第七章 酸堿平衡課件

第七章酸堿平衡第七章酸堿平衡第七章酸堿平衡目錄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+濃度的計算7.4酸堿平衡的移動7.5緩沖溶液第七章酸堿平衡7.1酸堿質(zhì)子理論概述

7.1.2酸堿反應(yīng)

7.1.1酸堿定義第七章酸堿平衡

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——氫的原子核氫原子——水合質(zhì)子-H3O+簡寫為H+第七章酸堿平衡酸H++堿-++AcHHAc

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

++++252362O)Fe(OH)(HHO)Fe(H[][]++++422252O)(HFe(OH)HO)Fe(OH)(H[][]第七章酸堿平衡例：HAc的共軛堿是Ac－，

Ac－的共軛酸HAc，

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

第七章酸堿平衡小結(jié)：1.酸堿可是分子、離子。3.沒有鹽的概念。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)第七章酸堿平衡7.1.2酸堿反應(yīng)酸堿反應(yīng)：兩對共軛酸堿對之間質(zhì)子的傳遞。將以前的電離(解離)、中和、水解、酸堿反應(yīng)都歸為質(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)第七章酸堿平衡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)第七章酸堿平衡③鹽類水解反應(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：第七章酸堿平衡HCNHAc酸和堿的強度是指酸給出質(zhì)子的能力和堿接受質(zhì)子的能力的強弱。1.8×10-55.8×10-10酸越強，其共軛堿越弱；堿越強，其共軛酸越弱。酸堿反應(yīng)由較強酸較強堿向生成較弱酸堿方向進行。第七章酸堿平衡7.2水的解離平衡和pH值7.2.2溶液的pH值7.2.1水的解離平衡第七章酸堿平衡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)，簡稱水的離子積。25℃任何水溶液：100℃純水：=1.0×10-14=5.43×10-13T

，cc)OH()OH(3-+=cc第七章酸堿平衡}{)(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==+\第七章酸堿平衡例：計算的鹽酸水溶液的pH和pOH值。解：第七章酸堿平衡7.3酸堿溶液中H+濃度的計算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)水溶液第七章酸堿平衡7.3.1一元弱酸、弱堿水溶液1.定義：一元弱酸：只能給出一個質(zhì)子的弱酸，如：HAc、NH4+；一元弱堿：只能接受一個質(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)簡寫：第七章酸堿平衡⑵一元弱堿的解離平衡：共軛酸堿對（HB—B-）第七章酸堿平衡始0.100平0.1-xxx

HAcH+Ac-+因為較小()，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)計算⑴一元弱酸單純水溶液例題：計算0.1mol·L-1HAc水溶液中H+、Ac-的濃度、及解離度α。第七章酸堿平衡c(H+)=c(Ac－)=x=1.3×10－3mol·L-1一元弱酸單純水溶液的計算公式：第七章酸堿平衡1.上式在單純水溶液時適用。2.離解度增大，并不能說明氫離子濃度增大。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。第七章酸堿平衡⑵一元弱堿的單純水溶液計算公式練習題：計算0.1mol·L-1KCN水溶液的c(H+)、pH值。已知：答案：7.14×10-12；11.15第七章酸堿平衡例:計算醋酸鈉水溶液中的及值解:第七章酸堿平衡c0 0.200 0 05108.1-×=327.11)109.1lg(14pOH14pH-=×--=-=3109.1%95.0200.0)OH(--×=×=c

例：已知25℃時，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第七章酸堿平衡1.定義：多元弱酸：能夠給出兩個或兩個以上質(zhì)子的弱酸，如：H2S、H2CO3、H3PO4；多元弱堿：能夠接受兩個或兩個以上質(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、弱堿水溶液第七章酸堿平衡以H2CO3解離為例：第七章酸堿平衡以H2PO4解離為例：第七章酸堿平衡（2）多元弱堿的解離平衡：以CO32-解離為例：第七章酸堿平衡

例題：計算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)計算第七章酸堿平衡由第一步解離：始0.0100平0.01-xxx因為較小()，所以0.01-x≈0.01。第七章酸堿平衡由第二步解離：始xx0平x-yx+yy第七章酸堿平衡結(jié)論：③

①多元弱酸的解離是分步進行的，一般 。溶液中的H+主要來自于弱酸的第一步解離，計算c(H+)或pH時可只考慮第一步解離。②對于二元弱酸，當時c(酸根離子)≈，而與弱酸的初始濃度無關(guān)。※第七章酸堿平衡二元弱酸單純水溶液的計算公式（H2A）二元弱堿單純水溶液的計算公式（A2-）第七章酸堿平衡例：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-第七章酸堿平衡第七章酸堿平衡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：兩性物質(zhì)的酸堿性第七章酸堿平衡練習：計算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)。第七章酸堿平衡7.4酸堿平衡的移動7.4.3鹽效應(yīng)7.4.2同離子效應(yīng)7.4.1介質(zhì)酸度對酸堿平衡的影響第七章酸堿平衡7.4.1介質(zhì)酸度對酸存在型體的影響以為主以為主第七章酸堿平衡第七章酸堿平衡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)第七章酸堿平衡用圖會判斷：1.什么型體。2.濃度相等時的pH值。3.主要存在的兩種型體以誰為主。4.兩性物質(zhì)的計算。第七章酸堿平衡

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)+平衡移動方向第七章酸堿平衡

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%第七章酸堿平衡7.4.3靜電效應(yīng)(鹽效應(yīng))在弱酸弱堿體系中加入強電解質(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)時忽略鹽效應(yīng)。第七章酸堿平衡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值的計算

7.5.1緩沖溶液第七章酸堿平衡50mLHAc—NaAcpH=4.74

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

7.5.1緩沖溶液第七章酸堿平衡組成：1.同時具備抗酸抗堿能力的共軛酸堿對。2.兩性物質(zhì)（除水外）濃度足夠大，可單獨構(gòu)成緩沖溶液。舉例：HAc—Ac-;NH4Cl—NH3;NaH2PO4—Na2HPO4;NaCO3;NH4Ac.第七章酸堿平衡

緩沖作用原理（以HAc—NaAc為例）加入少量強堿：(aq)

Ac

(aq)H

HAc(aq)-++

較大量

較大量加入少量強酸：第七章酸堿平衡⒈共軛酸堿對：7.5.2緩沖溶液pH值的計算平衡濃度第七章酸堿平衡結(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七章酸堿平衡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。第七章酸堿平衡（2）緩沖比（ca/cb）當ca+cb一定時，ca/cb

=1時，緩沖能力最大。ca/cb

=0.1～10之間有較好的緩沖能力。2.緩沖范圍第七章酸堿平衡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

=0.1