余静无机化学酸碱平衡.pptx

第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五1/185教教 学学 基基 本本 要要 求求1l熟悉熟悉酸碱酸碱质子理子理论的基本要点。的基本要点。l掌握掌握水的解离平衡、水的水的解离平衡、水的标准离子准离子积常数和常数和强酸、酸、强碱溶液碱溶液pH的的计算。算。l掌握掌握一元弱酸弱碱的解离平衡及其平衡一元弱酸弱碱的解离平衡及其平衡组成的成的计算；算；熟悉熟悉多元弱酸的分步解离平衡，多元弱酸的分步解离平衡，了解了解其平衡其平衡组成的成的计算。算。l掌握掌握一元弱酸一元弱酸盐和一元弱碱和一元弱碱盐的水解平衡及其平的水解平衡及其平衡衡组成的成的计算；算；熟悉熟悉多元弱酸多元弱酸盐的分步水解及其的分步水解及其平衡平衡组成的成的计算算。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五2/185教教 学学 基基 本本 要要 求求2l了解了解酸碱酸碱电子理子理论的基本概念，的基本概念，掌握掌握配合物的基配合物的基本概念，本概念，掌握掌握配合物的命名。配合物的命名。l掌握掌握配合物的生成反配合物的生成反应和配位平衡，会和配位平衡，会计算配体算配体过量量时配位平衡的配位平衡的组成成，能利用，能利用多重平衡原理多重平衡原理简单计算算酸碱反酸碱反应与与配合反配合反应共存共存时溶液的平衡溶液的平衡组成。成。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五3/185教教 学学 内内 容容l 5.1 酸碱质子理论概述l 5.2 水的解离平衡与溶液的pH值l 5.3 酸碱水溶液pH的计算l 5.4 缓冲溶液（不要求）l 5.5 酸碱指示剂l 5.6 酸碱电子理论与配合物概述l 5.7 配位反应与配位平衡第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五4/185l一.酸碱理论历史回顾l二.酸碱质子理论的基本概念l三.酸的相对强度和碱的相对强度 5.1酸碱酸碱质子理子理论概述概述第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五5/185一一.酸碱理论历史回顾酸碱理论历史回顾酸碱理酸碱理论的的发展：展：l1884年，年，S.Arrhenius 提出提出酸碱酸碱电离离理理论；l1923年，年，J.N.Brnsted 、T.M.Lowry 分分别独立提出独立提出酸碱酸碱质子子理理论；l1923年，年，Lewis 提出提出酸碱酸碱电子子理理论。l其他：其他：溶溶剂体系理体系理论、硬、硬软酸碱理酸碱理论第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五6/1851.酸碱酸碱电离理离理论（阿（阿仑尼尼乌斯）斯）l酸、碱的酸、碱的定定义：H、OHl酸碱反酸碱反应的的实质：中和反：中和反应 生成水生成水l意意义明确酸碱的明确酸碱的特征特征：H、OH揭示酸碱反揭示酸碱反应的的实质：中和反：中和反应给出衡量酸碱出衡量酸碱强度的度的定量定量标准准：解离平衡解离平衡常数常数第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五7/185酸碱酸碱电离理离理论l局限性局限性酸碱定酸碱定义局限于水溶液局限于水溶液中，中，对非水溶液体非水溶液体系无法定系无法定义酸碱：酸碱：纯净的的氯化化氢气体气体；许多物多物质具有酸碱特性，但并无具有酸碱特性，但并无H、OH：氨水能与酸中和氨水能与酸中和，但是其分子中没有，但是其分子中没有OH存在。存在。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五8/1852.2.溶溶剂体系理体系理论l凡是在溶凡是在溶剂中中产生生该溶溶剂的特征阳离子的特征阳离子的的溶溶质叫叫酸酸，如如酸的水溶液、液氨中的酸的水溶液、液氨中的铵盐等等；l凡是凡是产生生该溶溶剂的特征阴离子的特征阴离子的溶的溶质叫叫碱碱，如如氢氧化氧化钠的水溶液、液氨中的氨基化的水溶液、液氨中的氨基化钠 NaNH2等等。l将将酸碱理酸碱理论从从“质子体系子体系”推广到推广到“非非质子体系子体系”。l局限：只能用于局限：只能用于自自电离溶离溶剂体系体系；不能；不能说明在明在苯、苯、氯仿、仿、醚等溶等溶剂体系中的酸碱反体系中的酸碱反应。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五9/1853.3.硬硬软酸碱理酸碱理论（HSABHSAB理理论）lLewis酸碱酸碱电子理子理论的的延伸延伸或或说是是特殊情况特殊情况；l硬酸硬酸：体：体积小小，正，正电荷数荷数高高，可极化性，可极化性低低的中的中心原子。心原子。IA,A,A,B,Ln3+,An3+以及以及处于于高氧化高氧化态的的d区区过渡金属离子。渡金属离子。软酸酸：体：体积大大，正，正电荷数荷数低低，可极化性，可极化性高高的中的中心原子。