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1、第 6章 酸碱平衡 学习内容： 6.1 电解质溶液理论简介 （不作要求） 6.2 酸和碱的概念 6.3 水溶液中酸碱平衡的计算 6.4 酸碱平衡的移动 6.5 缓冲溶液 6.6 弱酸溶液中各物种的分布 （不作要求）2006-8 1第 6章 酸碱平衡基本要求：1、掌握酸碱质子理论及共轭酸碱对的 Ka与 Kb的关系。2、掌握酸碱平衡及酸碱平衡的计算。3、掌握稀释定律、同离子效应和盐效应。4、掌握缓冲溶液的组成、缓冲作用原理及缓冲溶液的有关计算。2006-8 26.1 电解质溶液理论简介（不作要求） 6.1.1 电解质溶液 6.1.2 离子氛 6.1.3 活度和离子强度2006-8 36.1.1 电
2、解质溶液 电解质 在水溶液或熔融状态下能导电的物质 非电解质 在水溶液或熔融状态下不能导电的物质 强电解质 在水溶液中离解度 =100%的物质 弱电解质 在水溶液中离解度 100%的物质2006-8 4强电解质的实测离解度 表 6-1 某些强电解质的实测离解度（浓度为 0.1molL-1） 表 6-2 KCl在不同浓度下的实测离解度电解质 HCl HNO3 H2SO4 KOH NaOH KCl NH4Cl CuSO4离解度 /% 92 92 58 89 84 86 88 40c/molL-1 0.2 0.1 0.02 0.01 0.001 0.0001离解度 /% 83 86 92 94 98
3、 992006-8 56.1.2 离子氛1923年荷兰物理学家德拜 (Debye)和德国物理学家休克尔 (Hckel)提出了离子互吸理论 形成 离子氛Na+Na+Na+Na+Na+Cl- Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Na+Na+Na+Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Na+Na+2006-8 6离子氛对 实测离解度的影响当电解质溶液通电时，带正电的离子向负极移动，但它的 “ 离子氛 ” 却要向正极移动，从而导致了离子的移动速度比自由离子慢，使溶液的导电性比理论值低，表现为离解度降低。称为 表观离解度 。离子价数越高，溶液浓度越大，表观离解度越小。2006-8
4、76.1.3 活度和离子强度 活度 离子的有效浓度，也称为表观浓度。 活度与浓度的关系： 平均活度系数： 离子强度： 对稀溶液，可不考虑活度系数而直接用浓度进行计算。2006-8 86.2 酸和碱的概念 6.2.1 酸和碱的定义 （ 酸碱质子理论） 6.2.2 水的质子自递常数 6.2.3 弱酸弱碱的离解平衡和离解常数 6.2.4 共轭酸碱对的 Ka与 Kb的关系2006-8 96.2.1 酸和碱的定义什么是酸？什么是碱？不同的 酸碱理论是如何定义酸碱的？什么是 酸碱反应？酸碱反应的实质是什么？2006-8 10阿累尼乌斯的 酸碱 电离理论（不作要求） 1887年瑞典的阿累尼乌斯 (Arrhe
5、nius)提出： 酸 溶于水时能电离出 H+的物质 碱 溶于水时能电离出 OH-的物质 酸碱反应：酸 +碱 =盐 +水 优点：酸碱 的概念明确，关系清楚。 局限性： （ 1）只适用于水溶液，不适用于非水溶液。 （ 2）不能解释 NH3、 NH4Cl、 NaAc等的酸碱性。2006-8 11布朗斯特的 酸碱质子理论 1923年丹麦的布朗斯特 (Bronsted)和英国的劳里 (Lowry)提出： 酸 能给出质子 (H+)的物质 碱 能接受质子 (H+)的物质 两性物质 既能给出质子又能接受质子的物质 非酸非碱物质 既不能给出质子又不能接受质子的物质 酸碱反应：质子的传递 优点： （ 1）适用于水
