《2024年大学无机化学课件：溶液的酸碱性》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2024年大学无机化学课件：溶液的酸碱性（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、溶液的酸碱性溶液的酸碱性 5.1 酸碱理论酸碱理论5.2 弱酸弱碱的质子传递平衡弱酸弱碱的质子传递平衡5.3 酸碱质子传递平衡的移动酸碱质子传递平衡的移动5.4 缓冲溶液缓冲溶液5.5 酸碱指示剂酸碱指示剂5.1 酸碱理论酸碱理论5.1.1酸碱质子理论酸碱质子理论5.1.2 酸碱的电子理论简介酸碱的电子理论简介(自学自学)5.1.1 5.1.1 酸碱质子理论酸碱质子理论一、酸碱的定义一、酸碱的定义 酸碱的定义？阿伦尼乌斯的电离理论，能离解出酸碱的定义？阿伦尼乌斯的电离理论，能离解出H+和和OH-的物质，狭隘，初级，浅，表面，不能解释所的物质，狭隘，初级，浅，表面，不能解释所有物质，如有物质，如
2、NH4Cl水溶液呈酸性。水溶液呈酸性。（1）酸：凡能给出质子（）酸：凡能给出质子（H+）的物质）的物质.（2）碱：凡能接受质子（）碱：凡能接受质子（H+）的物质）的物质.酸酸 质子质子+碱碱 HCl H+ClHAc H+AcH2CO3 H+HCO3HCO3 H+CO32NH4+H+NH3H3O+H+H2OH2O H+OHAl(H2O)63+H+Al(H2O)5OH2+分子，分子，分子，分子，阴、阳离子阴、阳离子 阴、阳离子阴、阳离子酸碱半反应酸碱半反应 注：注：如如H2O，HCO3既是既是酸又是碱，两性物质。酸又是碱，两性物质。盐也有酸碱性，如盐也有酸碱性，如Na2CO3，NH4Cl等。等。红
3、蓝互为共轭红蓝互为共轭酸碱对！酸碱对！1.酸碱反应的实质酸碱反应的实质 醋酸溶液中：醋酸溶液中：酸碱半反应酸碱半反应1：HAc H+Ac 酸碱半反应酸碱半反应2：H+H2O H3O+酸酸1 碱碱1 碱碱2 酸酸2总反应：总反应：HAc+H2O H3O+Ac 酸酸1 碱碱2 酸酸2 碱碱1 H+实质：两对共轭酸碱对之间的质子实质：两对共轭酸碱对之间的质子(H+)传递反应。传递反应。反应介质：水，非水溶剂或气相。反应介质：水，非水溶剂或气相。共轭酸碱对共轭酸碱对强酸弱碱，弱酸强碱强酸弱碱，弱酸强碱(1)电离作用电离作用:HCl+H2O H3O+Cl 酸酸1 碱碱2 酸酸2 碱碱1 H+(2)中和反
4、应中和反应:H3O+OH H2O+H2O 酸酸1 碱碱2 酸酸2 碱碱1 H+(3)水解反应水解反应:H2O+Ac HAc+OH 酸酸1 碱碱2 酸酸2 碱碱1 H+酸碱质子理论的优点酸碱质子理论的优点与电离理论相比，扩大了酸和碱的范围。如与电离理论相比，扩大了酸和碱的范围。如NH4Cl与与NaAc，在电离理论中认为是盐，而，在电离理论中认为是盐，而质子理论认为质子理论认为NH4Cl中的中的NH4+是酸，是酸，NaAc中的是中的是Ac-碱。碱。酸碱反应是质子传递过程，符合这种要求的反应都酸碱反应是质子传递过程，符合这种要求的反应都可划归为酸碱反应，从而扩大了酸碱反应的范围。可划归为酸碱反应，从
5、而扩大了酸碱反应的范围。建立了酸碱强度和质子传递反应的辨证关系，把酸建立了酸碱强度和质子传递反应的辨证关系，把酸或碱的性质和溶剂的性质联系起来。如在水中是弱酸，或碱的性质和溶剂的性质联系起来。如在水中是弱酸，而在液氨中却是强酸；在水中是强酸，而在并醋酸中却而在液氨中却是强酸；在水中是强酸，而在并醋酸中却是弱酸。是弱酸。2.水的质子自递平衡水的质子自递平衡 H2O H+OH +H+H2O H3O+H2O+H2O OH+H3O+H2O可看成常数：可看成常数：离子积离子积Kw=H3O+OH=H+OH，Kw与与T有关。有关。25纯水，纯水，Kw110-14 mol/L（1）离子积：）离子积：H+=OH