心原子。较低氧化低氧化态的的过渡金属离子如渡金属离子如Cu+、Ag+、Cd2+和重和重过渡金属离子如渡金属离子如Pd2+、Pt2+、Hg2+、Hg22+等。等。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五10/185l硬碱硬碱：将：将电负性性高高，极化性，极化性低低，难被氧化的配位原被氧化的配位原子；如含子；如含O、N、F配位原子的配位原子的配位体配位体H2O、F-、NH3、R3N以及以及PO43-、SO42-和和CO32-等。等。l反之反之为软碱。碱。如含如含P,As,S,I配位原子配位原子以及以及含含键的配位体的配位体SCN-、CO、CN-、I-、S2-、R3As、R3P、R2S等。等。l主要用于主要用于讨论金属离子的配合物体系金属离子的配合物体系：预言言反反应方方向向、预言言配合物配合物稳定性定性。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五11/185二.酸碱质子理论的基本概念 1.酸碱定义l酸：凡是能酸：凡是能释放出质子释放出质子（H+）的分子或离子。）的分子或离子。l碱：凡是碱：凡是能与质子能与质子（H+）结合）结合的分子或离子。的分子或离子。即：酸即：酸 质子的质子的给予体给予体；碱碱 质子的质子的接受体接受体。l 两性物质：既两性物质：既能能给出质子给出质子又能又能接受质子接受质子的物质。的物质。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五12/185l共共轭关系：关系：酸碱通酸碱通过质子的子的传递相互相互联系。系。l共扼酸碱共扼酸碱对：因：因一个一个质子的得失子的得失而互相而互相转变的每的每一一对酸碱酸碱。l酸失去酸失去质子后子后变为它的它的共共轭碱碱，碱得到，碱得到质子后子后变为它的它的共共轭酸酸；l酸和碱是相互依存，相互酸和碱是相互依存，相互转化的。化的酸 H+碱第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五13/185酸 H+碱共轭酸碱对注意1：盐？l“有酸才有碱，有碱才有酸有酸才有碱，有碱才有酸 酸中有碱，碱可变酸酸中有碱，碱可变酸”l（酸碱相互依存和转化）（酸碱相互依存和转化）第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五14/185小小结：酸碱：酸碱质子理子理论l酸碱是以酸碱是以质子的子的授受关系授受关系定定义的，酸（或碱）的，酸（或碱）可以是可以是中性分子中性分子，也可以是，也可以是正离子或正离子或负离离子子，还可以是可以是配离子配离子。l两性物两性物质：既可以作：既可以作为酸，又可以作酸，又可以作为碱。碱l酸与其共酸与其共轭碱碱之之间只差一个只差一个质子子，酸比它的，酸比它的共共轭碱多一正碱多一正电荷。荷。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五15/1852.酸碱反酸碱反应的的实质l质子子转移反移反应：两个两个共共轭酸碱酸碱对之之间l酸碱半反酸碱半反应：各个共各个共轭酸碱酸碱对的的质子得失反子得失反应。l质子不能在溶液中独立存在，子不能在溶液中独立存在，酸碱半反酸碱半反应是是不能不能单独存在的独存在的。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五16/185例例1：HAc在水溶液中的解离反应是由给出质子的半反应和接受质子的半反应组成的。HAc(aq)H+Acaq)H+H2O(l)H3O+(aq)HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五17/185例例2：NH3在水溶液中的解离反应是由给出质子的半反应和接受质子的半反应组成的。NH3(aq)H NH4(aq)H2O(l)OH(aq)H NH3(aq)+H2O(l)OH(aq)+NH4(aq)起酸的作用第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五18/185例3.盐类水解反应也是离子酸碱的质子转移反应。l NaAc水解：H+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)l NH4Cl水解:H+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)Ac+H2O OH+HAcNH4+H2O H3O+NH3第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五19/185例4.