酸碱平衡基础知识概述(ppt 45页).pptx

酸碱平衡,教学要求,掌握酸碱质子理论的概念。了解路易斯酸碱理论。掌握水的质子自递平衡。掌握一元弱酸弱碱的电离平衡及相关计算。掌握同离子效应和盐效应及相关计算。掌握缓冲溶液的概念、组成、作用机理及pH值的计算，了解缓冲溶液的选择与配制。,一、酸碱质子理论,（一）酸碱的定义（1）酸：凡能给出质子（H+）的物质.（2）碱：凡能接受质子（H+）的物质.,S.A.ArreheniusAcidBaseTheory酸指在水中电离出的阳离子全部为H+HCl=Cl-+H+碱指在水中电离出的阴离子全部为OH-NaOH=Na+OH-中和反应的实质H+OH-=H2O,SvanteAugustArrhenius瑞典化学家,酸和碱,练习,根据酸碱质子理论,下列哪些是酸,碱及两性物质NH4+,CO32-,H2PO4-,NH3,H2S,Ac-,OH-,H2O,(1)电离作用:,HCl+H2OH3O+Cl,酸1碱2酸2碱1,H+,(2)中和反应:,H3O+OHH2O+H2O,酸1碱2酸2碱1,H+,(3)水解反应:,H2O+AcHAc+OH,酸1碱2酸2碱1,H+,1.酸碱反应的实质,实质：两对共轭酸碱对之间的质子(H+)传递反应。反应介质：水，非水溶剂或气相。,酸和碱,2.酸碱质子理论的优点,扩大了酸和碱的范围扩大了酸碱反应的范围建立了酸碱强度和质子传递反应的辨证关系，把酸或碱的性质和溶剂的性质联系起来。,酸和碱,（二）酸碱的强弱,HAc+H2OH3O+Ac-acid，KaNH3+H2ONH4+OH-base，Kb,Ka越大，酸性越强；Kb越大，碱性越强；,常见弱酸(碱)的酸(碱)度常数见附录三(P364).,酸和碱,1.共轭酸碱的Ka、Kb与Kw的关系,Kw=Ka.Kb，即固定温度下，Ka与Kb成反比。,共轭酸碱对强酸弱碱，弱酸强碱,酸和碱,【例1】已知NH3的Kb为1.7910-5，试求NH4+的Ka。,解：NH4+是NH3的共轭酸,故:,Ka=Kw/Kb,=1.0010-14/(1.7910-5),=5.5910-10,答：NH4+的Ka为5.5910-10.,酸和碱,2.电离度,，酸碱电离就越完全，酸性或碱性越强。由此，可根据的大小，判断酸碱的相对强弱,注意：强弱是相对某种溶剂而言，通常为水。,酸和碱,3.酸碱的分类,一元弱酸、弱碱多元弱酸、弱碱两性物质,酸和碱,酸碱平衡,H2OH+OH+H+H2OH3O+H2O+H2OOH+H3O+,离子积Kw=H3O+OH=H+OH，Kw与T有关。,25纯水时，H+=OH,（1）水的离子积：,（2）pH值：,25时，pH+pOH=14,表1人体各种体液的pH,酸碱平衡,趣闻IQ值与pH值,1996年，英国皇家学会汇编：标志人类智力水平的智商与大脑皮层的酸碱度成正比。光谱磁共振法；研究对象：42个6-13岁男童相关程度0.5(0-毫无关系，1完全对应)pH值6.997.09时，IQ值63138。,一、一元弱酸的质子传递平衡,例：试计算浓度为C的弱酸HA水溶液的H+。,解一：(1)忽略水的质子自递平衡，则：,HAH+A,起始浓度：C00,电离浓度：H+H+H+,平衡浓度：CH+H+H+,酸碱平衡,.，近似公式,酸碱平衡,(2)当C/Ka500时,Kw，C/Ka=5.7103500。,pH=-lgH+=-lg(1.3210-3)=2.88,酸碱平衡,【例3】计算0.10mol/L一氯乙酸(CH2ClCOOH)溶液的pH值。,解：查表得Ka(HA)=1.4010-3，C=0.10mol/L。,KaKw,C/Ka=1.40102Kw时，忽略水的质子传递平衡：,(2)当C/Kb500，即Kw,c/Kb=0.10/(5.7510-10)500,则：,酸碱平衡,所以，pH=8.88,H+=Kw/OH-=(1.0010-14)/(7.5810-6)=1.3210-9molL-1,酸碱平衡,指示剂：甲基橙pH：3.14.4橙红色黄色HAcAc-+H+,酸碱平衡,指示剂：酚酞pH：8.09.6无色红色NH3H2ONH4+OH-,酸碱平衡,同离子效应：在弱电解质溶液中，加入与该弱电解质有共同离子的强电解质而使电离平衡向左移动，从而降低弱电解质的电离度的现象。