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1、第八章第八章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡习题课习题课化学学院化学学院 陈维林陈维林1学校类v本章内容小结本章内容小结v书后习题书后习题v课外习题课外习题2学校类本章内容小结本章内容小结一、酸碱理论一、酸碱理论二、酸碱溶液二、酸碱溶液H+或或OH 的计算方法的计算方法3学校类一、酸碱理论一、酸碱理论酸碱理论酸碱理论 电离理论电离理论质子理论质子理论电子理论电子理论溶剂体系理论溶剂体系理论时间时间19世纪末世纪末20世世纪纪20年代年代1923年年20世纪世纪20年代年代创建者创建者ArrheniusBrnsted LowreyLewisCady Elsey定定义义酸酸电电离离时时所所生生成成的的阳
2、阳离离子子全全部部是是 H+的的 化化 合合物物能能给给出出质质子的物质子的物质 凡凡是是能能接接受受电电子子对对的物质的物质 在在一一种种溶溶剂剂中中能能解解离离出出该该溶溶剂剂的的特特征征阳阳离离子子或或能能增增大大其其浓度的物质浓度的物质碱碱电电离离时时所所生生成成的的阴阴离离子子全全部部是是OH 的的化化合合物物能能接接受受质质子的物质子的物质 凡凡是是能能提提供供电电子子对对的物质的物质在在一一种种溶溶剂剂中中能能解解离离出出该该溶溶剂剂的的特特征征负负离离子子或或能能增增大大其其浓度的物质浓度的物质4学校类一、酸碱理论一、酸碱理论(接上页接上页)酸酸 碱碱理论理论电离理论电离理论质
3、子理论质子理论电子理论电子理论溶剂体系理论溶剂体系理论酸酸 碱碱反反 应应实质实质H+ + OH = H2O两两个个共共轭轭酸酸碱碱对对之之间间的的质子传递质子传递形形成成配配位位键键，生生成成酸酸碱碱配配合合物物发发生生在在溶溶剂剂特特征征阳阳离离子子与与特特征征负负离离子子之之间间，生生成成溶溶剂剂的的中中和反应和反应酸酸 碱碱反反 应应举例举例HCl + NaOH = NaCl + H2OHCl + H2O = H3O+ + Cl BF3 + F = BF4 NH4Cl + NaNH2 = NaCl + 2NH3理理 论论缺陷缺陷酸酸 碱碱 限限 于于 含含H+, OH 物物质质，且且仅
4、仅限限于于水水溶溶液液中中才才表表现现出出酸碱性酸碱性酸酸碱碱限限于于质质子子的的放放出出和和接受接受认认识识过过于于笼笼统统，酸酸碱碱特特征征不不明显明显只只适适用用于于能能发发生生自自偶偶电电离离的的溶剂体系溶剂体系5学校类酸碱质子理论酸碱质子理论拉平效应与区分效应拉平效应与区分效应v拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的作用，称为溶剂的作用，称为溶剂的“拉平效应拉平效应”。具有。具有拉平效应的溶剂称拉平溶剂。拉平效应的溶剂称拉平溶剂。v区分效应：将不同强度的酸区分效应：将不同强度的酸(或碱或碱)放入放入同一溶剂中，能够区分酸同一溶剂中，能够区分酸(或碱或碱)
5、的强弱的强弱作用，称溶剂的区分效应。作用，称溶剂的区分效应。6学校类拉平效应与区分效应拉平效应与区分效应 溶剂的拉平效应和区分效应与溶剂的拉平效应和区分效应与溶剂和溶剂和溶质的酸碱相对强度有关溶质的酸碱相对强度有关。一般的规律。一般的规律是：是：碱性较强的溶剂对酸有拉平效应，碱性碱性较强的溶剂对酸有拉平效应，碱性较弱的溶剂对弱酸具有区分效应。如较弱的溶剂对弱酸具有区分效应。如HCl和和HAc分别放入液氨和水中，前者分别放入液氨和水中，前者拉平，后者区分。拉平，后者区分。7学校类拉平效应与区分效应拉平效应与区分效应酸性较强的溶剂是弱碱的拉平溶剂，酸性较强的溶剂是弱碱的拉平溶剂，其作为弱的质子碱却