酸碱中和反应是质子转移反应（包括水、非水溶液中、气相中）lNH4Cl的生成的生成：l液氨中的酸碱中和反应液氨中的酸碱中和反应：H+H+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五20/185小小结：酸碱反：酸碱反应的的实质l酸碱反酸碱反应是是两个两个共共轭酸碱酸碱对共同作用的共同作用的结果，酸果，酸碱反碱反应式以式以合并两个半反合并两个半反应来表示：来表示：l质子理论的基本表达式，在酸碱反应中至少存在质子理论的基本表达式，在酸碱反应中至少存在两对两对共轭酸碱对共轭酸碱对；l质子传递的方向质子传递的方向：是：是给出质子能力强给出质子能力强的酸，传递给的酸，传递给接接受质子能力强受质子能力强的碱，酸碱反应生成物是另一种弱酸和的碱，酸碱反应生成物是另一种弱酸和另一种弱碱另一种弱碱。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五21/185酸碱酸碱质子理子理论的局限的局限l没有没有盐的概念，把物的概念，把物质分分为酸碱酸碱两大两大类，但，但有的物有的物质不呈酸性也不呈碱性。不呈酸性也不呈碱性。l把把中和、解离、水解中和、解离、水解等反等反应都概括都概括为质子子传递反反应，且适用于水和非水溶，且适用于水和非水溶剂体系。但体系。但对不含不含氢的一的一类化合物的反化合物的反应无法无法给出合出合理解理解释。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五22/1853.溶剂的酸碱性l溶溶剂的性的性质：极性、粘度、介：极性、粘度、介电常数等。常数等。l溶溶剂的酸碱性的酸碱性是指溶是指溶剂的的质子活性子活性。分。分为质子溶子溶剂和和非非质子溶子溶剂（惰性溶（惰性溶剂）；）；质子溶子溶剂：能：能结合或合或给出出质子的溶子的溶剂；惰性溶惰性溶剂：不能不能结合或合或给出出质子的溶子的溶剂。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五23/185l质子溶子溶剂中存在中存在质子自子自递（除吡（除吡啶）作用：作用：质子在溶子在溶剂分子分子间的的转移移。l惰性溶惰性溶剂不参与不参与质子子转移移过程。程。lH2O是是质子溶子溶剂，有，有质子活性，既可以子活性，既可以结合合质子也可以子也可以给出出质子，是子，是典型的两性溶典型的两性溶剂。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五24/185l以水以水为参考参考标准，准，质子溶子溶剂可以分可以分为三三类：两性溶两性溶剂、酸性溶酸性溶剂、碱性溶碱性溶剂；u酸性溶酸性溶剂：具有一定的两性，其酸性具有一定的两性，其酸性显著地比水著地比水强，较易易给出出质子子，如：冰醋，如：冰醋酸、醋酸、醋酐、甲酸、液、甲酸、液态氟化氟化氢。u碱性溶碱性溶剂：具有一定的两性，其碱性比具有一定的两性，其碱性比水水强，对质子的子的亲和力比水大，和力比水大，较易接易接受受质子子，如：乙二胺、丁胺、二甲基甲，如：乙二胺、丁胺、二甲基甲酰胺、液氨等。胺、液氨等。u两性溶两性溶剂：水、甲醇、乙醇、异丁醇。：水、甲醇、乙醇、异丁醇。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五25/185例5：水的自身解离反应质子转移反应：H+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH(aq)类似地有：液氨，写出液氨的自身解离反应。l 水是两性溶剂，水分子间发生质子转移。水是两性溶剂，水分子间发生质子转移。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五26/1854.4.酸碱的相对强度酸碱的相对强度l 酸和碱的强度酸和碱的强度是指酸给出质子酸给出质子的能力和的能力和碱接受质子碱接受质子的能的能力的强弱。力的强弱。l酸和碱的强度取决于酸和碱的强度取决于 （1）酸碱的本性：酸碱的本性：酸碱本身释放质子和接受质子的酸碱本身释放质子和接受质子的能力能力 （2）溶剂的性质有关溶剂的性质有关：溶剂接受和释放质子的能力溶剂接受和释放质子的能力 例如：例如：HAc 在水中为弱酸，在水中为弱酸，但在液氨中为强酸！但在液氨中为强酸！酸碱本性酸碱本性水溶液中第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五27/185 溶溶剂性性质区分效应区分效应：用一个溶剂能用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱把酸或碱的相对强弱区分开来区分开来，称为溶剂的，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。拉平效应拉平效应：溶剂溶剂将酸或碱的强度拉平将酸或碱的强度拉平的作用，的作用，称为溶剂的称为溶剂的“拉平效应拉平效应”。水对强酸水对强酸起不到区分作用，水能够同等程度地起不到区分作用，水能够同等程度地将将HClO4，HCl，HNO3等强酸的质子全部夺取过来。等强酸的质子全部夺取过来。