1、酸碱平衡,学习要求： 掌握酸碱质子理论； 掌握水的酸碱平衡、PH的计算； 掌握同离子效应及其有关计算； 掌握缓冲溶液的配制及其PH的计算； 掌握盐类的水解反应及其影响因素。,教学内容：酸碱质子理论与酸碱平衡 水的离解与溶液的PH值 弱酸弱碱的离解平衡 同离子效应和缓冲溶液 盐类的水解,酸：凡是能释放出（提供）质子（H+）的物质。 （质子的给予体）也叫质子酸,一、酸碱定义：,碱：凡是能接受质子（H+）的物质。 （质子的接受体）也叫质子碱,酸碱两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质。,酸碱质子理论与酸碱平衡,酸 H+ +碱,两性物质：HCO3-、 HSO4-、H2O,例：HAc的共轭碱是Ac ，
2、Ac的共轭酸HAc，HAc和Ac为一对共轭酸碱。,酸 H+ + 碱,酸碱共轭关系：,1、酸的强弱是指酸给出质子的能力的强弱。,二、酸碱的强弱,酸给出质子的能力越强，其酸性越强,2、碱的强弱是指碱接受质子的能力的强弱。,3、酸越强，其共轭碱碱性越弱；碱越强，其共轭酸酸性越弱。,碱接受质子的能力越强，其碱性越强。,三、酸碱反应,强酸(1),强碱(2),弱酸(2),弱碱(1),+,H2O(l)+H2O(l) H3O+(aq) +OH(aq),+,酸碱反应的方向：,HClNH3 NH4+ Cl,例题,1、下列分子或离子哪些是酸？哪些是碱？哪些是两性物质？ HCO3- 、NH4+、NH3、ClO-、H2
3、O 2、写出下列各质子酸的共轭碱： HSO4- 、HCN、 H2O 3、写出下列各质子碱的共轭酸： HSO4- 、 Ac- 、H2O,水的离解与溶液的PH值,一、强电解质溶液 强电解质溶液离子互吸理论 ：强电解质在水中是完全离解的，但由于在溶液中的离子浓度较大，阴，阳离子之间的静电作用比较显著，在阳离子周围吸引着较多的阴离子；在阴离子周围吸引着较多的阳离子。这种情况好似阳离子周围有阴离子氛，在阴离子周围有阳离子氛。离子在溶液中的运动受到周围离子氛的牵制，并非完全自由。由于离子间的相互牵制，致使离子的有效浓度表现得比实际浓度要小，如0.1molL-1的KCI溶液，K+和CI的浓度都应该是0.1m
4、olL1，但根据表观离解度计算得到的离子有效浓度只有0.086molL1。通常把有效浓度称为活度（a），活度与实际浓度（c）的关系为 a=f c 式中f为活度系数。,二、水的离解平衡,H2O (l) H+ (aq) + OH(aq), 水的离子积常数，简称水的离子积,25纯水：,100纯水：,=1.010-14,=5.4310-13,T ， ,三、溶液的pH值,1、pH值的定义：,（25）,2、溶液的酸碱性与pH的关系,酸性溶液 pH7,变色范围 酸色 中间色 碱色 甲基橙 3.1 4.4 红 橙 黄 酚 酞 8.0 10.0 无色 粉红 红 石 蕊 3.0 8.0 红 紫 蓝,四、溶液pH值
5、的测定,1、酸碱指示剂,2、pH试纸：将试纸用多种酸碱指示剂的混合溶液浸透后，经晾干制成，对不同的pH溶液显不同的颜色。如：广泛pH试纸等,3、pH计（酸度计）,作业,P72 2 P74 1（同时计算pOH和c(OH-)）2,弱酸弱碱的离解平衡,一、一元弱酸、弱碱的离解平衡 1、一元弱酸的离解平衡,HAc(aq) H+(aq)+Ac(aq),初始浓度/molL-1 C0 0 0,变化的浓度/molL-1 cH+ cH+ cH+,平衡浓度/molL-1 c0 cH+ cH+ cH+,Ka (HAc) =,c(H+) c(Ac-) ,c (HAc) ,=,c(H+) 2,c0 cH+,1、离解常数
6、Ka的意义：,如：25时，醋酸的离解常数为1.7510-5， 次氯酸的离解常数为2.810-8，,一般离解常数10-7， 为极弱酸；10-4， 为弱酸；10-210-3，为中强酸。,代表弱酸的离解程度-离解常数越大，弱酸离解程度越强，酸性越强。,2、解离度(a),HAc(aq) H+(aq)+Ac(aq),初始浓度/molL-1 C0 0 0,平衡浓度/molL-1 Ceq,C0 Ceq C0 Ceq,与 的关系：,HA(aq) H+(aq) + A(aq),平衡浓度 c c c c,初始浓度 c 0 0,变化的浓度 c c c,稀释定律：在一定温度下( 为定值)，某弱电解质的离解度随着其溶液
7、的稀释而增大。,当c/ka500时， =Ka/c,C(H+) = c=Kac,初始浓度/molL-1 0.10 0 0,平衡浓度/molL-1 0.10x x x,x=1.3103,例：己知25时，K（HAc）=1.7510-5。计算该温度下0.10molL-1的HAc溶液中H+、Ac-的浓度以互溶液的pH，并计算该浓度下HAc的离解度,HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq),离解度(a),c(H3O+) = c(Ac) = 1.3103 molL-1,c(HAc)=(0.10-1.3103)molL-10.10molL-1,c(OH) =7.71012 molL-1,=
