第5章酸碱平衡PPT课件

1、5.1.1 历史回顾历史回顾 5.1.2 酸碱质子理论的基本概念酸碱质子理论的基本概念5.1.3 酸的相对强度和碱的相对酸的相对强度和碱的相对强度强度 酸碱质子理论概述酸碱质子理论概述第1页/共109页5-1-2 酸碱质子理论的基本概念酸碱质子理论的基本概念酸：酸：凡是能释放出质子（凡是能释放出质子（H+）的任何含氢原子的分子或离子的物种。）的任何含氢原子的分子或离子的物种。 （质子的给予体）（质子的给予体）碱：碱：凡是能与质子（凡是能与质子（H+）结合的分子或离子的物种。）结合的分子或离子的物种。 （质子的接受体）（质子的接受体）第2页/共109页 NHH NH POH HPO HPOH P

2、OH AcH HAc 34342424 42 酸 H+ +碱第3页/共109页酸酸 H+ + 碱碱例：例：HAc的共轭碱是的共轭碱是Ac ， Ac的共轭酸的共轭酸HAc， HAc和和Ac为一对共轭酸碱。为一对共轭酸碱。两性物质：两性物质：既能给出质子，又能接受质子的物质。既能给出质子，又能接受质子的物质。等。如：HS,OH,HCO,)OFe(OH)(H ,HSO232524第4页/共109页(1) 酸碱解离反应是质子转移反应酸碱解离反应是质子转移反应，如，如HF在水溶液中的解离反应是由给出质子的半反在水溶液中的解离反应是由给出质子的半反应和接受质子的半反应组成的。应和接受质子的半反应组成的。H

3、F(aq) H+ + F(aq)H+ + H2O(l) H3O+(aq)HF(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + F(aq) (2) 水是两性物质，它的自身解离反应也是质子转移反应：水是两性物质，它的自身解离反应也是质子转移反应：H2O(l)+H2O(l) H3O+(aq) +OH(aq)H+酸酸(1)碱碱(2)酸酸(2)碱碱(1)第5页/共109页(3) 盐类水解反应也是离子酸碱的质子转移反应。盐类水解反应也是离子酸碱的质子转移反应。例如例如NaAc水解：水解：Ac+H2O OH + HAcH+酸酸(1)碱碱(2)酸酸(2)碱碱(1)NH4Cl水解水解: + H2O H3O+ +

4、 NH3H+酸酸(1)碱碱(2)酸酸(2)碱碱(1)4NH第6页/共109页(4) 非水溶液中的酸碱反应，例如非水溶液中的酸碱反应，例如NH4Cl的生成的生成：(1) (2) (2) ) 1 (Cl NH NH HCl43碱酸碱酸H+液氨中的酸碱中和反应：液氨中的酸碱中和反应： NaCl 2NH NaNH ClNH324H+第7页/共109页5-1-3 酸的相对强度和碱的相对强度酸的相对强度和碱的相对强度 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。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。c(H+)/(molL-1)1 10-1 10-2 10-3 10-4 1

5、0-510-6 10-7 10-810-910-1010-1110-1210-1310-14 pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14酸性增强酸性增强中性中性碱性增强碱性增强第8页/共109页5-1-3 酸的相对强度和碱的相对强度酸的相对强度和碱的相对强度105a105.8 101.8 HCN HAc K区分效应区分效应：用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来，称为溶剂的：用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来，称为溶剂的“区分效区分效应应”。 例如，例如，H2O可以区分可以区分HAc，HCN酸性的强弱。酸性的强弱。拉平效应拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的作

6、用，称为溶剂的：溶剂将酸或碱的强度拉平的作用，称为溶剂的“拉平效应拉平效应”。 水对强酸起不到区分作用，水能够同等程度地将水对强酸起不到区分作用，水能够同等程度地将HClO4，HCl，HNO3等强酸的质等强酸的质子全部夺取过来。子全部夺取过来。第9页/共109页酸越强酸越强其共轭碱越弱碱越强其共轭碱越弱碱越强其共轭酸其共轭酸越弱越弱OHNHHCOAc POH HSO ClO OHNHCOHHAc POHSOHHClO 334244243243424碱性：酸性：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。

