大学化学酸碱平衡及酸碱滴定省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第第8章章酸碱平衡与酸碱酸碱平衡与酸碱滴定滴定第1页弱电解质电离平衡弱电解质电离平衡沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡氧化还原平衡氧化还原平衡配位平衡配位平衡化学四大平衡化学四大平衡第第8 8章章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡酸碱平衡与沉淀溶解平衡第2页第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定-强电解质溶液理论强电解质溶液理论8-1强电解质溶液理论强电解质溶液理论一、电解质一、电解质化合物化合物非电解质非电解质电解质电解质强电解质：强酸、强碱和大部分盐强电解质：强酸、强碱和大部分盐弱电解质：弱酸、弱碱等弱电解质：弱酸、弱碱等注：电解质强弱除与电解质本性相关外，还与溶剂相关。注：电解质强弱除与电解质本性相关外，还与溶剂相关。问题：强电解质在溶液中完全电离，其电离度应为问题：强电解质在溶液中完全电离，其电离度应为100%，但实际所测却小于但实际所测却小于100%，怎样解释这一现象？，怎样解释这一现象？第3页二、离子强度二、离子强度1、离子氛、离子氛1923年，德拜和休格尔提出年，德拜和休格尔提出+-当当电电解解质质溶溶液液通通电电时时，因因为为离离子子和和离离子子氛氛之之间间相相互互作作用用，使使得得离离子子在在运运动动时时受受到到牵牵制制，不不能能100%发发挥挥输输送送电电荷荷作作用用，表表观观上上造造成成了了离离子子数数目目少少于于电电解解质质完完全全电电离离时时应应有有离子数目。离子数目。第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定-强电解质溶液理论强电解质溶液理论第4页2、离子强度、离子强度 -衡量溶液中离子和离子氛之间相互作用强弱物理量衡量溶液中离子和离子氛之间相互作用强弱物理量 I：离子强度，单位是：离子强度，单位是molkg-1；mi：离子质量摩尔浓度：离子质量摩尔浓度(molkg-1)；Zi：离子所带电荷数。：离子所带电荷数。例：计算例：计算0.01molkg-1BaCl2溶液溶液I第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定-强电解质溶液理论强电解质溶液理论第5页3、活度和活度系数、活度和活度系数 活度：电解质溶液中实际发挥作用离子浓度。活度：电解质溶液中实际发挥作用离子浓度。f：活度系数。：活度系数。普通普通f1，Ka2Ka3即多元弱酸第一步电离是主要，即多元弱酸第一步电离是主要，第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定H2CO3+2H2O2H3O+CO3-第20页 不一样不一样不一样不一样pHpH值溶液中酸碱存在形式分布值溶液中酸碱存在形式分布值溶液中酸碱存在形式分布值溶液中酸碱存在形式分布:当当共共轭轭酸酸碱碱对对处处于于平平衡衡状状态态时时，溶溶液液中中存存在在着着H H+和和不不一一样样酸酸碱碱形形式式。这这时时它它们们浓浓度度称称为为平平衡衡浓浓度度，各各种种存存在在形形式式平平衡衡浓浓度度之之和和称称为为总总浓浓度度或或分析浓度分析浓度。8-4酸度对弱酸弱碱各物种分布影响酸度对弱酸弱碱各物种分布影响第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第21页1、一元酸溶液：以醋酸（、一元酸溶液：以醋酸（HAc）为例）为例HAc在水溶液中以在水溶液中以HAc和和Ac-两种形式存在，它们两种形式存在，它们平衡浓度分别为平衡浓度分别为HAc和和Ac-，则总浓度：，则总浓度：c=HAc+Ac-第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第22页Ka一定时，一定时，xHAc和和xAc-与与pH相关相关pH，xHAc，xAc-pHpKa，HAc为主为主pH=pKa，HAc=Ac-pHpKa，Ac-为主为主第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第23页2 2、二元酸溶液：、二元酸溶液：、二元酸溶液：、二元酸溶液：H2C2O4HC2O4-+H+HC2O4-C2O42-+H+第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第24页pHpKa1，H2C2O4为主为主lpH=pKa1，H2C2O4=HC2O4-lpKa1pHpKa2，HC2O4-为主为主lpH=pKa2，HC2O4-=C2O42-lpHpKa2，C2O42-为主为主讨论讨论第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第25页8-58-5水溶液中酸碱平衡处理方法水溶液中酸碱平衡处理方法水溶液中酸碱平衡处理方法水溶液中酸碱平衡处理方法 物料平衡方程式物料平衡方程式MBE电荷平衡方程式电荷平衡方程式CBE质子平衡方程式质子平衡方程式PBE第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第26页1 1、物料平衡方程式、物料平衡方程式、物料平衡方程式、物料平衡方程式MBEMBE例：例：c mol/mLNa2HPO4物料平衡式物料平衡式Na+=2cc=H3PO4+H2PO4-+HPO42-+PO43-指在一个化学平衡体系中，某一给定组分总浓度等指在一个化学平衡体系中，某一给定组分总浓度等于该组分各种型体平衡浓度之和。