1、MianyangMianyang normal university normal university2022-7-241第第6 6章章 酸碱平衡和酸碱滴定法酸碱平衡和酸碱滴定法以酸碱反应为基础的滴定方法以酸碱反应为基础的滴定方法MianyangMianyang normal university normal university2022-7-242电离理论电离理论质子理论质子理论6-1 酸碱平衡的理论基础酸碱平衡的理论基础MianyangMianyang normal university normal university2022-7-243一一.Brsted-Lowry theory
2、酸碱质子理论酸碱质子理论共轭酸共轭酸 共轭碱共轭碱 +H+conjugate acid conjugate base proton 酸碱共轭关系酸碱共轭关系 酸碱反应的实质酸碱反应的实质 酸碱的强度酸碱的强度理解质子酸碱理论：理解质子酸碱理论：HCl Cl-+H+MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2441 1、酸碱定义（酸碱质子理论）：、酸碱定义（酸碱质子理论）：酸：凡是能给出质子（酸：凡是能给出质子（H+）的物质是酸的物质是酸碱：凡是能接受质子的物质是碱碱：凡是能接受质子的物质是碱酸碱 H+HBB-H+Mia
3、nyangMianyang normal university normal university2022-7-245酸酸碱碱半半反反应应 共轭酸共轭酸 碱碱 +质子质子 2.酸碱半反应酸碱半反应 酸酸 共轭碱共轭碱 +质子质子 Proton donor Proton acceptor Proton HAc Ac-+H+NH4+NH3 +H+HCO3-CO32-+H+H6Y2+H5Y+H+通式通式:HA A-+H+MianyangMianyang normal university normal university2022-7-246酸碱可以是阳离子，阴离子，也可以是中性分子酸碱可以是阳离子
4、，阴离子，也可以是中性分子。有酸才有碱，有碱必有酸，酸中有碱，碱可变酸。有酸才有碱，有碱必有酸，酸中有碱，碱可变酸。NH4+、H2PO4-、HSO4-、H2OMianyangMianyang normal university normal university2022-7-2473、共轭酸碱对、共轭酸碱对+HAcAc-H+HAcAc-H2O+H3O+酸1 酸2碱1碱2H2O+H+H3O+MianyangMianyang normal university normal university2022-7-248酸1 酸2碱1碱2NH3NH4+H2OOH-由得失一个质子而发生共轭关系的一对由得失
5、一个质子而发生共轭关系的一对酸碱酸碱,称为称为共轭酸碱对共轭酸碱对 MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2494、水分子的两性、水分子的两性+H2OH3O+H2OOH-酸1 酸2碱1碱2质子自递常数质子自递常数141.0 10(25)C3wKOHH Olg14.00wwpKK MianyangMianyang normal university normal university2022-7-24105、酸碱反应实质酸碱反应实质实质实质:质子传递过程质子传递过程HClNH3NH4+Cl-+酸1 酸2碱1碱2结果结
6、果:各反应物转化为它们各自的共轭酸或共轭碱。各反应物转化为它们各自的共轭酸或共轭碱。MianyangMianyang normal university normal university2022-7-24116.6.酸碱反应的方向酸碱反应的方向 酸碱反应中，质子总是从强酸向强碱转移，酸碱反应中，质子总是从强酸向强碱转移，生成弱酸和弱碱。生成弱酸和弱碱。例如：例如：HCl+H2O=H3O+Cl-强酸强酸 强碱强碱 弱酸弱酸 弱碱弱碱HNO3+H2O=H3O+NO3-完全电离，在水中比完全电离，在水中比 H3O+更强的更强的 HNO3 一定会和强碱一定会和强碱 H2O 反应，生成反应，生成 H3
7、O+和弱碱和弱碱 NO3-MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2412二、酸碱解离平衡二、酸碱解离平衡1、解离常数：、解离常数：溶液中有以下弱酸、弱碱化学平溶液中有以下弱酸、弱碱化学平衡衡HAA-+H+解离平衡是一种动态平衡解离平衡是一种动态平衡aHAKHA酸的解离常数酸的解离常数BOH B+OH-碱的解离常数碱的解离常数bBOHKBOHMianyangMianyang normal university normal university2022-7-24132、酸碱的强弱、酸碱的强弱 酸碱的强弱定量地用酸碱的
