《[无极及分析化学]第4章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[无极及分析化学]第4章（131页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2011/8/30 1 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 酸碱平衡与酸碱滴定 Acid-Base Equilibrium and Acid-Base Titration 第第 四四 章章 2011/8/30 2 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 4.1 电解质的电离电解质的电离 4.2 酸碱质子理论酸碱质子理论 4.3 酸碱电子理论酸碱电子理论 4.4 溶液酸度的计算溶液酸度的计算 4.5 缓冲溶液缓冲溶液 4.6 弱酸弱酸(碱碱)溶液中物种的分布溶液中物种的分布 4.7 酸碱滴定法酸碱滴定法 2011/8/30 3 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 1.熟悉弱电解质平衡，了解活度、离子强度等概念。 2.明确近
2、代酸碱理论的基本概念。 3.掌握各种平衡的计算原理与方法。 4.掌握缓冲溶液的原则与配制。 5.掌握酸碱滴定的基本原理与实际应用。 学习要求学习要求 2011/8/30 4 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 4.1 4.1 电解质溶液电解质溶液 4.1.1 4.1.1 强电解质与弱电解质强电解质与弱电解质 电解质：熔融态或水溶液具导电性的物质。 可分为强电解质和弱电解质。 一般认为强电解质完全解离，而弱电解质只是 小部分解离。 如： OHNa NaOHAcH HAc2011/8/30 5 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 解离度解离度() %100分子总数溶液中原有该弱电解质已解离的分子数例如：0.10m
3、olL1HAc的解离度是1.32%，则溶液 的c(H+)=0.10 molL11.32 % = 0.00132 molL1 pH = 2.88。 2011/8/30 6 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 4.1.2 4.1.2 活度和活度系数活度和活度系数 离子氛：由于带不同电荷离子之间以及离子和溶液 分子之间的相互作用，使得每一个离子的 周围都吸引着一定数量带相反电荷的离 子，形成了离子氛。 2011/8/30 7 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 NaCl溶液中离子氛示意图 2011/8/30 8 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 由于离子氛的存在而使得离子参加化学反应的有效浓度要比实际浓度低，这种离子在化
4、学反应中起作用的有效浓度称为活度。 活度 浓度活度系数活度cacca 2011/8/30 9 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 在强电解质溶液中，应该用活度代替浓度，但当离子强度小于104时，离子间牵制作用就降低到极微弱的程度，活度系数可以近似地认为是1，所以对于稀溶液通常用浓度代替活度。对于强电解质溶液，若浓度比较大时，则必须采用活度。 离子强度I：反映离子间牵制作用强弱的物理量。 2 21iizcI2011/8/30 10 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 4.2 4.2 酸碱质子理论酸碱质子理论 酸碱理论简介 1、酸碱电离理论(18801890 阿累尼乌斯) 酸：解离的正离子全部为H+的物质； 碱：
5、解离的负离子全部为OH的物质。 2、酸碱质子理论(1923年 布朗斯特、劳莱) 酸：能给出质子(H+)的物质； 碱：能接受质子(H+)的物质。 3、酸碱电子理论(1923年 路易斯) 酸：能接受电子对的物质； 碱：能给出电子对的物质。 4、软硬酸碱理论(1963年 皮尔逊) 根据酸碱电子理论，结合授受电子对的难易程 度进行软硬分类。 2011/8/30 11 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 4.2.1 4.2.1 酸碱质子理论酸碱质子理论 质子酸碱理论1923年由布朗斯特( Bronsted)和劳莱( Lowry)各自独立地提出。 2011/8/30 12 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 酸碱定义酸碱
6、定义 酸：凡是能给出质子的物质； 碱：凡是能接受质子的物质； 酸碱可以是阴离子、阳离子或中性分子。 2011/8/30 13 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 酸碱共轭关系酸碱共轭关系 2011/8/30 14 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 共轭酸碱对共轭酸碱对 满足酸碱共轭关系的一对酸和碱称为共轭酸碱对，满足酸碱共轭关系的一对酸和碱称为共轭酸碱对，酸越强它的共轭碱就越弱，酸越弱，它的共轭碱就越酸越强它的共轭碱就越弱，酸越弱，它的共轭碱就越强强。 共轭碱 共轭酸 2011/8/30 15 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 2011/8/30 16 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 两性物质：两性物质：同一物质在一
7、个反应中它是酸，但同一物质在一个反应中它是酸，但在另一个反应中又是碱，这种在一定条件下可以是在另一个反应中又是碱，这种在一定条件下可以是失去质子，而在另一种条下又可以接受质子的物质失去质子，而在另一种条下又可以接受质子的物质称为称为(酸碱酸碱)两性物质。两性物质。 2011/8/30 17 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 “盐”：盐”：在酸碱质子理论中没有“盐”的概念在酸碱质子理论中没有“盐”的概念 是碱是碱中中 ，Ac，AcNaAc是酸是酸中中 44，NH，NHClNH2011/8/30 18 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 酸碱反应的实质酸碱反应的实质 两个共轭酸碱对之间的质子传递反应，即由强酸、
