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基本概念 第9章酸碱平衡 一 酸碱质子理论 1 酸 碱 酸碱两性物质的定义凡是能给出质子 H 的物质都是酸凡是能接受质子 H 的物质都是碱既能给出质子 H 又能接受质子 H 的物质可称为酸碱两性物质 2 共轭酸碱酸越强 它的共轭碱越弱 酸越弱 它的共轭碱越强 3 酸碱反应 酸碱质子理论中的酸碱反应是酸碱之间的质子传递 9 1以下哪些物种是酸碱质子理论的酸 哪些是碱 哪些具有酸碱两性 请分别写出它们的共轭碱和酸 SO42 S2 H2PO4 NH3 HSO4 Al H2O 5OH 2 CO32 NH4 H2S H2O OH H3O HS HPO42 解 质子酸 NH4 H2SH3O 对应的共轭碱 NH3HS H2O质子碱 SO42 S2 CO32 OH 对应的共轭酸 HSO4 HS HCO32 H2O 对应的共轭酸 H3PO4NH4 H2SO4 Al H2O 6 3 H3O H2SH2PO4 酸碱两性 H2PO4 NH3HSO4 Al H2O 5OH 2 H2OHS HPO42 对应的共轭碱 HPO42 NH2 SO42 Al H2O 4 OH 2 OH S2 PO43 二 水的离子积和pH 1 水的离子积常数KwKw H OH 1 0 10 14 298K 2 水溶液的酸度pH lg H c pOH lg OH c pKW pH pOH 14 00 298K 三 酸碱盐溶液中的电离平衡弱电解质 1 电离度 已解离的分子数 总分子数 100 已电离的浓度 初始浓度 100 电离度越大 表示平衡时电离程度大 2 电离常数 K 电离理论 质子酸碱理论 Ka Kb Kw 1 10 14 298K Ka为酸常数 Kb为碱常数 酸常数 碱常数 四 水溶液化学平衡的计算 1 一元弱酸pH的计算以HA为例 设HA的初始浓度为cmol L 平衡时H 浓度为xmol L 初始浓度c00平衡浓度c xxx 当c K 500时 可近似计算 当cb Kb 500 cb OH cb 初始浓度cb00平衡浓度cb OH OH OH 当cb Kb 500 cb OH cb 2 一元弱碱pH的计算 3 多元酸pH的计算 原则上只考虑第一步电离 与一元弱酸pH的计算是相同的 4 多元碱pH的计算 原则上只考虑第一步电离 与一元弱碱pH的计算是相同的 9 4苯甲酸 可用弱酸的通式HA表示 相对分子质量122 的酸常数Ka 6 4 10 5 试求 1 中和1 22g苯甲酸需用0 4mol L 1的NaOH溶液多少毫升 2 求其共轭碱的碱常数Kb 3 已知苯甲酸在水中的溶解度为2 06g L 1 求饱和溶液的pH 解 1 设反应需要NaOH溶液VmL0 4mol L 1 10 3 V 1 22g 122g mol 1V 25mL 2 Ka Kb KwKb 10 14 6 4 10 5 1 56 10 10 3 设苯甲酸在水中电解氢离子浓度为xmol L HA的初始浓度 HA 2 06 122 0 0169mol LHA H A 初始浓度0 016900平衡浓度0 0169 xxxKa x2 0 0169 x 6 4 10 5 H 2 1 10 3mol LpH 2 68 9 10某弱酸HA 0 015mol L 1时电离度为0 80 浓度为0 10mol L 1时电离度多大 解 设0 10mol L 1时电离度为xHA H A 初始浓度0 01500平衡浓度0 015 1 0 008 0 015 0 0080 015 0 008Ka 0 015 0 008 2 0 015 1 0 008 9 67 10 7HA H A 初始浓度0 100平衡浓度0 1 1 x 0 1x0 1x当浓度为0 10mol L 1Ka 0 1x 2 0 1 1 x c Ka 500 五 缓冲溶液和缓冲作用1 具有保持pH值相对稳定性能的溶液叫缓冲溶液2 缓冲溶液保持pH值不变的作用称为缓冲作用注 缓冲溶液是由共轭酸和共轭碱组成的体系 9 12 某未知浓度的一元弱酸用未知浓度的NaOH滴定 当用去3 26mLNaOH时 混合溶液的pH 4 00 当用去18 30mLNaOH时 混合溶液的pH 5 00 求该弱酸的电离常数 解 设该弱酸的浓度为c1 体积为VmL NaOH的浓度为c2 c1V 37 5c2pKa 5 02Ka 9 54 10 6 9 16将Na2CO3和NaHCO3混合物30g配成1L溶液 测得溶液的PH 10 62 计算溶液含Na2CO3和NaHCO3各多少克 解 设Na2CO3的质量为m 则NaHCO3的质量为30 m Ka HCO32 5 61 10 11pKa 10 25 则m Na2CO3 22 36gm NaHCO3 7 64g 9 23在烧杯中盛有0 2mol L 120mL乳酸 分子式HC3H5O3 常用符号HLac表示 酸常数为Ka 1 4 10 4 向该烧杯逐步加入0 20mol L 1NaOH溶液 试计算 1 未加NaOH溶液前溶液的PH 2 加入10 0mlNaOH后溶液的PH 3 加入20 0mlNaOH后溶液的PH 4 加入30 0mlNaOH后溶液的PH 解 1 设乳酸电解平衡时氢离子浓度为xmol L HLacH Lac 初始浓度0 200平衡浓度0 2 xxx 由于c0 Ka 0 2 1 4 10 4 500 则0 2 x 0 2 Ka x x 0 2 x 2 剩余的乳酸与生成的乳酸钠组成共轭体系 则 3 此时刚好完全反应cLac 0 2 0 02 0 04 0 1mol LH2O Lac HLac OH 初始浓度0 100平衡浓度0 1 OH OH OH Kb Kw Ka 1 10 14 1 4 10 4 7 14 10 11cLac Kb 0 1 7 14 10 11 500 pH pKa lg1 lg 1 4 10 4 lg1 3 85 4 此时NaOH过量 溶液由强碱NaOH与弱碱NaLac混合组成 pH由强碱决定 OH 0 2 10 50 0 04mol LpH 14 pOH 12 6 OH cKb 0 1 7 14 10 11 2 67 10 6则pH 14 pOH 14 lg 2 67 10 6 8 43 计算 1 计算电离度 平衡常数 酸常数 碱常数 2 水溶液中化学平衡的计算计算一元弱酸 一元弱碱 多元弱酸 多元弱碱溶液的pH 9 20今有3种酸ClCH2COOH HCOOH和 CH3 2AsO2H 它们的电离常数分别为1 40 10 3 1 77 10 4和6 40 10 7 试问 1 配制PH 3 50的缓冲溶液选用哪种酸最好 2 需要多少毫升浓度为4 0mol L 1的酸和多少克NaOH才能配成1L共轭酸碱对的总浓度为1 0mol L 1的缓冲溶液 解 1 Ka ClCH2COOH 1 40 10 3pka 2 85Ka HCOOH 1 7