酸碱平衡与课件

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1、第二章 酸碱反应与沉淀反应 许多化学反应都在溶液中进行,这是由于水是很好的溶剂,又提供了反应物分子或离子运动的空间。水不但作为溶剂,也常参与反应,所以水溶液中进行的化学反应比较复杂。第一节 电解质极其电离(或解离) 一、电解质极其分类 与电解毫无关系，那么是如何定义与分类的呢？酸碱平衡与从灯的亮度来判断是否电解质极其强弱相同浓度的不同溶液，构成电路。kkk（a）0.1mol/L NaCl溶液 （b）0.1mol/L HAc溶液 （c）0.1mol/L 乙醇溶液 灯很亮 灯稍亮 灯不亮酸碱平衡与电解质：a.导电 b.溶液或熔融态化合物c.原因：有自由移动的离子，来自电离（Na2O、SO2、AgC

2、l是否是电解质？）1.强电解质：完全电离。强酸，强碱，大部分盐2.弱电解质：不完全电离，弱酸，弱碱，部分盐(Hg2Cl2,)(以电离完全程度来分，而不是以溶解程度大小来分)二阿仑尼乌斯酸碱理论1.酸：电离出的阳离子全部为H+。2.碱：电离出的阳离子全部为OH- 。3.盐：酸碱中和的产物。酸碱平衡与强电解质强电解质强酸强酸、强碱强碱和所有的和所有的盐盐类在经典电离理论中类在经典电离理论中称为强电解质，当它们进入水中，将称为强电解质，当它们进入水中，将完全电离完全电离，生成离子，如：生成离子，如： HClH+（aq）+Cl-（aq）再如，再如，H2SO4在水中的在水中的“完全电离完全电离”仅指其一

3、仅指其一级电离生成级电离生成H+和和HSO4-而已，而而已，而HSO4-的电离则的电离则并不完全，属于中强酸的范畴。并不完全，属于中强酸的范畴。还须指出，上述的还须指出，上述的“完全电离完全电离”只对只对稀稀溶液溶液才是合理的近似，对于浓溶液，情况就完全不同才是合理的近似，对于浓溶液，情况就完全不同了。了。酸碱平衡与三、水的离子积和三、水的离子积和pH1.水的电离和离子积水的电离和离子积 纯水有微弱的导电能力纯水有微弱的导电能力H2O + H2O H3O+OH- H2O H+OH-实验测得实验测得295K时时1升纯水仅有升纯水仅有10-7mol水分子电离，所水分子电离，所以以H+=OH-=10

4、-7mol/L。由平衡原理由平衡原理Kw=H+OH-=10-14Kw为水的离子积常数，简称为水的离子积常数，简称水的离子积水的离子积。Kw的意义为：一定温度时，水溶液中的意义为：一定温度时，水溶液中H+和和OH-之积之积为一常数，为一常数， 不随不随H+和和OH-的变动而变动的变动而变动 。水的电离是吸热反应，当温度升高时水的电离是吸热反应，当温度升高时Kw增大。增大。酸碱平衡与水的离子积常数与温度的关系水的离子积常数与温度的关系(只需记住常温时的数据只需记住常温时的数据)T/KKw2731.510-152917.410-152951.0010-142981.2710-143235.610-1

5、43737.410-13酸碱平衡与2.溶液的溶液的pH值值(1)计算计算 许多溶液的许多溶液的H+数值很小，而且带数值很小，而且带有负指数。如血清中的有负指数。如血清中的H+3.98 10108 8 mol/L若用若用H+表示这种溶液的酸碱性，表示这种溶液的酸碱性，这种表示方法在计算和使用时都不方这种表示方法在计算和使用时都不方便。便。酸碱平衡与通常采用一种简便的表示方法。通常采用一种简便的表示方法。常用常用pH值表示值表示H+小的溶液酸碱性小的溶液酸碱性。pH值是一种表示溶液中值是一种表示溶液中H+的方法。的方法。用用H+的负的负对数对数表示，这样得出的表示，这样得出的数值叫数值叫pH值值。

