第5章-酸碱平衡.ppt_第1页
第5章-酸碱平衡.ppt_第2页
第5章-酸碱平衡.ppt_第3页
第5章-酸碱平衡.ppt_第4页
第5章-酸碱平衡.ppt_第5页
免费预览已结束,剩余79页可下载查看

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

第五章酸碱平衡(acidandbaseequilibrium),5.7配位化合物,5.6酸碱电子理论,5.5酸碱指示剂,5.4缓冲溶液,5.3弱酸、弱碱的解离平衡,5.2水的解离平衡和溶液的pH,5.1酸碱质子理论概述,5.8配位反应与配位平衡,5.1酸碱质子理论概述,5.1.3酸和碱的相对强弱,5.1.2酸碱质子理论的基本概念,*5.1.1历史回顾,02:54,酸:凡是能释放出质子(H+)的任何分子或离子。(质子的给予体)碱:凡是能与质子(H+)结合的分子或离子。(质子的接受体),5.1.2酸碱质子理论的基本概念,02:54,酸H+碱,02:54,例:HAc的共轭碱是Ac,Ac的共轭酸是HAc,HAc和Ac为一对共轭酸碱。,两性物质:既能给出质子,又能接受质子的物质。,酸H+碱,02:54,酸碱解离反应是质子转移反应。,水是两性物质,它的自身解离反应也是质子转移反应。,酸(1),碱(2),酸(2),碱(1),HF(aq)H+F(aq),H+H2O(l)H3O+(aq),HF(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+F(aq),H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH(aq),酸(1),碱(2),酸(2),碱(1),02:54,盐类水解反应也是离子酸碱的质子转移反应。例如NaAc水解:,酸(1),碱(2),酸(2),碱(1),NH4Cl水解:,酸(1),碱(2),酸(2),碱(1),Ac+H2OOH+HAc,+H2OH3O+NH3,02:54,非水溶液中的酸碱反应,也是离子酸碱的质子转移反应。例如NH4Cl的生成:,液氨中的酸碱中和反应:,02:54,区分效应:用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来,称为溶剂的“区分效应”。例如:H2O可以区分HAc,HCN酸性的强弱。,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”。,酸和碱的强度是指酸给出质子的能力和碱接受质子的能力的强弱。,5.1.3酸和碱的相对强弱,HClHAcHCN,02:54,水对强酸起不到区分作用,水能够同等程度地将HClO4,HCl,HNO3等强酸的质子全部夺取过来。,选取比水的碱性弱的碱,如冰醋酸为溶剂对水中的强酸可体现出区分效应。例如上述强酸在冰醋酸中不完全解离,酸性强度依次为:,HIHClO4HClH2SO4HNO3,02:54,酸越强,其共轭碱越弱;碱越强,其共轭酸越弱。,5.2水的解离平衡和溶液的pH,5.2.2溶液的pH,5.2.1水的解离平衡,02:54,5.2.1水的解离平衡,H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH(aq),或H2O(l)H+(aq)+OH(aq),水的离子积常数,简称水的离子积。,25纯水:c(H+)=c(OH)=1.010-7molL-1,100纯水:,=1.010-14,=5.4310-13,T,,02:54,5.2.2溶液的pH,5.3弱酸、弱碱的解离平衡,5.3.3盐溶液的酸碱平衡,5.3.2多元弱酸的解离平衡,5.3.1一元弱酸、弱碱的解离平衡,02:54,1.一元弱酸的解离平衡,5.3.1一元弱酸、弱碱的解离平衡,HA(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+A(aq),越大,酸性越强。,初始浓度/molL-10.1000,平衡浓度/molL-10.10xxx,x=1.3103,HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq),例5-1:计算25时,0.10molL-1HAc溶液中的H3O+,Ac,HAc,OH浓度及溶液的pH。,解:,02:54,解离度(a),c(H3O+)=c(Ac)=1.3103molL-1,c(HAc)=(0.10-1.3103)molL-10.10molL-1,c(OH)=7.71012molL-1,=c(H3O+)c(OH),02:54,与的关系:,HA(aq)H+(aq)+A(aq),平衡浓度/molL-1cccc,初始浓度/molL-1c00,稀释定律:在一定温度下(为定值),某弱电解质的解离度随着其溶液的稀释而增大。,当c/Ka400时,误差可达5%以下,可近似计算。,c0/molL-10.20000,2.