水溶液中能水溶液中能稳定存在稳定存在的最强酸为的最强酸为 最强碱为最强碱为 第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五28/185选取选取比水的碱性弱比水的碱性弱的碱，如冰醋酸为溶剂对的碱，如冰醋酸为溶剂对水中的强酸可体现出水中的强酸可体现出区分效应区分效应。例如上述强酸在。例如上述强酸在冰醋酸中不完全解离，酸性强度依次为：冰醋酸中不完全解离，酸性强度依次为：HI HClO4 HCl H2SO4 HNO3酸越强其共轭碱越弱，碱越强其共轭酸越弱。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五29/185一一.水的解离平衡水的解离平衡 二二.溶液的溶液的pH值值 5.2 水的解离平衡与溶液的水的解离平衡与溶液的pH值第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五30/185一一.水的解离平衡水的解离平衡l溶溶剂的的质子自子自递反反应是溶液中最基本的酸碱反是溶液中最基本的酸碱反应。水是水是应用最广泛的溶用最广泛的溶剂。l纯水有微弱的水有微弱的导电性：水的性：水的质子自子自递反反应。l水的离子水的离子积常数常数 K K WW（简称称水的离子水的离子积）：水的）：水的自自递反反应的的标准平衡常数准平衡常数。H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH(aq)或 H2O(l)H+(aq)+OH(aq)第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五31/185K K W W 水的离子积常数，简称水的离子积，是水的离子积常数，简称水的离子积，是水的离子积常数，简称水的离子积，是水的离子积常数，简称水的离子积，是 水的解离水的解离水的解离水的解离反应的标准平衡常数。反应的标准平衡常数。反应的标准平衡常数。反应的标准平衡常数。H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH(aq)或 H2O(l)H+(aq)+OH(aq)标准态标准态P30 P30 标准平衡常数标准平衡常数 P74P74代表平衡浓度也可用也可用 表示平衡浓度表示平衡浓度第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五32/185H2O(l)H+(aq)+OH(aq)l水的自递反应是水的自递反应是吸热反应吸热反应，温度越高，温度越高K K WW越大。越大。越大。越大。l纯水，由电导等方法测得：纯水，由电导等方法测得：l水的离子积常数水的离子积常数K K WW可以由热力学数据计算可以由热力学数据计算 K K WW=1.010-14纯水或者稀溶液纯水或者稀溶液中水的离子积中水的离子积与浓度无关与浓度无关第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五34/185结 论l酸性溶液中酸性溶液中 H3O+OH l碱性溶液中碱性溶液中H3O+OH l溶液溶液显中性中性H3O+=OH=1.0 107（mol/dm3)l无无论酸性、碱性酸性、碱性还是中性溶液中，是中性溶液中，总存在关系式存在关系式第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五35/185二二.溶液的溶液的pHpH值l无无论在酸性的在酸性的还是碱性的水溶液中，是碱性的水溶液中，H3O和和OH都同都同时存在存在；温度一定，它；温度一定，它们的平的平衡衡浓度的乘度的乘积是常数。是常数。l溶液中溶液中H3O和和OH浓度大小反映了度大小反映了溶液酸溶液酸碱性的碱性的强弱弱。lpH值是表示溶液是表示溶液酸碱性酸碱性的一种的一种标度。度。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五36/185定义：溶液的pH值注意：注意：pH值仅适用于表示值仅适用于表示氢离子或氢氧根离子浓度氢离子或氢氧根离子浓度在在 1 molL-1 以下的溶液的酸碱性。超过直接采以下的溶液的酸碱性。超过直接采以下的溶液的酸碱性。超过直接采以下的溶液的酸碱性。超过直接采用浓度表示。用浓度表示。用浓度表示。用浓度表示。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五37/185pH是水溶液酸碱性的一种是水溶液酸碱性的一种标度度npH越小，越小，C(H+)越大，溶液酸性越越大，溶液酸性越强，碱性越弱。，碱性越弱。