6、 定义式：定义式：pHlg H+ p-表示以表示以10为底的对数的负值为底的对数的负值(-log10)酸碱平衡与H+换算为换算为pH值的方法：值的方法：H+m 1010n n pH=lg H+=（ m 1010n n ） = nlgm例：例： H+3.98 10108 8 mol/LpH8lg3.98=7.04酸碱平衡与(2)溶液的酸碱性和溶液的酸碱性和pH值值 溶液中溶液中H+浓度也叫酸度。浓度也叫酸度。 不管水溶液呈酸或碱性，不管水溶液呈酸或碱性，H+ 、OH-都永远存在，且两都永远存在，且两者浓度此消彼长者浓度此消彼长 H+OH-=Kw=10-14 酸性溶液：酸性溶液：H+ OH- H+

7、 10-7molL-1 pH=-lg H+ -lg10-7=7中性溶液：中性溶液：H+ =OH- H+ =10-7molL-1 pH=7碱性溶液：碱性溶液：H+ OH- H+ 7 酸碱平衡与因为H+.OH-=Kw=10-14两边取对数 -lgc(H+)-lg(OH-)=-lg10-14 pH+pOH=14 pH=14pOH酸碱平衡与(3)稀释：（强酸强碱）某强酸溶液中c(H+)=0.01 molL-1，pH=2.0。该溶液加水稀释1000倍，求稀释后溶液的pH。解：溶液稀释1000倍后，c(H+)= =0.01/1000=1.010-5 molL-1pH =lg1.010-5=5.0 每稀释1

8、0倍,即c(H+)减小10倍,其负对数即pH值增加1，若再稀释1000倍，pH=？酸碱平衡与（4）混合将pH=2.0和pH=4.0的两种强酸溶液等体积混合，求混合溶液的pH值。解：pH=2.0 c(H+)= 1.010-2 molL-1pH=4.0 c(H+)= 1.010-4 molL-1混合后 c(H+)= 5.0510-3 molL-1pH = lg c(H+)=lg5.0510-3= 2.30 要将pH换算成c(H+)，然后算出混合后浓度。 比原pH小的溶液稍大，不是两个溶液pH的平均值。酸碱平衡与将pH=2.0的强酸溶液和pH=11.0的强碱溶液等体积混合，求混合溶液的pH值。解：p

9、H=2.0 c(H+)= 1.010-2 molL-1pH=11.0 c(H+)= 1.010-11 molL-1 c(OH-)= Kw/c(H+)=10-14/10-11=1.010-3 molL-1混合后 H+ + OH- = H2O H+和OH-等摩尔反应后，H+过量c(H+)=c(H+)-c(OH-)/2=(1.010-2-1.010-3)/2=4.510-3 molL-1pH = lg c(H+)=lg4.510-3= 2.34酸碱平衡与酸碱指示剂酸碱指示剂能在一定能在一定pH范围内保持一定颜色的某些范围内保持一定颜色的某些有机弱酸或弱碱有机弱酸或弱碱甲基橙甲基橙 红红 橙橙 黄黄3

10、.1 4.4 酚酞酚酞 无色无色 粉红粉红 红红8.0 10.0pH试纸在不同的试纸在不同的pH溶液中显不同的颜色溶液中显不同的颜色指示剂不一定在指示剂不一定在pH=7时变色。时变色。 石蕊石蕊 红红 紫紫 蓝蓝5.0 8.0 8/8/2024酸碱平衡与0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14c(H+)molL-110-110-210-310-410-510-610-710-810-910-1010-1110-1210-1310-14酸性增强酸性增强碱性增强碱性增强中性中性pH甲基橙甲基橙03.14.4酚酞酚酞08.210.014.0石蕊石蕊05.08.014.01

11、4.0图图31 溶液酸碱性及常用指示剂变色范围溶液酸碱性及常用指示剂变色范围酸碱平衡与第二节第二节 弱电解质的解离平衡弱电解质的解离平衡一、解离常数一、解离常数弱酸电离常数用弱酸电离常数用K Ka a表示，又称表示，又称酸常数酸常数；弱碱电离常数用弱碱电离常数用K Kb b表示，表示，又称又称碱常数碱常数。Ka = H+Ac-HAcKb= NH4+OH-NH3HAc HHAc H+ + + Ac+ Ac- -NHNH3 3+H+H2 2O O NHNH4 4+ + + OH + OH- -酸碱平衡与 1. Ka弱酸的弱酸的解离常数解离常数（或酸常数）（或酸常数）一定温度下为常数一定温度下为常数