7、例如上述强酸在冰醋酸中不完全解离，酸性强度依次为：上述强酸在冰醋酸中不完全解离，酸性强度依次为：3424HNOSOHHClHClOHI第10页/共109页5.2.1 水的解离平衡水的解离平衡 5.2.2 溶液的溶液的pH值值 5.2 水的解离平衡与溶液的水的解离平衡与溶液的pH值值第11页/共109页5-2-1 水的解离平衡和水的解离平衡和pH值值 纯水或稀溶液中纯水或稀溶液中 H2O(l) H+(aq) + OH- -(aq)c(H+)/c c(OH- -)/c =Kw Kw水的离子积水的离子积Kw(298.15K)=1.010-14-14Kw与温度有关。与温度有关。水的解离反应水的解离反应

8、100纯水纯水13ww5.43 10 KTK第12页/共109页溶液的酸碱性和溶液的酸碱性和pH溶液的酸碱性溶液的酸碱性7=71.010-71.010-71.010-7c(OH- -)/molL-11.010-7c(H+)/molL-1碱性碱性中性中性酸性酸性溶液酸碱性溶液酸碱性c(H+)/c c(OH- -)/c =Kw pH=-lg c(H+)/c pOH=-lg c(OH- -)/c pH=pKw-pOH=14-pOH第13页/共109页5.3.1 一元弱酸、弱碱的解离平一元弱酸、弱碱的解离平衡衡5.3.2 多元弱酸的解离平衡多元弱酸的解离平衡5.3.3 盐溶液的酸碱平衡盐溶液的酸碱平衡

9、 5.3 弱酸、弱碱的解离平弱酸、弱碱的解离平衡衡第14页/共109页3-2-1 解离平衡和解解离平衡和解离常数离常数5-3-1 一元弱酸弱碱的解离平衡一元弱酸弱碱的解离平衡一元弱酸一元弱酸 HA(aq) H+(aq) + A- -(aq)弱电解质在水溶液中部分解离，存在解离平衡。弱电解质在水溶液中部分解离，存在解离平衡。c(H+)/c c(A- -)/c c(HA)/c Ki (HA)= c(H+)c(A- -)c(HA)简化为简化为Ki (HA)= 解离平衡解离平衡Ki 标准解离常数标准解离常数Ka 、Kb分别表示弱酸、弱碱标准解分别表示弱酸、弱碱标准解 离常数离常数第15页/共109页K

10、i 越小越小,弱电解质解离越困难弱电解质解离越困难,电解质越弱。电解质越弱。弱电解质：一般弱电解质：一般Ki 10-4 中强电解质：中强电解质：Ki =10-210-3解离常数解离常数Ki 可表示弱电解质可表示弱电解质解离程度大小解离程度大小。Ki 与与浓度无关浓度无关，与，与温度有关温度有关。由于温度对由于温度对Ki 影响不大，一般可不考虑影响不大，一般可不考虑其影响。其影响。 第16页/共109页例例试计算试计算298.15K、标准态下、标准态下Ka(HOAc)值。值。解：解：HOAc H+ + OAc- -fGm/(kJmol-1) -396.46 0 -369.31rGm=(-369.

11、31)-(-396.46)kJmol-1 =27.15 kJmol-1 -rGm -27.151000 RT 8.314298.15ln K = = = - -10.95Ka (HOAc)=1.810-5第17页/共109页3-2-2解离度和稀释解离度和稀释定律定律解离度解离度解离部分弱电解质浓度解离部分弱电解质浓度未解离前弱电解质浓度未解离前弱电解质浓度解离度解离度()100%解离度可解离度可表示弱电解质解离程度的大小表示弱电解质解离程度的大小在温度、浓度相同条件下在温度、浓度相同条件下,越小，电解越小，电解质越弱。质越弱。 表示弱电解质在指定条件下解离的程度（类似于 “化学平衡”讨论中的“