8、强碱生成弱酸、弱碱的过程。 OH HOHAcH HAc32酸1 碱1 碱2 酸2 AcOH OHHAc32酸1 碱2 酸2 碱1 2011/8/30 19 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 1) 解离反应 2) 中和反应 3) 水解反应 2011/8/30 20 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 4.2.2 4.2.2 酸碱的相对强弱酸碱的相对强弱 2011/8/30 21 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 OHOH OHOH322)(OH)(HwccK cc ccK)(OH)(Hw 水的离子积常数 wK 2011/8/30 22 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 1.1.水的解离平衡与离子积常数水的解离平衡与离子积
9、常数 1)水的离子积常数与温度的关系 水的解离是吸热反应，温度升高，离子积常数也升高。 T/ 0 25 40 60 KW 0.1151014 1.008 1014 2.951014 9.51014 室温下常采用此 数值 2011/8/30 23 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 2) 溶液的酸碱性 14 w100 . 1)OH()H(ccK c(H+)= c(OH)=1107molL1 溶液显中性 c(H+)1107molL1， c(H+) c(OH) 溶液显酸性 c(H+)1107molL1， c(H+) c(OH) 溶液显碱性 2011/8/30 24 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 2. 2. 弱
10、酸、弱碱的解离平衡弱酸、弱碱的解离平衡 1) 弱酸、弱碱的解离常数 Ka：酸常数 )HAc()(Ac)(HacccK 2011/8/30 25 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 Kb：碱常数 NH3 + H2O NH4+ OH )NH()(OH)(NH34 bcccK 。；越大，碱性越强越大，碱性越强越大，酸性越强越大，酸性越强ba KK 2011/8/30 26 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 2) 酸碱的相对强弱 弱酸弱碱的解离常数Ki(一) 2011/8/30 27 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 通常把 Ka=102 107的酸称为弱酸，把 Ka 107的酸称为极弱酸；同理，弱碱也可以按 Kb的大小
11、进行分类。 72 a1010K 7 a10K bK弱酸弱碱的解离常数Ki(二) 2011/8/30 28 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 3) 共轭酸碱对的Ka与Kb之间的关系 )(OH)(Hcc(HB)(B)(HacccK )(B)(OH(HB)b cccK )(B)(OH(HB) (HB)(B)(Hba ccc cccKK KaKb=c(H+)c(OH)= Kw=1.01014 2011/8/30 29 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 10433 a105.75)(NH)(NH)O(H cccK534 b101.74)(NH)(OH)(NH cccKNH3 +H2O NH4+OH NH4+ +H2
12、O NH3+H3O+ w5103 101.74105.75)(OH)O(HKcc baKK 例：例： 2011/8/30 30 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 4)多元弱酸弱碱的解离多元弱酸弱碱的解离 13 2 43 43 3a104 . 4)HPO()PO()OH( cccK343423 1a106 . 7)POH()POH()OH( cccK8422 43 2a103 . 6)POH()HPO()OH( cccKa3a2a1KKK 423243POHOH OHPOH 2 43242HPOOH OHPOH3 4322 4POOH OHHPO2011/8/30 31 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 2
13、 3 42 4 1b103 . 2)PO()HPO()OH( cccK124243 3b103 . 1)POH()POH()OH( cccK7 2 442 2b106 . 1)HPO()POH()OH( cccKb3b2b1KKK2 423 4HPOOH OHPO 4222 4POHOH OHHPO43242POHOH OHPOH 2011/8/30 32 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 w3b3a2b2a1b1aKKKKKKK343423 1a106 . 7)POH()POH()OH( cccK124243 3b103 . 1)POH()POH()OH( cccKwb3a1KKK12342434
14、3423 3b1a103 . 1106 . 7)POH()POH()OH( )POH()POH()OH( ccc cccKK? 423243POHOH OHPOH43242POHOH OHPOH2011/8/30 33 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 w1b3a2b2a3b1aKKKKKKK三元酸三元酸： w1b2a2b1aKKKKK二元酸：二元酸： 2011/8/30 34 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 HAc溶液的解离度与解离常数 解离度 解离常数 3. 3. 解离度和稀释定律解离度和稀释定律 1) 解离度和解离常数之间的区别 解离常数属平衡常数，其值不受电解质浓度的影响； 解离度属平衡转化率，表示弱电解质在一定条件下的 解离百分数，大小与电解质浓度有关。 2011/8/30 35 第四章 酸碱平衡与酸碱滴定 1)(2 0002 0ABBAc ccc cccK0cKiBA AB)Lmol(1 起始浓度起始浓度)Lmol(1