6、 =（2）pH值：值：25时，时，pH+pOH=14;pH 7 碱性碱性 体液体液pH体液体液pH血清血清成人胃液成人胃液婴儿胃液婴儿胃液唾液唾液7.357.450.91.55.06.356.85大肠液大肠液乳汁乳汁泪水泪水尿液尿液8.38.46.06.97.44.87.5二、二、共轭酸碱的共轭酸碱的Ka、Kb与与Kw的关系的关系 HB+H2O H3O+B B+H2O OH+HB H2O+H2O OH+H3O+Kw=H3O+OH Kw=Ka.Kb，即固定温度下，即固定温度下，Ka与与Kb成反比。成反比。HB的解离：的解离：B离子的水解：离子的水解：水的解离：水的解离：HB在水溶液中达到平衡时，
7、离子的浓度只有一个。在水溶液中达到平衡时，离子的浓度只有一个。【例例 5-3】已知已知NH3的为的为Kb为为1.7910-5，试，试求求NH4+的的Ka。解：解：NH4+是是NH3的共轭酸的共轭酸,故故:Ka=Kw/Kb=1.00 10-14/(1.7910-5)=5.59 10-10答：答：NH4+的的Ka为为5.59 10-10.三、酸碱的强度三、酸碱的强度通式：通式：BA=B+A酸酸acid-Ka,实实验验平平衡衡常常数数碱碱base-Kb,实实验验平平衡衡常数常数注意：注意：K只与物质的本性和温度只与物质的本性和温度T有关，与浓度无关。有关，与浓度无关。Ka越大，越大，pKa就越小，酸
8、性越强；就越小，酸性越强；Kb越大，越大，pKb就越小，碱性越强；就越小，碱性越强；四、酸碱的分类四、酸碱的分类(P96表表5-1)一元弱酸、弱碱一元弱酸、弱碱多元弱酸、弱碱多元弱酸、弱碱两性物质两性物质5.2 弱酸弱碱的质子传递平衡弱酸弱碱的质子传递平衡5.2.1 一元弱酸、弱碱的质子传递平衡一元弱酸、弱碱的质子传递平衡5.2.2 多元弱酸、弱碱的质子传递平衡多元弱酸、弱碱的质子传递平衡5.2.3 两性物质的质子传递平衡两性物质的质子传递平衡5.2.1 一元弱酸或弱碱的质子传递平一元弱酸或弱碱的质子传递平衡衡 一、一、一元弱酸的质子传递平衡一元弱酸的质子传递平衡例：试计算浓度为例：试计算浓度
9、为C的弱酸的弱酸HA水溶液的水溶液的H+。解一：解一：(1)忽略水的质子自递平衡，则：忽略水的质子自递平衡，则：HA H+A 起始浓度：起始浓度：C 0 0电离浓度：电离浓度：H+H+H+平衡浓度：平衡浓度：CH+H+H+.(2)当当C/Ka400时，时，Kw时，忽略水的质子传递平衡：时，忽略水的质子传递平衡：(2)当当C/Kb 400，即，即 Kw，C/Ka=5.7103 400。pH=-lgH+=-lg(1.3210-3)=2.88【例例 5-5】计算计算0.100 molL-1 NaAc溶液的溶液的pH值。值。=7.58 10-6 molL-1 解：解：已知已知Ka(HAc)=1.741
10、0-5，Kb(Ac-)=Kw/Ka(HAc)=1.010-14/(1.7410-5)=5.75 10-10 Kb Kw,c/Kb=0.10/(5.75 10-10)400,则：则：所以，所以，pH=8.88H+=Kw/OH-=1.00 10-14/(7.58 10-6)=1.32 10-9 molL-1【例例 5-6】计算计算0.10 mol/L一氯乙酸一氯乙酸(CH2ClCOOH)溶液的溶液的pH值。值。解：解：查表得查表得Ka(HA)=1.4010-3，C=0.10 mol/L。Ka Kw，C/Ka=1.40102 Kw（忽略水的质子平衡）（忽略水的质子平衡）(2)Ka1 Ka2，C/Ka
11、1 400，作一元酸处理：，作一元酸处理：(3)多元弱碱与多元弱酸同理。多元弱碱与多元弱酸同理。【例例 5-7】计算计算0.10 molL-1 H2S溶液溶液(饱和浓度饱和浓度)的的H+和和S2-以及以及H2S的电离度。的电离度。解：解：HS-H+S2-H2S H+HS-Ka1=1.32 10-7 Ka2=7.10 10-15 由于由于Ka1 Ka2，C/Ka1 400，则作一元酸处理：，则作一元酸处理：因为第二步电离很少，因为第二步电离很少，H+HS-：S2-+H2O HS-+OH-Kb1=1.41 Kb2=7.58 10-8 HS-+H2O H2S+OH-HS-H+S2-H2S H+HS-
