸碱平衡强酸和一元弱酸混合溶液强酸浓度cA，完全电离，弱酸HA浓度ca。质子平衡式为：[H+]=cA+[A-]+[OH-]溶液为酸性，[OH-]可忽略，简化为：[H+]=cA+[A-][H+]2

–(cA

–Ka)[H+]–Ka(cA+ca)=0若cA>>[A-]，弱酸电离的H+可忽略，[H+]=cA8第八章酸碱平衡两种弱酸（HA+HB）混合溶液质子平衡式：[H+]=[A-]+[B-]+[OH-]溶液酸性，[OH-]可忽略，[H+]=[A-]+[B-]酸浓度为cHA和cHB，电离常数Ka,HA和Ka,HB。若电离度α很小，

8第八章酸碱平衡多元酸（碱）溶液二元酸H2A浓度cA，电离常数Ka,1，Ka,2，质子平衡式为：[H+]=[HA-]+2[A2-]+[OH-]溶液呈酸性可忽略[OH-]（即不考虑水的电离）

[H+]=[HA-]+2[A2-]若不考虑二级电离，则

8第八章酸碱平衡例题P167例8.3H2S水溶液8第八章酸碱平衡两性物质溶液浓度为c的NaHA溶液，质子平衡式为：[H+]+[H2A]=[A2-]+[OH-]计算两性物质溶液[H+]的精确式8第八章酸碱平衡两性物质溶液HA-的酸式和碱式离解倾向很小：若若8第八章酸碱平衡两性物质溶液计算0.05moldm-3NaHCO3溶液的pH.

解：H2CO3的Ka,1=4.410-7,Ka,2=4.410-11.c(NaHCO3)=0.05moldm-3.Ka,2>20Kw,C>20Ka,1pH=8.348第八章酸碱平衡两性物质溶液计算0.033mol

dm-3Na2HPO4溶液的pH。解：

H3PO4的Ka,2=6.310-8,Ka,3=4.510-13,Ka,3c=1.510-14

~Kw,Ka,2+c

~c8第八章酸碱平衡弱酸及其共轭碱（HA+A-）溶液设HA和NaA的浓度分别为c

A和c

B，以HA和H2O作参考水准，质子平衡式为：[H+]=[A-]–

cB+[OH-]以A-和H2O作参考水准，质子平衡式为：[H+]=cA

–[HA]+[OH-]故，[A-]=[H+]+cB-[OH-]，[HA]=cA

–[H+]+[OH-]8第八章酸碱平衡弱酸及其共轭碱（HA+A-）溶液若溶液为酸性，可忽略[OH-]当时，8第八章酸碱平衡缓冲溶液与缓冲作用缓冲溶液：一种对溶液的酸度具有稳定作用的溶液。向缓冲溶液加入少量的强酸或强碱，或稍加稀释时，溶液的pH值变化不大。这种对pH值的稳定作用称缓冲作用。缓冲溶液一般由弱酸及其共轭碱组成，如HAc~NaAc，NH4Cl~NH3等（缓冲对），通过弱酸的离解平衡起控制pH作用。8第八章酸碱平衡甲.1dm3纯水乙.1dm3浓度各为0.1mol·dm-3的HAc~NaAc向甲,乙中加入0.01molNaOH或HCl，两溶液pH如何变化。解：溶液甲pH=7加 0.01molNaOH，[OH-]=10-2

[H+]=10-12，pH=12加 0.01molHCl，[H+]=10-2，pH=2说明纯水改变5个pH单位，不具有缓冲能力8第八章酸碱平衡溶液乙：

pH=4.76加0.01molNaOH:8第八章酸碱平衡溶液乙：pH=4.76加0.01molHCl:HAc~NaAc溶只改变0.09单位具有缓冲能力。8第八章酸碱平衡缓冲溶液容量缓冲能力有一定限度，用缓冲容量β来量度，定义

：使1dm3溶液的pH变化dpH需强碱(酸)的物质的量b8第八章酸碱平衡缓冲溶液容量如HA—A-缓冲系统，总浓度c=[HA]+[A-]，加入bmol﹒dm-3强碱，溶液的质子平衡式为：参考物得H＋后产物失H＋后产物H2O H3O＋

OH－HA A－强碱 bb+[H3O+]=[OH-]+[A-]8第八章酸碱平衡缓冲溶液容量8第八章酸碱平衡当弱酸不太强也不太弱时可略去[H+]和[OH-]当[H+]=Ka时，缓冲能力同缓冲对性质Ka、浓度c和溶液的pH有关。当[H+]=Ka，即[HA]=[A-]时，即弱酸与其共轭碱浓度之比为1：1时缓冲容量最大。8第八章酸碱平衡例题为制备0.2dm3pH=8.00的缓冲溶液应取0.500moldm-3NH4Cl和0.500moldm-3NH3溶液各若干毫升？解：设需NH4Cl为xcm3，则NH3为(200-x)cm3x=189cm3需：NH4Cl溶液189cm3；NH3溶液11cm38第八章酸碱平衡常用缓冲溶液用于控制溶液酸度的缓冲溶液很多（表8.6）选择合适缓冲溶液的一般原则：（1）对实验过程，如分析过程无干扰。（2）所需控的pH值在缓冲范围内，缓冲剂的pKa应尽可能与所需pH值一致。（3）有足够的缓冲容量，一般缓冲对的总浓度大致在0.01moldm-3

~0.1moldm-3。8第八章酸碱平衡标准缓冲溶液（25℃）

饱和酒石酸氨钾（0.034M）pH=3.5570.05M邻苯二甲酸氢钾 4.0080.025MKH2PO4－0.025MNa2HPO4 6.865

0.01M硼砂

9.180饱和氢氧化钙 12.4548第八章酸碱平衡酸碱指示剂

酸碱指示剂本身为一种有机弱酸或弱碱。当溶液pH变化时引起指示剂结构的变化，因而出现不同颜色