12、转化率”），它不但与解离常数有关，而且与弱电解质的起始浓度有关。 5-3-1 一元弱酸弱碱的解离平衡一元弱酸弱碱的解离平衡第18页/共109页稀释定律稀释定律一元弱酸一元弱酸 HA(aq) H+(aq) + A- -(aq) c(H+)c(HA)c(H+)/c c(A- -)/c c(HA)/c Ka (HA)= =( ) 2 c1- cKi ( )2 cc Kic/c若若(c/c )/Ki 104, 1-1Ki 与与都能说明弱电解质的解离程度；都能说明弱电解质的解离程度；但但与与c有关，有关，Ki 与与c无关。无关。第19页/共109页一元弱碱溶液中一元弱碱溶液中c(H+)的计算的计算c(O

13、H- -) cpOH= -lg一元弱碱一元弱碱 BOH B+ + OH- -同理同理c(OH- -) (cc )Kb c(OH- -) cpH=14 -lg5-3-1 一元弱酸弱碱的解离平衡一元弱酸弱碱的解离平衡第20页/共109页例例计算计算L-1氨水溶液中的氨水溶液中的c(OH- -)、pH和氨水的解离度。和氨水的解离度。解：解： NH3H2O NH4+ + OH- -平衡浓度平衡浓度/(molL-1x x xc(NH4+)/c c(OH- -)/c xx c(BOH)/c 0.100-xKb= = =1.810-5(c/c )/Kb(NH3H2O)=0.100/(1.810-5) 104

14、0.100-xx 则则 x=1.3410-3 c(OH- -)=1.3410-3 molL-1 Kw 1.010-14c(OH- -) 1.3410-3 c(H+ +)= = molL-1=7.510-12 molL-1第21页/共109页例例计算计算L-1氨水溶液中的氨水溶液中的c(OH- -)、pH和氨水的解离度。和氨水的解离度。解：解： NH3H2O NH4+OH- -平衡浓度平衡浓度/(molL-1) 0.100-x x x则则 x10-3 c(OH- -)=1.3410-3 molL-1 Kw 1.010-14c(OH- -) 1.3410-3 c(H+ +)= = molL-1=7

15、.510-12 molL-110-12)=c 1.3410-3 c 0.100= 100%= 100%=1.34% 第22页/共109页3-2-4多元弱酸的分多元弱酸的分步解步解5-3-2 多元弱酸的分步解离多元弱酸的分步解离多元弱酸在水溶液中多元弱酸在水溶液中分步解离分步解离如如 H2S H+ + HS- - HS- - H+ + S2-2-Ka(1)= =1.110-7c(H+)/c c(HS- -)/c c(H2S)/c Ka(2)= =1.310-13c(H+)/c c(S2-2-)/c c(HS- -)/c H2S溶液中的溶液中的c(H+)主要决定于第一步解主要决定于第一步解离的离的

16、H+，即，即 c(H+) c(HS- -)多元弱酸的强弱主要取决于多元弱酸的强弱主要取决于Ki(1)第23页/共109页例例已知常温、常压下已知常温、常压下H2S的溶解度为的溶解度为0.10molL-1，计算，计算H2S饱和溶液中饱和溶液中c(H+)、c(S2-)和和H2S的解离度。的解离度。解：解： H2S H+ + HS- -平衡浓度平衡浓度/(molL-1) 0.10-x x xKa(1)= = =1.110-7c(H+)/c c(HS- -)/c xx c(H2S)/c 0.1-x(c/c )/Ka(1)=0.10/(1.110-7) 104 ，0.10-xxx= 1.110-4c(H

17、+)= 1.110-4 molL-1第24页/共109页例例已知常温、常压下已知常温、常压下H2S的溶解度为的溶解度为-1，计算，计算H2S饱和溶液中饱和溶液中c(H+)、c(S2-)和和H2S的解离度。的解离度。解：解： H2S H+ + HS- -平衡浓度平衡浓度/(molL-1) 0.10-x x x因为因为 Ka(2) Ka(1)所以所以 c(HS-) c(H+) Ka(2)= =1.310-13c(H+)/c c(S2-2-)/c c(HS- -)/c Kic/c 1.110-7 0.10= =0.11%c(S2-2-)= Ka(2)c = 1.310-13 molL-1二元弱酸溶液