n酸性溶液、碱性溶液和中性溶液：酸性溶液、碱性溶液和中性溶液：pH7为界界n常常见液体的液体的pH值（P114P114）n例例5 51 1（P114P114）第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五38/185课堂堂练习单项选择：l（1）弱酸性水溶液中的氢离子浓度可表示为（）A.14-pOH B.Kw/pOHC.10pOH-14 D.1014-pOHCl（2）不是共扼酸碱对的一组物质是（）A.NH3,NH2-B.NaOH,Na+C.HS-,S2-D.H2O,OH-B第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五39/185l（3）按质子理论，无共轭碱的是（）A.SO4 2+B.HSO4+C.H2SO4 D.H3SO4+l（4）既是质子酸又是质子碱的是（）A.OH-B.NH4+C.S2-D.PO4 3-AA第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五40/185l一一.强酸酸强碱水溶液碱水溶液pHpH的的计算算l二二.一元弱酸弱碱水溶液一元弱酸弱碱水溶液pHpH的的计算算l三三.多元弱酸弱碱水溶液多元弱酸弱碱水溶液pHpH的的计算算l四四.盐溶液溶液pHpH的的计算算l五五.混合酸溶液混合酸溶液pHpH的的计算算l六六.酸碱平衡的移酸碱平衡的移动 5.3 5.3 酸碱水溶液酸碱水溶液pHpH的的计算算第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五41/185一.强酸强碱水溶液pH的计算l强酸酸强碱在水中几乎全部解离；碱在水中几乎全部解离；l当溶液中当溶液中H3O+大于大于1 molL-1时，不使用，不使用pH；l当当强酸酸强碱溶液的碱溶液的浓度很小度很小时（小于（小于106 molL-1）,即与即与纯水中水中氢离子离子浓度（度（107 molL-1）接近）接近时，还应考考虑水解离水解离产生的生的氢离子或离子或氢氧根离子氧根离子浓度。度。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五42/185以一元以一元强酸酸HA（浓度度为c）为例。例。l1、当、当C106 molL-1 或或C20OH时l2、当、当C 106 molL-1 或或C20OH时推导：根据推导：根据KW定义定义注：用注：用 表示平衡浓度表示平衡浓度第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五43/185二二.一元弱酸弱碱水溶液的一元弱酸弱碱水溶液的pH计算算 1一元弱酸的解离平衡l平衡时平衡时称为称为弱酸（弱酸（HA）的解离常数）的解离常数l解离常数大小反映解离常数大小反映弱酸的相对强弱弱酸的相对强弱。l在相同温度下，在相同温度下，解离常数大解离常数大的酸是较强的酸。的酸是较强的酸。l水和非水溶液中均可；受温度影响变化不大。水和非水溶液中均可；受温度影响变化不大。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五44/185一元弱酸一元弱酸HA的的pH的的计算算l若已知弱酸若已知弱酸HA的初始的初始浓度度c0(HA)和和Ka(HA)，可以可以计算算HA溶液的平衡溶液的平衡组成和成和pH。注意注意2个条件！个条件！且当第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五45/185解离度（解离度（）l解离度（解离度（）也称也称电离度。表示弱离度。表示弱电解解质溶液的相溶液的相对强弱。弱。l解离度（解离度（）：已解离的分子数与分子：已解离的分子数与分子总数之比。数之比。对于定容反于定容反应，可，可为已解离的弱酸（或弱碱）溶已解离的弱酸（或弱碱）溶液的液的浓度与原始度与原始浓度之比度之比。在温度、在温度、浓度相同的条件下，解离度大的酸，度相同的条件下，解离度大的酸，为较强的酸。的酸。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五46/185解离度与Ka 的关系稀释定律HA(aq)H+(aq)+A(aq)初始浓度 c0 00平衡浓度c0 ca c0a c0al表明了一元弱酸溶液的浓度、解离度和解离常数间表明了一元弱酸溶液的浓度、解离度和解离常数间的关系。的关系。适用条件！第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五47/185稀稀释定律定律l表明了一元弱酸溶液的表明了一元弱酸溶液的浓度、解离度和解离常度、解离度和解离常数数间的关系。的关系。l某弱某弱电解解质的的解离度解离度随着其随着其溶液的稀溶液的稀释而增大而增大。稀释定律：稀释定律：对于确定的弱酸，在一定温度下（对于确定的弱酸，在一定温度下（Ka为定为定值），值），其解离度与弱酸溶液浓度的平方根成反比其解离度与弱酸溶液浓度的平方根成反比。溶。溶液越稀，电离度越大。液越稀，电离度越大。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五48/185课堂堂练习l判断正判断正误：1.1.酸性水溶液中不含酸性水溶液中不含OH，碱性水溶液中不碱性水溶液中不含含H。2.2.在水溶液中可能在水溶液中可能电离的物离的物质都能达到平衡。都能达到平衡。3.3.