于该组分各种型体平衡浓度之和。2 2、电荷平衡方程式、电荷平衡方程式、电荷平衡方程式、电荷平衡方程式CBECBE 依据电中性标准，单位体积溶液中阳离子所带正依据电中性标准，单位体积溶液中阳离子所带正电荷量等于阴离子所带负电荷量。电荷量等于阴离子所带负电荷量。例：例：cmol/mLNa2HPO4电荷平衡式电荷平衡式Na+H+=H2PO4-+2HPO42-+3PO43-+OH-第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第27页零水准法零水准法3 3、质子平衡方程式、质子平衡方程式、质子平衡方程式、质子平衡方程式PBEPBE 酸碱反应达平衡时酸失去质子数等于碱得到质子酸碱反应达平衡时酸失去质子数等于碱得到质子数。数。质子平衡方程式求解质子平衡方程式求解(1)先选零水准先选零水准(大量存在大量存在,参加质子转移物质参加质子转移物质)。(2)将零水准得质子后形式写在等式左边，失质将零水准得质子后形式写在等式左边，失质子后形式写在等式右边。子后形式写在等式右边。(3)相关浓度项前乘上得失质子数。相关浓度项前乘上得失质子数。第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第28页对醋酸水溶液：对醋酸水溶液：酸酸碱碱酸酸碱碱HAc+H2OH3O+Ac-H2O+H2OH3O+OH-质子条件为质子条件为H3O+=Ac-+OH-零水准零水准(Zero Level):H2O,HAc质子转移：质子转移：得失质子数相等得失质子数相等:H3O+=Ac-+OH-第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第29页例例1：cmol/mLNH4H2PO4质子平衡方程式质子平衡方程式零水准零水准NH4+，H2PO4-，H2OH3PO4+H3O+=NH3+HPO42-+2PO43-+OH-例例2：cmol/mlNa2HPO4质子条件式质子条件式零水准零水准HPO42-，H2OH2PO4-+2H3PO4+H+=PO43-+OH-第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第30页86酸酸碱碱溶溶液液pH值值计计算算强酸强碱溶液强酸强碱溶液pH值计算值计算弱酸弱碱溶液弱酸弱碱溶液pH值计算值计算强酸和弱酸混合溶液强酸和弱酸混合溶液pH值计算值计算弱酸混合溶液弱酸混合溶液pH值计算值计算两性物质溶液两性物质溶液pH值计算值计算第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第31页一、强酸强碱溶液一、强酸强碱溶液pH值计算值计算1强酸（强酸（Ca）HAH+A-H2OH+OH-当当Ca10-6mol/L，忽略水解离，忽略水解离准确式准确式近似式近似式*第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第32页2强碱（强碱（Cb）B+H2OBH+OH-H2OH+OH准确式准确式当当Cb10-6mol/L，忽略水解离，忽略水解离近似式近似式*第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第33页二、弱酸弱碱溶液二、弱酸弱碱溶液pH值计算值计算1一元弱酸弱碱溶液一元弱酸弱碱溶液（1）一元弱酸）一元弱酸HA（Ca）准确式准确式第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第34页最简式最简式*假如假如且且-忽略水离解忽略水离解近似式近似式*假如假如第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第35页对于很弱且很稀一元弱酸溶液，不能忽略水电离对于很弱且很稀一元弱酸溶液，不能忽略水电离第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第36页（2）一元弱碱（）一元弱碱（Cb）近似式近似式*最简式最简式*第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第37页 Question Question SolutionpHlgH3O+=5.13计计算算0.10moldm-3NH4Cl溶溶液液pH值值。已已知知NH3Kb=1.8010-5(25)。因为因为Kaca20Kwca/Ka500所以可用最简式来计算所以可用最简式来计算H+NH4+NH3+H+第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第38页2 2多元弱酸弱碱溶液多元弱酸弱碱溶液多元弱酸弱碱溶液多元弱酸弱碱溶液设浓度为设浓度为ca二元酸二元酸H2A溶液，其溶液，其PBE为：为：H+=OH-+HA-+2A2-整理后得：整理后得：准确式准确式第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第39页假如假如Ka1ca20Kw，则水电离能够忽略。，则水电离能够忽略。假如假如则多元酸第二步电离能够忽略。则多元酸第二步电离能够忽略。（1）若）若Ka1ca20Kw，且，且则则（2）若）若Ka1ca20Kw，且，且则则结论结论近似式近似式*最简式最简式*第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第40页8-7缓冲溶液（缓冲溶液（Buffer solution）6、缓冲溶液选择和配制、缓冲溶液选择和配制1 1、缓冲溶液概念、缓冲溶液概念 2 2、缓冲原理、缓冲原理3、缓冲溶液组成、缓冲溶液组成4、缓冲溶液、缓冲溶液pH计算计算5、缓冲溶液缓冲容量、缓冲溶液缓冲容量第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第41页50mLHAcNaAcc(HAc)=c(NaAc)=0.10mol/LpH=4.74缓冲溶液：缓冲溶液：加入少许强酸或强碱或将溶液适当稀释，溶加入少许强酸或强碱或将溶液适当稀释，溶液液 本身本身pHpH能保持相对稳定溶液叫做缓冲溶液。