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1、第六章 酸碱平衡,1 酸碱理论发展概述 2 酸碱质子理论 3 酸碱溶液中pH值的计算 4 酸碱解离平衡的移动 5 酸碱中和反应 6 酸碱滴定分析,作业： p148-149：1, 2(1,2,4), 4, 9, 10, 15,1 酸碱理论发展概述,酸碱理论,电离理论（1887年Arrhenius）,质子理论 (1923年Brnsted -Lowry),电子理论 (1923年Lewis),酸(acid)：凡是在水溶液中能够电离产生的阳离子全部都是H+ 的化合物； 碱(base)：电离时产生的阴离子全部是OH的化合物.,1.酸碱电离理论 （1887年）,酸碱反应的实质：H + OH = H2O,问题
2、： NH4Cl， Na2CO3 溶液？ 前者自身并不含H+,后者也不含有OH-,局限：无法解释NH4Cl呈现酸性，Na2CO3， Na3PO4 呈碱性的事实； 无法解释非水溶液中的酸碱行为,酸：凡能给出质子（H+）的物质。 碱：凡能接受质子（H+）的物质。 丹麦化学家Brnsted和英国化学家 Lowry提出 也称BrnstedLowry质子理论,2.酸碱质子理论 (1923年),布朗斯特德 丹麦化学家 1879-1947,HCl、HAc、NH4+、H2SO3、Al(H2O)63+ 等都能给出质子，都是酸； 而OH、Ac、 NH3、 HSO3、 CO32等都能接受质子，都是碱； 质子论中不存在
3、盐的概念，它们分别是离子酸或离子碱。 如 NH4Cl 中的NH4+是离子酸， Cl是离子碱,酸和碱既可以是分子，也可以是阴离子或阳离子。当一种酸给出1个质子后则变成了碱，而碱得到1个质子则变成了酸，酸和碱之间的关系可表示为：,酸与碱之间的这种相互对应关系 称为共轭关系，我们把： 仅相差1个质子的一对酸、碱称 为共轭酸碱对。,酸、碱反应的实质,两个共轭酸碱对之间的质子传递,局限： 对于无质子参与的酸碱反应不能应用,如：SO3 + CaO CaSO4,3.酸碱电子理论 (1923年),路易斯 美国化学家 (1875-1946),酸：凡可以接受电子对的 分子、原子团、离子； 碱：凡可以给出电子对的
4、分子、原子团、离子。,酸碱反应的实质：酸碱反应的实质是形成配位键的反应；碱提供电子对，酸以空轨道接受电子对形成配位键。 H :OH HOH AlCl3 Cl AlCl4 Cu2+ + 4:NH3 Cu2+4(NH3),Lewis的电子理论有关酸、碱的划分 凡金属阳离子及缺电子的分子都是酸； 凡与金属离子结合的阴离子或中性分子 都是碱。,Lewis的酸碱电子理论的优缺点： 优点：一切化学反应都可概括为酸碱 反应 缺点：太笼统，不易掌握酸碱的特性 无法判断酸碱性的强弱,2 酸碱质子理论,1 酸碱质子理论的基本概念 2 水的解离平衡和溶液pH值 3 酸碱的相对强弱,1 酸碱质子理论的基本概念,酸：任
5、何能给出质子（H+）的物质 （分子或离子） 碱：任何能接受质子（H+）的物质 （分子或离子）,HAc的共轭碱是Ac ， Ac的共轭酸是HAc， HAc和Ac为一对共轭酸碱。,两性物质：既能给出质子，又能接受 质子的。,如：HSO4、H2PO4、 HPO42、NH3、 HCO3、HS,按照酸碱质子理论，酸碱反应的实质 是质子的传递。例如HAc溶液呈酸性 HAc与H2O分子之间发生了质子的传 递., 酸、碱的解离,H+,H+, 酸、碱的中和,H+,H+, 盐的水解,2 水的解离平衡和溶液pH值,H2O (l) + H2O(l) H3O+ (aq) + OH(aq) 或 H2O (l) H+ (aq
6、) + OH(aq),水的离子积常数，简称水的离子积,25纯水,100纯水,pH = - lgH+,pOH = - lgOH-,酸性溶液：H+ OH- pH 7 中性溶液：H+ = OH- pH = 7 pOH = 7 碱性溶液：H+ 7 pOH 7,溶液的pH值,酸越强，给出质子的能力越强，它的 共轭碱接受质子的能力越弱，共轭碱 就越弱；酸越弱，它的共轭碱就越强。,3 酸碱的相对强弱,酸性 HClO4 H2SO4 H3PO4HAc H2CO3 H2O 碱性 ClO4- HSO4- H2PO4- Ac- HCO3- OH-,弱酸、弱碱的解离平衡常数,共轭酸碱对的电离平衡常数之间的关系：,HAc
7、 HCN Ka 1.810-5 5.810-10,K 越大，表明酸碱越强,弱酸：,弱碱：,水：,3 酸碱溶液中pH值的计算,3.1 酸碱溶液pH值计算 3.2 溶液中酸碱各种存在形式的平衡浓度的计算,3.1 酸碱溶液pH值计算,1. 质子条件式 酸碱反应的实质就是质子转移,能够准确反映整个平衡体系当中质子转移 的严格的数学关系时称为质子条件式,步骤: 1. 选择溶液中大量存在且参加质子转移的物质为零水准(参考水平). 2. 失去质子变为零水准的物质总浓度等于得到质子变为零水准的物质总浓度,例：写出Na2CO3溶液的质子条件式,解,失质子产物,零水准,CO32,HCO3 H2CO3 H+,OH,
