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1、第五章第五章 电离平衡电离平衡5.1 酸碱理论酸碱理论5.2 电解质简介电解质简介5.3弱电解质的电离弱电解质的电离5.4缓冲溶液缓冲溶液5.5盐类水解（自修）盐类水解（自修）5.6沉淀沉淀-溶解平衡溶解平衡5.1 酸碱理论酸碱理论5.1.1酸碱的电离理论酸碱的电离理论5.1.2酸碱的质子理论酸碱的质子理论*5.1.3酸碱的电子理论酸碱的电子理论5.1.1酸碱的电离理论酸碱的电离理论酸：凡是在水中电离出的阳离子酸：凡是在水中电离出的阳离子都是都是H+的化合物。的化合物。碱：凡是在水中电离出的阴离子碱：凡是在水中电离出的阴离子都是都是OH-的化合的化合物。物。酸碱反应（中和反应）本质：是酸碱反应
2、（中和反应）本质：是H+和和OH-结合生结合生成成H2O。5.1.2酸碱的质子理论酸碱的质子理论*1.酸碱的定义酸碱的定义酸：酸：凡是能释放出质子（凡是能释放出质子（H+）的任何含氢原）的任何含氢原子的分子或离子的物种。子的分子或离子的物种。 （质子的（质子的给予体给予体）碱：碱：凡是能与质子（凡是能与质子（H+）结合的分子或离子）结合的分子或离子的物种。的物种。 （质子的（质子的接受体接受体）酸酸 H+ +碱碱-+ AcHHAc -+-+2442HPOHPOH-+-+3424POHHPO+34NHHNH+2333NHCHHNHCH +252362O)Fe(OH)(HHO)Fe(H+42225
3、2O)(HFe(OH)HO)Fe(OH)(H例：例：HAc的的共轭碱共轭碱是是Ac ， Ac的的共轭酸共轭酸HAc， HAc和和Ac为一对为一对共轭酸碱对共轭酸碱对。两性物质：两性物质： 既能给出质子，又能接受质子的物质既能给出质子，又能接受质子的物质。酸酸 H+ + 碱碱 酸碱电离反应酸碱电离反应是质子转移反应是质子转移反应，如，如HF在水溶液中的在水溶液中的电离，是由电离，是由给出质子给出质子的半反应和的半反应和接受质子接受质子的半反应组成。的半反应组成。HF(aq) H+ + F(aq)H+ + H2O(l) H3O+(aq)HF(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + F(aq
4、) 2.酸碱反应的本质酸碱反应的本质 水是两性物质，它的自身电离反应也是质子转移反水是两性物质，它的自身电离反应也是质子转移反应。应。H+酸酸(1)碱碱(2)碱碱(1)酸酸(2)H2O(l)+H2O(l) OH (aq) + H3O+ (aq)3.酸碱的强弱酸碱的强弱HCNHAc区分效应区分效应：用一个溶剂能把酸或碱的相对：用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来，称为溶剂的强弱区分开来，称为溶剂的“区分效应区分效应”。 例如：例如：H2O可以区分可以区分HAc，HCN酸性的强弱。酸性的强弱。 酸和碱的强度是指酸和碱的强度是指酸酸给出质子给出质子的能力和的能力和碱碱接受质子接受质子的能力的强弱。
5、的能力的强弱。1.810-55.810-10拉平效应拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的作用：溶剂将酸或碱的强度拉平的作用，称为溶剂的，称为溶剂的“拉平效应拉平效应”。 水对强酸起不到水对强酸起不到区分作用区分作用，水能够同等程度地，水能够同等程度地将将HClO4，HCl，HNO3等强酸的质子全部夺取过等强酸的质子全部夺取过来，具有来，具有拉平效应拉平效应。选取比水更弱的碱，如冰醋酸为溶剂对水中选取比水更弱的碱，如冰醋酸为溶剂对水中的强酸可体现出的强酸可体现出区分效应区分效应。例如上述强酸在冰醋。例如上述强酸在冰醋酸中不完全解离，酸性强度依次为：酸中不完全解离，酸性强度依次为：HClO4HNO3
6、HClH2SO4酸越强，其酸越强，其共轭碱共轭碱越弱；越弱；碱越强，其碱越强，其共轭酸共轭酸越弱。越弱。5.1.3酸碱的电子理论酸碱的电子理论lewis 酸酸：凡是可以接受电子对的分子、离子：凡是可以接受电子对的分子、离子或原子，如或原子，如Fe3+ ,F, Ag+, BF3等。等。lewis 碱碱：凡是给出电子对的离子或分子，：凡是给出电子对的离子或分子， 如如 :X, :NH3, :CO, H2O: 等。等。lewis酸与酸与lewis碱之间碱之间 以以配位键配位键结合生成酸碱结合生成酸碱加合物。又叫做配合物加合物。又叫做配合物(在第在第7章介绍章介绍)。BF3 + FCu2+ + 4 N