6、是强酸的区分溶其作为弱的质子碱却是强酸的区分溶剂。如剂。如NH3(l), N2H4(l)放入冰醋酸放入冰醋酸(HAc)中拉平，中拉平，HClO4、HBr放入冰醋放入冰醋酸中区分。酸中区分。8学校类拉平效应与区分效应拉平效应与区分效应酸性较弱的溶剂酸性较弱的溶剂(如如H2O)对弱碱有区对弱碱有区分效应，而强质子碱分效应，而强质子碱(如如NH3)对弱酸具对弱酸具有拉平效应。有拉平效应。惰性溶剂惰性溶剂(既无给出又无接受质子的能既无给出又无接受质子的能力力)没有拉平效应，却是好的区分溶剂。没有拉平效应，却是好的区分溶剂。如苯和氯仿等。如苯和氯仿等。9学校类v酸性越强，其共轭碱越弱；碱性越强，酸性越强
7、，其共轭碱越弱；碱性越强，其共轭酸越弱。其共轭酸越弱。v酸性：酸性： HClO4 H2SO4 H3PO4 HAc H2CO3 NH4+ H2Ov碱性：碱性： ClO4- HSO4- H2PO4- Ac- HCO3- NH3 103)， H+ (OH-)主主要要由由Ka (Kb )值值大的一方大的一方提供；提供；若若两两者者Ka (Kb )相相近近，则则H+ (OH-)由由两者共同提供两者共同提供一种强酸一种强酸(碱碱)与另一种弱碱与另一种弱碱(酸酸)等当量酸碱混合等当量酸碱混合后，按生后，按生成盐的浓度，由成盐的浓度，由盐的水解盐的水解体系来算体系来算H+；不等当量混合不等当量混合，若，若强酸
8、强酸(碱碱)过量，按过量，按剩余酸剩余酸(碱碱)浓度浓度来来算算H+，若弱碱，若弱碱(酸酸)过量，按过量，按缓冲体系缓冲体系来计算来计算H+二、酸碱溶液二、酸碱溶液H+或或OH-的计算方法的计算方法 续表续表a12学校类溶液类型溶液类型公式或解题思路公式或解题思路备注备注缓缓冲冲溶溶液液弱酸及弱酸弱酸及弱酸盐盐HAc-NaAc弱碱及弱碱弱碱及弱碱盐盐NH3-NH4Cl多元弱酸酸多元弱酸酸式盐及次级式盐及次级盐盐(NaH2PO4Na2HPO4)对该体系，对该体系， Kai Ka2 (H3PO4的的第二第二级电级电离离常数常数)二、酸碱溶液二、酸碱溶液H+或或OH-的计算方法的计算方法 续表续表b
9、13学校类溶液类型溶液类型公式或解题思路公式或解题思路备注备注盐盐溶溶液液强碱弱酸盐强碱弱酸盐(如如NaAc)pH 7强酸弱碱盐强酸弱碱盐(如如NH4Cl)pH Ka， c0 Kh酸式盐酸式盐(如如NaHCO3, NaH2PO4, Na2HPO4)多元弱酸的酸多元弱酸的酸式盐，既有水式盐，既有水解又有电离，解又有电离，要具体分析要具体分析二、酸碱溶液二、酸碱溶液H+或或OH-的计算方法的计算方法 续表续表c14学校类v缓冲能力：缓冲溶液抵御少量外来酸碱的能缓冲能力：缓冲溶液抵御少量外来酸碱的能力，称为缓冲能力。力，称为缓冲能力。v缓冲对的浓度越大，缓冲对的浓度越大，缓冲溶液的缓冲能力缓冲溶液的
10、缓冲能力（或缓冲容量）越大，实际工作中一般缓冲（或缓冲容量）越大，实际工作中一般缓冲对的浓度在对的浓度在0.11.0 mol dm-3为宜为宜；v缓冲对的浓度比越接近缓冲对的浓度比越接近1，缓冲能力越大，即：缓冲能力越大，即：使弱酸的使弱酸的pKa （或弱碱的（或弱碱的pKb ）等于或接近）等于或接近于所要求的于所要求的pH。15学校类书后习题书后习题 P250 8-5v已知氨水的已知氨水的Kb=1.810-5，现有，现有1.0dm3 0.10 mol dm-3 氨水，试求氨水，试求v（1）氨水的）氨水的H+；v（2）加入）加入10.7gNH4Cl后，溶液的后，溶液的H+。（加。（加入入NH4