6、溶液和非水溶液。 （ 2）酸碱的范围较宽。 （ 3）没有了盐的概念。 局限性：不能解释不含氢的化合物，如 BF3的酸性、 CO的碱性。2006-8 12一些酸碱反应 离解反应： HAc + H2O = H3O+ + AcNH3 + H2O = NH4+ + OH 水解反应： Ac + H2O = HAc + OHNH4+ + H2O = NH3 + H3O+ 中和反应： HAc + NH3 = Ac- + NH4+H3O+ + OH = H2O + H2O 质子自递反应： H2O + H2O = H3O+ + OH-HCO3- + HCO3- = H2CO3 + CO32- 酸碱反应自发进行的
7、方向：强酸 1+强碱 2 弱碱 1+弱酸 22006-8 13路易斯的酸碱电子理论（不作要求） 1923年美国的路易斯 (Lewis)提出： 酸 能接受电子对的物质 (有价层空轨道 ) 碱 能给出电子对的物质 (有价层孤对电子 ) 酸碱反应：通过配位键形成酸碱配合物BF3 + NH3 = F3BNH3Ni + 4CO = Ni(CO)4优点：酸碱范围极其广泛，适用于各种溶剂以至无溶剂的体系，也不受某种离子或质子的限制。缺点：对酸碱的认识过于笼统，因而不易掌握酸碱的特性，也不易确定酸碱的相对强度。2006-8 146.2.2 水的质子自递常数 水是两性物质，在水分子之间存在质子自递反应：H2O
8、+ H2O = H3O+ + OH- 平衡时：Kw 水的质子自递常数 (离子积 )，与 温度有关，温度越高， Kw越大。p138，表 6-3，不同温度下 水的离子积298K时， Kw=1.010-14，一般在室温下取 1.010-14。2006-8 15水溶液酸碱性的判断 根据： Kw=c(H+)c(OH-)=1.010-14 取负对数得： pKw=pH+pOH=14 纯水或 中性溶液中： c(H+)=c(OH-)=10-7， pH=7 酸性溶液中： c(H+) c(OH-)， pH 7 碱性溶液中： c(H+) c(OH-)， pH 72006-8 166.2.3 弱酸弱碱的离解平衡和离解常
9、数 HAc + H2O = H3O+ + Ac- NH3 + H2O = NH4+ + OH- H2S + H2O = H3O+ + HS- HS- + H2O = H3O+ + S2- 一些弱酸弱碱的离解常数见附录 32006-8 176.2.4 共轭酸碱对的 Ka与 Kb的关系质子酸碱的强弱与给出质子或接受质子的能力有关。酸越强，越容易给出质子；碱越强，越容易得到质子。 酸给出质子后变为碱，碱得到质子后变为酸。酸与碱的这种关系称为共轭关系，酸与失去质子后所生成的碱称为共轭酸碱对。共轭酸 = H+ + 共轭碱HAc = H+ + Ac-NH4+ = H+ + NH3H3PO4 = H+ +
10、H2PO4-H2PO4- = H+ + HPO42-HPO42- = H+ + PO43-2006-8 18例如 HAc-Ac-和 NH4+-NH3 (1) HAc+H2O=H3O+Ac- Ka(HAc) (2) Ac+H2O=HAc+OH Kb(Ac-) (3) H2O+H2O=H3O+OH KW 因为： (1)+(2)=(3) 所以： Ka(HAc)Kb(Ac-)=KW (1) NH4+H2O=H3O+NH3 Ka(NH4+) (2) NH3+H2O=NH4+OH Kb(NH3) (3) H2O+H2O=H3O+OH KW 因为： (1)+(2)=(3) 所以： Ka(NH4+)Kb(NH
