无机化学 酸碱解离平衡 习题课ppt课件.ppt

1 第八章酸碱解离平衡习题课 2 本章内容小结书后习题课外习题 3 本章内容小结 一 酸碱理论二 酸碱溶液 H 或 OH 的计算方法 4 一 酸碱理论 5 一 酸碱理论 接上页 6 酸碱质子理论拉平效应与区分效应 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 具有拉平效应的溶剂称拉平溶剂 区分效应 将不同强度的酸 或碱 放入同一溶剂中 能够区分酸 或碱 的强弱作用 称溶剂的区分效应 7 拉平效应与区分效应 溶剂的拉平效应和区分效应与溶剂和溶质的酸碱相对强度有关 一般的规律是 碱性较强的溶剂对酸有拉平效应 碱性较弱的溶剂对弱酸具有区分效应 如HCl和HAc分别放入液氨和水中 前者拉平 后者区分 8 拉平效应与区分效应 酸性较强的溶剂是弱碱的拉平溶剂 其作为弱的质子碱却是强酸的区分溶剂 如NH3 l N2H4 l 放入冰醋酸 HAc 中拉平 HClO4 HBr放入冰醋酸中区分 9 拉平效应与区分效应 酸性较弱的溶剂 如H2O 对弱碱有区分效应 而强质子碱 如NH3 对弱酸具有拉平效应 惰性溶剂 既无给出又无接受质子的能力 没有拉平效应 却是好的区分溶剂 如苯和氯仿等 10 酸性越强 其共轭碱越弱 碱性越强 其共轭酸越弱 酸性 HClO4 H2SO4 H3PO4 HAc H2CO3 NH4 H2O碱性 ClO4 HSO4 H2PO4 Ac HCO3 NH3 OH 酸碱的相对强度 11 二 酸碱溶液 H 或 OH 的计算方法 12 二 酸碱溶液 H 或 OH 的计算方法续表a 13 二 酸碱溶液 H 或 OH 的计算方法续表b 14 二 酸碱溶液 H 或 OH 的计算方法续表c 15 缓冲能力 缓冲溶液抵御少量外来酸碱的能力 称为缓冲能力 缓冲对的浓度越大 缓冲溶液的缓冲能力 或缓冲容量 越大 实际工作中一般缓冲对的浓度在0 1 1 0mol dm 3为宜 缓冲对的浓度比越接近1 缓冲能力越大 即 使弱酸的pKa 或弱碱的pKb 等于或接近于所要求的pH 16 书后习题P2508 5 已知氨水的Kb 1 8 10 5 现有1 0dm30 10mol dm 3氨水 试求 1 氨水的 H 2 加入10 7gNH4Cl后 溶液的 H 加入NH4Cl后溶液体积的变化忽略不计 3 加入NH4Cl后 氨水的解离度缩小的倍数 17 8 5解 18 2 nNH4Cl m M 10 7g 53 5g mol 1 0 20molNH4Cl完全解离提供的 NH4 0 20mol dm 3 起始相对浓度0 100 200平衡相对浓度0 10 y 0 100 20 y 0 20y 19 20 关于计算过程中浓度单位的几点说明 本教材使用的Ka Kb Kw 或Kh 均是标准平衡常数 严格来讲 其表达式中的各种浓度应为相对浓度 即c c 但为书写简便 可用浓度代替相对浓度 见教材P208页底注解 所以 根据标准平衡常数表达式计算出的浓度均为相对浓度 无单位 但在书写结论时应把单位 mol dm 3 写上 21 关于计算过程中浓度单位的几点说明 通过设未知数x或y的方法解题时 解得的x或y值不写单位 有些教材使用经验平衡常数Ka Kb Kw或Kh 根据这些经验平衡常数表达式计算出的浓度均应写上单位 22 P2508 7 已知HSO4 的解离平衡常数为1 0 10 2 试求0 010mol dm 3H2SO4溶液的 H 和pH 23 P2508 7解 0 010mol dm 3的H2SO4第一步完全解离 故有0 010mol dm 3的H 和HSO4 存在于第二步解离之中 起始相对浓度0 0100 0100平衡相对浓度0 10 x0 010 