8、酸碱的强弱定量地用酸碱的离解常数离解常数 、的的大小来表示。大小来表示。HAcH2OAc-+H3O+NH4+NH3+H2OH3O+HS-S2-+H2OH3O+强弱顺序：强弱顺序：HAc NH4+HS-bKaK51.8 10aK105.6 10aK1221.1 10aKMianyangMianyang normal university normal university2022-7-2414碱的离解常数碱的离解常数H2OAc-+HAcOH-OH-NH4+NH3+H2OOH-HS-S2-+H2O强弱顺序：强弱顺序：S 2-NH3 Ac-105.6 10bK51.8 10bK39.1 10bKMi
9、anyangMianyang normal university normal university2022-7-24153、共扼酸碱对、共扼酸碱对 、之间的关系之间的关系HAcH2OAc-+H3O+H2OAc-+HAcOH-bKaKaHAcKHAcbOHHAcKAc141.0 10(25)abwKKKCwbaKKKbwapKpKpK abwHAcOHHAcK KHOHKHAcAcMianyangMianyang normal university normal university2022-7-2416t 0C01020253040506014.9614.5314.1614.0013.831
10、3.5313.2613.0214.00wabpKpKpKwpK 水的解离是一个吸热反应，随着温度升高解离常水的解离是一个吸热反应，随着温度升高解离常数升高。但一般室温下可不考虑温度的影响数升高。但一般室温下可不考虑温度的影响MianyangMianyang normal university normal university2022-7-24174.弱酸弱碱解离的程度弱酸弱碱解离的程度酸性酸性 342HNOHClSOH 电离度电离度 酸碱的强度用电离度（解离度）来表示。根据解酸碱的强度用电离度（解离度）来表示。根据解离度的大小分为强电解质和弱电解质。离度的大小分为强电解质和弱电解质。强酸强碱
11、是强酸强碱是完全解离完全解离的强电解质；的强电解质；弱酸弱碱是弱酸弱碱是部分解离部分解离的弱电解质；的弱电解质；=已解离的分子数已解离的分子数/解离前原电解质的分子总解离前原电解质的分子总100%MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2418表观解离度表观解离度 强电解质（强电解质（KCl、NaOH、HCl）在水中的解离度应）在水中的解离度应该是该是100%，但是由实验测得解离度都小于，但是由实验测得解离度都小于100%？强电解质溶液，离子浓度大，离子间强电解质溶液，离子浓度大，离子间距离较小，离子间的吸引力和排斥
12、力显著距离较小，离子间的吸引力和排斥力显著，阳离子周围吸引较多阴离子、阴离子周，阳离子周围吸引较多阴离子、阴离子周围吸引较多阳离子，互相牵制，非完全自围吸引较多阳离子，互相牵制，非完全自由，所以测得由，所以测得“解离度解离度”小于小于100%，不，不代表实际解离情况代表实际解离情况表观解离度。表观解离度。？MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2419小结小结 !酸碱半反应不可能单独发生酸碱半反应不可能单独发生酸碱反应是两对酸碱反应是两对共轭酸碱对共轭酸碱对共同作用的结果共同作用的结果 酸碱反应的实质是酸碱反应的实
13、质是质子的转移质子的转移 酸碱的强弱定量地由解离常数大小来决定酸碱的强弱定量地由解离常数大小来决定MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2420练习题练习题1、H2O的共轭酸是的共轭酸是 ()A.H2O B.HAc C.H3O+D.OH-C2、根据酸碱质子理论，正确的说法是根据酸碱质子理论，正确的说法是 ()A.酸愈强，则其共轭碱愈弱酸愈强，则其共轭碱愈弱 B.H3O+是水溶液中的最强酸是水溶液中的最强酸 C.H3O+的共轭碱是的共轭碱是OH-D.OH-是水溶液中的最强碱是水溶液中的最强碱A、B、D 3、根据酸碱质
14、子理论下列化合物中不属于酸的是、根据酸碱质子理论下列化合物中不属于酸的是（）A.HCO3-B.NH4+C.HAc D.Ac-DMianyangMianyang normal university normal university2022-7-2421一、基本概念一、基本概念6-2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡 分析浓度是指在一定体积分析浓度是指在一定体积(或质量或质量)的溶液中所的溶液中所含溶质的量，亦称含溶质的量，亦称总浓度或物质的量浓度总浓度或物质的量浓度。通常以。通常以molL-1或或moldm-3为单位，用为单位，用c表示。表示。平衡浓度是指平衡状态时，在溶液中存在的每平衡浓
