第9章-酸碱平衡(1).ppt

第9章酸碱平衡，9-1酸碱质子理论，9-2水的离子积和PH9-3酸碱盐溶液的电离平衡，9-4水溶液化学平衡的计算，9-5缓冲溶液，9-6酸碱指示剂练习，9-1酸碱质子理论，1。酸碱的定义：任何能产生质子的物质都是酸。碱：任何能接受质子的物质都是碱。酸和碱可以是分子或离子。例如，盐酸、NH4和HSO4-是酸；Cl-、NH3、HSO4-是碱。例如，盐酸氯质子碱是一对酸和碱，它们相互依赖以获得或给出质子。这种酸碱对称为共轭酸碱对，其中氯离子是盐酸的共轭碱，盐酸是氯离子的共轭酸。即HAH共轭酸的共轭碱，酸碱质子理论，一般来说：共轭酸越强，其共轭碱越弱；共轭碱越强，共轭酸越弱。例如，水是最弱的酸，它的共轭碱是最强的碱。酸的强度：用产生质子的能力来衡量。强酸有很强的产生质子的能力。如高氯酸、盐酸、硝酸、硫酸等。碱的强度：用接受质子的能力来衡量。强碱有很强的接受质子的能力。如羟基-、PO43-离子等。酸碱质子理论，酸及其共轭碱，酸碱质子理论，从表中共轭酸碱对可以看出：酸和碱可以是分子或离子；(2)一些离子是一个共轭酸碱对中的碱，而酸是另一个共轭酸碱对中的碱，如HSO4-等。(3)质子理论中没有盐的概念。根据酸碱质子理论，酸碱反应的本质是两个共轭酸碱对之间的质子转移反应。例如：盐酸NH3=NH4 Cl-，酸1碱2酸2碱1NH3和盐酸在水溶液和气相中的反应基本相同。也就是说，盐酸是一种酸，它将质子释放到NH3中，然后将其转化为共轭碱C1-；NH3是一种碱，在接收质子后转化为其共轭酸NH4。强酸释放的质子被转化成较弱的共轭碱。酸碱质子理论不仅拓宽了酸碱的范围，而且在酸碱反应的范围内，还包括电离理论中的电离、中和和水解，可视为质子转移酸碱中和反应。(1)电离：根据酸碱质子理论，电离是水和分子酸碱之间的质子转移反应。在水溶液中，当酸电离时，质子被释放到进水中，产生共轭碱。酸碱质子理论认为，强酸具有很强的给质子的能力，而它的共轭碱很弱，几乎不能结合质子，因此反应几乎是完全的(相当于电离理论中的所有电离)。氯化氢H2O H2O Cl-酸1碱2酸2碱1，弱酸具有弱的给质子能力，而它的共轭碱更强，因此反应程度很小并且是可逆的(相当于电离理论的部分电离)。HAC H2O H 3 O交流-酸1碱2酸2碱1，酸碱质子理论，氨和水的反应，H2O给出质子，由于H2O是弱酸，反应程度也很小，它是可逆反应(相当于水中NH3的电离过程)。H2ONH4OH-1碱2酸碱1。可见，在酸的电离过程中，H2O接收质子，是一种碱，而在NH3的电离过程中，H2O释放质子，是一种酸。因此，水是一种两性物质。因为h3o和O H都是强酸和强碱，所以平衡强烈向左移动。(2)水解反应质子理论没有盐的概念，因此，没有盐的水解反应。在电离理论中，水解反应相当于质子理论中水与离子酸和碱的质子转移反应。H3OAC-HAC H2O酸1碱2酸2碱1，NH4 OH-H2O NH3酸1碱2酸2碱1，酸碱质子理论。通过以上分析可以看出，酸碱质子理论拓展了酸碱的含义和酸碱反应的范围，摆脱了酸碱必须在水中发生的限制，解决了一些非水溶剂或气体之间的酸碱反应，系统地将水溶液中的离子反应归结为质子转移酸碱反应。这样，人们加深了对酸碱和酸碱反应的理解。关于酸和碱的定量尺度，酸碱质子理论可以然而，酸碱质子理论只限于质子的释放和接受，所以它必须含有氢，这不能解释一种不含氢的反应。