18、中二元弱酸溶液中: c(A2-)Ka(2)第25页/共109页H2S H+ + HS- - Ka(1)=c(H+)/c c(HS- -)/c c(H2S)/c Ka(2)=c(H+)/c c(S2-2-)/c c(HS- -)/c c(H+)与与c(S2-2-)的关系的关系HS- - H+ + S2-2-两式相加两式相加H2S 2H+ + S2- 2- Ka= Ka(1)Ka(2)c(H+)2c(S2-2-) c(H2S)(c )2=Ka(1)Ka(2)常温下常温下, H2S饱和溶液中饱和溶液中, c(H2molL-1调节调节H2S溶液的酸度，可控制溶液的酸度，可控制c(S2-)。c(H+)2

19、c(S2-2-) = 1.410-21(molL-1)3第26页/共109页例题：计算例题：计算 0.010 molL-1 H2CO3溶液中的溶液中的 H3O+,H2CO3, ， 和和OH的浓度以及溶液的的浓度以及溶液的pH值。值。23CO3HCO23233 H CO (aq)H O(l) H O (aq)HCO (aq)10.010 x x x /(mol L ) 解：平衡浓度2337a12323-553323(HO)(HCO )(HCO) 4.2 10(HCO)0.0100.010-x 0.010 x=6.5 10(HO)(HCO ) 6.5 10 m ol/L(HCO) 0.010/xx

20、ccKccccmol L第27页/共109页23233155eq HCO (aq)H O(l) H O (aq)CO(aq)/(mol L ) 6.5 10y 6.5 10 y y c: )CO(23根据第二步解离计算c11a2232533535511a2211113a2 (H CO )4.7 10(H O )(CO)(6.5 10y)y6.5 10y(HCO )6.5 10y6.5 10 y4.7 10(CO) mol L4.7 10mol L KcccKcK第28页/共109页:OHOH2的解离平衡来自22315eq5143 H O(l)H O(l) H O (aq) OH (aq)/(m

21、ol L ) 6.5 10yz z(H O )(OH )(6.5 10yz)z1.0 10 ccc19. 4)OH(lgpHLmol105 . 1)OH(101.5z 101.0z106.5106.5zy106.531010141555cc第29页/共109页结论：结论： 多元弱酸的解离是分步进行的，一般多元弱酸的解离是分步进行的，一般 溶液中的溶液中的 H+主要来自于弱酸的第一步解离，计算主要来自于弱酸的第一步解离，计算 c(H+)或或 pH 时可只考虑第一步解时可只考虑第一步解离。离。 对于二元弱酸对于二元弱酸 ，当，当 时，时，c(酸根离子酸根离子) ，而与弱酸的，而与弱酸的初始浓度无关

22、。初始浓度无关。123 KKK2K12KK 对于二元弱酸，若对于二元弱酸，若 c(弱酸弱酸)一定时，一定时，c(酸根离子酸根离子)与与 c2(H3O+)成反比。成反比。第30页/共109页3-3-1 水解反应和水水解反应和水解常数解常数5-3-3 盐溶液的酸碱平衡盐溶液的酸碱平衡水解反应水解反应盐的水解反应盐的水解反应:盐的组分离子与水解离出盐的组分离子与水解离出来的来的H+或或OH- -结合生成弱电解质的反应。结合生成弱电解质的反应。强碱弱酸盐强碱弱酸盐水溶液显碱性水溶液显碱性如如NaOAc Na+ + OAc- -H2O OH- - + H+HOAc强碱弱酸盐的水解是弱酸根阴离子的水解强碱

23、弱酸盐的水解是弱酸根阴离子的水解水解反应式：水解反应式： OAc- -H2O HOAcOH- -第31页/共109页强酸弱碱盐强酸弱碱盐水溶液显酸性水溶液显酸性如如 NH4Cl NH4+ + Cl- -H2O OH- - + H+NH3H2O强酸弱碱盐的水解强酸弱碱盐的水解 实际上是其弱碱阳离子的水实际上是其弱碱阳离子的水解解水解反应式：水解反应式： NH4+ H2O NH3H2O H+ +第32页/共109页弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐水溶液的酸碱性视生成弱酸水溶液的酸碱性视生成弱酸、弱碱的弱碱的Ki 而定而定。A+ + B- - + H2O HB + AOH 如如 NH4F NH4+ + F- -