15、度是指平衡状态时，在溶液中存在的每种型体的浓度，用符号种型体的浓度，用符号 表示，其单位同上。表示，其单位同上。MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2422（一）质子平衡方程（一）质子平衡方程（proton balance equation,PBE）1、定义：定义：按照酸碱质子理论，酸碱反应的按照酸碱质子理论，酸碱反应的实质实质是质子的转是质子的转移，则得质子后的产物移，则得质子后的产物得到质子的摩尔数得到质子的摩尔数与失去质子与失去质子后的产物后的产物失去质子的摩尔数失去质子的摩尔数相等，按此列出的方程称相等，
16、按此列出的方程称质子平衡方程质子平衡方程（或称质子条件）（或称质子条件）,以以PBE为符号。为符号。2、用、用 途：途：根据质子条件，可得到溶液中浓度与有关组分根据质子条件，可得到溶液中浓度与有关组分浓度的关系式，即计算公式。浓度的关系式，即计算公式。MianyangMianyang normal university normal university2022-7-24233、方法：、方法：根据参考水准来写质子平衡方程。根据参考水准来写质子平衡方程。参考水准的选择：参考水准的选择：选择一些酸碱组分做参考，以它们作为水准选择一些酸碱组分做参考，以它们作为水准来考虑质子的得失。来考虑质子的得失。
17、通常是原始的酸碱组分通常是原始的酸碱组分，大大量存在并与质子转移直接有关的酸碱组分。量存在并与质子转移直接有关的酸碱组分。如原始酸碱组分本身及溶剂水等。如原始酸碱组分本身及溶剂水等。MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2424例例1 写出写出c molL-1 弱酸弱酸HB溶液的溶液的PBE参考水准参考水准得质子得质子失质子失质子HBH2OHHOHBHH+PBE：HOHBMianyangMianyang normal university normal university2022-7-2425例例2 写出写出c
18、molL-1 Na2HPO4溶液的溶液的PBE参考水准参考水准得质子得质子失质子失质子H2OHPO42-HHOHPO43-HH2HH+H2PO4-H3PO4PBE：3243442 HH POH POOHPOMianyangMianyang normal university normal university2022-7-2426例：例：NaHCO3(0.10molL-1)溶液中存在如下平衡关系：溶液中存在如下平衡关系：NaHCO3=Na+HCO3-HCO3-+H2O=H2CO3+OH-HCO3-=H+CO32-(MBE)(补充）补充）在平衡状态时，物质各型体的平衡浓度之和，在平衡状态时，物质
19、各型体的平衡浓度之和，必然等于其分析浓度。必然等于其分析浓度。物质在化学反应中所遵守物质在化学反应中所遵守的这一规律，称为的这一规律，称为物料平衡物料平衡(MBE)。物料平衡规律，平衡时：物料平衡规律，平衡时：Na+0.10 molL-1 HCO3-+H2CO3+CO32-0.10 molL-1MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2427例：写出含有例：写出含有2.0 10-3mol/LCu(NO3)2和和0.20 mol/L NH3的混合溶液的的混合溶液的MBE。334.0 10(/)NOmol L222233
20、 23 32233 43 5()()()()()2.0 10(/)CuCu NHCu NHCu NHCu NHCu NHmol L2223433 23 3223 43 5 ()()()()()0.20(/2345)NHNHCu NHCu NHCu NHCu NHCu NHmol LCu(NO3)2=Cu2+NO3-NH3+H2O=NH4+OH-Cu2+NH3=Cu(NH3)2+Cu2+2NH3=Cu(NH3)22+Cu2+3NH3=Cu(NH3)32+Cu2+4NH3=Cu(NH3)42+Cu2+5NH3=Cu(NH3)52+MianyangMianyang normal university
21、 normal university2022-7-2428（三）电荷平衡方程（补充）（三）电荷平衡方程（补充）在平衡状态，溶液中正离子所带电荷总数在平衡状态，溶液中正离子所带电荷总数与负离子所带电荷总数相等的数学表达式。与负离子所带电荷总数相等的数学表达式。例：写出例：写出 c mol/LNaCN溶液的溶液的CBE。解：溶液中存在的离子有：Na+,H+,CN-,OH-NaHCNOH cHCNOHCBE：MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2429例：写出例：写出c mol/L 的的Na2HPO4的的CBE。解：溶
22、液中存在的离子有：Na，HPO42，H2PO4，PO43，H，OHCBE：232444 23NaHOHH POHPOPOMianyangMianyang normal university normal university2022-7-2430 酸酸 碱碱 溶溶 液液 c(H+)的的 计计 算算物料平衡物料平衡电荷平衡电荷平衡质子条件质子条件c(H+)的精确表达式的精确表达式近似式近似式最简式最简式化学平衡关系化学平衡关系近似处理近似处理进一步近似处理进一步近似处理Proton Condition:溶液中溶液中酸失去质酸失去质子的数目子的数目等于碱得等于碱得到质子的到质子的数目数目。Mate