,酸碱平衡,解:C0=0.10molL-1,CAc-=0.10molL-1,Ka=1.7410-5:,【例5】在0.10molL-1HAc溶液中加入固体NaAc，使其浓度为0.10molL-1(设溶液体积不变)，计算溶液的H+和电离度。,起始浓度：0.1000.10,解离浓度：H+H+H+,平衡浓度：0.10-H+H+0.10+H+,HAcH+Ac,0.10,0.10,H+=KaHAc/Ac-=1.7410-50.10/0.10=1.7410-5molL-1,=H+/C0=(1.7410-5)/0.10=1.7410-4=0.0174%,例如：在0.10molL-1HAc溶液中加入NaCl使其浓度为0.10molL-1，则溶液中的H+由1.3210-3molL-11.8210-3molL-1，HAc的电离度由1.32%1.82%。显然，在有同离子效应的同时，也有盐效应，只不过盐效应较弱未考虑。,（三）盐效应,盐效应：在弱电解质中加入不含共同离子的强电解质，引起电解质电离度稍增大的效应。,酸碱平衡,表3影响平衡移动的因素,酸碱平衡,一、缓冲溶液的定义：能抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释，而保持其pH值基本不变的溶液。,缓冲溶液,二、缓冲溶液的组成：一般要有一对起缓冲作用的物质。,弱酸+共轭碱,弱碱+共轭酸,HAcNaAc,NH3NH4Cl,H2CO3NaHCO3,缓冲溶液,表4常用的缓冲溶液,缓冲溶液,三、缓冲作用原理,HAcH+Ac,NaAcNa+Ac,(1)加入H+时：HAcH+Ac-,消耗H+，pH不会显著降低，Ac-为抗酸成分,(2)加入OH时：,补充H+，pH不会显著升高，HAc为抗碱成分。,H+OHH2O,抗酸,抗碱,结论：少量外来酸碱的加入不会影响溶液的pH值，但缓冲溶液的缓冲能力有一定限度。,缓冲溶液,HAH+A,起始：Ca0Cb,电离：xxx,平衡：Ca-xxCb+xCaCb,两边取负对数得：-lgH+=-lgKa+lg,四、缓冲溶液pH值的计算,缓冲溶液,【例6】在0.10molL-1HAc溶液中加入固体NaAc，使其浓度为0.10molL-1(设溶液体积不变)，计算溶液的H+和电离度。,解:Ca0.10molL-1,Cb0.10molL-1,pKa=4.75：,=4.75,H+=1.7410-5molL-1,=H+/Ca=(1.7410-5)/0.10=1.7410-4=0.0174%,缓冲溶液,【例7】含0.1molL-1HAc及0.1molL-1NaAc混合液1.00L四份分别不加，滴加0.010molHCl,0.010molNaOH(设溶液体积不变)及10.0ml水,试计算这四份溶液的pH(pKa=4.75)解：HAcNaAc组成缓冲溶液。CHAc=CAc-=0.1molL-1,缓冲溶液,(2)滴加0.010molHCl后,平衡左移,则H+与Ac-结合生成HAc：CHAc0.10+0.01=0.11molL-1CAc-0.100.01=0.09molL-1,缓冲溶液,滴加0.010molNaOH,使HAc消耗0.010molL-1CHAc0.100.01=0.09molL-1CAc-0.100.01=0.11molL-1,缓冲溶液,(4)加10.0ml水时,缓冲溶液,c碱=c酸,pH=,pKa,c碱/c酸=100.1,pH=,pKa,1,因HAc的pKa=4.74,故HAc/NaAc组成的缓冲溶液pH=3.745.74,缓冲溶液,五、缓冲溶液的范围,六、缓冲溶液的选择和配制,1.选择合适的缓冲对：a.pH与pKa接近b.物质应该稳定，无毒，不会发生反应。例：H2CO3-Na2CO3不稳定；硼酸硼酸盐，有毒。2.总浓度：0.050.50mol/L浓度太低：缓冲容量小。浓度太高：离子强度，渗透压大，浪费试剂。3.计算用量：一般B-=HB现成配方：弱酸+共轭碱，弱酸(过量)强碱，弱碱(过量)强酸,缓冲溶液,小结,掌握酸碱质子理论的概念；掌握水的离子积常数KW、pH值的含义