xxx为第二步解离出的 H 24 故平衡时 H 0 010 x mol dm 3 0 010 4 15 10 3 mol dm 3 0 014mol dm 3pH lg H 1 85 25 P2508 8将0 10mol dm 3的HAc和0 10mol dm 3的HCN等体积混合 试计算此溶液中 H Ac 和 CN 已知Ka HAc 1 8 10 5 Ka HCN 6 2 10 10 26 8 8解 由于HAc的解离常数比HCN大105倍 HAc在溶液中的解离占主导地位 求溶液中 H 时可忽略HCN解离所提供的H 等体积混合后 溶液中两种酸的起始浓度均为0 050mol dm 3 27 求CN 浓度时 应考虑HAc解离出H 的同离子效应 HCNH CN 平衡相对浓度0 05 y9 5 10 4 yy 28 P2508 9将1 0mol dm 3的HAc和1 0mol dm 3的HF等体积混合 试计算此溶液中 H Ac 和 F 已知Ka HAc 1 8 10 5 Ka HF 6 3 10 4 29 8 9解 由于两种酸的解离常数相近 溶液中的H 由两者共同提供 等体积混合后 溶液中两种酸的起始浓度均为0 50mol dm 3 HAcH Ac HFH F HAc HF2H Ac F 起始相对浓度0 500 50000平衡相对浓度0 50 x0 50 yx yxyx为解离掉的HAc的浓度 y为解离掉的HF的浓度 x y 为体系中H 的浓度 30 采用近似计算 0 50 x 0 50 y 0 50 31 所以溶液中 H 1 80 10 2mol dm 3 Ac 5 00 10 4mol dm 3 F 1 75 10 2mol dm 3 32 P2508 11 已知HF的Ka HF 6 3 10 4 试求0 10mol dm 3NaF溶液的pH和水解度 33 8 11解 起始相对浓度0 1000平衡相对浓度0 10 xxxx为水解掉的F 的浓度 34 即 OH 1 26 10 6mol dm 3所以pOH 5 9 pH 14 pOH 8 1 8 11解 35 8 11解 36 P2508 12 已知H2S的K1 1 1 10 7 K2 1 3 10 13 试求0 20mol dm 3Na2S溶液中的 Na S2 HS OH H2S 和 H 37 8 12解 Na2S 2Na S2 0 20mol L 1的Na2S完全解离 故溶液中的 Na 为0 40mol dm 3 S2 的起始浓度为0 20mol dm 3 S2 的水解分两步进行 38 S2 H2OHS OH 起始相对浓度0 2000平衡相对浓度0 20 xxxx为水解掉的S2 的浓度 39 所以 H2S 9 1 10 8mol dm 3 S2 0 20 x 0 20 0 091 0 11mol dm 3 40 P947 11在H3PO4溶液中加入一定量NaOH后 溶液的pH 10 00 在该溶液中下列物种中浓度最大的是 A H3PO4 B H2PO4 C HPO42 D PO43 解 根据题设 该溶液的pH 10 00 则选项 A 和 B 均可排除 因为二者即使存在 浓度也是极低的 另外 如果HPO42 和PO43 同时存在的话 二者可构成缓冲溶液 根据缓冲溶液pH计算公式 有 习题册习题 41 习题册P947 11解 答案为 C 42 P947 13配制pH 7的缓冲溶液时 选择最合适的缓冲对是 A HAc NaAc B NH3 NH4Cl C NaH2PO4 Na2HPO4 D NaHCO3 Na2CO3 已知 Ka HAc 1 8 10 5 Kb NH3 1 8 10 5 H2CO3Ka1 4 5 10 7 Ka2 4 7 10 11 H3PO4Ka1 6 9 10 3 