第五章酸碱平衡与沉淀平衡培训讲学

《第五章酸碱平衡与沉淀平衡培训讲学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章酸碱平衡与沉淀平衡培训讲学（154页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、第五章 酸碱平衡与沉淀平衡, 5.5 沉淀溶解平衡, 5.4 缓冲溶液, 5.3 酸碱平衡的 移动, 5.2 酸碱水溶液酸度的计算, 5.1 酸碱质子理论,第五章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡 一、本章要求 1了解酸碱理论的发展，掌握质子酸碱理论，学会共轭酸(碱)Ka ( Kb)的计算； 2掌握弱酸、弱碱的解离平衡，酸碱水溶液酸度、质子条件式和有关离子浓度的计算； 3掌握影响酸碱离解平衡移动的各种因素，掌握介质酸度对弱酸、弱碱存在型体的影响； 4掌握缓冲溶液的性质、组成及酸度的近似计算，掌握缓冲溶液的配制；,5、掌握溶度积常数的意义、熟练溶度积与溶解度的相互换算，掌握同离子效应及对溶解度影响的计算；

2、 6掌握溶度积原理及控制沉淀生成、溶解、转化、分步沉淀的规律及有关计算。 本章重点：1、2、4、5节 难点：2、5节 计划学时：10,历史回顾,人们对酸碱的认识经历了一个很长的历史阶段。 1887年，瑞典化学家阿仑尼乌斯（Arrhenius）第一次提出了酸碱解离理论，从而使人们对酸碱的认识实现了由现象到本质的跨越。该理论认为：凡是在水溶液中只能解离出氢离子而不产生其它阳离子的物质为酸，凡是在水溶液中只能解离出氢氧根离子而不产生其它阴离子的物质为碱，酸碱反应的实质是在水溶液中酸解离出的氢离子与碱解离出的氢氧根离子相结合生成水。,5.1 酸碱质子理论,1923年由丹麦的布朗斯特（Brnsted）和

3、英国的劳瑞（Lowry）分别提出“酸碱质子理论”； 路易斯（美）“酸碱电子理论”； “软硬酸碱理论”,酸：凡是能释放出质子（H+）的物质 都是酸（质子的给予体）；能释放出多个质子（H+）的物质叫多元酸； 碱：凡是能与质子（H+）结合的物质 都是碱（质子的接受体）；能接受多个质子（H+）的物质叫多元碱。,5.1.1 质子酸碱的概念和酸碱反应,1. 质子酸碱的定义,酸 H+ +碱,H2O H+ + OH-,H3O+ H+ + H2O,注意：,（1） 酸中有碱，碱可变酸“共轭关系”； 同一平衡涉及的酸碱，叫“共轭酸对”；,酸 H+ + 碱,例：HAc的共轭碱是Ac ， Ac的共轭酸HAc， HAc和

4、Ac为一对共轭酸碱对。,H2CO3和CO32-是共轭酸碱对？,错！ HCO3-和CO32-是。,（2） “共轭酸碱对”强弱：,强酸释放出质子能力强：HCl；HClO3 强碱接受质子能力强：OH-，S2- 强酸/弱碱（ HCl / Cl- ）,在共轭酸碱对中，共轭酸越强，共轭碱越弱； 共轭酸越弱，共轭碱越强。,（3）两性物质：,既能给出质子，又能接受质子的物质。,NH3,H2O,HAc、Ac、NH3 、H2O、HPO4- 谁是两性物质？,HPO4-,（4）无盐概念：,NH4Cl = NH4+ + Cl-,质子酸 质子碱,H2O、HSO4-、HCO3-、H2PO42-、HPO42-,HS-、Fe(

5、OH)(H2O)52+等.,酸碱反应的实质：质子传递,特点：两个共轭酸碱对之间发生质子传递,2. 酸碱反应,(1)扩大酸碱范围,更突出揭示了反应的本性; (2)质子酸碱理论中的酸碱反应并不要求必须在水溶液中进行,它适用于非水溶剂和无溶剂的反应.,质子理论的优点:,5.1.2 酸碱的解离及相对强弱,1、水的质子自递反应,水是两性物质，它的自身解离反应也是质子转移反应。,或 H2O (l) H+ (aq) + OH(aq), 水的离子积常数，简称水的离子积。,25纯水：c(H+)= c(OH)=1.010-7molL-1,*100纯水：,=1.010-14,=5.4310-13,T ， ,达平衡时