12、2.解离常数的特点解离常数的特点与浓度无关与浓度无关,溶液中视作常温，故不考虑与温度溶液中视作常温，故不考虑与温度关系关系不同的弱电解质不同的弱电解质Ka值不同，是其本性的常值不同，是其本性的常数，可通过热力学求解。数，可通过热力学求解。(与结构有关与结构有关)由由Ka表达式可知：表达式可知： Ka值大，离子浓度必然值大，离子浓度必然大，表示电解质容易电离。大，表示电解质容易电离。Ka值的大小表示了弱电解质解离程度的大值的大小表示了弱电解质解离程度的大小小。 Ka值越大，表示弱酸解离程度大；值越大，表示弱酸解离程度大； Ka值小，解离程度小。值小，解离程度小。酸碱平衡与. .利用利用Ka值比较

13、弱酸的强弱值比较弱酸的强弱可用可用Ka值比较它们的相对强弱。值比较它们的相对强弱。 Ka值越大，值越大，则酸性越强，反之则越弱则酸性越强，反之则越弱。例：例： Ka(HAc)=1.76 =1.76 10 10-5-5 Ka(HAc) =4.93 =4.93 10 10-10-10 HAC和和HCN都是一元弱酸，但都是一元弱酸，但Ka(HCN)(HCN) Ka(HAc),(HAc),故故HCNHCN是更弱的酸是更弱的酸 对多元酸，也可用对多元酸，也可用Ka值比较它们的相值比较它们的相对强弱，因为对强弱，因为Ka2 2 Ka1 1, ,只比较只比较Ka1 1即可即可 。通常把通常把Ka为为10-2

14、左右的为中强酸，左右的为中强酸，Ka为为10-5左右左右为弱酸，为弱酸， Ka为为10-10左右为极弱酸。弱碱亦可按左右为极弱酸。弱碱亦可按Kb大小进行分类。大小进行分类。酸碱平衡与二多元弱电解质的分步电离 H2S H+HS- K 1=H+HS-/H2S=1.110-7 HS- H+S2- K 2 =H+S2-/HS-=1.310-13 H3PO4 H+H2PO4- K 1=7.5310-3 H2PO4- H+HPO42- K 2=6.2310-8 HPO42- H+PO43- K 3=2.210-131.K 1 K 2 K 3 (相差约10万倍) 一般计算或比较酸碱相对强弱，只计算第一级电离

15、即可。酸碱平衡与2. H2S H+HS- K 1=H+HS-/H2S HS- H+S2- K 2 =H+S2-/HS- + H2S 2H+ S2- K = K 1 K 2 =H+2S2-/H2S 但H+ 2S2-，第二步电离很小， S2-为H+的约十万分之一。3. K 2小为HS-内部结构决定，并非第一步电离抑制。（P64的错误）例如：NaHS = Na+ HS- HS- H+S2- K 2 =H+S2-/HS- =1.310-13酸碱平衡与3-2-3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算计算三、弱电解质溶液中有关离子浓度计算三、弱电解质溶液中有关离子浓度计算 若若Ki Kw

16、, 浓度不很小浓度不很小, 可忽略水的解离可忽略水的解离一元弱酸溶液中一元弱酸溶液中c(H+)的计算的计算1.一元弱电解质溶液中离子浓度的计算一元弱电解质溶液中离子浓度的计算若若(c/c )/Ka 500, c(H+) 5000.100-xx 则则 x=1.3410-3 c(NH4 )/c c(OH- -)/c xx c(NH3H2O)/c 0.100-xKb= = =1.810-5+8/8/2024酸碱平衡与例例则则 x=1.3410-3 c(OH- -)=1.3410-3 molL-1 Kw 1.010-14c(OH- -) 1.3410-3 c(H+ +)= = molL-1=7.510

