电力平衡与溶液酸碱性.ppt

第五章电力平衡与溶液酸碱性,问：下列物质中哪些属于强电解质？哪些属于弱电解质？,NaCl,NH3,Na2SO4,HAc,H3PO4，NaOH,强电解质,在水中完全解离的化合物,弱电解质,在水中部分解离的化合物,主要内容：,酸碱质子理论电解质在水溶液中的状况水溶液中的质子转移平衡酸碱溶液中有关离子浓度的计算难溶电解质的沉淀平衡,第一节酸碱质子理论,问：下列物质哪些是酸？哪些是碱？,HCl,NaCl,HAc,NaAc,NH3,H3O+,H2O,OH-,Na2CO3,NaHCO3,酸,酸,酸,碱,碱,碱,碱,一、酸碱的定义,注意到酸或碱可以是离子！,练,例：请找出下列共轭酸碱对,HAcNaAc,H3O+H2O,NH4ClNH3,H2CO3NaHCO3,H2CO3Na2CO3,H2ONaOH,Al(H2O)63+Al(H2O)4(OH)2+,Al(H2O)5(OH)2+,NaHCO3,二、酸碱反应的实质,酸1,酸2,碱1,碱2,酸碱反应的实质：两对共轭酸碱对之间的质子转移过程。,练习,1、酸碱的强弱与本性有关(同一溶剂),2、酸碱的强弱与溶剂的性质有关(同一溶质),医学上物质的酸碱性强弱，仅指在水溶液中的情况。,例：,在水溶液中，最强的酸,最弱的碱,最强的碱,最弱的酸,H3O+,H2O,OH-,H2O,第二节完返回,三、酸碱的强度,例：判断,酸的强度,HCl,HAc,碱的强度,Cl-,Ac-,第二节弱电解质的电离平衡,一、强电解质和弱电解质（一）电解质1、在溶液中完全电离的是强电解质2、在溶液中部分电离的是弱电解质,=,已电离的分子数,分子总数,x100,二、强电解质溶液的理论,（二）电离度,2、离子的活度和活度因子,活度a,电解质溶液中实际上可起,作用的离子的浓度。,a=yc,活度因子,理论浓度,0y1,问：y愈大，离子间相互作用是否愈强？,y反映了溶液中离子之间相互牵制作用的大小。,答：正好相反,离子强度I,溶液中存在的离子所,产生的电场强度的量度,I=,1,2,(c1z12+c2z22+,),=,1,2,cizi2,c愈大和z愈大，I愈大，y愈小。,第三节溶液的酸碱性和pH值,一、水的质子自递作用和水溶液的pH值,平衡时：,H2O,H2O,OH-,H3O+,K=,OH-,H3O+,H2O2,OH-,H3O+,H2O2,KH2O2=,KW,水的质子自递常数(离子积),24纯水，OH-=H3O+=,1.00 x10-7,KW=,(1.0010-7)2=,1.0010-14,在任意水溶液中,OH-H3O+=KW,pH=-lgH3O+，,pOH=-lgOH-,-lgH3O+,-lgOH-,=-lgKW,14,pOH+,pH=,问：0.10mol/LNaOH溶液中的OH-为,，pOH为,H3O+为,，pH为,0.10mol/L,1,1.00 x10-13mol/L,13,;,.,二、酸、碱在水溶液中的质子转移平衡,（一）质子转移平衡及平衡常数,初始,平衡,0.1,H+,HAc=,Ac-,Ka=,H+,0.0,0.0,Ac-,HAc,质子转移平衡常数,0.1-H+,0.1,1.,Ka,H+,HAc,酸易失H+,酸愈强。,Ka反映了酸离解的程度，可衡量酸的强度,问：HAc(Ka=1.76x10-5)、,甲酸(1.77x10-4)、,氢氰酸(Ka=4.93x10-10)酸性大小顺序,P.283.表2,HAc,+,H2O,+,Ac-,OH-,Kb=,Ac-,HAc,OH-,Kb,Ac-,碱易,愈强,OH-,H+,得,碱,。