一元弱碱的解离平衡,例5-2:已知25时,0.200molL-1氨水的解离度为0.95%,求c(OH),pH和氨的解离常数。,解:,ceq0.200(10.95%)0.2000.95%0.2000.95%/molL-1,5.3.2多元弱酸的解离平衡,例题5-3:计算0.010molL-1H2CO3溶液中的H3O+,H2CO3,,和OH的浓度以及溶液的pH值。,x+y+zx,xyx,02:54,结论:,对于二元弱酸,若c(弱酸)一定时,c(酸根离子)与c2(H3O+)成反比。,多元弱酸的解离是分步进行的,一般。溶液中的H+主要来自于弱酸的第一步解离,计算c(H+)或pH时可只考虑第一步解离。,对于二元弱酸,当时,c(酸根离子),而与弱酸的初始浓度无关。,02:54,1.强酸弱碱盐(离子酸),(1)+(2)=(3)则,5.3.3盐溶液的酸碱平衡,02:54,ceq/molL-10.10-xxx,解:,例5-4:计算0.10molL-1NH4Cl溶液的pH和的解离度。,x=7.510-6,x(H3O+)=7.510-6molL-1pH=5.12,%,02:54,2.弱酸强碱盐(离子碱),NaAc,NaCN一元弱酸强碱盐的水溶液呈碱性,因为弱酸阴离子在水中发生水解反应。如在NaAc水溶液中:,02:54,如Na3PO4的水解:,多元弱酸强碱盐也呈碱性,它们在水中解离产生的阴离子都是多元离子碱,它们的水解都是分步进行的。,02:54,例题5-5:计算0.10molL-1Na3PO4溶液的pH值。,ceq/(molL-1)0.10xxx,解:,02:54,3.酸式盐,解离大于水解,NaH2PO4溶液显弱酸性;相反,Na2HPO4溶液解离小于水解,显弱碱性。思考:其相关常数等于多少?,02:54,*4.弱酸弱碱盐,02:54,5.影响盐类水解的因素及应用,盐的浓度:c盐,水解度增大。,总之,加热和稀释都有利于盐类的水解。,溶液的酸碱度:加酸可以引起盐类水解平衡的移动,例如加酸能抑制下述水解产物的生成。,温度:水解反应为吸热反应,0,T,Kh,水解度增大。,5.4缓冲溶液,*5.4.4缓冲范围和缓冲能力,5.4.3缓冲溶液pH的计算,5.4.2缓冲溶液,5.4.1同离子效应,02:54,同离子效应:在弱电解质溶液中,加入与其含有相同离子的易溶强电解质而使弱电解质的解离度降低的现象。,5.4.1同离子效应,平衡移动方向,例5-6:在0.10molL-1的HAc溶液中,加入NH4Ac(s),使NH4Ac的浓度为0.10molL-1,计算该溶液的pH和HAc的解离度。,x=1.810-5c(H+)=1.810-5molL-1,0.10x0.10,0.10molL-1HAc溶液:pH=2.89,=1.3%,解:HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq),ceq/(molL-1)0.10xx0.10+x,c0/(molL-1)0.1000.10,pH=4.74,=0.018%,02:54,50mLHAcNaAcc(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1pH=4.74,缓冲溶液:具有能保持本身pH相对稳定性能的溶液(也就是不因加入少量强酸或强碱而显著改变pH的溶液)。,加入1滴(0.05ml)1molL-1HCl,加入1滴(0.05ml)1molL-1NaOH,实验:,50ml纯水pH=7pH=3pH=11,pH=4.73pH=4.75,5.4.2缓冲溶液,02:54,缓冲作用原理,加入少量强碱或加入少量强酸:,02:54,弱酸弱酸盐:,由于同离子效应的存在,通常用初始浓度c0(HA),c0(A)代替c(HA),c(A)。,5.4.3缓冲溶液pH的计算,例HAcNaAc,H2CO3NaHCO3,02:54,2.弱碱弱碱盐,NH3H2ONH4Cl,02:54,3.由多元弱酸酸式盐组成的缓冲溶液,溶液为酸性或中性,例2:,例1:,如NaHCO3Na2CO3,NaH2PO4Na2HPO4,02:54,溶液为碱性,应按水解平衡精确计算。,例1:,02:54,例2:,02:54,弱酸弱酸盐,弱碱弱碱盐,02:54,结论:,缓冲能力与缓冲溶液中各组分的浓度有关,c(HA),c(B)及c(A)或c(BH+)较大时,缓冲能力强。,缓冲溶液的缓冲能力是有限的;,决定的,,02:54,例题5-7:求300mL0.50molL-1H3PO4和500mL0.50molL-1NaOH的混合溶液的pH。,解:先反应再计算,02:54,02:54,例题5-8:若在50.00mL0.150molL-1NH3(aq)和0.200molL-1NH4Cl组成的缓冲溶液中,加入0.100ml1.00molL-1的HCl,求加入HCl前后溶液的pH各为多少?,解:加入HCl前:,4.