弱弱电解解质的解离度随弱的解离度随弱电解解质浓度的降低度的降低而增大。而增大。错错对第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五49/185初始浓度/molL-1 0.10 0 0平衡浓度/molL-1 0.10 x x x H2O(l)+HAc(aq)H3O+(aq)+Ac-aq)例：求例：求0.10 mol/L HAc水溶液的酸度水溶液的酸度pH。已知已知Ka=1.76 105 x=1.3103（molL-1）得因为且所以解：解：第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五50/185 解离度(a)c(H3O+)=c(Ac)=1.3103 molL-1 c(HAc)=(0.101.3103)molL-10.10 molL-1c(OH)=7.71012 molL-1 第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五51/185小小结l首先根据首先根据K和和C0判断是否可以用最判断是否可以用最简式式进行行计算；算；l然后根据平衡常数表达式列算式（最关然后根据平衡常数表达式列算式（最关键的的步步骤）；）；l最后代入数据最后代入数据计算算H+和和pH。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五52/185 2一元弱碱的解离平衡l平衡时称为弱碱（弱碱（B）的解离常数）的解离常数l解离常数大小反应弱碱的相对强弱。解离常数大小反应弱碱的相对强弱。l在相同温度下，在相同温度下，解离常数大解离常数大的碱是较强的碱。的碱是较强的碱。l水和非水溶液中均可；受温度影响变化不大。水和非水溶液中均可；受温度影响变化不大。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五53/185一元弱碱一元弱碱B的的pH的的计算算l若已知一元弱碱若已知一元弱碱B的初始的初始浓度度c0(B)和和Kb(B)，可，可以以计算算B溶液的平衡溶液的平衡组成和成和pH。注意条件！且当l一元共扼酸碱的酸（碱）解离常数Ka和Kb有如下关系：第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五54/185例例1：已知25时，0.200molL-1氨水的解离度为 0.95%，求c(OH),pH值和氨的解离常数。解：NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)c0 0.200 0 0ceq 0.200(1 0.95%)0.2000.95%0.2000.95%第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五55/185例例2：将2.45克固体NaCN配制成500 cm3的水溶液，计算此溶液的pH是多少。已知：HCN的Ka 为4.931010。解解：CN的浓度为的浓度为 2.45/(49.0 0.500)=0.100(mol/dm3)CN +H2O OH +HCN =Kw/Ka=1.00 1014/4.93 1010=2.03 105第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五56/185因为 c0(B)/Kb(B)=0.100/2.03 105 =4.93 103 500且c0(B)Kb(B)=0.10002.03105=2.0310-620Kw则 OH=Kb(B)c0（B）0.5=(2.03 105 0.100)0.5 =1.42 103(mol/dm3)pH=14.0 pOH=14.0 2.85=11.15第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五57/185酸度（酸度（Acidity Grade）与）与pH1l过去一直沿用的去一直沿用的pHpH表示溶液的酸碱度表示溶液的酸碱度 。lpHpH是溶液中是溶液中氢离子活度离子活度的一种的一种标度，也就是通常度，也就是通常意意义上上溶液酸碱程度的衡量溶液酸碱程度的衡量标准准。lpHpH值越越趋向于向于0 0表示溶液酸性越表示溶液酸性越强，反之，越，反之，越趋向向于于1414表示溶液碱性越表示溶液碱性越强，在常温下，在常温下pH=7pH=7的溶液的溶液为中性溶液。中性溶液。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五58/185酸度（酸度（Acidity Grade）与）与pH2l环境化学境化学中，中，酸度酸度指水中指水中能与能与强碱碱发生中和作用的生中和作用的全部物全部物质。l酸度是表征酸度是表征水中和水中和强碱能力碱能力的指的指标。它。