12、Ka1=1.32 10-7 Ka2=7.10 10-15 多元弱酸、弱碱中共轭酸碱多元弱酸、弱碱中共轭酸碱Ka和和Kb的关系的关系5.2.3 两性物质的质子传递平衡两性物质的质子传递平衡1.两性阴离子溶液，如两性阴离子溶液，如HCO3-,H2PO4-,HPO42-等离等离子。子。当当Ka2C20Kw，C20Ka1时，有最简式：时，有最简式：例：例：NaHCO3溶液溶液HCO3 H+CO32 HCO3 +H2O H+H2CO3 Kb2=2.33 10-8 Ka2=5.61 10-11 pH=8.832.由弱酸和弱碱组成的两性物质溶液，如由弱酸和弱碱组成的两性物质溶液，如NH4Ac等。等。3.氨基
13、酸型两性物质溶液：通式：氨基酸型两性物质溶液：通式：NH3+.CHR.COO-。当当Ka阳阳C20Kw，C20Ka阴时，有最简式：阴时，有最简式：同理于弱酸弱碱组成的两性物质溶液。同理于弱酸弱碱组成的两性物质溶液。5.3 酸碱质子传递平衡的移动酸碱质子传递平衡的移动5.3.1 同离子效应同离子效应5.3.2 盐效应盐效应5.3.1 同离子效应同离子效应HAc+H2O H3O+Ac-Ac+Na+NaAc平衡向左移动平衡向左移动定义：这种在弱酸或弱碱的水溶液中，加入与弱酸或定义：这种在弱酸或弱碱的水溶液中，加入与弱酸或弱碱含有相同的离子的易溶性强电解质，使弱酸或弱弱碱含有相同的离子的易溶性强电解质
14、，使弱酸或弱碱的解离度降低的现象。碱的解离度降低的现象。一定温度时的醋酸稀溶液中：一定温度时的醋酸稀溶液中：降降低低降降低低解解:C0=0.10molL-1,C Ac-=0.10molL-1,Ka=1.7410-5:【例例5-8】在在0.10molL-1HAc溶液中加入固体溶液中加入固体NaAc，使其浓度为使其浓度为0.10molL-1(设溶液体积不变设溶液体积不变)，计算溶液，计算溶液的的H+和电离度。和电离度。起始浓度：起始浓度：0.10 0 0.10解离浓度：解离浓度：H+H+H+平衡浓度：平衡浓度：0.10-H+H+0.10+H+HAc H+Ac 0.100.10H+=Ka HAc/A
15、c-=1.74 10-5 0.10/0.10 =1.74 10-5 molL-1 a=H+/C0=1.74 10-5/0.10=1.74 10-4=0.0174%【例例5-9】在在0.10molL-1HCl溶液中通入溶液中通入H2S至饱和，至饱和，求溶液中的求溶液中的S2-。解：解：H+=0.10molL-1，H2S=0.10molL-1，设，设S2-=xH2S 2H+S2-起始浓度：起始浓度：0.10 0.10 0电离浓度：电离浓度：x 2x x平衡浓度：平衡浓度：0.10-x 0.10-2x x0.100.10=Ka1.Ka2=9.23 10-22x=9.23 10-21 molL-15.
16、3.2 盐效应盐效应 若在若在HAc溶液中加入不含相同离子的强电解质溶液中加入不含相同离子的强电解质如如NaCl,，则因离子强度增大，溶液中离子之间的，则因离子强度增大，溶液中离子之间的相互牵制作用增大，使相互牵制作用增大，使HAc的解离度略有增大，这的解离度略有增大，这种作用称为盐效应。种作用称为盐效应。例如例如 在在0.10molL-1 HAc溶液中加入溶液中加入NaCl使其浓度使其浓度为为0.10molL-1，则溶液中的，则溶液中的H+由由1.3210-3molL-1 1.8210-3molL-1，HAc的解离度由的解离度由1.32%1.82%。产生同离子效应时，必然伴随有盐效应，但同离产生同离子效应时，必然伴随有盐效应，但同离子效应的影响比盐效应要大得多，所以一般情况下，子效应的影响比盐效应要大得多，所以一般情况下，不考虑盐效应液不会产生明显影响。不考虑盐效应液不会产生明显影响。5.3.3 浓度对平衡移动的影响浓度对平衡移动的影响弱酸弱酸HB在水中的质子自递平衡为在水中的质子自递平衡为HB+H2O H3O+B-平衡建立后，若平衡建立后，若CHB，则平衡被破坏，向着，则平衡被破坏
