普通化學(xué)：14-3-2 酸堿解離平衡

1、13.2 酸堿解離平衡酸堿解離平衡3.2.1 酸和堿的概念3.2.2 酸和堿的解離平衡3.2.3 緩沖溶液和pH控制2酸堿理論包括電離理論、質(zhì)子理論和電子理論等。(1)電離理論 Arrhenius提出“電離學(xué)說”認(rèn)為:解離時(shí)生成的正離子全部都是H+的化合物叫酸Acid；生成的負(fù)離子全部是OH-的化合物叫堿Base。3(2) 質(zhì)子理論 凡能給出質(zhì)子（H+）的物質(zhì)(分子或離子)都是酸； 凡能與質(zhì)子結(jié)合的物質(zhì)都是堿。 即：酸是質(zhì)子的給體，而堿是質(zhì)子的受體。例：HAc(aq)酸= Ac-(aq)堿+H+(aq)，Ac-(aq)堿+H+(aq) = HAc(aq)酸， NH4+(aq)酸= NH3(aq

2、)堿+H+(aq)， NH3(aq)堿+H+(aq) = NH4+(aq)酸4H2PO4- (aq)酸= HPO42-(aq)堿+H+(aq)H2PO4- (aq)堿+H+(aq) = H3PO4 (aq)酸 酸堿共軛：酸 = 共軛堿+質(zhì)子(H+)，堿+質(zhì)子(H+) = 共軛酸，稱為共軛酸堿對(duì)。 H2O在共軛酸堿對(duì)H2OOH-中是酸、而在共軛酸堿對(duì)H3O+H2O中是堿; HPO42-及H2PO4-等都既可作為酸又可作為堿練習(xí)： HS-， HCO3-，5 在共軛酸堿對(duì)中, 酸越強(qiáng), 給出質(zhì)子的能力越強(qiáng), 它的共軛堿接受質(zhì)子的能力越弱(堿性越弱); 反之 例, 水溶液中酸性: HCl H3PO4

3、H2CO3 NH4+ H2O 它們的共軛堿的堿性: Cl- H2PO4- HCO3- NH3 Ka2，此時(shí)計(jì)算H+濃度時(shí)可忽略二級(jí)解離平衡，計(jì)算方法與計(jì)算一元酸H+濃度的方法相同。問題：在上述溶液中離子濃度比較：H+， HS-，S2-。例3.294頁(yè)：代公式的練習(xí)，自己看20（4）堿例：NH3(aq)+H2O(l)=NH4+(aq)+OH-(aq) 計(jì)算方法與一元酸相仿。 Kb，ceq(OH-)B(aq)+H2O(l)=BH+(aq)+OH-(aq)當(dāng)a很小時(shí)，1-a 1，所以 Kb ca2, a (Kb /c)1/2 Ceq(OH-) = ca (Kb c)1/2)()()(BcOHcBHc

4、Keqeqeqb21(5) 共軛酸堿對(duì)的解離常數(shù)Ka 、 Kb的關(guān)系：HA(aq) H+(aq)+A-(aq), KaKa = ceq(A-) ceq(H+) / ceq(HA) (1)A-(aq) + H2O HA (aq) + OH-(aq), KbKb= ceq(HA) ceq(OH-)/ceq(A-) (2)(2)式的分子分母同乘：Kb = ceq(HA) ceq(OH-) ceq(H+)/ceq(A-)ceq(H+)=ceq(HA)kw/ceq(A-)ceq(H+)=kw/ka， Kwceq(OH-)ceq(H+) KaKb稱為水的離子積常數(shù)（常溫 ，水電離吸熱， 中學(xué)?）3.2.3