23、rial Balance:物质各型物质各型体的平衡浓体的平衡浓度之和等于度之和等于其分析浓度。其分析浓度。Charge Balance:溶液中正溶液中正离子所带正离子所带正电荷的总数电荷的总数等于负离子等于负离子所带负电荷所带负电荷的总数。的总数。MianyangMianyang normal university normal university2022-7-24316-3 溶液的酸碱性溶液的酸碱性（掌握）（掌握）一、强酸强碱溶液一、强酸强碱溶液pH计算计算二、一元弱酸弱碱溶液二、一元弱酸弱碱溶液pH计算计算四、两性物质的溶液四、两性物质的溶液(了解了解)五、缓冲溶液的五、缓冲溶液的pH计
24、算溶液计算溶液MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2432 现以现以HCl为例为例,在在cmolL-1HCl溶液中存在以下离解作用：溶液中存在以下离解作用：该溶液体系该溶液体系CBE为：为：一、强酸一、强酸(强碱强碱)溶液溶液pH计算计算H2O+H2O H3O+OH-HCl H+Cl-wKHClOHcH242wccKH H+OH-+Cl-Cl-=c pH=-lgc 近似求解近似求解精确式（精确式（c10-6molL-1）u一般一般HCl溶液浓度溶液浓度c10-6molL-1，忽略水的解离，近似求解。，忽略水的解离
25、，近似求解。MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2433 一元强碱溶液一元强碱溶液pH的计算的计算 以以NaOH溶液为例：溶液为例：NaOH Na+OH-CBE:OH-=Na+H3O+c10-6molL-1(可忽略水的解离可忽略水的解离)OH-c pOH-lgc 近似解近似解 c10-6molL-1 H2O+H2O H3O+OH-242wccKOHMianyangMianyang normal university normal university2022-7-24341、精确公式、精确公式PBE:H+=B-+
26、OH-精确精确公式公式弱酸弱酸:c mol/L HB H+B-H2O+H2O H3O+OH-awKHBKHHHawHKHBK(1)(1)aBHBHHBccccBHBBHBHK32()0aawawHKHK cKHK K二、一元弱酸二、一元弱酸(弱碱弱碱)溶液溶液pHpH计算（掌握）计算（掌握）部分解离MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2435cHc故awHKHBK2、近似公式、近似公式(弱酸初始浓度弱酸初始浓度 c mol/L)HBcH平衡时平衡时 aHK HB20aHHK c2()42aaaKKK cH近似公式
27、近似公式2awHK cK20awwacK cKKK当500,5%,时，可忽略50020awacK cKK如果时，5%,且 近似公式近似公式1MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2436最简式最简式cHc说明：说明：c/Ka500 时，最简式所得结果相对误差时，最简式所得结果相对误差2.2%，其准确满足通常计算的要求。其准确满足通常计算的要求。20,500awacKcKK如 果且，5 时aHK cawHKHBKMianyangMianyang normal university normal university2
28、022-7-2437一元弱碱水溶液的碱度计算一元弱碱水溶液的碱度计算50020bwbcK cKK如果时，且20bwwbcK cKKK当500,时，可忽略bOHKc2()42bbbKKK cOHbwOHK cK近似式近似式1近似式近似式2 2最简式最简式50020,bwbcKcKK如 果，且时MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2438例例 1 计算计算1.010-4 molL1的的 HAc溶液的溶液的pH值，已知值，已知Ka=1.76 10-5 H所以可忽略水电离的4.47pH 4591.0 101.76 101
29、.76 1020awcKK解：解：451.0105001.7610acK又因：又因：2()42aaaKKK cH=3.4010-5mol/LMianyangMianyang normal university normal university2022-7-2439(略略)将将0.2mol L-1 HAc与与0.2mol L-1 NaOH等体积混等体积混合后，求混合液的合后，求混合液的pH值值(HAc的的 Ka=1.810-5)。NaAc解：混合后为0.1mol/L溶液-1060.1 5.60 107.50 10(/)bOHcKmol L5.13pOH 145.138.87pH 141051.