24、 +H2O NH3H2O+HFKa(HB) Kb(AOH) 水溶液显酸性水溶液显酸性如如 NH4OAc NH4+ + OAc- - +H2O NH3H2O+HOAcKa(HB) Kb(AOH) 水溶液显中性水溶液显中性如如 NH4CN NHNH4 4+ +CN+CN- -+H+H2 2O NHO NH3 3HH2 2O + O + HCNHCNKa(HB) 500所以所以 0.10-x0.100, 0.100+x0.100pH=4.74x=1.810-5c(H+ +)=1.810-5 molL-1=1.810-50.100 x 0.100第58页/共109页例例(2) 在含在含L-1HOAc、

25、 molL-1NaOAc溶液中加入溶液中加入HCl，使，使 c(H+ +molL-1，计算溶液的，计算溶液的pH值。值。 HOAc H+ + OAc- - Ka= =1.810-5x(0.099+x) 0. 101-x平衡浓度平衡浓度/(molL-1) 0.101-x x 0.099+xx=1.810-5c(H+ +)1.810-5 molL-1pH=4.74=1.810-50.099x 0. 101解解: 反应反应 H+ + OAc- - HOAc0.001 0.001 0.001HOAc+NaOAc混合溶液能抵抗少量外混合溶液能抵抗少量外来酸的作用，而保持溶液来酸的作用，而保持溶液pH值不

26、变。值不变。第59页/共109页例例(3) 在含在含L-1HOAc、 molL-1NaOAc溶液中加入溶液中加入NaOH, 使使 c(OH- -molL-1，计算溶液的，计算溶液的pH值。值。 HOAc H+ + OAc- - Ka= =1.810-5x(0.101+x) 0. 099-x平衡浓度平衡浓度/(molL-1) 0.099-x x 0.101+xx=1.810-5c(H+ +)1.810-5 molL-1pH=4.74=1.810-50.101x 0. 099解解: 反应反应 OH- - + HOAc OAc- - + H2O 0.001 0.001 0.001HOAc+NaOAc

27、混合溶液能抵抗少量外混合溶液能抵抗少量外来碱的作用，而保持溶液来碱的作用，而保持溶液pH值不变。值不变。第60页/共109页例例(4) 在含在含L-1HOAc、0.10molL-1 NaOAc溶液中加入溶液中加入H2O.使溶液稀释使溶液稀释10倍倍, 计算溶液的计算溶液的pH值。值。解：解： HOAc H+ + OAc- - 平衡浓度平衡浓度/(molL-1) 0.010-x x 0.010+xKa= =1.810-5x(0.010+x) 0. 010-xc(H+ +)1.810-5 molL-1pH=4.74x=1.810-5=1.810-50.010 x 0. 010HOAc+NaOAc混

28、合溶液能抵抗少量水混合溶液能抵抗少量水的稀释作用，而保持溶液的稀释作用，而保持溶液pH值不变。值不变。第61页/共109页2. 弱碱弱碱 弱碱盐弱碱盐 2bbbbaB(aq)H O(l) BH (aq)OH (aq)(BH )(OH )(B)(B)(B) (B)(OH ) (BH )(B)pOHp(B)lg (BH )(B)(BH )pH14p(B)lg p(BH )lg (BH )(B)ccKcKccccKcccKKccNH3 H2O NH4Cl第62页/共109页3. 由多元弱酸酸式盐组成的缓冲溶液由多元弱酸酸式盐组成的缓冲溶液如如 NaHCO3 Na2CO3 , NaH2PO4 Na2H

29、PO4 溶液为酸性或中性溶液为酸性或中性22442242348a224a224 1 H PO HPO H PO (aq)H O (l) H O (aq) HPO(aq) 6.2 10(H PO ) pHp lg(HPO )KcKc例 ： )pH ( 100 . 1 SO HSO 2 2a224 4值需精确计算？的思考：为什么此系统：例K第63页/共109页 溶液为碱性溶液为碱性2344324243wb14a334 HPO PO PO (aq) H O (l) HPO (aq) OH (aq) (PO ) 0.022 (H PO ) KKK例：应按水解平衡精确计算。应按水解平衡精确计算。第64页

