第七章酸堿平衡

第七章酸堿平衡第一頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四目錄7.1酸堿質(zhì)子理論概述7.2水的解離平衡和pH值7.3酸堿溶液中H+濃度的計(jì)算7.4酸堿平衡的移動(dòng)7.5緩沖溶液第二頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.1酸堿質(zhì)子理論概述

7.1.2酸堿反應(yīng)

7.1.1酸堿定義第三頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四

酸：凡是能釋放出質(zhì)子（H+）的任何含氫原子的分子或離子的物種。（質(zhì)子的給予體）

堿：凡是能與質(zhì)子（H+）結(jié)合的分子或離子的物種。（質(zhì)子的接受體）

7.1.1酸堿質(zhì)子理論的基本概念定義：思考：質(zhì)子和氫離子是一回事嗎？質(zhì)子——?dú)涞脑雍藲湓印腺|(zhì)子-H3O+簡(jiǎn)寫(xiě)為H+第四頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四酸H++堿-++AcHHAc

-+-+2442HPOHPOH-+-+3424POHHPO+++34NHHNH[]+++2333NHCHHNHCH

++++252362O)Fe(OH)(HHO)Fe(H[][]++++422252O)(HFe(OH)HO)Fe(OH)(H[][]第五頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四例：HAc的共軛堿是Ac－，

Ac－的共軛酸HAc，

HAc和Ac－為一對(duì)共軛酸堿對(duì)。兩性物質(zhì)：既能給出質(zhì)子，又能接受質(zhì)子的物質(zhì)。-++AcHHAc

第六頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四小結(jié)：1.酸堿可是分子、離子。3.沒(méi)有鹽的概念。2.兩性物質(zhì)包括：多元弱酸的酸式根；弱酸弱堿鹽；水。非酸非堿離子酸離子堿兩性物質(zhì)兩性物質(zhì)第七頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.1.2酸堿反應(yīng)酸堿反應(yīng)：兩對(duì)共軛酸堿對(duì)之間質(zhì)子的傳遞。將以前的電離(解離)、中和、水解、酸堿反應(yīng)都?xì)w為質(zhì)子理論的酸堿反應(yīng)。①

酸堿解離反應(yīng)是質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，如HF(aq)H++F－(aq)H++H2O(l)H3O+(aq)HF(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+F－(aq)第八頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四②水是兩性物質(zhì)，它的自身解離反應(yīng)也是質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。H+酸(1)堿(2)酸(2)堿(1)H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH－(aq)第九頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四③鹽類(lèi)水解反應(yīng)也是離子酸堿的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。NH4Cl水解：H+酸(1)堿(2)酸(2)堿(1)Ac－+H2OOH－

+HAc酸(1)堿(2)酸(2)堿(1)H+

+H2OH3O++NH3NaAc水解：第十頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四HCNHAc酸和堿的強(qiáng)度是指酸給出質(zhì)子的能力和堿接受質(zhì)子的能力的強(qiáng)弱。1.8×10-55.8×10-10酸越強(qiáng)，其共軛堿越弱；堿越強(qiáng)，其共軛酸越弱。酸堿反應(yīng)由較強(qiáng)酸較強(qiáng)堿向生成較弱酸堿方向進(jìn)行。第十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.2水的解離平衡和pH值7.2.2溶液的pH值7.2.1水的解離平衡第十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.2.1水的解離平衡

H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH－(aq)或H2O(l)

H+(aq)+OH－(aq)—

水的離子積常數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)水的離子積。25℃任何水溶液：100℃純水：=1.0×10-14=5.43×10-13T，cc)OH()OH(3-+=cc第十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四}{)(OHlgpOH-=-令c{})O(HlgpH

3-=+c7.2.2溶液的pH值{}{}101.0)(OH)O(H143×==--+根據(jù)cc14lg)OH(lg)H(lg

=-=---+即cc14ppOHpH==+\第十四頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四例：計(jì)算的鹽酸水溶液的pH和pOH值。解：第十五頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.3酸堿溶液中H+濃度的計(jì)算7.3.2多元弱酸多元弱堿水溶液7.3.1一元弱酸、一元弱堿的水溶液7.3.3兩性物質(zhì)水溶液第十六頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.3.1一元弱酸、弱堿水溶液1.定義：一元弱酸：只能給出一個(gè)質(zhì)子的弱酸，如：HAc、NH4+；一元弱堿：只能接受一個(gè)質(zhì)子的弱堿，如：Ac-、NH3.2.一元弱酸、一元弱堿的解離平衡⑴一元弱酸的解離平衡：HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac－(aq)簡(jiǎn)寫(xiě)：第十七頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四⑵一元弱堿的解離平衡：共軛酸堿對(duì)（HB—B-）第十八頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四始0.100平0.1-xxx

