第四章酸碱平衡与沉淀溶解平衡(1).ppt

酸碱平衡与沉淀溶解平衡 第四章 4 1酸碱质子理论 4 1 1质子酸碱的定义 酸 凡是能给出质子的物质都是酸H H2S碱 凡是能接受质子的物质都是碱OH S2 共轭酸碱对 只相差一个质子 例如 HA与A 为一对共轭酸碱对 4 1 2酸碱反应酸碱反应的实质是两对共轭酸碱对之间质子的转递 象HCl HAc NH4 H2SO3 Al H2O 6 3 等都能给出质子 都是酸 Cl 与HCl为共轭酸碱对 HAc与Ac 为共轭酸碱对 水作为重要的溶剂 既有接受质子又有提供质子的能力 因此在水中存在水分子间的质子转移反应 2 溶液的pH 水溶液的H 或者OH 浓度的变化会引起水的解离平衡移动 溶液中H 浓度的大小反映了溶液酸碱性的强弱 与pH相对的还有pOH 即 常温时 25 在纯水有 一元弱碱的离解 3 多元弱酸的离解 分步进行 4 多元碱的离解 分步进行 例 HA 酸 与A 碱 4 1 5 酸碱的强度 共轭酸碱对与 例 HAc水溶液 以HAc和水作零水准 例 NH4HCO3水溶液 例 写出二弱酸H2B溶液的质子条件式 例 写出NaH2PO4的质子条件式 一元弱碱 只要将解离常数和浓度相应替换即可 例 A H A 显然有 2 多元弱酸 碱 水溶液中各型体的分布系数 例H2A 4 2 3酸 碱 水溶液酸度的计算1 一元弱酸水溶液 设分析浓度为c HA 的一元弱酸水溶液 其PBE为 例计算常温下浓度分别为0 10mol L 1与1 0 10 5mol L 1HAc水溶液的pH值 已知 解 1 0 10mol L 1HAc水溶液 pH 3 lg1 3 2 89 2 1 0 10 5mol L 1HAc水溶液 pH 6 lg7 2 5 14 一元弱碱水溶液的OH 浓度计算 例计算常温下0 10mol L 1NaCN水溶液的pH值 pOH 2 89pH 11 11 2 多元酸 碱 水溶液酸度的计算 换成 即可 即第一级解离远大于第二级 同时第一级解离生成的H 对第二级解离有抑制作用 可近似地将溶液中H 看成主要由第一级解离生成 忽略其它各级解离 因此可按一元弱酸处理 相应的计算公式可将一元弱酸中的换成即可 例4 7计算常温下0 10mol L 1H3PO4水溶液的pH值 所以 水的解离和H3PO4第二 三级解离均可忽略 pH 1 62 比较例4 8和例4 9 3 两性物质水溶液酸度的计算 例NaHA水溶液 设分析浓度为c HA 其PBE式为 0 1mol L 1NaH2PO4水溶液的H 近似计算公式 0 1mol L 1Na2HPO4的水溶液的H 近似计算式 两性物质NH4Ac水溶液的H 浓度计算的处理方法 例4 12计算0 1mol L 1NH4Ac水溶液的pH值 pH 7 00 例如 起始浓度 mol L 1c HA 00平衡浓度 mol L 1c HA 1 c HA c HA 对于一元弱碱有 例在0 10mol L 1HAc水溶液加入固体NaAc使得c NaAc 为0 10mol L 1 忽略体积变化 计算加入NaAc前后溶液的pH值和HAc的解离度 解 1 加入NaAc前 2 加入NaAc后 由于同离子效应 HAc的 会更小 则有 盐效应 在弱电解质溶液中 加入与弱电解质含不同离子的强电解质 从而使弱电解质分子浓度减小 电离度增大的效应 4 4缓冲溶液 4 4 1缓冲溶液的组成及缓冲原理 定义 能够抵抗外加少量酸 碱或适量的稀释而保持系统的pH值基本不变的溶液 作用机理 HAc NaAc 4 4 2缓冲溶液pH计算 由于同离子效应抑制解离 解离程度都很小 使1L缓冲溶液的pH值改变dpH个单位所需加入的强酸强碱的物质的量 实际上是一个浓度 例往1LHAc NaAc缓冲溶液中加入0 