1、第 8 章酸碱解离平衡主 要 内 容弱酸和弱碱的解离平衡盐的水解电解质溶液理论和酸碱理论的发展123对酸碱的认识波义耳波义耳1627年出生于爱尔兰的一个伯爵家庭。1662年提出描述气体性质的波义耳定律，1663年总结出酸碱的特征。酸具有溶解别的物质的能力，能使某些蓝色植物染料变红。碱具有滑腻的感觉，具有洗涤作用，能溶解油和硫，具有使酸的性质消失的能力。阿仑尼乌斯1887年瑞典化学家阿仑尼乌斯提出了酸碱的电离理论。认为酸就是在水溶液中电离产生H+的物质；碱就是在水溶液中电离产生OH- 的物质。阿伦尼乌斯认为电解质在水中是电离的，但这种电离都是不完全的，存在电离平衡。1. 解离平衡常数81 弱酸和
2、弱碱的解离平衡811 一元弱酸、弱碱的解离平衡醋酸的解离平衡可表示成HAc H+ + AcHAc+ H2O H3O+ + Ac或酸式解离的解离平衡常数用 表示。K aKa = H+AcHAcH+, Ac 和HAc 分别表示H+, Ac和HAc的平衡浓度。HAc H+ + Ac设c0 为HAc的起始浓度，则：HAc H+ + Ac起始浓度： c0 0 0平衡浓度： c0 H+ H+ H+Ka = H+2c0H+当 c0H+，则：Ka =H+2c0适用条件：(2) 一元弱酸体系。(1) c0 400 Ka；所以： H+ = Kac0Ka =H+2c0首先判断c0与 400 Ka之间的关系！弱碱的碱
3、式解离平衡常数用 表示。K bKb =NH4+OHNH3 H2ONH3H2O NH4+ + OH设氨水的起始浓度为c0，则：Kb =OH2c0OH当 c0 400 Kb 时，近似计算为:OH = Kbc0Ka和Kb是量纲为1的常数；Ka和Kb与反应方程式写法有关；Ka和Kb与初始浓度无关，只与反应本身和温度有关，但由于弱电解质解离过程的热效应不大，所以温度变化对二者影响较小。Ka和Kb表示弱酸、弱碱的解离趋势大小；HAc H+ + AcKa = H+2c0H+H+ = Kac0NH3H2O NH4+ + OHKb =OH2c0OHOH = Kbc02. 解离度 ()%100 弱酸的初始浓度 浓
4、度平衡时已经解离的弱酸HAc H+ + Ac- = H+c0 Kac0=NH3H2O NH4+ + OH Kbc0=起始浓度c0 越小，解离度a 值越大。例81 求 0.01 moldm3 的HF 溶液的H+ ，已知 HF的 Ka = 6.3 104解： =c0Ka0.016.3 104 15 400 Ka，符合近似计算条件。解：解得 H+ = 1.34 103，pH = 2.873= 1.34 103H+ = Kac0 = 100 %HAc已解离 HAc起始= 1.34 %续解：设平衡时解离掉的HAc 为xKa =H+AcHAc = 1.8 105x = 1.33 103 pH = 2.87
5、6 = 1.33 %平衡浓度 0.10 x x x起始浓度 0.10 0 0HAc H+ + Ac例：取50.0 mL0.10 molL-1某一元弱碱溶液与20.0 mL0.10 molL-1 HCl 溶液混合，将混合溶液稀释到100.0 mL时，此溶液的pH = 9.25，求此一元弱碱的Kb。解： 设一元弱碱为ROH则 ROH + HCl= RCl+ H2O05.0100 1.050 02.0100 1.020 ROH 过量，则ROH R+ + OH-平衡浓度 0.03 x 0.02+x x起始浓度 0.05-0.02 0.02 0ROH 过量，则ROH R+ + OH-平衡浓度 0.03