11、Cl后溶液体积的变化忽略不计）后溶液体积的变化忽略不计）v（3）加入）加入NH4Cl后，氨水的解离度缩小的倍后，氨水的解离度缩小的倍数。数。16学校类8-5 解：解：17学校类(2) nNH4Cl = m/M = 10.7 g/53.5 gmol-1 = 0.20 mol NH4Cl完全解离提供的完全解离提供的 NH4+ = 0.20 moldm-3起始相对浓度起始相对浓度 0.10 0.20 0 平衡相平衡相对浓对浓度度 0.10 y 0.10 0.20 + y 0.20 y 18学校类19学校类关于计算过程中浓度单位的几点说明关于计算过程中浓度单位的几点说明1.本教材使用的本教材使用的Ka
12、 、Kb 、Kw 或或 Kh 均是标均是标准平衡常数准平衡常数，严格来讲，其表达式中的各，严格来讲，其表达式中的各种浓度应为种浓度应为相对浓度，即相对浓度，即c/c ，但为书写简但为书写简便，可用浓度代替相对浓度（见教材便，可用浓度代替相对浓度（见教材P208页底注解）。所以，根据标准平衡常数页底注解）。所以，根据标准平衡常数表表达式达式计算出的浓度均为相对浓度，无单位计算出的浓度均为相对浓度，无单位；但在书写结论时应把单位但在书写结论时应把单位(mol dm-3)写上写上。20学校类关于计算过程中浓度单位的几点说明关于计算过程中浓度单位的几点说明2.通过设未知数通过设未知数 x 或或 y 的
13、方法解题时，的方法解题时，解得的解得的x或或y值不写单位值不写单位。3.有些教材使用经验平衡常数有些教材使用经验平衡常数 Ka、Kb、Kw 或或 Kh，根据这些经验平衡常数根据这些经验平衡常数表达式表达式计算出的计算出的浓度均应写上单位。浓度均应写上单位。21学校类P250 8-7v已知已知HSO4-的解离平衡常数为的解离平衡常数为1.010-2，试求，试求0.010moldm-3 H2SO4 溶液的溶液的H+和和pH。22学校类P250 8-7 解：解： 0.010 moldm-3的的 H2SO4 第第一一步步完完全全解解离离，故故有有0.010 moldm-3的的 H+ 和和 HSO4+
14、存存在在于于第第二二步解离之中。步解离之中。 起始相对浓度起始相对浓度 0.010 0.010 0 平衡相平衡相对浓对浓度度 0.10 x 0. 010 + x x x 为为第二步解离出的第二步解离出的H+。23学校类故平衡时故平衡时H+ = (0.010 + x) moldm-3 = (0.010 + 4.15 10-3) moldm-3 = 0.014 moldm-3pH = lgH+ = 1.8524学校类P250 8-8 将将0.10 moldm-3的的HAc和和0.10 moldm-3的的HCN等等体体积积混混合合，试试计计算算此此溶溶液液中中H+, Ac- 和和 CN-。已已知知K
15、a(HAc) = 1.8 10-5, Ka(HCN) = 6.2 10-10。25学校类8-8 解：解：由由于于HAc的的解解离离常常数数比比HCN大大105倍倍，HAc在在溶溶液液中中的的解解离离占占主主导导地地位位，求求溶溶液液中中H+时时可可忽忽略略HCN解解离离所所提提供供的的H+。等等体体积积混混合合后后，溶溶液液中中两种酸的起始浓度均为两种酸的起始浓度均为0.050 moldm-3。26学校类求求CN-浓度时，应考虑浓度时，应考虑HAc解离出解离出H+的同离子效应。的同离子效应。 HCN H+ + CN-平衡相对浓度平衡相对浓度 0.05 y 9.5 10-4 + y y27学校类
16、P250 8-9 将将1.0 moldm-3的的HAc和和1.0 moldm-3的的HF等等体体积积混混合合，试试计计算算此此溶溶液液中中H+, Ac-和和F-。已已知知Ka(HAc) = 1.8 10-5, Ka(HF) = 6.3 10-4。28学校类8-9 解：解：由由于于两两种种酸酸的的解解离离常常数数相相近近，溶溶液液中中的的H+ 由由两两者者共共同同提提供供。等等体体积积混混合合后后，溶溶液液中中两两种种酸酸的的起起始始浓浓度度均均为为0.50 moldm-3。 HAc H+ + Ac- HF H+ + F- HAc + HF 2 H+ + Ac- + F-起始相起始相对浓对浓度度