5、 緩沖溶液和pH控制（1）同離子效應(yīng)和緩沖溶液同離子效應(yīng)在弱酸溶液中加入該酸的共軛堿，或在弱堿的溶液中加入該堿的共軛酸時(shí)，使這些弱酸或弱堿的解離度降低的現(xiàn)象。如何理解呢？例：在HAc溶液中加入NaAc，平衡移動(dòng)，使HAc的解離度降低(但平衡常數(shù)不變)。另例：在氨水中加入NH4Cl。23緩沖溶液上述溶液(如HAcAc-及NH3NH4+等)的pH值能在一定范圍內(nèi)不因稀釋或外加的少量酸或堿而發(fā)生顯著變化。即，對(duì)外加的酸和堿具有緩沖的能力。這種溶液稱為緩沖溶液。例：HAc和NaAc的混合溶液等。 組成緩沖溶液的一對(duì)共軛酸堿，如HAc-Ac-、NH4+-NH3、H2PO4-HPO42-等稱為緩沖對(duì)。24

6、用通式來(lái)表示這種共軛酸堿之間存在的平衡： 共軛酸 = H+ + 共軛堿平衡濃度：ceq(共軛酸) ceq(H+) ceq(共軛堿)根據(jù)平衡常數(shù)的定義可得：)()()(共軛酸共軛堿eqeqeqaccHcK)()()(共軛堿共軛酸eqeqaeqccKHc)()(lg共軛堿共軛酸eqeqaccpKpH為緩沖溶液為緩沖溶液pH計(jì)算計(jì)算方法方法25例3.3計(jì)算含有0.100moldm-3HAc與0.100moldm-3NaAc的緩沖溶液的水合H+濃度、pH值和HAc的解離度。 解： HAc(aq) H+(aq)+Ac-(aq)起始濃度 0.1 0 0.1平衡濃度 0.1-x x 0.1+x 0.1 0.

7、1 Ka=1.7610-5，代入數(shù)值即可得：Ka=0.1x/0.1=1.7610-5所以，x=ceq(H+) = 1.7610-5 moldm-326pH = -logceq(H+) = 5-log1.76 = 4.75解離度的計(jì)算：(1)a=x/0.1=1.7610-5 /0.1= 1.7610-4 ?(2) a (Ka /c)1/2 = (1.7610-5/0.1)1/2 = (1.7610-4)1/2 ? (1)、(2)哪個(gè)是對(duì)的呢？27（2）緩沖溶液的應(yīng)用和選擇應(yīng)用舉例 土壤中，由于含有H2CO3-NaHCO3和NaH2PO4-Na2HPO4以及其他有機(jī)弱酸及其共軛堿所組成的復(fù)雜的緩沖

8、系統(tǒng)，能使土壤維持一定的pH值，從而保證了植物的正常生長(zhǎng)。 人體的血液也依賴H2CO3-NaHCO3等很多緩沖系統(tǒng)以維持pH值在7.357.45間的狹小范圍。每人每天耗O2600L, 產(chǎn)生CO2酸量約合2L濃HCl, 除呼出CO2及腎排酸外, 歸功于血液的緩沖作用。28 緩沖溶液的選擇緩沖溶液的pH值取決于：（a）緩沖對(duì)（共軛酸堿對(duì)）的Ka值。（b）緩沖對(duì)的兩種物質(zhì)濃度之比值。 緩沖對(duì)中任一種物質(zhì)的濃度過小都會(huì)使溶液?jiǎn)适Ь彌_能力，兩者濃度之比值最好趨近于1。 比值為1時(shí)：ceq(H+)=Ka，pH=pKa )()(lg共軛堿共軛酸eqeqaccpKpH29 所以，在選擇具有一定pH值的緩沖溶液時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用pKa接近或等于該pH值的弱酸與其共軛堿的混合溶液。 例如，如果需要pH=5左右的緩沖溶液，選用HAc-Ac-(HAc-NaAc)的混合溶液比較適宜，因?yàn)镠Ac的pKa等于4.75，與所需的pH值接近。同樣，如果需要pH=9、pH=7左右的緩沖溶液，則可以分別選用NH3-NH4+ (NH3-NH4Cl)、H2PO4-HPO42- (KH2PO4-Na2HPO4)的混合溶液。 常用緩沖溶液常用緩沖溶液8.5109.25NH4+NH38.5109.24硼砂硼砂(H3BO3+H2BO3-)7.598.21三羥甲基甲胺三羥甲基甲胺+HCl6.587.21H2PO4-+HPO