缓冲溶液的缓冲性能的计算,加入HCl后:,加HCl前浓度/(molL-1),0.150-0.0020-x0.200+0.0020+xx,0.1500.200,加HCl后初始浓度/(molL-1),0.150-0.00200.200+0.0020,平衡浓度/(molL-1),02:54,*5.4.4缓冲范围和缓冲能力,所选择的缓冲溶液,除了参与和H+或OH有关的反应以外,不能与反应系统中的其它物质发生副反应;,缓冲溶液的选择和配制原则:,或尽可能接近所需溶液的pH值;,02:54,欲配制的缓冲溶液的pH值,应选择的缓冲组分,若或与所需pH不相等,依所需pH调整,例题5-9:今有2.0L0.10molL-1的Na3PO4溶液和2.0L0.10molL-1的NaH2PO4溶液,仅用这两种溶液(不可再加水)来配制pH=12.50的缓冲溶液,能配制多少升这种缓冲溶液?,解:缓冲组分应为Na2HPO4Na3PO4,反应前n/mol20.100.10 x0,小于所需pH值,说明应过量,则2.0LNa3PO4应全部用上,设需0.10molL-1NaH2PO4xL。,反应后n/mol0.200.10 x00.20 x,平衡浓度/(molL-1),初始浓度/(molL-1),解得x=0.12能配制2.12L缓冲溶液,02:54,解得x=0.12能配制2.12L缓冲溶液,(2LNa3PO4+0.12LNaH2PO4)。,02:54,变色范围酸色中间色碱色甲基橙3.14.4红橙黄酚酞8.010.0无色粉红红石蕊3.08.0红紫蓝,5.5酸碱指示剂,02:54,Lewis酸:凡是可以接受电子对的分子、离子或原子,如Fe3+,Fe,Ag+,BF3等。,Lewis碱:凡是给出电子对的离子或分子,如:X,:NH3,:CO,H2O:等。,Lewis酸与Lewis碱之间以配位键结合生成酸碱加合物。,5.6酸碱电子理论,02:54,5.7配位化合物(complex),5.7.1配合物的组成,5.7.2配合物的化学式和命名,5.7.3配合物的分类,02:54,1.配合物的组成,配合物是Lewis酸碱的加合物,例如,Ag(NH3)2+是Lewis酸Ag+和NH3的加合物。,5.7.1配合物的组成,形成体与一定数目的配位体以配位键按一定的空间构型结合形成的离子或分子叫做配合物。,Lewis酸称为形成体(中心离子);Lewis碱称为配位体。,02:54,形成体通常是金属离子和原子,也有少数是非金属元素,例如:Cu2+,Ag+,Fe3+,Fe,Ni,B,P,配位体通常是非金属的阴离子或分子,例如:F,Cl,Br,I,OH,CN,H2O,NH3,CO,配位原子:与形成体成键的原子。单基配位体:配位体中只有一个配位原子。多基配位体:具有两个或多个配位原子的配位体。例如:,乙二胺(en),乙二胺四乙酸根EDTA(Y4),乙二酸根(草酸根),02:54,配位数:配位原子数单基配体:形成体的配位数等于配位体的数目;多基配体:形成体的配位数等于配位体的数目与基数的乘积。,Cu2+的配位数等于4。,例如:,02:54,Ca(EDTA)2或CaY2,Ca2+的配位数为6,配位原子分别是4个O,2个N。,02:54,从溶液中析出配合物时,配离子常与带有相反电荷的其他离子结合成盐,这类盐称为配盐。配盐的组成可以划分为内层和外层。配离子属于内层,配离子以外的其他离子属于外层。外层离子所带电荷总数等于配离子的电荷数。,形成体,配位原子,配体,配位数,K3Fe(CN)6,外层,内层,02:54,配酸:酸配碱:氢氧化配盐:先阴离子后阳离子,简单酸根加“化”字,复杂酸根加“酸”字。,5.7.2配合物的化学式和命名,配合物的命名原则:,配体数配体名称合形成体名称(氧化态值),以二、三、四表示配位体数目,不同配体之间以“”分开,以罗马数字I、表示,配体次序:先离子后分子;KPtCl3NH3:三氯氨合铂()酸钾同是离子或同是分子,按配位原子元素符号的英文字母顺序排列;Co(NH3)5H2OCl3:氯化五氨水合钴()配位原子相同,少原子在先;配位原子相同,且配体中含原子数目又相同,按非配位原子的元素符号英文字母顺序排列;PtNH2NO2(NH3)2:氨基硝基二氨合铂()先无机后有机。KPtCl3(C2H4):三氯乙烯合铂()酸钾,02:54,硫酸四氨合铜(),乙二胺四乙酸根合钙()离子,三硝基三氨合钴(),五羰(基)合铁,(三)氯化五氨水合钴(),硝酸羟基三水合锌(),五氯氨合铂()酸钾,氢氧化四氨合铜(),六氯合铂()酸,六异硫氰根合铁()酸钾,简单配合物:一个中心离子,每个配体均为单基配体。如,螯合物:一个中心离子与多基配体成键形成环状结构的配合物。如Cu(en)22+,CaY2。,多核配合物:含两个或两个以上的中心离子。如(H2O)4Fe(OH)2Fe(H2O)44+。,5.7.3配合物的分类,02:54,羰合物:CO为配体。如Fe(CO)5,Ni(CO)4。,烯烃配合物:配体是不饱和烃。如:PdCl

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论