6、x 0.02+x x起始浓度 0.05-0.02 0.02 0xxxKb 03.0)02.0(已知溶液pH = 9.25，则OH = 1.810-555555102.103.0 108.102.0 )108.103.0(108.1)108.102.0(bK 则例：将0.10 molL-1 HAc与0.10 molL-1 HCN 等体积混合，计算溶液中的 H+、Ac、CN。已知Ka(HAc) = 1.8 105, Ka(HCN) = 6.2 1010解： HAc+ HCN 2H+ + Ac+ CN平衡浓度：0. 05-x 0. 05-y x+y x y(1) 108.105.0 )( )( 5
7、xyxHAcAcHHAcKa(2) 102.605.0 )( )( 10 yyxHCNCNHHCNKa(1)/(2) 得 x/y= 0.29 105 , 分别代入(1)、(2)得 x = 9.510-4 y = 3.310-8x + y = 9.510-4 由于 ，体系中的H+完全由HAc的解离决定。)( )( HCNKHAcK aa 起始浓度： 0.05 0 0c0 400 Ka， = 9.510-4H+ = Kac0HAc H+ + AcAc = 9.510-4HCN H+ + CNCN = 3.310-83. 同离子效应例83 计算 0.10 moldm3 HAc的H+ 及HAc的解离度
8、；若向其中加入固体 NaAc，使 Ac 的浓度达到 0.20 mol dm3，再求 H+ 及 HAc 的解离度。已知 Ka = 1.8 105 c0 400 Ka H+ = 1.34 103，= 1.34100%= 1.8 105H+ = Kac0加入 NaAc 后 Ac = 0.20 mol dm3= 1.8 105Ka =H+(0.20 + H+)0.10H+0.20 H+0.10H+ = 9.0 106 moldm3， = 9.0 103 %，t平 0.10 H+ H+ 0.20 + H+ HAc H+ + Ac H+ = 1.34 103 mol dm3 = 1.34 % H+ = 9
9、.0 106 moldm3， = 9.0 103 %，解离度减小在弱电解质的溶液中，加入与其具有相同离子的强电解质，从而使解离平衡左移，降低弱电解质的解离度的现象即为同离子效应。812 水的解离平衡和溶液的pH1. 水的离子积常数 (Kw)Kw = H+ OHH2O（l） H+（aq）+ OH(aq)T升高时，Kw值变大；降低时，Kw值变小。H2O H+ + OH H 0 吸热反应T/K 278 288 298 308 318Kw/1014 0.19 0.46 1.0 2.1 3.9非常温时， H+ = OH 表示中性。常温下， H+ = 107 moldm3表示中性。常温下，Kw = 1.0
10、 1014 。2. 溶液的pH 值pH 表示 lgH+ pOH 表示 lgOH常温时， H+ OH = 1.0 1014常温时中性溶液，pH = pOH= 7中性溶液的根本标志是pH = pOH。非常温时中性溶液，pH = pOH= 73. 酸碱指示剂（不要求）甲基橙表示为HIn:HIn In+ H+ Ki= 4 104 红色 黄色HIn In+ H+加入H+: 红色加入OH:黄色HIn In+ H+ Ki = 4 104 Ki =H+InHInHIn InKiH+=当 H+ = Ki,即pH = pKi时，显橙色；当 10 显红色；HInIn当 10 显黄色；InHIn指示剂的变色范围：pH = pKi 1理论变色点红黄12.013.0达旦黄红无色8.210.0酚 酞亮黄红6.88.0中性红蓝黄6.07.6溴百里酚蓝蓝黄3.04.6溴酚蓝黄红3.24.4甲基橙碱 色酸 色变色范围pH指示剂常见的几种酸碱指示剂813 多元弱酸的解离平衡H3PO3H2CO3, H2S, H2SO3二元酸H3PO4, H3ASO4三元酸多元酸在水中是分步电离的：H2S H+ HSK1 =H+HSH2S = 1.110-7HS H+ S2K2 =H+S2HS = 1.310-13二元弱酸的 H+ 由第一步解离决定;溶液的 HS H+ ;S2在数值上等于K2。