17、 0.50 0.50 0 0 0平衡相平衡相对浓对浓度度 0.50 x 0.50 y x + y x yx为为解离掉的解离掉的HAc的的浓浓度，度，y为为解离掉的解离掉的HF的的浓浓度，度，(x + y)为为体系中体系中H+的的浓浓度。度。29学校类采用近似计算，采用近似计算，(0.50 x) (0.50 y) 0.50。30学校类所以溶液中所以溶液中 H+ = 1.80 10-2 moldm-3， Ac- = 5.00 10-4 moldm-3， F- = 1.75 10-2 moldm-3。31学校类P250 8-11v已知已知HF的的Ka(HF) = 6.3 10-4，试求，试求0.10
18、moldm-3NaF溶液的溶液的pH和水解度。和水解度。32学校类8-11 解：解：起始相对浓度起始相对浓度 0.10 0 0平衡相对浓度平衡相对浓度 0.10 x x xx为水解掉的为水解掉的F-的浓度。的浓度。33学校类即即 OH- = 1.26 10-6 moldm-3所以所以 pOH = 5.9， pH = 14 pOH = 8.1。8-11 解：解：34学校类8-11 解：解：35学校类P250 8-12v已知已知H2S的的K1=1.110-7, K2=1.310-13, 试求试求0.20moldm-3 Na2S溶液中的溶液中的Na+, S2-, HS-, OH-, H2S和和H+。
19、36学校类8-12 解：解： Na2S = 2Na+ + S2-0.20 molL-1的的Na2S 完完全全解解离离，故故溶溶液液中中的的Na+为为0.40 moldm-3，S2-的的起起始始浓浓度度为为0.20 moldm-3。 S2-的水解分两步进行。的水解分两步进行。37学校类 S2- + H2O HS- + OH-起始相对浓度起始相对浓度 0.20 0 0平衡相对浓度平衡相对浓度 0.20 x x xx为水解掉的为水解掉的S2-的浓度。的浓度。38学校类 HS- + H2O H2S + OH-平衡相对浓度平衡相对浓度 0.091 y y 0.091+y 0.091 0.091y为第二步
20、水解产生的为第二步水解产生的H2S的浓度。的浓度。所以所以 H2S = 9.1 10-8 moldm-3S2- = 0.20 x = 0.20 0.091 = 0.11 moldm-339学校类P94 7.11 在在H3PO4溶溶液液中中加加入入一一定定量量NaOH后后，溶溶液液的的pH = 10.00，在在该该溶溶液液中中下下列列物物种种中中浓度最大的是浓度最大的是 (A) H3PO4; (B) H2PO4 ; (C) HPO42 ; (D) PO43 。解：根据题设，该溶液的解：根据题设，该溶液的pH = 10.00，则选，则选项项(A) 和和 (B)均可排除，因为二者即使存在，均可排除，
21、因为二者即使存在，浓度也是极低的。浓度也是极低的。另外，如果另外，如果HPO42 和和 PO43 同时存在的话，同时存在的话，二者可构成缓冲溶液。根据缓冲溶液二者可构成缓冲溶液。根据缓冲溶液pH计算计算公式，有公式，有习题册习题习题册习题40学校类习题册习题册P94 7.11 解：解：答案为答案为(C)。41学校类P94 7.13 配制配制pH = 7的缓冲溶液时，选择最合适的缓冲溶液时，选择最合适的缓冲对是的缓冲对是 (A) HAc-NaAc; (B) NH3-NH4Cl; (C) NaH2PO4-Na2HPO4; (D) NaHCO3-Na2CO3. 已知：已知： Ka(HAc) = 1.