17、-12 molL-1pH=-lg(7.510-12)=11.12计算计算0.100molL-1氨水溶液中的氨水溶液中的c(OH- -)、pH和氨水的解离度和氨水的解离度解：解： NH3H2O NH4+ + OH- -平衡浓度平衡浓度/(molL-1) 0.100-x x x c(OH-) 1.3410-3 c 0.100= 100%= 100%=1.34% 8/8/2024酸碱平衡与例例：计算下列溶液的：计算下列溶液的pH.(1)0.05mol/L HCl(2)0.01mol/L HCN(Ka=6.210-10)(3)0.10mol/L NH4+(Kb=1.7710-5)解解（1）H+=c0=

18、0.05mol/L pH=-lgH+=-lg0.05=1.30(2)c/Ka=0.01/6.210-10=1.6107500 pH=-lgH+=5.60(3) Ka=Kw/1.7710-5=5.6510-10且且c/Ka 500 pH=-lgH+=5.12酸碱平衡与3-2-2解离度和稀释定律解离度和稀释定律2.解离度和稀释定律解离度和稀释定律解离度解离度解离部分弱电解质浓度解离部分弱电解质浓度未解离前弱电解质浓度未解离前弱电解质浓度解离度解离度()100%解离度可表示弱电解质解离程度的大小解离度可表示弱电解质解离程度的大小在温度、浓度相同条件下在温度、浓度相同条件下, 越小越小, 电解质越弱电

19、解质越弱 8/8/2024酸碱平衡与稀释定律稀释定律一元弱酸一元弱酸 HA(aq) H+(aq) + A- -(aq)起始浓度起始浓度 c平衡浓度平衡浓度 c-c c cc(H+)/c c(A- -)/c c(HA)/c Ka (HA)= =( ) 2 c1- cKi ( )2 cc Kic/c若若(c/c )/Ki 500, 1-1与与 c 有关，有关，Ki 与与 c 无关无关8/8/2024酸碱平衡与【例2-】分别计算0.100 molL-1HAc溶液和0.001molL-1HAc中的H+离子的平衡浓度和HAc的解离度，并得出什么结论？解：查表可得(HAc)= 1.7610-5，设解离平衡

20、时H+的浓度为，则有 HAc(aq) H+(aq) + Ac-(aq)初始浓度/molL-1 0.100 0 0平衡浓度/ molL-1 0.100 Ko=c(H+)c(Ac-)/c(HAc)= 2/(0.100 ) 2/0.1 =(0.1Ko)1/2=1.3310-3 molL-1 = /0.1100%=1.33%酸碱平衡与设解离平衡时H+的浓度为y，则有 HAc(aq) H+(aq) + Ac-(aq)初始浓度/molL-1 0.001 0 0平衡浓度/ molL-1 0.100y y yKo=c(H+)c(Ac-)/c(HAc)= y2/(0.001y ) y=(0.001Ko)1/2=

21、1.3310-4 molL-1 = y/0.001100%=13.3%浓度越小，解离度越大，但并不意味H+浓度也大。2.多元弱电解质的解离计算酸碱平衡与例：例：计算室温下饱和硫化氢水溶液中计算室温下饱和硫化氢水溶液中H H+ +和和S2-浓度浓度溶液的酸度主溶液的酸度主要来自弱酸的要来自弱酸的第一步电离第一步电离HH+ + 1 1 = = K K1 1C C饱和饱和H2S的浓度约的浓度约为为0.1 molLmolL-1-1 = 1.1101.110-7 -7 0.1 = 0.1 = 1.1101.110-4-4 (molL (molL-1-1)第二步电离远第二步电离远比第一步小比第一步小HH+

22、 +HSHS- - HH+ + 2 2 SS2-2-KK2 21.3101.310-13-13(molL(molL-1-1) )K2 = = S2-H+S2-HS-水电离的水电离的H+浓度是浓度是OH- = KW /H+ = 9.09109.0910-11-11(molL(molL-1-1) H H2 2S HS H+ + + HS + HS- - K K1 1 = 1.110 = 1.110-7-7 HS HS- - H H+ + + S + S2-2- K K2 2 = 1.310= 1.310-13-13酸碱平衡与 H2S 2H+ S2- K = K 1 K 2 =H+2S2-/H2S S2- = K 1 K 2 H2S /H+2 S2- =1.4310-21 /H+2 可见，在H2S饱和溶液中，H+增加,即外加强酸,可减小S2-； 增加OH- ，外加强碱，可增加S2- 。酸碱平衡与