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1、第二章 水溶液中的化学平衡,2.1 酸碱平衡,最初：酸是具有酸味的物质，使石蕊变红的一类物 质；碱是有涩味，可以使石蕊变蓝的一类物质。 18世纪后期：氧元素是酸的必要成分。 19世纪初，氢元素是酸的必要成分。 1884年，阿仑尼乌斯提出了酸碱电离理论。 1923年，布朗斯特和劳里提出了酸碱质子理论。 1923年，路易斯提出了酸碱电子理论。,2.1 酸碱平衡,2.1.1 酸碱理论,1. 酸碱电离理论,阿仑尼乌斯（S.A. Arrhenius）,布朗斯特，丹麦化学家,2. 酸碱质子理论,1923 年，二人分别独立提出酸碱质子理论。,劳里，英国科学家, 酸碱质子理论基本要点,酸(acid) ： 在反
2、应中给出质子（H+）(proton donor)的物质；,碱 (base) ： 在反应中接受质子(proton acceptor)的物质；,两性物质：既可以接受质子，也可以给出质子 的物质。,质子给体 酸 donate protons,质子受体 碱 accept protons,两性物质 Amphoteric substance can act both as an acid and as an base,酸,碱,共轭酸碱对(conjugate acid-base pairs),质子给体 酸(I),质子受体 碱 (II),质子给体 酸（II),质子受体 碱 (I),H+,酸碱半反应: 酸给出质
3、子和碱接受质子的反应,酸碱反应,半反应1,醋酸与氨在水溶液中的反应,HAc + NH3 NH4+ + Ac-,共轭酸碱对,半反应2,H+,酸碱反应的实质就是两个共轭酸碱对之间质子传递的反应。,优点：扩大了酸碱的范围，可适用于非水溶液。, 理论优缺点,缺点：对于无质子参加的反应不适用。,酸和碱的概念具有相对性,H+,The acid-base properties of water,酸,碱II,酸II,碱I,半反应1,半反应2,Autoionization of water,1. 共轭酸碱之间只差一个质子，可以是分子、离子。 2. 有的离子既是酸，也是碱。 酸的酸性强，其共轭碱的碱性弱；酸的 酸
4、性弱，其共轭碱的碱性强。 4. 不体现盐的概念。 5. 酸的强度由给出质子能力强弱来衡量。,共轭关系特点：,被称为水的离子积常数,是温度的函数,2.1.2 水的解离平衡,1. 水的离子积常数(Ion-product constant of water),298.15 K时，纯水中c(H+)和c(OH)均为1.0107 moldm3.,不同温度下水的离子积常数,当温度在室温附近变化时， 变化不大，一 般可认为 。,KW,KW,KW,KW = 1.0 1014,溶液酸碱性取决于溶液中c(H+)与c(OH)的相对大小：,酸性溶液,中性溶液,碱性溶液,用浓度表示不方便，采用pH值,pH值：用来表示水溶
5、液酸碱性的一种标度,2. 溶液的pH值和pOH值,弱酸的标准解离平衡常数,弱碱的标准解离平衡常数,是表征弱电解质解离程度大小的特性常数， 值越大，弱电解质的解离程度越大。与浓度无关，只与温度有 关。,2.1.3 弱酸与弱碱溶液的解离平衡,1. 解离平衡常数,见附录5,如果酸的酸性越强，则其共轭碱的碱性越弱；反之，酸的酸性越弱，则其共轭碱的碱性越强。 酸碱的相对强弱首先取决于物质的本性，其次与溶剂的性质有关。通常未加说明的情况下，溶剂指的是水。,解离度的大小除与弱电解质的本性有关，还与溶液的浓度、温度等因素有关。在温度、浓度相同的条件下，解离度大的酸为较强的酸；解离度小的酸为较弱的酸。,解离度
6、：弱电解质在溶剂中解离达平衡后，已解离 的弱电解质分子百分数。,2. 解离度,初始浓度/moldm-3 c 0 0 平衡浓度/moldm-3 c x x x,3. 一元弱酸(碱)溶液中H(OH-)浓度计算, 一元弱酸,一元弱碱溶液中OH的浓度：,稀释定律：浓度越小，解离度越大。, 一元弱碱,解： 初始浓度/moldm-3 0.10 0 0 平衡浓度/moldm-3 0.10x x x,例2.1 计算25时，0.10 moldm3 HAc溶液中的H+ (pH)，Ac，HAc的浓度及该HAc溶液的解离度。已知,计算下列溶液的pH值,(1) 0.01mol/dm3 HCl (2) 0.01mol/d
7、m3 HCN( =4.9310-10) (3) 0.10mol/dm3 NaOH (4) 0.10mol/dm3 氨水( =1.7710-5),(1) 一元强酸,(2) 一元弱酸,(3) 一元强碱,(4) 一元弱碱,H2S总的解离平衡式,4. 二元弱酸溶液中H+浓度计算,例2.2 常温常压下H2S在水中的溶解度为0.10 mol dm3,求H2S饱和溶液中c(H+)、c(S2)及H2S的解离度。,解：,初始浓度/moldm3 0.10 0 0 平衡浓度/moldm3 0.10x x x,解得,c(HS)c(H+),初始浓度/moldm-3 1.110-4 1.110-4 0 平衡浓度/mold
8、m-3 1.110-4y 1.110-4 +y y,1.110-4y 1.110-4,1.110-4 +y 1.110-4,y很小,在弱电解质溶液中，加入与其含有相同离子的 易溶的强电解质，使弱电解质的解离度降低，这种 现象被称为同离子效应。,2.1.4 同离子效应,同离子效应录像,例2.3: 25时在 0.10 moldm-3 的HAc 溶液中，加入 NaAc (s)，使 NaAc的浓度为 0.10 moldm-3，计算该溶液的 pH值和 HAc的解离度。,解： HAc H+ + Ac,平衡浓度/moldm-3 0.10 x x 0.10 + x,初始浓度/moldm-3 0.10 0 0.