离子产物和酸碱度为9-2的水，纯水具有弱导电性H2O 3 OH-或H2O OH-实验测得，在1升纯水中，在295K下只有10-7摩尔的水分子被电离，因此H=OH-=10-7摩尔/升是水的离子产物常数，从平衡原理Kw=H OH-=10-14Kw。简而言之，水的离子产物。千瓦是指水溶液中氢和氢氧的乘积在一定温度下是常数。水的电离是一个吸热反应，当温度升高时，Kw增加。离子产物与水的酸碱度的关系，水的离子产物常数与温度的关系，以及在9-3酸碱盐溶液中的电离平衡。首先，强电解质强酸、强碱和所有盐在经典电离理论中被称为强电解质。当它们进入水中时，它们会完全电离生成离子，如盐酸盐酸(aq) CL-(aq)完全电离是经典电离理论的概念。应当指出，上述“完全电离”并不意味着酸、碱和盐电离产生的产物(正离子和负离子)不再有与水进一步相互作用的可能性。根据酸碱质子理论，氯化铵电离产生的NH4是质子酸(质子供体)，它能与水发生质子转移反应，使溶液的ph 7:NH4h2on h3o-NH4NH3h、在酸、碱和盐溶液中达到电离平衡。例如，硫酸在水中的“完全电离”仅指硫酸产生氢和硫酸亚铁的一级电离，而硫酸亚铁的电离是不完全的，属于中强酸的范畴。还应该指出，上述“完全电离”只是稀溶液的合理近似，而浓溶液的情况完全不同。第二，弱电解质弱电解质和强电解质一样，是经典电离理论的概念，指水中弱酸和弱碱的电离。酸、碱和盐溶液的电离平衡，在一定温度下，平衡关系为：Ka=H Ac-/HAcKa称为弱酸的电离平衡常数，简称酸常数。H2O NH3NH4OH-Kb=NH4OH-/NH3Ka和Kb是化学平衡常数的一种形式。弱电解质的电离趋势可以用电离常数的大小来估计。K值越大，电离常数越大。通常，Ka=10-2 10-7的酸称为弱酸，Ka=10-7的酸称为极弱酸，弱碱也可根据Kb大小进行分类。根据酸碱质子理论，其共轭酸碱对的电离平衡，如HBB-hKa=b- h/HB，是：b-h2ohboh-Kb=HB oh-/b-乘以KaKb=Kw，即Ka和Kb成反比。因此，弱酸的酸性越强(kb越大)，其共轭碱的碱性越弱(Kb越小)。pKa被定义为pKa=-lgKa，所以pKa的正值越高，相应的酸越弱。对于多元弱酸，如H3PO4H2PO4-HPO42-酸度降低。酸碱盐溶液中的电离平衡离解度-电离度的大小=(电离浓度/弱电解质的初始浓度)100%，例如=0.10mol-1 HAc的1.33%，测量表明每10000个HAc分子中有133个分子被电离。由于=0.10mol-1乙酸的1.33%，得到了乙酸与的平衡常数之间的关系。hachac-初始浓度c00平衡浓度C-CCCKA=C2/(1-)当5%或c酸/KA 400时，1- 1为KA C2 =，酸、碱和盐溶液中的电离平衡，当忽略水电离时：对于一元弱酸：如果5%或c酸/Ka400，H 2=KAC酸，对于含有一种元素的弱碱：如果c碱/Kb400的比率为5%，则OH- 2=KBC碱，电离平衡流平效应和强酸如聚合效应盐酸、高碘酸、硝酸和高氯酸在水中“完全电离”，因此它们在相同浓度的水溶液中的酸碱度是相同的，这意味着它们的酸强度是相同的。 然而，这些强酸结构与可电离的氢原子有不同的化学键。为什么电离能力是一样的？我们不能忘记，酸使水中氢离子电离是与水分子相互作用的结果酸、碱和盐溶液中的电离平衡已经用各种非水溶剂进行了测试。