22、8 10-5; Kb(NH3) = 1.8 10-5; H2CO3 Ka1 = 4.5 10-7, Ka2 = 4.7 10-11; H3PO4 Ka1 = 6.9 10-3, Ka2 = 6.1 10-8, Ka3 = 4.8 10-13。42学校类解题分析：解题分析：v缓冲对的浓度越大，缓冲对的浓度越大，缓冲溶液的缓冲能力缓冲溶液的缓冲能力（或缓冲容量）越大，实际工作中一般缓冲（或缓冲容量）越大，实际工作中一般缓冲对的浓度在对的浓度在0.11.0 mol dm-3为宜为宜；v缓冲对的浓度比越接近缓冲对的浓度比越接近1，缓冲能力越大，即：缓冲能力越大，即：使弱酸的使弱酸的pKa （或弱碱的（
23、或弱碱的pKb ）等于或接近）等于或接近于所要求的于所要求的pH。习题册习题册P94 7.1343学校类解：根据缓冲溶液解：根据缓冲溶液pH计算公式计算公式 pH = pKa lgc酸酸/c盐盐 判断，判断， 只有当只有当 pH pKa 时，才有时，才有 lgc酸酸/c盐盐 0， c酸酸 c盐盐；此时缓冲对最合适，缓冲溶液的缓冲；此时缓冲对最合适，缓冲溶液的缓冲能力最强。能力最强。(A) HAc-NaAc, pKa = 4.74; (B) NH3-NH4Cl, pKb = 4.74;(C) NaH2PO4-Na2HPO4, pKa2 = 7.21; (D) NaHCO3-Na2CO3, pKa
24、2 = 10.33. 所以所以答案为答案为(C)。 书后答案书后答案B错误错误习题册习题册P94 7.1344学校类8-01 根据酸碱质子理论，指出下列分子根据酸碱质子理论，指出下列分子或离子中，或离子中，(1)既是酸又是碱的物质；既是酸又是碱的物质；(2)哪些是酸？并指出其共轭碱；哪些是酸？并指出其共轭碱；(3)哪些是碱？并指出其共轭酸。哪些是碱？并指出其共轭酸。 SO42 , S2 , H2PO4 , HPO42 , PO43 , HS , NH4+, HAc, H2O, NH3, HNO3.课外习题课外习题45学校类8-01 解：解： 酸酸碱碱质质子子理理论论将将能能给给出出质质子子(H
25、+)的的分分子子或或离离子子定定义义为为酸酸；能能接接受受质质子子的的分分子子或或离离子子定义为碱。定义为碱。(1) 既是酸又是碱的物质有既是酸又是碱的物质有 H2PO4 , HPO42 , HS , H2O, NH3, OH-。46学校类(2) 是酸的物质有是酸的物质有 HAc, HNO3, NH4+， 其共轭碱分别为其共轭碱分别为 Ac , NO3 , NH3。(3) 是碱的物质有是碱的物质有 SO42 , S2 , PO43 ； 其共轭酸分别为其共轭酸分别为 HSO4 , HS , HPO42 。 本题为习题册本题为习题册P93 例例7.13 + P95 7.20。8-01 解：解：47
26、学校类8-02 用路易斯酸碱理论来判断下列物质用路易斯酸碱理论来判断下列物质中哪些是酸？哪些是碱？中哪些是酸？哪些是碱？H+, Zn2+, F , OH , CN , NH3, SO3, BF38-02 解解：路路易易斯斯酸酸碱碱理理论论即即酸酸碱碱电电子子理理论论，该该理理论论认认为为，凡凡是是可可以以接接受受电电子子对对的的物物质质称称为为酸酸，凡凡是是可可以以给给出出电电子子对对的的物物质质称称为为碱。碱。48学校类路易斯酸：路易斯酸：H+, Zn2+, SO3, BF3;路易斯碱：路易斯碱： F , OH , CN , NH3. 本题为习题册本题为习题册P93 例例7.14 。49学校
