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1、第三章酸碱解离平衡 电解质 electrolyte 溶于水中或熔融状态下能导电的化合物电解质溶液 ElectrolyticSolution 电解质的水溶液 强电解质 strongelectrolyte 在水溶液中能完全解离成离子的化合物离子型化合物和强极性分子NaCl Na Cl HCl H Cl 弱电解质 weakelectrolyte 在水溶液中只能部分解离成离子大部分以分子形式存在于溶液中水溶液中存在电离平衡 HAc H Ac 解离度 degreeofdissociation 电解质达到电离平衡时 已解离的分子数与原有的分子总数之比 第一节酸碱理论 阿仑尼乌斯 S A Arrhenius
2、 电离理论布朗斯特 J N Br nsted 和劳瑞 T M Lowry 质子理论路易斯 G N Lewis 电子理论 酸碱质子理论 能给出质子的物质是酸 酸是质子的给体能接受质子的物质是碱 碱是质子的受体 酸质子 碱 酸碱半反应 halfreactionofacid base 共轭酸碱对 conjugateacid basepair 共轭酸 conjugateacid 共轭碱 conjugatebase 酸 质子 共轭碱碱 质子 共轭酸 酸碱反应的实质 质子传递反应 protolysisreaction 酸碱反应的实质是两对共轭酸碱对之间发生质子的传递强碱夺取强酸的质子 本身转化为它的共轭酸
3、 弱酸强酸转化为它的共轭碱 弱碱 酸碱质子传递平衡和平衡常数 K是酸碱质子传递平衡常数 第二节水溶液中的酸碱平衡 一 水的质子自递平衡 质子自递反应 protonself transferreaction 水的质子自递平衡常数 protonself transferconstant 水的离子积 ionproductwater KW H OH 水溶液的pH 中性溶液 H OH 1 10 7mol L 1酸性溶液 H 1 10 7mol L 1 OH 碱性溶液 H 1 10 7mol L 1 OH pH lg H pOH lg OH 人体各种体液的pH 二 酸 碱的解离平衡 酸解离平衡常数 dis
4、sociationconstantofacid Ka表示酸在水中释放质子的能力pKa lgKa碱解离平衡常数 dissociationconstantofbase KbpKb lgKb 共轭酸碱解离平衡常数的关系 Ka Kb Kw多元弱酸在水中的质子传递反应是分步进行 每一步都有相对应的Ka 质子传递平衡的移动 稀释定律 浓度对平衡移动的影响Ka c 2式中c为物质的量浓度 为电离度同离子效应 common ioneffect 在弱酸或弱碱的水溶液中 加入与弱酸或弱碱含有相同离子的易溶性强电解质 使弱酸或弱碱的解离度降低的现象 第三节酸碱溶液pH的计算 一 强酸和强碱溶液当c 10 6mol
5、L 1时 可忽略水的解离 即直接由其浓度求得当c 10 6mol L 1时 必须同时考虑水解离产生的 H 一元强酸溶液中 水的解离产生的 H 为 一元强碱溶液中 水的解离产生的 OH 为 例题 求0 100mol L 1HCl溶液的pH值求1 0 10 8mol L 1HCl溶液的pH值 二 一元弱酸或一元弱碱 一元弱酸当ca Ka 20KW时 可忽略水的质子自递平衡 溶液中 H 主要来自弱酸的质子传递平衡 一元弱酸 当ca Ka 500 且ca Ka 20KW时 可简化为 一元弱碱 当cb Kb 20KW时 当ca Ka 500 且ca Ka 20KW时 可简化为 例题 计算0 010mol