7、H35.2 电解质简介（自修）电解质简介（自修）5.2.1 电解质分类电解质分类5.2.2 强电解质的电离强电解质的电离 5.2.2.1 强电解质的电离强电解质的电离 5.2.2.2 活度与活度系数活度与活度系数5.3 弱电解质的电离弱电解质的电离5.3.1水的电离和溶液的酸碱性水的电离和溶液的酸碱性5.3.2 一元弱酸、一元弱碱的电离一元弱酸、一元弱碱的电离5.3.3同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应5.3.4多元弱酸的电离多元弱酸的电离5.3.1水的电离水的电离和溶液的酸碱性和溶液的酸碱性或 H2O (l) H+ (aq) + OH(aq) 水的离子积常数，简称水的离子积。水的离子积常数
8、，简称水的离子积。 H2O (l) + H2O(l) H3O+ (aq) + OH(aq)25纯水纯水：c(H+)= c(OH)=1.010-7molL-1100纯水：纯水：=1.010-14=5.4310-13T ， 溶液的酸碱性和溶液的酸碱性和pH值值在任何以水为溶剂的溶液中，水的电离平衡始在任何以水为溶剂的溶液中，水的电离平衡始终存在，终存在，而且溶液中而且溶液中H+和和OH-的乘积总是等于的乘积总是等于KW，即即KW= H+ OH-。溶液的酸碱性和溶液的酸碱性和pH值值溶液的酸碱性决定于溶液的酸碱性决定于H+和和OH-的相对大小。的相对大小。酸性溶液：酸性溶液：H+OH-，H+1.0
9、10-7mol L-1中性溶液：中性溶液：H+=OH-，H+=1.0 10-7mol L-1碱性溶液：碱性溶液：H+OH-，H+1.0 10-7mol L-1 H2O (l) + H2O(l) H3O+ (aq) + OH(aq) 当当H+或者或者OH-浓度小于浓度小于1mol L-1时，用浓度时，用浓度的负对数表示。的负对数表示。因此，因此，pH=7时为时为中性中性， pH7时时为为碱性碱性。酸碱指示剂酸碱指示剂可以借助有些复杂有机物的颜色变化来指示溶液可以借助有些复杂有机物的颜色变化来指示溶液的的pH值，这些物质叫做酸碱指示剂。值，这些物质叫做酸碱指示剂。指示剂发生颜色变化的指示剂发生颜色
10、变化的pH区间称为指示剂的变区间称为指示剂的变色范围。色范围。0123456789101112131410-110-210-310-410-510-610-710-810-910-1010-1110-1210-1310-14pH值值H+/mol L-1中中性性酸性增强酸性增强碱性增强碱性增强甲基橙甲基橙（红红）3.1 4.4（黄黄）石蕊石蕊（红红）5.0 8.0（蓝蓝）酚酞酚酞（无色）（无色）8.2 10.0（红红）5.3.2 一元弱酸弱碱的电离一元弱酸弱碱的电离初始浓度初始浓度/molL-1 0.10 0 0平衡浓度平衡浓度/molL-1 0.10x x xx=1.3103 molL-1HA
11、c(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq)HAc()Ac()OH()HAc( 3ccc-+=x10. 0x)HAc( 2-= 1.一元弱酸的电离平衡一元弱酸的电离平衡c(H3O+) = c(Ac) = 1.3103 molL-1 c(HAc)=(0.10- -1.3103)molL-10.10molL-1c(OH) =7.71012 molL-1 =c (H3O+)c(OH) 2. 弱电解质中的离子浓度弱电解质中的离子浓度电离度电离度(a)3.与与 的关系：的关系：HA(aq) H+(aq) + A(aq) 平衡浓度平衡浓度 c c c c初始浓度初始浓度 c 00稀释定律：稀释
