大学精品课件：第05章解离平衡.PPT

1、第五章 酸碱解离平衡, 5.5 缓冲溶液, 5.4 盐的水解平衡, 5.3 弱酸和弱碱的解离平衡, 5.2 水的解离平衡和溶液的pH, 5.1 酸碱质子理论简介, 5.1 酸碱质子理论简介,*5.1.2 酸和碱的相对强弱,5.1.1 酸碱质子理论的基本概念,酸：凡是能释放出质子（H+）的任何分子或离子。 （质子的给予体） 碱：凡是能与质子（H+）结合的分子或离子。 （质子的接受体）,5.1.1 酸碱质子理论的基本概念,酸 H+ +碱,例：HAc的共轭碱是Ac ， Ac的共轭酸是HAc， HAc和Ac为一对共轭酸碱。,两性物质： 既能给出质子，又能接受质子的物质。,酸 H+ + 碱, 酸碱解离反

2、应是质子转移反应。, 水是两性物质，它的自身解离反应也是质子转移反应。,酸(1),碱(2),酸(2),碱(1),HF(aq) H+ + F(aq),H+ + H2O(l) H3O+(aq),HF(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + F(aq),H2O(l)+H2O(l) H3O+(aq) +OH(aq),酸(1),碱(2),酸(2),碱(1), 盐类水解反应也是离子酸碱的质子转移反应。例如NaAc水解：,酸(1),碱(2),酸(2),碱(1),NH4Cl水解：,酸(1),碱(2),酸(2),碱(1),Ac+H2O OH + HAc,+ H2O H3O+ + NH3, 非水溶液中的酸

3、碱反应，也是离子 酸碱的质子转移反应。例如NH4Cl的生成：,液氨中的酸碱中和反应：,区分效应：用一个溶剂能把酸或碱的相 对强弱区分开来，称为溶剂的“区分效应”。 例如：H2O可以区分HAc，HCN酸性的强弱。,拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的作用，称为溶剂的“拉平效应”。,酸和碱的强度是指酸给出质子的能力和碱接受质子的能力的强弱。,*5.1.2 酸和碱的相对强弱,HCl HAc HCN,水对强酸起不到区分作用，水能够同等程度地将HClO4，HCl，HNO3等强酸的质子全部夺取过来。,选取比水的碱性弱的碱，如冰醋酸为溶剂对水中的强酸可体现出区分效应。例如上述强酸在冰醋酸中不完全解离，酸性强度

4、依次为：,HIHClO4HClH2SO4HNO3,酸越强，其共轭碱越弱； 碱越强，其共轭酸越弱。, 5.2 水的解离平衡和溶液的pH,5.2.2 溶液的pH,5.2.1 水的解离平衡,5.2.3 酸碱指示剂,5.2.1 水的解离平衡,H2O (l) + H2O(l) H3O+ (aq) + OH(aq),H2O (l) H+ (aq) + OH(aq), 水的离子积常数，简称水的离子积。,25纯水：c(H+)= c(OH)=1.010-7molL-1,100纯水：,=1.010-14,=5.4310-13,T ， ,5.2.2 溶液的pH,常温下，,较准确地测定溶液的pH： pH试纸； 精确地

5、测定溶液的pH： pH计。,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,5.2.3 酸碱指示剂, 5.3 弱酸、弱碱的解离平衡,5.3.2 多元弱酸的解离平衡,5.3.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡,1.一元弱酸的解离平衡,5.3.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡,HA (aq)+H2O(l) H3O+(aq)+A(aq),越大，酸性越强。,初始浓度/molL-1 0.10 0 0,平衡浓度/molL-1 0.10x x x,x=1.3103,HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq

6、),例5-1：计算25时，0.10 molL-1 HAc溶液中 H3O+、Ac、HAc、OH的浓度及溶液的pH。,解：,解离度(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,= c (H3O+)c(OH),与 的关系：,HA(aq) H+(aq) + A(aq),平衡浓度/(molL-1) c c c c,稀释定律：在一定温度下( 为定值)，某弱电解质的解离度随着其溶液的稀释而增大。,2. 一元弱碱的解离平衡,解： pH=11.27 时， pOH=2.7