能保持相对稳定溶液叫做缓冲溶液。1 1、缓冲溶液概念、缓冲溶液概念加入加入1滴滴(0.05ml)1moldm-3HCl加入加入1滴滴(0.05ml)1moldm-3NaOH50ml纯水纯水pH=7pH=4.75pH=3pH=11pH=4.73第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第42页4 4、缓冲溶液、缓冲溶液pHpH计算计算 2 2、缓冲原理、缓冲原理对对HAcNaAc溶液：溶液：缓冲对（共轭酸碱对）缓冲对（共轭酸碱对）3、缓冲溶液组成、缓冲溶液组成由共轭酸碱对组成，也可由两性物质本身组成。由共轭酸碱对组成，也可由两性物质本身组成。NaHCO3-Na2CO3NH3-NH4+酒石酸氢钾酒石酸氢钾第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第43页300mL0.10mol/LH3PO4溶溶液液和和500mL0.10mol/L NaOH溶溶液液混混合合，求求混混合合后后溶溶液液pH是多少是多少?Question Question Solution5NaOH+3H3PO4=NaH2PO4+2Na2HPO4+5H2O0.050.030.010.02(mol)第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第44页5、缓冲溶液缓冲容量、缓冲溶液缓冲容量-衡量缓冲溶液缓冲能力大小尺度衡量缓冲溶液缓冲能力大小尺度缓冲容量（缓冲容量（）数学定义式为：）数学定义式为：（1）缓冲剂总浓度和缓冲对浓度比值对缓冲容量影响）缓冲剂总浓度和缓冲对浓度比值对缓冲容量影响以以HB-B-为例。为例。设缓冲剂总浓度为设缓冲剂总浓度为c，c=HB+B-往该缓冲溶液中加入往该缓冲溶液中加入bmol强碱，则质子平衡式为：强碱，则质子平衡式为：H+=OH-+B-b参考水准：参考水准：H2O，HBPBE：H+=OH-+B-b=OH-+B-H+第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第45页因为因为第46页当当H+、OH-较小时，均可忽略。所以较小时，均可忽略。所以 缓冲剂总浓度缓冲剂总浓度越大，缓冲容量越大，缓冲容量越大。越大。以以对对H+求导，即可求得最大缓冲容量。求导，即可求得最大缓冲容量。即当即当Ka=H+时，时，有极大值。有极大值。当缓冲组分浓度当缓冲组分浓度比为比为1：1时，缓冲时，缓冲容量最大。容量最大。第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第47页（2）缓冲范围）缓冲范围当当HBB-=101或或110时时所以缓冲溶液缓冲范围是：所以缓冲溶液缓冲范围是：当HBB-=101时，时，pH=pKa-1HBB-=110时，时，pH=pKa+1第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第48页6、缓冲溶液选择和配制、缓冲溶液选择和配制u为使缓冲溶液含有较大缓冲容量为使缓冲溶液含有较大缓冲容量,要使所选缓冲对中要使所选缓冲对中共轭酸共轭酸pKa尽可能靠近所需尽可能靠近所需pH值值。选择标准选择标准配制配制u所选缓冲对只起控制溶液所选缓冲对只起控制溶液pH作用，不能与反应物或作用，不能与反应物或产物有副反应。产物有副反应。u按按计算所需共轭酸和共轭碱体积。计算所需共轭酸和共轭碱体积。第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第49页怎怎样样用用2L 0.20mol/L Na3PO4溶溶液液和和0.20mol/L NaH2PO4溶溶液液配配制制pH=12.52缓缓冲冲溶溶液液?已已 知知 H3PO4pKa1=2.12;pKa2=7.20;pKa3=12.36.Question Question SolutionPO43-+H2PO4-=2HPO42-0.400.20V0.40-0.20V00.40V(mol)PO43-H2PO4-11HPO42-11HPO42-PO43-V=0.52L第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第50页缓缓 冲冲 溶溶 液液pH(25)饱和酒石酸氢钾饱和酒石酸氢钾(0.034molkg-1)3.557邻苯二甲酸氢钾邻苯二甲酸氢钾(0.050molkg-1)4.0080.025molkg-1KH2PO4+0.025molkg-1Na2HPO46.865硼砂硼砂(0.010molkg-1)9.180饱和氢氧化钙饱和氢氧化钙12.454惯用标准缓冲溶液惯用标准缓冲溶液第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第51页缓冲溶液缓冲溶液pKa缓冲范围缓冲范围氨基乙酸氨基乙酸+HCl2.351.53.0氯乙酸氯乙酸+NaOH2.8623.5甲酸甲酸+NaOH3.7734.5HAc+NaAc4.7645.5六次甲基四胺六次甲基四胺+HCl5.134.56.07.216.58三羟甲基甲胺三羟甲基甲胺+HCl8.217.59硼砂硼砂9.248.510NH4+NH39.258.510第第8 8章章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第52页