,2.,弱,3.共轭酸碱之间强度的关系,规律：,Kb2,Kb3,Ka1,Ka2,Ka3,=,KW,=,KW,Kb1,=,KW,H3PO4,H2PO4-,HPO42-,PO43-,Ka1,Ka2,Ka3,Kb1,Kb2,Kb3,练习题,2、质子转移平衡的移动,浓度的影响,右,左,右,第四节酸碱溶液中有关离子浓度计算,一、一元弱酸或弱碱溶液,酸度,H+，碱度,OH-,酸的浓度,CA,C,HAc=C-H+,0,0,当C/Ka500时，,例：计算0.100mol/LNH4Cl溶液的pH值。,解：,思路：,=5.59x10-10,pH=,5.13,不会,1.31x10-4(mol/L),5.61x10-11(mol/L),练习题,多元酸的第二级离解产物平衡浓度等于第二级离解常数,三、两性物质溶液,两性阴离子溶液：,NaHCO3,NaH2PO4,Na2HPO4,弱酸弱碱盐：,NH4Ac,H+=,KaKa,pH=,1,2,(pKa+pKa),Ka,Ka,作为酸的质子转移平衡常数,作为碱的共轭酸的质子转移平衡常数,Kb2,Ka2,Ka=,Ka2,Ka=,Ka1,共轭酸,练习题,Kb,Ka,哪个Ka要算？,规律：,1、判断溶液是酸、碱或两性溶液,2、,一元酸：,一元碱：,H+=,KaC,OH-=,KbC,3、,多元酸碱：,当作一元酸碱,H2CO3,HCO3-,CO32-,Ka1,Ka2,Kb1,Kb2,H3PO4,H2PO4-,HPO42-,PO43-,Ka1,Ka2,Ka3,Kb1,Kb2,Kb3,主要内容,3、沉淀的溶解,例：为什么CaCO3可溶于HCl？,解：,练习题,3.4缓冲溶液,3.4.1缓冲溶液的定义与种类3.4.2缓冲溶液的pH计算3.4.3缓冲容量、缓冲指数、及有效缓冲范围3.4.4缓冲溶液的选择3.4.5标准缓冲溶液,buffersolution,讨论,3.4.1缓冲溶液的定义与种类,定义,缓冲溶液是指具有稳定某种性质的溶液体系。,pH缓冲溶液具有稳定体系酸度的特性。,分类,1、浓度较大的弱酸或弱碱及其共轭酸碱对。,2、浓度较大的强酸或强碱。,由Camol/LHB和Cbmol/LB-构成的共轭酸碱平衡：,H+,OH-,使pH稳定在一个较窄的范围。,缓冲溶液的作用机制,高浓度强酸强碱则是因为本身浓度大对少量的酸或碱的加入不敏感而达到稳定pH值的作用的。,3.4.2缓冲溶液的pH计算,设Camol/LHB和Cbmol/LB-构成的缓冲溶液：,参考水准：,H2O,HB,PBE,PBE,参考水准：,H2O,B-,精确式,简化,1.pH8,最简式,3.4.3缓冲容量、缓冲指数与有效缓冲范围,缓冲容量是指缓冲溶液抵御pH值变化的能力。定义为,式中a与b分别代表加入的强酸或强碱的浓度。,缓冲容量是溶液的一个状态参数，当溶液的状态发生变化时，缓冲容量也发生变化。,例如，当缓冲溶液被稀释时；往缓冲溶液中加入酸或碱时。,影响缓冲容量的因素讨论：,设一缓冲体系（HANaA）由cHAmol/LHA和cAmol/L的NaA构成，总浓度c=cHA+cA。若以HA和H2O为参考水准：,PBE：,若在该体系加入强碱，并使强碱的浓度为b，,PBE：,推导过程,缓冲溶液的计算,欲将pH值控制在某个范围内（pH），缓冲溶液所能容纳外加的强酸或强碱的浓度（a或b）的计算：,例150mL由0.10molL-1NH3和0.10molL-1NH4Cl按体积比3：1的比例配成的缓冲溶液，当其pH由9.73改变到8.73时能容纳多少盐酸？（pKa=9.25）,b0