8、c(H3O+)c(OH),二、一元弱碱的解离平衡,c(NH4+) c(OH-) ,Kb (NH3H2O) =,c (NH3H2O) ,离解常数Kb的意义： 代表弱碱的离解程度，离解常数越大，弱碱离解程度越强，碱性越强。,1、离解常数,NH3H2O,NH4+ +,OH-,当c/kb500时， =Kb /c,C(OH-) = c=Kbc,2、与 Kb的关系,c0 0.200 0 0,例：已知25时， 0.200molL-1氨水的离解度为 0.95%，求c(OH), pH值和氨的离解常数。,解：,ceq 0.200(1 0.95%) 0.2000.95% 0.2000.95%,NH3H2O,NH4+
9、 +,OH-,0.200 0 0,解：,0.200(1 0.95%) 0.2000.95% 0.2000.95%,NH3H2O,NH4+ +,OH-,mol/L,例题：计算 0.010 molL-1 H2CO3溶液中的 H3O+, H2CO3, ， 和OH的浓度以及溶液的pH值。,已知：,C(H+),+,、,C(H+),解：,根据第一步电离计算C(H+)、C(OH-)和溶液的pH,结论：, 多元弱酸的解离是分步进行的，一般 。溶液中的 H+主要来自于弱酸的第一步解离，计算 c(H+)或 pH 时可只考虑第一步解离。,对于二元弱酸 ，当Ka1Ka2 时， c(酸根离子) Ka2，而与弱酸的初始浓
10、度无关。,作业,P73 12（1）（5） P74 4、7,同离子效应和缓冲溶液,例：在 0.10 molL-1 的HAc 溶液中，加入 NaAc (s)，使 NaAc的浓度为 0.10 molL-1，计算该溶液的 pH值和 HAc的解离度。,解：,0.10 molL-1 HAc溶液未加NaAc 前：,cH+ = 1.310-3 ， pH = 2.89， = 1.3%,ceq / (molL-1) 0.10 cH+ cH+ 0.10 + cH+,c0/ (molL-1) 0.10 0 0.10,HAc(aq) H+(aq)+Ac(aq),0.10 molL-1 HAc溶液中加NaAc 后：,75
11、,c(H+) = 1.810-5 molL-1,75,x = 1.810-5,75,pH = 4.74， = 0.018%,同离子效应：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解离度降低的现象。,一、同离子效应,平衡移动方向,Na+,HAc(aq) H+(aq) + Ac(aq),50mL纯水中加入1滴1molL-1 HCl,50mL纯水中加入1滴1molL-1 NaOH,pH = 11,50mL纯水,1,2,3,pH = 7,pH = 3,50mLHAc-NaAc溶液c(HAc)=c(NaAc),50mLHAc-NaAc溶液中加入1滴1molL-1 HCl,50m
12、LHAc-NaAc溶液中加入1滴1molL-1NaOH,pH = 4.75,1,2,3,pH = 4.74,pH = 4.73,具有能保持本身pH值相对稳定性能的溶液(也就是不因加入少量强酸或强碱而显著改变pH值的溶液)。,二、缓冲溶液,组成：,弱酸弱酸盐,弱碱弱碱盐,定义：,1、 弱酸弱酸盐(HA-A)：,由于同离子效应的存在，通常用初始浓度c0(HA) ,c0(A)代替c(HA) ,c(A) 。,三、缓冲溶液pH值的计算,2、 弱碱 弱碱盐（BBH+）,pH=14-pOH,由于同离子效应的存在，通常用初始浓度 代替平衡浓度 。,所选择的缓冲溶液，除了参与和 H+或 OH 有关的反应以外，不
13、能与反应系统中的其它物质发生副反应；,缓冲溶液的选择和配制原则：, 或 尽可能接近所需溶液的pH值；, 若 或 与所需pH不相等，依所需pH调整,四、缓冲范围和缓冲能力,缓冲容量：单位体积缓冲溶液的pH值改变1个单位时，所需加入的一元强酸或一元强碱的物质的量。molL-1pH-1,作业,P74 10、11、14,一、水解反应的定义：,盐溶液的酸碱平衡（盐类的水解）,盐类的阴离子或阳离子和水解离出来的H+或OH-结合并生成弱酸或弱碱的反应。,1、强酸弱碱盐（离子酸）,二、盐类的水解类型,H2O H+ , ,水解常数 C(H+) = C, OH- 1/b,水解度 h （ C),2. 弱酸强碱盐（离子碱）,水解常数 a水解度 h （a C)C(OH-) = Ca,3. 弱酸弱碱盐,水解常数 a,三、影响盐类水解的因素,盐的浓度： c盐 , 水解度增大。,总之，加热和稀释都有利于盐类的水解。, 温度：水解反应为吸热反应， 0 ，T, ，水解度增大。,溶液的酸碱度：加酸可以引起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。,盐的本性：水解常数 , 水解度越小。,有些盐类，如Al2(SO4)3、FeCl3 可以水解产生氢氧化物胶体，具有吸附作用（作净水剂）。,配制溶液及置备纯品时，须抑制水解（加酸）,四、水解反应的应用：,作业,P73 17（1）（3） P75 20、21,