HAcH+Ac-+因?yàn)檩^小()，所以0.1-x≈0.1。3.一元弱酸、一元弱堿單純水溶液（只有一種溶質(zhì)）的有關(guān)計(jì)算⑴一元弱酸單純水溶液例題：計(jì)算0.1mol·L-1HAc水溶液中H+、Ac-的濃度、及解離度α。第十九頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四c(H+)=c(Ac－)=x=1.3×10－3mol·L-1一元弱酸單純水溶液的計(jì)算公式：第二十頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.上式在單純水溶液時(shí)適用。2.離解度增大，并不能說(shuō)明氫離子濃度增大。稀釋定律：在一定溫度下(

為定值)，某弱電解質(zhì)的解離度隨著其溶液的稀釋而增大。第二十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四⑵一元弱堿的單純水溶液計(jì)算公式練習(xí)題：計(jì)算0.1mol·L-1KCN水溶液的c(H+)、pH值。已知：答案：7.14×10-12；11.15第二十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四例:計(jì)算醋酸鈉水溶液中的及值解:第二十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四c0 0.200 0 05108.1-×=327.11)109.1lg(14pOH14pH-=×--=-=3109.1%95.0200.0)OH(--×=×=c

例：已知25℃時(shí)，0.200mol·L-1氨水的解離度為0.95%，求c(OH－),pH值和氨的解離常數(shù)。解：ceq0.200(1–0.95%)0.200×0.95%0.200×0.95%323343109.1200.0)109.1(

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

---+×-×==cccα=x/c第二十四頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四1.定義：多元弱酸：能夠給出兩個(gè)或兩個(gè)以上質(zhì)子的弱酸，如：H2S、H2CO3、H3PO4；多元弱堿：能夠接受兩個(gè)或兩個(gè)以上質(zhì)子的弱堿，如：S2-、CO32-、PO43-.2.多元弱酸、多元弱堿的解離平衡（1）多元弱酸的解離平衡：7.3.2多元元弱酸、弱堿水溶液第二十五頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四以H2CO3解離為例：第二十六頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四以H2PO4解離為例：第二十七頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四（2）多元弱堿的解離平衡：以CO32-解離為例：第二十八頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四

例題：計(jì)算0.010mol·L-1H2CO3溶液中的H+、H2CO3、HCO3-、CO32-和OH－的濃度以及溶液的pH值。

解：始0.0100平0.01-xxx始xx0平x-yx+yy3.二元弱酸、二元弱堿單純水溶液的有關(guān)計(jì)算第二十九頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四由第一步解離：始0.0100平0.01-xxx因?yàn)檩^小()，所以0.01-x≈0.01。第三十頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四由第二步解離：始xx0平x-yx+yy第三十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四結(jié)論：③

①多元弱酸的解離是分步進(jìn)行的，一般 。溶液中的H+主要來(lái)自于弱酸的第一步解離，計(jì)算c(H+)或pH時(shí)可只考慮第一步解離。②對(duì)于二元弱酸，當(dāng)時(shí)c(酸根離子)≈，而與弱酸的初始濃度無(wú)關(guān)。※第三十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四二元弱酸單純水溶液的計(jì)算公式（H2A）二元弱堿單純水溶液的計(jì)算公式（A2-）第三十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四例：在H2S和HCl混合溶液中，c(H)=0.3mol?LH2S的濃度為0.1mol?L,求該溶液中S的濃度？-1+2--1解：H2S+H2O=H3O+HS-+

H2S+2H2O=2H3O+S2-+HS+H2O=H3O+S+-2-第三十四頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三十五頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.3.3兩性物質(zhì)的解離H2O=CO3+H+HCO3－+2-HCO3-

、HS-

、H2PO4-

、HPO42-

NH4Ac、NH4CNH2OHCO3+H2O=H2CO3+OH--作為酸：作為堿：兩性物質(zhì)的分類(lèi)：兩性物質(zhì)的酸堿性第三十六頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四練習(xí)：計(jì)算0.1mol?LNa2HPO4