30、00 105.6 101.80 10wbaKKK1011100.10.1 5.6 105.60 1020,5005.60 10bwbccKKK因且MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2440 以二元弱酸（以二元弱酸（H2A）为例。该溶液的为例。该溶液的PBE为：为：H+=OH-+HA-+2A2-因溶液为酸性，故因溶液为酸性，故OH-可忽略不计，由平衡关系：可忽略不计，由平衡关系：通常二元酸通常二元酸Ka1Ka2，即第二步电离可忽略，而且即第二步电离可忽略，而且H2A=c-H+,于是上式可以写为：于是上式可以写为：
31、121221222221aaaaaKH AK KH AKH AKHHHHH121()aaKH AKcHHHAHH2110aaHKHK cMianyangMianyang normal university normal university2022-7-2441 求解：求解：与一元弱酸相似（因二元弱酸与一元弱酸相似（因二元弱酸Ka1Ka2）2111()42aaaKKK cH2110aaHKHK c111.20500awaccKKK当时，且时，2111()42aaaKKK cH112.20500awaccKKK当时，且时1aHK cMianyangMianyang normal universi
32、ty normal university2022-7-2442(二二)多元弱碱溶液多元弱碱溶液 也可按一元弱碱处理也可按一元弱碱处理（因二元弱酸（因二元弱酸Kb1Kb2）112.20500bwbccKKK当时，且时111.20500bwbccKKK当时，且时2111()42bbbKKK cOH1bOHKcMianyangMianyang normal university normal university2022-7-2443例例3：计算：计算0.1000 mol.L-1 Na2CO3溶液的溶液的pH值值.148271102.40 104.17 10wbaKKK4121.78 10wbaKK
33、K解：解：4110.10001.801020,500bwbccKKK且因：因：413110.10 1.78 104.22 10bOHccKmol Lmol L14.002.3711.63pH 2.37pOH MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2444五、同离子效应和盐效应五、同离子效应和盐效应同离子效应同离子效应 在弱电解质溶液中，加入与该弱电解质含有在弱电解质溶液中，加入与该弱电解质含有相同离子的强电解质后，使得弱电解质的电离平相同离子的强电解质后，使得弱电解质的电离平衡向左移动，从而降低弱电解质电离度的作用
34、。衡向左移动，从而降低弱电解质电离度的作用。例：例：HAc +NaAc ,HAc的离解度降低。的离解度降低。NH3H2O +NH4Cl，NH3H2O的离解度降低。的离解度降低。HAc +HCl ，HAc的离解度降低。的离解度降低。MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2445例例:在在1升升0.1mol/L HAc溶液中加入溶液中加入0.1mol NaAc晶体（体积不变）晶体（体积不变）,计算溶液中氢离子浓度计算溶液中氢离子浓度及离解度。及离解度。解：解：HAc =H+Ac-初：初：0.1 0 0.1 平：平：0.
35、1-x x 0.1+x x(0.1+x)Ka=1.7610-5 0.1x因因 c/Ka500，故故 0.1+x0.1 0.1x0.1x=1.7610-5 (mol/L)a=1.7610-5/0.1=0.0176%未加未加NaAc时，时，c(H+)=1.3310-3 molL-1 pH=2.88 a=1.33 10-3/0.1 =1.33%MianyangMianyang normal university normal university2022-7-2446盐效应盐效应 在弱电解质溶液中加入与弱电解质在弱电解质溶液中加入与弱电解质不相同离不相同离子的强电解质（子的强电解质（NaCl），使弱电解质的离解度，使弱电解质的离解度稍稍增大，这种作用称为盐效应。稍稍增大，这种作用称为盐效应。例：例：HAc+NaCl HAc 的离解度稍增大。的离解度稍增大。HAc+NaAc 既有既有同离子效应同离子效应也有也有盐效应盐效应。只不过同离子。只不过同离子效应比盐效应大得多。效应比盐效应大得多。