6、 L 1HAc溶液的 H 和pH计算浓度为1 0 10 3mol L 1的乳酸溶液的pH计算0 100mol L 1NH4Cl溶液的pH计算0 100mol L 1NaAc溶液的pH 第四节缓冲溶液BufferSolution 能抵抗少量外来强酸 强碱而保持其pH基本不变的溶液 一 缓冲溶液及缓冲机制 缓冲溶液及其组成缓冲溶液 buffersolution 缓冲作用 bufferaction 缓冲溶液对强酸 强碱或稀释的抵抗作用 缓冲溶液的组成 由有足够浓度 适当比例的共轭酸碱对的两种物质组成缓冲对 bufferpair 缓冲系 buffersystem 组成缓冲溶液的共轭酸碱对 缓冲溶液的组
7、成 抗酸成分能与酸作用的碱性物质抗碱成分能与碱作用的酸性物质 缓冲溶液的类型 弱酸及其相对应的盐HAc NaAc HAc Ac H2CO3 NaHCO3 H2CO3 HCO3 多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐NaH2PO4 Na2HPO4 H2PO4 HPO42 NaHCO3 Na2CO3 HCO3 CO32 弱碱及其对应的盐NH3 NH4Cl NH4 NH3 缓冲机制 含有较大量的抗碱成分和抗酸成分通过弱酸质子传递平衡的移动 消耗抗碱成分和抗酸成分抵抗外来的少量强酸 强碱溶液H3O 或OH 浓度没有明显的变化 二 缓冲溶液pH的计算 亨德森 哈塞尔巴赫 Henderson Hasselbal
8、ch 方程式缓冲比 buffercomponentratio 结论 缓冲溶液的pH首先取决于缓冲系中弱酸的pKa值同一缓冲系的缓冲溶液 pKa值一定 其pH随缓冲比的改变而改变 当缓冲比等于1时 缓冲溶液的pH等于pKa值在一定的范围内加水稀释时 缓冲溶液的缓冲比不变 例题 计算0 10mol L 1NH350ml和0 20mol L 1NH4Cl30ml混合溶液的pH pKa 9 25 0 50mol L 1HAc和0 50mol L 1NaAc等体积混合组成的缓冲溶液的pH在上述1 0L缓冲溶液中加入0 02mol的固体NaOH后 此缓冲溶液的pH在上述1 0L缓冲溶液中加入0 02mol
9、的浓HCl后 此缓冲溶液的pH 三 缓冲容量和缓冲范围 任何缓冲溶液的缓冲能力是有限的缓冲容量 单位体积缓冲溶液的pH发生一定改变 多定义为 pH 1 时所能抵抗一元强酸或一元强碱的物质的量 缓冲容量 buffercapacity 缓冲容量的计算 缓冲容量与缓冲溶液的总浓度关系 2 303 HB B c总当缓冲比为1 1时 最大缓冲容量计算 最大 2 303 c总 2 c总 2 c总 影响缓冲容量的因素 1 总浓度同一种缓冲系 当缓冲比一定时 总浓度越大 缓冲容量越大2 缓冲比同一种缓冲系 当总浓度一定时 缓冲比等于1时 缓冲容量最大 越偏离1 缓冲容量越小 例题 计算总浓度为0 20mol
10、L 1和0 05mol L 1 缓冲比为1 1的某缓冲系的缓冲容量今有总浓度为0 10mol L 1的NaH2PO4 Na2HPO4缓冲溶液 pKa H2PO4 7 21 求其pH 7 40时的缓冲容量 缓冲范围 buffereffectiverange 缓冲溶液的缓冲作用有效区间 pH pKa 1 四 血液中的缓冲系 正常人血浆的pH 7 35 7 45的范围内血浆中常见的缓冲对NaHCO3 H2CO3蛋白质钠盐 蛋白质Na2HPO4 NaH2PO4 碳酸缓冲系 在血液中浓度最高 缓冲能力最大 在维持血液正常pH发挥的作用最重要碳酸在溶液中主要存在形式为溶解状态的CO2在CO2 HCO3 缓冲系中pH pKa lg HCO3 CO2 酸中毒和碱中毒 正常人体血浆中CO2 HCO3 缓冲系的缓冲比为20 1当机体内CO2和HCO3 的浓度改变时 可由肺的呼吸功能和肾的生理功能获得补偿或调节当该缓冲比超过18 1 22 1时 血液的pH将超出正常范围 导致酸中毒或碱中毒 酸中毒 acidosis 血液的pH 7 35分类代谢性呼吸性 碱中毒 alkalosis 血液的pH 7 45分类代谢性呼吸性