6、：,2、酸碱的解离和平衡常数,（1）一元弱酸的解离： （ * 酸的电离）,HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq),酸碱解离反应是质子转移反应。,达平衡时：,或简写 HAc（aq）=H+（aq）+Ac-（aq）,弱酸的解离平衡常数。（acid）,（2）一元弱碱的解离： （ * 碱的电离）,NH3+ H2O OH- + NH4+,达平衡时：,弱碱的解离平衡常数。（base）,、,越大，酸（碱）性越强；与T有关，与C无关。,盐类水解反应也是质子酸碱的质子转移反应。例如NaAc水解：,Ac+H2O OH + HAc,NH4+ + H2O NH3 + H3O+,HAc(aq)+H2

7、O(l) H3O+(aq)+Ac(aq),Ac+H2O OH + HAc,(1),(2),(1)+(2):,H2O H+ + OH-,由式知： 水中一切共轭酸碱对有,知 ，可求 ； 越大， 越小。 酸碱反应是统一的：,HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq),以上关系式可以推广到所有的共轭酸碱对（HA-A-），即：,或,表明：共轭酸碱对的 与 的乘积等于水的离子积；在共轭酸碱对中，酸的酸性越强（即酸的 越大），其共轭碱的碱性越弱（即共轭碱的 越小），反之，若碱的碱性越强，其共轭酸的酸性越弱。,对于多元酸或多元碱来说，由于它们在水溶 液中的解离是逐级进行的，有几级解离就能形成

8、 几对共轭酸碱对。例如H3PO4能形成三对共轭酸 碱对，CO32-能形成两对共轭酸碱对：,（3）多元弱酸弱碱的解离,PO43-+H2O HPO42-+OH-,HPO42-+H2O H2PO4-+OH-,H2PO4-+H2O H3PO4+ OH-,H3PO4: Ka1=7.110-3 Ka2=6.210-8 Ka3=4.510-13,PO43-:,PO43-+H2O HPO42-+OH-,HPO42-+H2O H2PO4-+OH-,H2PO4-+H2O H3PO4+ OH-,对于每一对共轭酸碱对来说均存在,对于多元弱酸、弱碱来说： Ka1 Ka2 Ka3 Kb1 Kb2 Kb3,3. 酸碱的强度

9、、共轭酸碱对Ka与Kb的关系,六要点： 1、酸 2、碱 3、两性物质 4、共轭关系 5、酸碱反应 6、酸碱的强度,四特点： 酸碱强度相对化； 酸碱共轭化； 各种反应统一化； 酸碱概念扩大化。,酸碱质子理论,1. 下列几组物质中全部既是质子酸又是质子碱的 物质是（ ）。 (A)H2O、H2S、HCO3 (B) HS、HCO3、H2O (C) S2、HAc、CO32 (D) HS、S2、HPO42 2. 下列几组物质中都可作质子酸的是（ ）。 (A)HS、HCO3、H2O （B）HS、CO32、Ac (C)H2O、Ac、H2S (D) OH、CO32、H2O 3. 下列几组物质中都可作质子碱的是（

10、 ）。 (A)H2O、H2S、CO32- (B) HS、HCO3、H2O (C)HS、H2CO3、CO32 (D) H2S、Ac、H2O,练习:,B,A,B,4.已知下列共轭酸的Ka ,求其共轭碱的Kb 值.,(1)HCN的共轭碱CN-， Ka =6.210-10；,(2) HCOOH的共轭碱HCOO-，,(4) H3BO3的共轭碱H2BO3-，,(3) C6H5OH的共轭碱C6H5O-，,（6）H2C2O4的共轭碱HC2O4-，,(5) HPO42-的共轭碱PO43-,碱性强弱：PO43-C6H5O- H2BO3- CN-HCOO- HC2O4-,比较上述共轭碱的相对强弱:,HCN , C6

11、H5OH , HCOOH , H3BO3 , HPO42-, H2C2O4,CN- , C6H5O- , HCOO- , H2BO3- , PO43-, HC2O4-,酸碱平衡与其它化学平衡一样是一个动态平衡，当外界条件改变时，旧的平衡就被破坏，平衡会发生移动，直至建立新的平衡。影响酸碱平衡的主要因素有稀释作用、同离子效应及盐效应。,5.2 酸碱水溶液酸度的计算,许多化学反应都与介质的酸度密切相关，计算酸碱溶液的酸度具有很大的现实意义。,5.2.1 质子条件式,质子条件式：当酸碱反应达到平衡时，酸失去质子的数目，与碱得到质子数目相等的关系式，又称为质子平衡方程。,书写质子条件式步骤：,(1)