已经证明，水中一些常见强酸的强度顺序是：高氯酸(HCLO4)高(HI)溴(HBr)氯化氢(硝酸)硫酸(一次电离)溶剂(如水)使酸的强度变平的效应简称为变平效应，这种溶剂也称为变平溶剂。该溶剂的强度是强酸，由于差异效应，其可以首先变成聚合效应，从而成为区别溶剂。为了计算9-4水溶液的化学平衡，当忽略水的电离时，将平衡时的氢离子浓度设置为x hacha chac-初始浓度0.1000平衡浓度0.10-xxxKa=x2/(0.10-x):对于一元弱酸：如果5%或C酸/Ka400 h 2=kac酸，为了计算水溶液的化学平衡，对于含有一种元素的弱碱：如果C碱/Kb400的比率为5%，则OH- 水溶液的化学平衡计算表明，由于相同的离子效应，在醋酸-醋酸-醋酸中加入了少量的醋酸。 随着乙酸浓度的增加，乙酸的电离平衡向左移动，从而降低乙酸的解离度。在已建立离子平衡的弱电解质溶液中，加入另一种含有相同离子的强电解质，使平衡向降低弱电解质离子化程度的方向移动的效应称为相同离子效应。水溶液化学平衡的计算，一元弱酸及其盐的混合溶液中H的一般近似公式：假设酸HAc的浓度为c酸，盐(Ac-)的浓度为c盐hachachachachachac伯c酸0c盐平c酸-xxc盐xc酸c盐被代入平衡关系公式xc盐/c酸=Kax=Kac酸/c盐，即H =Kac酸/c盐， 取负对数酸碱度=pKa-lg(c酸/c盐)同样，可以推导出弱碱溶液中OH-的计算公式，即OH-=负对数pOH=pKb-lg(c碱/c盐)取KBC碱/c盐的两边。 水溶液的化学平衡计算表明，多种弱酸的电离是逐步进行的。h2shhs-k1=Hhs-/H2S=5.710-8hs-hs2-k2=HS2-/hs-=1.210-15h2 S2 hs2-k=H2S2-/H2S=k1k 2=6.810-23注意：该公式仅表明平衡状态下H S2-H2S三种浓度之间的关系。然而，没有解释电离过程是：当多元酸K1/K2102时，忽略二次电离。当用、9-5缓冲溶液处理一元酸时，1。缓冲液的澄清实验：将10毫升0.1毫摩尔-1毫摩尔-1毫摩尔-1毫摩尔溶液和10毫升0.1毫摩尔-1毫摩尔-1毫摩尔-1毫摩尔溶液放入试管中，混合后，以甲基红为指示剂(变色范围pH4.4-6.2，红色黄色)分成四份，一份加入1滴2毫摩尔-1毫摩尔-1毫摩尔，另一份加入1滴2毫摩尔-1毫摩尔，第三份用等体积的水稀释，比较第四份。结果颜色无变化。也就是说，溶液的酸碱度基本不变。这种能抵抗少量强酸、强碱或外界稀释的影响，并能保持酸碱度基本不变的溶液称为缓冲溶液。缓冲溶液的这种效果称为缓冲。缓冲溶液2。缓冲作用的原理下面的电离过程： hach HAC AC-NaAcNAC-NaAc在含有hac naac的溶液中被完全电离。由于相同的离子效应，hac的电离程度降低。此时HAc和Ac-都很大，并且存在HAc电离平衡。当加入少量的氢时，氢离子与溶液中的交流离子结合，生成醋酸，使电离平衡向左移动，当达到新的平衡时，氢离子的浓度不会显著增加。如果向上述溶液中加入少量的碱，增加的羟基与溶液中的氢离子结合形成水，然后氢离子的电离平衡向右移动以补充氢离子的减少。缓冲容量有限，只有少量的酸和碱。弱酸及其盐的pH值已在前面讨论过：pH=pKa-lg(c酸/c盐)被称为缓冲溶液公式pH值取决于Ka和(