27、类思考：为什么思考：为什么SO3是是路易斯酸？路易斯酸？vS原子与三个电负性很高的氧原子配位，电子原子与三个电负性很高的氧原子配位，电子对偏向氧原子，对偏向氧原子，S原子电子云密度相对较低，原子电子云密度相对较低，因此它有接受电子的趋势，所以它可充当因此它有接受电子的趋势，所以它可充当路易斯酸。路易斯酸。50学校类路易斯酸主要包括有如下几种：路易斯酸主要包括有如下几种：(1) 金属阳离子金属阳离子 这类路易斯酸包括许多金属离这类路易斯酸包括许多金属离子。这些金属离子均含有可用于成键的未被子。这些金属离子均含有可用于成键的未被占据的价电子轨道。占据的价电子轨道。(2) 含有价壳层未充满的原子的化
28、合物含有价壳层未充满的原子的化合物 这主要这主要是指像是指像三卤化硼三卤化硼BX3一类化合物。一类化合物。BX3 中，中，硼原子的价壳层中只有硼原子的价壳层中只有3对成键电子。因为它对成键电子。因为它的价壳层可以容纳的价壳层可以容纳4对电子，因此硼原子是缺对电子，因此硼原子是缺电子原子，所有表现为路易斯酸。电子原子，所有表现为路易斯酸。51学校类(3) 具具有有极极性性双双键键的的分分子子 最最常常见见的的例例子子为为含含有有羰羰基基(C=O)的的分分子子。由由于于氧氧原原子子的的电电负负性性远远高高于于碳碳，双双键键中中的的电电子子密密度度便便从从碳碳原原子子移移向向氧氧原原子子，双双键键的
29、的这这种种极极化化作作用用，造造成成碳碳原原子子缺缺电电子子，它它就就易易跟跟电电子子给给予予体体（路路易易斯斯碱碱）反应。反应。(4) 含含有有价价壳壳层层可可扩扩展展的的原原子子的的化化合合物物 有有些些p区区元元素素的的原原子子，当当它它们们跟跟路路易易斯斯碱碱作作用用时时，还还可可利利用用外外层层的的空空d轨轨道道接接受受路路易易斯斯碱碱的的孤孤对电子。对电子。52学校类可用作路易斯碱的物种有如下几种：可用作路易斯碱的物种有如下几种：阴阴离离子子 常常见见的的阴阴离离子子路路易易斯斯碱碱有有F-、Cl-、Br-、OH-、CN-等等。实实际际上上 只只要要路路易易斯斯酸酸具具有有足足够够
30、的的强强度度，任任何何阴阴离离子子都都可可以以是是路路易易斯斯碱。碱。具具有有孤孤对对电电子子的的中中性性分分子子 最最常常见见的的例例子子有有氨氨、胺胺和和水水等等。此此外外像像一一氧氧化化碳碳、CH3OH、CH3COCH3等也可用作路易斯碱。等也可用作路易斯碱。含含有有碳碳碳碳双双键键的的分分子子 碳碳碳碳双双键键处处具具有有较较高高的的电电子子密密度度。反反应应中中可可以以提提供供 电电子子给给金金属属离离子子，以以形形成成配配位位共共价价键键。最最熟熟悉悉的的例例子就是蔡斯盐子就是蔡斯盐KPt(C2H4)Cl3。 53学校类蔡斯盐蔡斯盐 KPt(C2H4)Cl354学校类8-06 计计
31、算算室室温温下下饱饱和和CO2水水溶溶液液(即即0.04 moldm-3的的 H2CO3溶溶 液液 )中中 的的 H+, HCO3-, CO32-。 已知已知Ka1 = 4.30 10-7, Ka2 = 5.61 10-11.55学校类8-06 解：解：因为因为Ka1 Ka2，可当作一元弱酸处理。，可当作一元弱酸处理。 H2CO3 H+ + HCO3- 56学校类第二步解离第二步解离 HCO3- H+ + CO32- 57学校类8-08 将将一一定定量量的的未未知知一一元元弱弱酸酸溶溶于于水水中中，用用一一未未知知浓浓度度的的一一元元强强碱碱来来滴滴定定。当当用用去去5.00 mL强强碱碱溶溶液液时时，溶溶液液的的pH为为3.26；用用去去15.00 mL 强强碱碱溶溶液液时时，pH为为4.19。问问该该弱弱酸酸的的解解离离常常数数为为多多少？少？58学校类设设强强碱碱溶溶液液的的浓浓度度为为c molL-1，滴滴定定至至化化学学计计量量点点时时用用去去强强碱碱溶溶液液的的体体积积为为V mL。利利用用缓冲溶液公式缓冲溶液公式8-08 解：解：59学校类60学校类