它与水中的与水中的氢离子离子浓度度并不是一回事；并不是一回事；pH值仅表示表示呈离子状呈离子状态的的H+数量；数量；酸度表示酸度表示中和中和过程中程中可以与可以与强碱碱进行反行反应的的全部全部H+数量；数量；u包括包括原已原已电离离的和的和将会将会电离离的部分；的部分；u已已电离的离的H+数量称数量称为离子酸度离子酸度，它与，它与pH值是一致的。是一致的。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五59/185小结小结1 1：一元弱酸一元弱酸(弱碱弱碱)溶液溶液HH+和和pHpH值计算公式：值计算公式：注意适用条件!一元共扼酸碱的酸（碱）解离常数Ka和Kb有如下关系：且且l同理有第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五60/185小结2：一元弱酸（碱）相对强弱的判断相同温度下，相同温度下，解离常数解离常数Ka越大的酸越大的酸为较强的酸；的酸；采用采用解离度解离度表示，温度、表示，温度、浓度相同条件下，度相同条件下，越大越大，Ka越大，越大，pH越小，酸性越越小，酸性越强。弱酸酸性的弱酸酸性的强弱弱pH值也可以采用也可以采用pH计进行行测定。定。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五61/185三三.多元弱酸（弱碱）水溶液多元弱酸（弱碱）水溶液pHpH的计算的计算l多元弱酸的解离是分步进行的。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五62/185第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五63/185例5-4(p118)：计算0.010 molL-1H2CO3溶液中的 H3O+、H2CO3、HCO3、CO32、OH浓度及溶液的pH值（已知Ka1=4.210-7,Ka2=4.710-11）。解:H2CO3+H2O=H3O+HCO3-Ka1平衡浓度:0.01-x x x第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五64/185 Ka1/Ka2 103第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五65/185第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五66/185多元弱酸H2S的分步电离平衡 H2S：H2S +H2O H3O+HS K Ka1 a1=H=H3 3OO+HS HS /H2S =9.1 10 1088 HS+H2O H3O+S2 K Ka2a2 =H=H3 3OO+S S2 2 /HS/HS =1.1 10 101212l一般来一般来说说，第二步，第二步电电离离较较第一步第一步电电离更离更难难，K Ka1 a1 较较K Ka2 a2 大几个数量大几个数量级级。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五73/185多元弱酸弱碱结论多元弱酸弱碱结论：多元弱酸的解离是分步进行的。多元弱酸的解离是分步进行的。一般一般 ，溶液中的，溶液中的 H+主要来自于弱酸主要来自于弱酸的第一步解离，计算的第一步解离，计算 c(H+)或或 pH 时可只考虑第一步时可只考虑第一步解离。解离。（条件！）（条件！）二元弱酸中，二元弱酸中，c(B2-)Ka2，而与弱酸的初始浓度，而与弱酸的初始浓度无关。无关二元弱酸溶液中，二元弱酸溶液中，c(H3O+)2 c(B2-)。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五74/185多元弱酸弱碱结论（续）l4.多元弱碱（如多元弱碱（如Na2S,Na2CO3,Na3PO4等）的等）的情况与多元弱酸的相似，情况与多元弱酸的相似，计算算时用用Kb代替代替Ka 即即可。可。l5.两性物（两性物（H2PO4,HCO3 等）的酸碱性取决于等）的酸碱性取决于相相应酸常数和碱常数的相酸常数和碱常数的相对大小。（大小。（pH值的定量的定量计算本算本课不要求）不要求）l6.两种弱酸（弱碱）混合，当两者的两种弱酸（弱碱）混合，当两者的浓度相近且度相近且 Ka相差很大相差很大时，只考，只考虑 Ka 大的，大的，来来计算算 H3O+第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五75/185 多元弱酸多元弱酸(弱碱弱碱)溶液溶液HH+和和pHpH值值计算公式（计算公式（了解了解）：第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五76/185课堂堂练习 1l下列溶液均下列溶液均为0.10 mol/L，与等体，与等体积的水混的水混合后合后pH变化最小的是（化最小的是（）。）。A.HF B.HCN C.HCl D.HNO3B解析：解析：lpH变化大小的顺序与变化大小的顺序与H+变化大小的顺序相同。变化大小的顺序相同。l酸越弱，酸越弱，H+变化随酸的浓度变化越小。