12、定律：在一定温度下在一定温度下( 为定值为定值)，某，某弱电解质的解离度随着其溶液的稀释而增大。弱电解质的解离度随着其溶液的稀释而增大。5.3.3同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应同离子效应同离子效应：在弱电解质溶液中，加入与其：在弱电解质溶液中，加入与其含有相同离子的易溶强电解质而使弱电解质的含有相同离子的易溶强电解质而使弱电解质的解离度降低的现象。解离度降低的现象。HAc(aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + Ac(aq) Ac(aq) NH4Ac(aq) (aq) +平衡移动方向平衡移动方向例：例：在在 0.10 molL-1 的的HAc 溶液中，加入溶液中，加入 NaA
13、c (s)，使，使 NaAc的浓度为的浓度为 0.10 molL-1，计算，计算该溶液的该溶液的 pH值和值和 HAc的解离度。的解离度。0.10 x 0.10解：解： HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq) ceq / (molL-1) 0.10 x x 0.10 + xc0/ (molL-1) 0.10 0 0.10x = 1.810-5 c(H+) = 1.810-5 molL-1 0.10 x 0.100.10 molL-1 HAc溶液：溶液：pH = 2.89， = 1.3% pH = 4.74， = 0.018%5.3.4多元弱酸的电离多元弱酸的电离* *多元
14、弱酸在水中是分步进行电离的。以多元弱酸在水中是分步进行电离的。以H2 2S为例。为例。第二步电离比第一步电离困难的多（这种情况存在第二步电离比第一步电离困难的多（这种情况存在于任何多元酸）。因此，于任何多元酸）。因此，H+HS-溶液中的溶液中的H+离子主要来源于第一步电离，且离子主要来源于第一步电离，且H+HS-当当c/Ka1500时，可以近似计算：时，可以近似计算：常温下，常温下，H2S饱和溶液的浓度为：饱和溶液的浓度为：0.1mol L-1。溶液中的溶液中的S2-离子主要来源于第二步电离，且离子主要来源于第二步电离，且H+HS-由于由于H+HS-，那么，那么H2S电离的总反应式为：电离的总
15、反应式为：根据多重平衡规则，总反应对应的平衡常数为：根据多重平衡规则，总反应对应的平衡常数为：调节调节 H+ 离子浓度可以控制离子浓度可以控制 S2- 离子的浓度。离子的浓度。进而，控制某些硫化物的沉淀和溶解。进而，控制某些硫化物的沉淀和溶解。5.4缓冲溶液缓冲溶液5.4.1缓冲作用原理缓冲作用原理5.4.2缓冲溶液的缓冲溶液的pH值值*5.4.3缓冲溶液的选择和应用缓冲溶液的选择和应用5.4.1缓冲作用原理缓冲作用原理缓冲溶液：一种能够抵抗外来少量酸碱，而保持溶液缓冲溶液：一种能够抵抗外来少量酸碱，而保持溶液pH值基本不变的溶液。值基本不变的溶液。缓冲溶液一般由弱酸和弱酸盐，或者由弱碱和弱碱
16、盐缓冲溶液一般由弱酸和弱酸盐，或者由弱碱和弱碱盐组成。组成。缓冲溶液保持缓冲溶液保持pH值基本不变的作用叫做缓冲作用。其值基本不变的作用叫做缓冲作用。其原理如下：原理如下：HAc(aq) + H2O (l) H3O+ (aq) +Ac(aq) Ac(aq) NH4Ac(aq) (aq) +常见的缓冲对有：常见的缓冲对有：NaHCO3-Na2CO3， NaH2PO4-Na2HPO4, Na2HPO4-Na3PO4等。等。5.4.2缓冲溶液的缓冲溶液的pHpH值值* *起始浓度起始浓度 c(酸酸) 0 c(盐盐)以以HAc-NaAc为例进行讨论。为例进行讨论。平衡浓度平衡浓度 c(酸酸)- H+
17、H+ c(盐盐)+H+ c(酸酸) c(盐盐) 溶液中溶液中 H+ 浓度为浓度为：取负对数可得：取负对数可得：同理可得弱碱和弱碱盐组成的缓冲溶液的同理可得弱碱和弱碱盐组成的缓冲溶液的pOH值：值：5.4.3缓冲溶液的选择和应用缓冲溶液的选择和应用1.缓冲溶液的选择：缓冲溶液的选择：首先首先，所选择的缓冲溶液不能和系统中物质发生反，所选择的缓冲溶液不能和系统中物质发生反应。应。其次其次，应该选择，应该选择 pH 值与值与 pKa 相近的弱酸及其盐；相近的弱酸及其盐；或者或者 pOH 值与值与 pKb 相近的弱碱及其盐。相近的弱碱及其盐。第三第三，缓冲能力要强。，缓冲能力要强。a. 对酸碱具有同等程度的缓对酸碱具有同等程度的缓冲能力；冲能力；b.酸和盐酸和盐(或者碱和盐或者碱和盐)的浓度要大。的浓度要大。2.缓冲溶液的应用：缓冲溶液的应用：作作 业业P.130. 2.; 3.；12.；13.；22.；24.；