9、10,pH = lg c(H+)= 4.76,x = c(H+) = 1.75105 moldm-3,0.10 moldm-3 HAc溶液： pH =2.88， = 1.32%,设平衡时c(H+)= x moldm-3,例： 25时在溶液中氨和氯化铵的浓度均为0.2moldm-3。求该溶液中pH值和氨水的解离度，并与0.2moldm-3的氨水溶液中相应数值进行比较。,初始浓度/moldm-3 0.2 0.2 0,平衡浓度/moldm-3 0.2 x 0.2+x x,x = c(OH-) = 1.77105 moldm-3,（1）氨和氯化铵溶液,设平衡时c(OH-)= x moldm-3,初始浓
10、度/moldm-3 0.2 0 0,平衡浓度/moldm-3 0.2 y y y,y = c(OH-) = 1.88103 moldm-3,（2）0.2moldm-3的氨水溶液,设平衡时c(OH-)= y moldm-3,一、判断题,1，酸性水溶液中不含 ，碱性水溶液中不含H+。 2，若HCl溶液的浓度为HAc溶液浓度的2倍，则HCl溶液中H+浓度也为HAc溶液中H+浓度的2倍。 3，在一定的温度下，改变稀溶液的pH值，水的离子积不变。 4，弱电解质的解离度随弱电解质浓度的降低而增大。,5，水合氨水和NaOH溶液的浓度各稀释为原来的1/2，则两种溶液中 OH- 浓度均减小为原来的1/2。 6，
11、中和同浓度、等体积的一元酸所需的碱是基本上相等的，所以同浓度一元酸溶液中H+浓度基本上也是相等的。,二、简要说明在氨水中加入下列物质时，NH3H2O的解离度和溶液的pH值将如何变化？ （1）NH4Cl；（2）NaOH； （3）HCl；,已知298K时某一元弱酸的0.01moldm-3水溶液的pH=4.00，求 和溶解度 。,三、计算题,缓冲溶液通常由弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸组成。,例如：HAcNaAc， H2CO3NaHCO3， NH3H2ONH4Cl，NaH2PO4Na2HPO4 NaHCO3Na2CO3,这种能抵抗少量强酸、强碱或稍加稀释而保持溶液pH值基本不变的溶液叫做缓冲溶液,1
12、缓冲溶液的概念,2缓冲溶液的组成,2.1.5 缓冲溶液,大量 少量 大量,Ac起到了抗酸的作用,HAc起到了抗碱的作用,3.缓冲作用机理,初始浓度 c1(弱酸) 0 c2(共轭碱) 平衡浓度 c1 x x c2 +x,c1:弱酸的浓度 c2:共轭碱的浓度,弱酸及其共轭碱组成,4. 缓冲溶液pH值的计算,例2.4 若将0.1 moldm3的HAc和0.2 moldm3的NaAc溶液等体积混合，计算混合溶液的pH值。已知：,解：,弱碱及其共轭酸组成,初始浓度 c1(弱碱) c2(共轭酸) 0 平衡浓度 c1 - x c2 +x x,c1:弱碱的浓度 c2:共轭酸的浓度,例： 25 时，求0.075
13、 dm3 0.10 moldm-3氨水溶液和0.025 dm3 0.10 moldm-3HCl溶液混合后的pH值。 已知：,解：混合前NH3H2O和HCl的物质的量分别为,NH3H2O：0.10.075=0.0075mol,HCl ：0.10.025=0.0025mol,混合后，发生酸碱中和反应： NH3H2O+HCl=NH4Cl+H2O， 反应后NH3H2O是过量的， 生成的NH4Cl的物质的量是0.0025 mol 反应后的溶液是由NH3H2O和NH4Cl组成的缓冲溶液,NH4Cl 的浓度： 0.0025/(0.075+0.025) =0.025 moldm-3,NH3H2O的浓度： (0
14、.0075-0.0025)/(0.075+0.025) =0.05 moldm-3,例：若在 0.05 dm3 0.150 moldm3NH3H2O 和 0.200 moldm3 NH4Cl组成的缓冲溶液中，加入1.0104 dm3 1.00 moldm3的HCl，求加入HCl前后溶液的pH值各为多少？,解：加入HCl前，, 加入HCl后,初始浓度/ moldm3 0.1500.002 0.200+0.002 0 平衡浓度/ moldm3 0.148x 0.202+x x,例： 25 时为了制备pH=5.00的缓冲溶液，某学生用1.00 moldm3 HAc和1.00 moldm3 NaAc混
15、合，如果他已用了0.1 dm3 HAc溶液，问还需要多少dm3 NaAc溶液？,解：设还需要 x dm3 NaAc溶液,x =0.175 dm3,5. 缓冲溶液的配制,例2.5 欲配制pH=9.20的缓冲溶液，需在0.5dm3 1.0moldm-3 的NH3H2O溶液中加入多少克固体NH4Cl。已知NH4Cl的相对分子质量为53.5。,NH4Cl的质量为：,2.2.1 难溶强电解质的溶度积常数 2.2.2 溶解度与溶度积的关系 2.2.3 溶度积规则 2.2.4 影响沉淀反应的因素 2.2.5 分步沉淀 2.2.6 沉淀的溶解与转化,2.2 沉淀-溶解平衡,2.2 沉淀-溶解平衡,2.2.1 难溶强电解质的溶度积常数,沉淀溶解平衡：指某种难溶的强电解质固体在水 溶液中与其组分离