7、3 ， c(OH-)=1.9 10-3 molL-1，,则： c( )=1.9 10-3 molL-1，,=1.810-5,5.3.2 多元弱酸的解离平衡,例5-3：计算 0.010 molL-1 H2CO3溶液中的 H3O+, H2CO3, ， 和OH的浓度以及溶液的pH。,x + y + z x， x y x,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 时， c(酸根离子) ，而与弱酸的初始浓度 无关。, 对于二元弱酸，若 c(弱酸)一定时， c(酸根离子)与 c (H3O+

8、)2 成反比。, 5.4 盐的水解平衡,5.4.3 弱酸弱碱盐的水解,5.4.2 强碱弱酸盐(离子碱)的水解,5.4.1 强酸弱碱盐(离子酸)的水解,5.4.4 酸式盐溶液的酸碱性,(1) + (2) = (3) 则,5.4.1 强酸弱碱盐(离子酸)的水解,ceq /(molL-1) 0.10-x x x,解：,例5-4：计算 0.10molL-1 NH4Cl溶液的pH和 的解离度。,x=7.510-6,x(H3O+)=7.510-6 molL-1 pH=5.12,%,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。,溶液的酸碱度：加酸可以引起盐类水

9、解平衡 的移动，例如加酸能抑制下述水解产物的生成。,NaAc , NaCN一元弱酸强碱盐的水溶液呈碱性，因为弱酸阴离子在水中发生水解反应。如在NaAc水溶液中：,5.4.2 强碱弱酸盐(离子碱)的水解,多元弱酸强碱盐也呈碱性，它们在水中解离产生的阴离子都是多元离子碱，它们的水解都是分步进行的。如：Na2CO3的水解：,例5-5：计算25时 0.10molL-1 Na3PO4溶液的pH。,ceq/ (molL-1 ) 0.10 x x x,解：,5.4.3 弱酸弱碱盐的水解,解离大于水解， NaH2PO4溶液显弱酸性； 相反,Na2HPO4溶液解离小于水解,显弱碱性。 思考：其相关常数等于多少？

10、,5.4.4 酸式盐溶液的酸碱性, 5.5 缓冲溶液,5.5.3 缓冲溶液的选择与配制,5.5.2 缓冲溶液pH的计算,5.5.1 同离子效应与缓冲溶液,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。,平衡移动方向,5.5.1 同离子效应与缓冲溶液,1. 同离子效应,例5-6：在 0.10 molL-1 的HAc 溶液中，加入 NH4Ac (s)，使 NH4Ac的浓度为 0.10 molL-1。计算该溶液的 pH和 HAc的解离度。,x = 1.810-5 c(H+) = 1.810-5 molL-1,0.10 x 0.10,0.10 molL

11、-1 HAc溶液：pH = 2.89， = 1.3%,解： HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq),ceq / (molL-1) 0.10 x x 0.10 + x,c0/ (molL-1) 0.10 0 0.10,pH = 4.74， = 0.018%,50mLHAcNaAc c(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1 pH = 4.74,缓冲溶液：具有能保持本身pH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的溶液)。,加入1滴(0.05ml) 1molL-1 HCl,加入1滴(0.05ml) 1molL-1 NaOH,实验：,50ml纯水p

12、H = 7 pH = 3 pH = 11,pH = 4.73 pH = 4.75,2. 缓冲溶液,3. 缓冲作用原理,加入少量强碱或加入少量强酸：,因为：ca x ca ，cb + x cb,ceq / (molL-1) ca x x cs + x,5.5.2 缓冲溶液pH的计算,例5-7：在 50.0mL 0.150molL-1 NH3 (aq)和 0.200 molL-1 NH4Cl缓冲溶液中，加入1.0mL 0.100 molL-1的HCl溶液。计算加入HCl溶液前后溶液的pH各为多少？,解：加入 HCl 前：,加入 HCl 后：,加HCl前浓度/(molL-1),0.150-0.0020-x 0.200+0.0020+x x,0.150 0.200,加HCl后初始浓度/(molL-1),0.150-0.0020 0.200+0.0020,平衡浓度/(molL-1),5.5.3 缓冲溶液的选择与配制,所选择的缓冲溶液，除了参与和 H+或 OH 有关的反应以外，不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；,欲配制的缓冲溶液的 pH 值,应选择的缓冲组分, 若 或 与所需pH不相等，依所需pH调整,