变化随酸的浓度变化越小。l四种酸中，四种酸中，HCN酸性最弱。酸性最弱。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五77/185课堂堂练习 2l下列溶液均下列溶液均为0.10 mol/L，其中，其中pH最小的最小的是（是（）。）。A.HF B.H2S C.H2SO4 D.HNO3C解析：解析：l溶液浓度相同，溶液浓度相同，pH的大小由解离出的的大小由解离出的H+决定。决定。lA、B为弱酸，为弱酸，C、D为强酸；但为强酸；但C为二元酸，第为二元酸，第一步完全解离后，第二步还部分解离。一步完全解离后，第二步还部分解离。l结合弱酸解离平衡常数的大小，四种酸酸性强弱结合弱酸解离平衡常数的大小，四种酸酸性强弱的顺序为：的顺序为：C D A B。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五79/185四四.盐溶液溶液pH的的计算算l水解反水解反应：任何物：任何物质与水的反与水的反应。l盐的水解的水解：盐解离出的离子与水解离出来的解离出的离子与水解离出来的H或或OH结合成合成弱弱电解解质，使溶液，使溶液pH发生生变化的化的过程。程。l盐类水解反水解反应是离子酸碱的是离子酸碱的质子子转移反移反应。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五80/1851.强酸弱碱盐（离子酸）(1)+(2)=(3)则l亦为水解平衡常数水解平衡常数第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五81/185第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五82/1852.弱酸强碱盐（离子碱）一元弱酸强碱盐（NaAc,NaCN等）的水溶液呈碱性碱性，因为弱酸阴离子在水中发生水解反应弱酸阴离子在水中发生水解反应。例：NaAc水溶液的水解常数。也是的解离常数，是质子碱-QQQ-Q-=+AcAc)Ac()HAc()Ac()OH()HAc()Ac(aq)OHHAc(aq)O(l)H(aq)Ac2baWbKKKcccKNaAc Na+Ac-第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五83/185 多元弱酸强碱盐多元弱酸强碱盐也呈碱性，它们在水中解离也呈碱性，它们在水中解离产生的阴离子都是多元离子碱，它们的水解是产生的阴离子都是多元离子碱，它们的水解是分分步进行步进行的。的。例如例如Na2S、Na3PO4等的水解。等的水解。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五84/185第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五85/185第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五87/1853.酸式盐 酸式盐溶液的酸碱性取决于其解离与水解趋势的相对大小，即取决于其酸常数和碱常数的相对大小。NaH2PO4 溶液溶液解离大于水解解离大于水解，显弱酸性；显弱酸性；相反，相反，Na2HPO4 溶液解离小于水解，溶液解离小于水解，显弱碱性。显弱碱性。解离解离水解水解第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五89/1854.弱酸弱碱盐（AB）AOH HBl弱酸弱碱盐溶液的酸碱性视水解产物的弱酸弱碱盐溶液的酸碱性视水解产物的第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五90/185l例第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五91/1855.影响盐类水解的因素：温度和浓度加热 稀释利于水解 盐的浓度：盐的浓度：c盐,水解度增大。稀释定律 温度：温度：水解反应为吸热反应，0，T,水解度增大。溶液的酸碱度：溶液的酸碱度：加酸加酸可引起盐类水解平衡盐类水解平衡的移动，例如加酸能抑制下述水解产物的生成：有些盐类,如Al2S3,(NH4)2S可以完全水解。第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五92/185例：例：l下列措施中，可以使弱酸弱碱下列措施中，可以使弱酸弱碱盐和弱碱和弱碱强酸酸盐的水解度都增大的是：（的水解度都增大的是：（）A.升高温度升高温度 B.降低温度降低温度C.增加增加盐的的浓度度 D.升高溶液的升高溶液的pH值A第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡2024/4/19 周五周五93/1856.盐类水解的抑制和利用水解的抑制和利用1l配制易水解配制易水解盐。如Na2S、SnCl2、SbCl3、Bi(N