11、3)=KW酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱。即强酸的共轭碱是弱碱；强碱的共轭酸是弱酸。p141，思考题 1：写出下列酸的共轭碱或碱的共轭酸2006-8 19p140，例题 6-1 计算 CO32-的 Kb1和 Kb2 注意 共轭关系 同理，对 PO43-的 Kb1、 Kb2和 Kb32006-8 20氨基乙酸 (NH2CH2COOH)问题讨论已知氨基乙酸 (NH2CH2COOH)的 Ka1(-COOH)=4.4710-3，Ka2(-NH3+)=1.6710-10。（ 1） +NH3CH2COOH失去一个质子的产物是什么？（ 2） NH2CH2COO-得到一个质子的产物是什么？（ 3）
12、氨基乙酸能否以 +NH3CH2COO-形式存在？解答：（ 1） +NH3CH2COO-（ 2） +NH3CH2COO-（ 3）能以 +NH3CH2COO-形式存在2006-8 216.3 水溶液中酸碱平衡的计算 6.3.1 水溶液中平衡计算的一般原则 6.3.2 强酸强碱溶液 6.3.3 一元弱酸溶液 6.3.4 一元弱碱溶液 6.3.5 多元弱酸和多元弱碱溶液 6.3.6 两性物质溶液2006-8 22合理的近似计算弱酸或弱碱的离解常数通常有百分之几的相对误差，因此计算时，结果允许有不超过 5%的相对误差。即当两个数相加或相减时，如果两个数相差 20倍以上，则可以将较小的数略去。例如： 0.
13、1+0.0050.1结果的相对误差为：因此上述近似计算是合理的。 掌握规律事半功倍2006-8 236.3.1 水溶液中平衡计算的一般原则 了解几个关系式的意义和表达 （ 1）物料平衡式 （不作要求） （ 2）电荷平衡式 （不作要求） （ 3）质子平衡式2006-8 24物料平衡式 （不作要求）在平衡状态下，溶液中某组分的总浓度等于该组分各物种平衡浓度的总和。例如：0.1molL-1HAc溶液的 物料平衡式为 ：c0(HAc)=c(HAc)+c(Ac-)=0.1molL-10.04molL-1H2CO3溶液的 物料平衡式为 ：c0(H2CO3)=c(H2CO3)+c(HCO3-)+c(CO32
14、-)=0.04molL-10.2molL-1H3PO4溶液的 物料平衡式为 ： c0(H3PO4)=c(H3PO4)+c(H2PO4-)+c(HPO42-)+c(PO43-)=0.2molL-12006-8 25电荷平衡式 （不作要求）溶液中所有正离子电荷的总和与所有负离子电荷的总和相等。即：所有正离子的总浓度 =所有负离子的总浓度例如：HCl溶液的 电荷平衡式为 ：c(H+)=c(Cl-)+c(OH-)NaOH溶液的 电荷平衡式为 ：c(Na+)+c(H+)=c(OH-)Na2CO3溶液的 电荷平衡式为 ：c(Na+)+c(H+)=2c(CO32-)+c(HCO3-)+c(OH-)Na3PO
15、4溶液的 电荷平衡式为 ：c(Na+)+c(H+)=3c(PO43-)+2c(HPO42-)+c(H2PO4-)+c(OH-)2006-8 26质子平衡式 (PBE式 )溶液中 酸失去质子的总数与碱得到质子的总数相等。因为给出质子的总数等于给出质子后产物的总浓度，得到质子的总数等于得到质子后产物的总浓度，所以：得到质子的产物总浓度 =失去质子的产物总浓度 例如 HAc溶液：HAc+H2O=H3O+Ac- H2O+H2O=H3O+OHc(H+)=c(Ac-)+c(OH-) 又 如 NH3溶液：NH3+H2O=NH4+OH-H2O+H2O=H3O+OHc(H+)+c(NH4+)=c(OH-)2006-8 27例题 写出 HCl、 Na2CO3、 NaHCO3、 NaH2PO4水溶液的 质子 平衡 式。 HCl： c(