Ka2 6 1 10 8 Ka3 4 8 10 13 43 解题分析 缓冲对的浓度越大 缓冲溶液的缓冲能力 或缓冲容量 越大 实际工作中一般缓冲对的浓度在0 1 1 0mol dm 3为宜 缓冲对的浓度比越接近1 缓冲能力越大 即 使弱酸的pKa 或弱碱的pKb 等于或接近于所要求的pH 习题册P947 13 44 解 根据缓冲溶液pH计算公式pH pKa lgc酸 c盐判断 只有当pH pKa时 才有lgc酸 c盐 0 c酸 c盐 此时缓冲对最合适 缓冲溶液的缓冲能力最强 A HAc NaAc pKa 4 74 B NH3 NH4Cl pKb 4 74 C NaH2PO4 Na2HPO4 pKa2 7 21 D NaHCO3 Na2CO3 pKa2 10 33 所以答案为 C 书后答案B错误 习题册P947 13 45 8 01根据酸碱质子理论 指出下列分子或离子中 既是酸又是碱的物质 哪些是酸 并指出其共轭碱 哪些是碱 并指出其共轭酸 SO42 S2 H2PO4 HPO42 PO43 HS NH4 HAc H2O NH3 HNO3 课外习题 46 8 01解 酸碱质子理论将能给出质子 H 的分子或离子定义为酸 能接受质子的分子或离子定义为碱 既是酸又是碱的物质有H2PO4 HPO42 HS H2O NH3 OH 47 2 是酸的物质有HAc HNO3 NH4 其共轭碱分别为Ac NO3 NH3 3 是碱的物质有SO42 S2 PO43 其共轭酸分别为HSO4 HS HPO42 本题为习题册P93例7 13 P957 20 8 01解 48 8 02用路易斯酸碱理论来判断下列物质中哪些是酸 哪些是碱 H Zn2 F OH CN NH3 SO3 BF3 8 02解 路易斯酸碱理论即酸碱电子理论 该理论认为 凡是可以接受电子对的物质称为酸 凡是可以给出电子对的物质称为碱 49 路易斯酸 H Zn2 SO3 BF3 路易斯碱 F OH CN NH3 本题为习题册P93例7 14 50 思考 为什么SO3是路易斯酸 S原子与三个电负性很高的氧原子配位 电子对偏向氧原子 S原子电子云密度相对较低 因此它有接受电子的趋势 所以它可充当路易斯酸 51 路易斯酸主要包括有如下几种 1 金属阳离子这类路易斯酸包括许多金属离子 这些金属离子均含有可用于成键的未被占据的价电子轨道 2 含有价壳层未充满的原子的化合物这主要是指像三卤化硼BX3一类化合物 BX3中 硼原子的价壳层中只有3对成键电子 因为它的价壳层可以容纳4对电子 因此硼原子是缺电子原子 所有表现为路易斯酸 52 3 具有极性双键的分子最常见的例子为含有羰基 C O 的分子 由于氧原子的电负性远高于碳 双键中的电子密度便从碳原子移向氧原子 双键的这种极化作用 造成碳原子缺电子 它就易跟电子给予体 路易斯碱 反应 4 含有价壳层可扩展的原子的化合物有些p区元素的原子 当它们跟路易斯碱作用时 还可利用外层的空d轨道接受路易斯碱的孤对电子 53 可用作路易斯碱的物种有如下几种 阴离子常见的阴离子路易斯碱有F Cl Br OH CN 等 实际上只要路易斯酸具有足够的强度 任何阴离子都可以是路易斯碱 具有孤对电子的中性分子最常见的例子有氨 胺和水等 此外像一氧化碳 CH3OH CH3COCH3等也可用作路易斯碱 含有碳 碳双键的分子碳 碳双键处具有较高的电子密度 反应中可以提供 电子给金属离子 以形成配位共价键 最熟悉的例子就是蔡斯盐K Pt C2H4 Cl3 54 蔡斯盐K Pt C2H4 Cl3 55 8 06计算室温下饱和CO2水溶液 即0 04mol dm 3的H2CO3溶液 中的 H HCO3 CO32 已知Ka1 4 30 10 7 Ka2 5 61 10 11 56 8 06