001molHCl 试计算当缓冲对浓度分别为0 1mol L 1HAc 0 1mol L 1NaAc 0 18mol L 1HAc 0 02mol L 1NaAc 0 05mol L 1HAc 0 05mol L 1NaAc时缓冲溶液的缓冲容量 解 1 0 1mol L 1HAc 0 1mol L 1NaAc 2 0 18mol L 1HAc 0 02mol L 1NaAc 从上面的计算可知 缓冲溶液的浓度越大 缓冲能力越强 缓冲比 缓冲对溶液浓度的比值 同样通过计算可以说明 缓冲比等于1时 缓冲能力最大 3 0 05mol L 1HAc 0 05mol L 1NaAc 例题 欲配制pH 9 0的缓冲溶液 应在500mL0 1mol L 1的NH3 H2O中加入固体NH4Cl多少克 忽略体积变化 m 0 089 53 5 4 76 g 2 缓冲范围 1 弱酸性缓冲溶液 2 弱碱性缓冲溶液 4 4 4 缓冲溶液的配制 2 计算缓冲比 3 根据计算结果配制缓冲系 例4 16 1 溶度积常数 2 溶度积与溶解度 平衡浓度msns 设解电解质在水中的溶解度为s mol L 1 例4 18298 15K时 已知AgCl AgBr Ag2CrO4的溶度积分别为1 8 10 10 5 0 10 13 2 0 10 12 分别求它们在纯水中的溶解度 解 AgCl的溶解度 AgBr的溶解度 Ag2CrO4的溶解度 相同类型的难溶电解质 其大的s也大 不同类型的难溶电解质不能直接用溶度积比较其溶解度的相对大小 4 5 2沉淀溶解平衡的移动 1 溶度积规则 沉淀溶解平衡的反应商判据 即溶度积规则 2 同离子效应与盐效应 在难溶电解质溶液中加入与其含有相同离子的易溶强电解质 而使难溶电解质的溶解度降低的作用 例4 19计算298 15K时 AgCl在纯水和0 1mol L 1NaCl溶液中的溶解度分别为多少 平衡浓度 mol L 1ss 0 1 例在10mL0 002mol L 1Na2SO4溶液中加入10mL0 02mol L 1BaCl2溶液 问 是否有BaSO4沉淀生成 若产生BaSO4沉淀 是否已沉淀完全 解 混合后 根据反应计量关系可知 析出BaSO4沉淀以后 溶液中还有过量的Ba2 达到平衡状态时 剩下的Ba2 浓度约为0 009mol L 1 此时 3 加入沉淀剂生成生成沉淀 4 酸度对沉淀的生成和溶解的影响 1 难溶金属氢氧化物的溶解与生成 例4 21某0 01mol L 1Cu2 的溶液中含有Fe3 如果要求Fe3 以Fe OH 3的沉淀形式除去 问溶液的pH值应控制在什么范围 当Cu2 开始沉淀时 pH 14 9 lg1 5 5 18 pH 5 18 Cu2 开始沉淀 pH 5 18 Cu2 不沉淀 当Fe3 沉淀完全时 pH 14 3 lg1 4 3 15 所以溶液的pH值应控制在3 15 5 18之间 2 难溶弱酸盐沉淀的溶解和生成 例4 22在含有浓度均为0 10mol L 1Zn2 和Mn2 溶液中通入H2S气体至饱和 问pH值应控制在什么范围 才能使Zn2 以ZnS沉淀形式沉淀完全 解 当Zn2 沉淀完全时 即当pH 2 92时 Zn2 沉淀完全 若要Mn2 不沉淀 则 即当pH 5 89时 Mn2 不沉淀 所以pH值应控制在2 92 5 89之间 才能使Zn2 以ZnS沉淀的形式除去 4 5 3分步沉淀 与的大小及沉淀的类型有关沉淀类型相同 被沉淀离子浓度相同 小者先沉淀 大者后沉淀 沉淀类型不同 要通过计算确定 与被沉淀离子浓度有关 例题 某溶液中含Cl 和 它们的浓度分别是0 10mol L 1和0 0010mol L 1 通过计算证明 逐滴加入AgNO3试剂 哪一种沉淀先析出 当第二种沉淀析出时 第一种离子