12、从酸碱平衡系统中选取质子参考水准(又称零水准),零水准是溶液中大量存在并参与质子转移的物质,通常是起始酸碱组分,共轭体系中只可选其一， 水溶液中水永远是零水准。,(2) 根据零水准判断得失质子的产物及其得失质子的量.,(3) 根据得失质子的量相等的原则,得质子产物物质的量浓度之和等于失质子产物的物质的量浓度之和,写出质子条件式.,注意: (1)质子条件式不应出现零水准物质本身; (2)也不能出现与质子转移无关的组分; (3)在质子条件式中,得失质子产物前应乘以相应的得失质子数.,一元弱酸HAc水溶液的质子条件式:,OH-,-H+,+H+,HAc,Ac-,-H+,失质子,得质子,HAc质子条件式

13、: ceq(H+)= ceq(Ac-)+ ceq(OH-),零水准,H2O,H3O+(可简写成H+),Na2HPO4水溶液中 质子条件式:,大量存在并参与了质子转移的起始酸碱组分为HPO42-和H2O，因此它们就是质子参考水准,其得失质子情况如下：,OH,H2O,H3O+,H+,+ H+,失质子,得质子,HPO42-,H2PO4-,H3PO4,PO43-,+ H+,+2 H+,H+,Na2HPO4水溶液的质子条件式为：,ceq(H+)+ ceq(H2PO4-)+2 ceq(H3PO4)= ceq(PO43-)+ceq(OH-),零水准,例51 写出NH4HCO3水溶液的质子条件式。,失质子,得

14、质子,CO32-,HCO3-,H2CO3,H+,+ H+,NH4+,NH3,H+,OH,H2O,H3O+,H+,+ H+,解：选取NH4+、HCO3和H2O为零水准，其得失质子情况如下：,质子条件式为：,ceq(H+)+ceq(H2CO3)=ceq(CO32-)+ceq(NH3)+ceq(OH-),例52 写出NaH2PO4水溶液的质子条件式。,解：选取H2PO4-和H2O为零水准，其得失质子情况如下：,零水准,OH,H2O,H3O+,H+,+ H+,失质子,H2PO4-,HPO42-,得质子,H3PO4,+H+,PO43-,2H+,H+,质子条件式为：,ceq(H+)+ceq(H3PO4)=

15、2ceq(PO43-)+ceq(HPO42-)+ceq(OH-),写出Na3PO4、H3PO4水溶液的质子条件式,Na3PO4,H3PO4,失质子,PO43-,得质子,+H+,HPO42-,+2H+,H2PO4-,+3H+,OH,H2O,H3O+,H+,+ H+,ceq(HPO42-)+2ceq(H2PO4-)+3ceq(H3PO4)+ceq(H+)=ceq(OH-),零水准,零水准,H3PO4,失质子,H3PO4,H2PO4-,HPO42-,2H+,H+,PO43-,3H+,得质子,OH,H2O,H3O+,H+,+ H+,ceq(H+) =ceq(H2PO4-)+2ceq(HPO42-)+3

16、ceq(PO43)+ceq(OH-),例5.3 写出浓度为 c 的强酸HCl、强碱NaOH、HCl+HAc、NaOH+NaAc水溶液质子条件式。,HCl,Cl-,失质子,H+,HCl,得质子,OH,H2O,H3O+,H+,+ H+,ceq(H+)= ceq(Cl-)+ ceq(OH-)= c + ceq(OH-),零水准,零水准,NaOH,ceq(OH-)= ceq(Na+)+ ceq(H+)= c + ceq(H+),HAc+HCl,OH,H2O,H3O+,H+,+ H+,Cl-,失质子,H+,HCl,得质子,HAc,H+,Ac-,ceq(H+)= ceq(Ac-)+ ceq(OH-)+ c,NaOH+NaAc,得质子,OH,H2O,H3O+,H+,+ H+,失质子,得质子,OH,H2O,H3O+,H+,+ H+,失质子,Ac-,+ H+,HAc,ceq(OH-