8、HCO3 + 2 H2CO3 + H+ = OH,例：写出NH4H2PO4溶液的质子条件式,解,得质子产物,失质子产物,零水准,NH4+ H2PO4 H2O,H3PO4 H+,NH3 HPO42 PO43 OH,H3PO4+H+=NH3+ HPO42+ 2 PO43 + OH,H2O,得质子产物,例：写出含有浓度为 ca 的 HAc 和浓度 为 cb 的 NaAc 水溶液的质子条件式,解,若选 HAc 和 H2O 为零水准，质子条件式为：,H+ = Ac cb + OH,若选 NaAc 和 H2O 为零水准，质子条件式为：,H+ + HAc ca = OH,结论： 酸碱反应的本质是质子的转移。
9、反应达到平 衡时，酸失去的质子数与碱得到的质子数一 定相等，即得质子后的产物得到质子的量与 失去质子后的产物失去质子的量相等。,请同学写出下列溶液的质子条件式：,酸碱溶液pH的计算,全面考虑、分清主次、合理取舍、近似计算 化学平衡关系 H+的精确表达式 近似处理 近似式 进一步近似处理 最简式,质子条件,强酸溶液,H+ c = OH,H+ c = Kw / H+,H+2 c H+ Kw= 0,精确式,H+ c,当 c 10-6 moldm-3时：,强碱溶液,H+ = OH c,Kw / OH = OH c,OH2 c OHKw = 0,OH c,2 强酸强碱溶液pH值的计算,一元弱酸(HA)溶
10、液,H+ = A + OH,一元弱碱(A)溶液,H+ + HA = OH,3 一元弱酸弱碱的解离平衡及pH值的计算,例1,计算0.010molL-1HAc溶液的pH？ 解：Ka = 1.8010-5，cKa20Kw，c/Ka400，采用最简式计算： 计算0.10molL-1一氯乙酸溶液的pH？ 解： Ka = 1.4010-3， cKa20Kw，但c/Ka400，采用近似式计算： pH=1.96,计算1.010-4molL-1HCN溶液的pH？ 解： Ka = 6.210-10， cKa500，采用下列公式计算： 计算0.10molL-1NH3溶液的pH？ 解： Kb = 1.8010-5，c
11、Kb20Kw，c/Kb500，用最简式计算：,弱碱,例 2,例3,计算1.010-4molL-1NaCN溶液的pH？ 解：CN- 是HCN的共轭碱， Ka = 6.210-10，Kb=Kw/Ka=1.610-5，cKb20Kw，但c/Kb500，用近似式计算：,解离度(a),稀释定律：在一定温度下（ Ka 为定值），某弱电解质的电离度随着其溶液的稀释而增大。,HA(aq) H+(aq) + A(aq) 初始浓度 c 0 0 平衡浓度 c c c c,解： 开始 0.200 0 0 平衡0.200(1 0.934%) 0.2000.934% 0.2000.934%,例：已知25时， 0.200m
12、olL-1氨水的电离度为 0.934%，求c(OH),pH值和氨的离解常数。,H+ = HA + 2 A2 + OH,4 多元弱酸(碱)溶液pH值的计算,例：计算 0.100 molL-1 H2S溶液中 H+,OH, S2的浓度及pH值。,解： H2S H+ + HS 平衡浓度/ (molL-1) 0.100x x x,HS H+ + S2 平衡浓度/( mol L-1) x x y,x2 / (0.100-x) = Ka1= 1.3210-7 0.100-x 0.100 x=1.15 10-4 c(H+) = 1.15 10-4 pH=-lg(1.15 10-4 )=3.94,H2S 2H+
13、 + S2-,H2S饱和溶液中 c(H2S) = 0.10 molL-1,结论：, 多元弱酸的离解是分步进行的，一般 溶液中的 H+主要来自于弱酸的第一步离解，计算 c(H+)或 pH 时可只考虑第一步离解。, 对于二元弱酸 ，当 时， c(酸根离子) ，而与弱酸的初始浓度无关。 如对于H2S，c(S2) ，但 c(H+) 2 c(S2)。, 对于二元弱酸的酸性溶液, c(酸根离子)与 c2(H+)成反比。,如对于 饱和 H2S，,H2S = 0.1 moldm-3,无论是酸性水溶液，还是水溶液中，只要是 H2S气体或CO2气体的饱和溶液，那么： H2S=0.10mol.L-1 H2CO3=
14、0.04mol.L-1,H+ + H2A = A2 + OH,5 两性物质溶液pH值的计算,例：计算 0.10 moldm-3 NaHCO3 溶液的pH值。,解：,pH = 8.31,故可用最简式进行计算,H+ = A cb + OH,H+ + HA ca = OH,当溶液为酸性,当溶液为碱性,当酸和碱的分析 浓度都较大时,6 弱酸及其共轭碱溶液pH值的计算,盐的水解 1 一元强酸弱碱盐,NH4Cl NH4+ + Cl- NH4+ + H2O NH3H2O + H+,可见,在一定温度下, Kb越小, 盐的水解程度越大, 盐溶液的酸性也越强.,2. 一元强碱弱酸盐的水解,如NaAc: Ac- + H2O HAc + OH- Kh = c(HAc)c(OH-)/c(Ac-) = Kw / Ka,3. 多元弱酸强碱盐,Na3PO4的水解,所以多元弱酸盐的水解一般只要考虑第一级水解, 第二级第三级水解可以忽略不计.,例：计算0.10molL-1Na3PO4溶液的pH值。,平衡c B/ (molL-1 ) 0.10 x x x,解：,4. 酸式盐,解离大于水解， NaH2PO4溶液显弱酸性 解离小于水解， Na2H