水溶液的pH=?-1答案：pH=9.791/2+兩性物質(zhì)單純水溶液的有關(guān)計(jì)算是兩性物質(zhì)的共軛酸的酸常數(shù)常數(shù)；是兩性物質(zhì)本身的酸常數(shù)。第三十七頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.4酸堿平衡的移動(dòng)7.4.3鹽效應(yīng)7.4.2同離子效應(yīng)7.4.1介質(zhì)酸度對(duì)酸堿平衡的影響第三十八頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.4.1介質(zhì)酸度對(duì)酸存在型體的影響以為主以為主第三十九頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四第四十頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四pH=pKa1=2.12pH=pKa2=7.21pH=pKa3=12.66c(H3PO4)=c(H2PO4)-c(H2PO4)=c(HPO4)-2-c(HPO4)=c(PO4)3-2-NaH2PO4溶液：pH=1/2(pKa1+pKa2)Na2HPO4溶液：pH=1/2(pKa2+pKa3)第四十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四用圖會(huì)判斷：1.什么型體。2.濃度相等時(shí)的pH值。3.主要存在的兩種型體以誰(shuí)為主。4.兩性物質(zhì)的計(jì)算。第四十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四

同離子效應(yīng)：在弱電解質(zhì)溶液中，加入與其含有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)而使弱電解質(zhì)的解離度降低的現(xiàn)象。7.4.2同離子效應(yīng)HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac–(aq)Ac–(aq)NH4Ac(aq)(aq)+平衡移動(dòng)方向第四十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四

例：在0.10mol·L-1的HAc溶液中，加入NH4Ac(s)，使NH4Ac的濃度為0.10mol·L-1，計(jì)算該溶液的pH值和HAc的解離度。x=1.8×10-5

c(H+)=1.8×10-5mol·L-10.10±x≈0.100.10mol·L-1HAc溶液：pH=2.89，α=1.3%

解：

HAc(aq)+H2O(l)

H3O+(aq)+Ac－(aq)ceq/(mol·L-1)

0.10–x

x0.10+xc0/(mol·L-1)

0.1000.10

pH=4.74，α=0.018%第四十四頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.4.3靜電效應(yīng)(鹽效應(yīng))在弱酸弱堿體系中加入強(qiáng)電解質(zhì)，使體系離解度有所增大。HA(aq)

H+(aq)+ A－(aq)NaClNa+Cl-+鹽效應(yīng)小于同離子效應(yīng)，有同離子效應(yīng)時(shí)忽略鹽效應(yīng)。第四十五頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.5緩沖溶液7.5.3緩沖范圍和緩沖能力

7.5.2緩沖溶液pH值的計(jì)算

7.5.1緩沖溶液第四十六頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四50mLHAc—NaAcpH=4.74

緩沖溶液：具有能保持本身pH值相對(duì)穩(wěn)定性能的溶液(也就是不因加入少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿而顯著改變pH值的溶液)。加入1滴(0.05ml)1mol·L-1HCl加入1滴(0.05ml)1mol·L-1NaOH實(shí)驗(yàn)：50ml純水pH=7pH=3 pH=11pH=4.73pH=4.75

7.5.1緩沖溶液第四十七頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四組成：1.同時(shí)具備抗酸抗堿能力的共軛酸堿對(duì)。2.兩性物質(zhì)（除水外）濃度足夠大，可單獨(dú)構(gòu)成緩沖溶液。舉例：HAc—Ac-;NH4Cl—NH3;NaH2PO4—Na2HPO4;NaCO3;NH4Ac.第四十八頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四

緩沖作用原理（以HAc—NaAc為例）加入少量強(qiáng)堿：(aq)

Ac

(aq)H

HAc(aq)-++

較大量

較大量加入少量強(qiáng)酸：第四十九頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四⒈共軛酸堿對(duì)：7.5.2緩沖溶液pH值的計(jì)算平衡濃度第五十頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四結(jié)論：②緩沖溶液的緩沖能力是有限的；決定的，①緩沖溶液的pH值主要是由或平衡濃度第五十一頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四7.5.3緩沖容量和緩沖范圍1.緩沖容量（β）衡量緩沖溶液緩沖能力大小尺度為。使溶液的pH改變一個(gè)單位，需加入酸或堿的量越多，緩沖容量大。反之，亦然。影響β的因素：（1）緩沖溶液的總濃度（ca+cb)

ca+cb

=0.05～0.5mol·L緩沖比在0.1～10之間有較好的緩沖能力。第五十二頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四（2）緩沖比（ca/cb）當(dāng)ca+cb一定時(shí)，ca/cb

=1時(shí)，緩沖能力最大。ca/cb

=0.1～10之間有較好的緩沖能力。2.緩沖范圍第五十三頁(yè)，共五十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四①所選擇的緩沖溶液，不能與反應(yīng)系統(tǒng)中的其它物質(zhì)發(fā)生副反應(yīng)；緩沖溶液的選擇原則：③

ca+cb

=0.05～0.5mol·Lca/cb