30、/共109页2323313a223234wb1a223b1 HCO (aq)H O (l)H O (aq) CO(aq) 4.2 10 CO(aq)H O(l) HCO (aq)OH (aq) 2.1 10 (CO) pH14p lg(KKKKcKc例：32w3a2323a23 HCO ) (CO) 14( lg)lg (HCO )(CO) p lg(HCO )KcKccKc 第65页/共109页 结论：结论： 缓冲溶液的缓冲溶液的pH值主要是由值主要是由 或或 决定的，决定的， 缓冲溶液的缓冲能力是有限的；缓冲溶液的缓冲能力是有限的； 缓冲能力与缓冲溶液中各组分的浓度有关，缓冲能力与缓冲溶液

31、中各组分的浓度有关，c(HA) ，c(B)及及 c(A)或或c(BH+)较较 大大时时,缓冲能力强。缓冲能力强。ap Kb14p K有关；或还与 )BH()B( )A()HA( cccc时，缓冲能力大接近或 1 )BH()(B )(A)HA( cccc。第66页/共109页例题例题： 求求 300mL 0.50molL-1 H3PO4和和 500mL 0. 50molL-1 NaOH的混合溶液的的混合溶液的pH值。值。解：先反应再计算解：先反应再计算42424243PO0.05molNaH HPO0.10molNa H0.10molNaO molNaOH25. 0 PO0.15molNaH P

32、OmolH15. 0余下生成余下生成缓冲溶液得到 HPO POH 2442反应反应继续反应继续反应第67页/共109页2242438a2-1242-1424a2248H PO (aq)H O(l) HPO(aq)H O (aq) 6.2 100.0500(H PO )mol L 0.8000.100 (HPO)mol L 0.800(H PO )pHp lg(HPO)0.0500 lg6.2 10lg0.100 7.210KcccKc .30 7.51第68页/共109页5-4-4 缓冲范围和缓冲能力缓冲范围和缓冲能力缓冲溶液的选择和配制缓冲溶液的选择和配制 原则：原则： 所选择的缓冲溶液，除

33、了参与和所选择的缓冲溶液，除了参与和 H+或或 OH 有关的反应以外，不能与反有关的反应以外，不能与反应系统中的其它物质发生副反应；应系统中的其它物质发生副反应； 第69页/共109页欲配制的缓冲欲配制的缓冲溶液的溶液的 pH 值值a2424a2324bpH5 HAc - NaAc p4.74pH7 NaH PO - Na HPO p7.21pH9 NH H O -NH Cl 14 p9.26pH 10 KKK323a22434a3 NaHCO -Na CO p10.33pH 12 Na HPO -Na PO p12.35KK应选择的缓冲组分应选择的缓冲组分 或 尽可能接近所需溶液的pH值；a

34、bp 14 p KK 若若 或或 与所需与所需pH不相等，依所需不相等，依所需 pH调整调整 abp 14 p KK。或)BH()B()A()HA(cccc第70页/共109页 例题例题 今有今有 2.0L0.10molL-1的的 Na3PO4 溶液和溶液和 2.0L 0.10molL-1的的NaH2PO4 溶液，仅用溶液，仅用这两种溶液（不可再加水）来配制的缓冲溶液，能配制多少升这种缓冲溶液？这两种溶液（不可再加水）来配制的缓冲溶液，能配制多少升这种缓冲溶液？解：缓冲组分应为解：缓冲组分应为 Na2HPO4 Na3PO4 ,小于所需小于所需pH值，说明值，说明 应过量，则应过量，则 2.0L

35、 Na3PO4 应全部用上应全部用上,设需设需0.10molL-1 NaH2PO4 xL。35.12)POH(p43a3K34PO反应前反应前 nx 0反应后反应后 nxx324244PO (aq)H PO (aq) 2HPO (aq)15 . 1Lmol032. 0100 . 1)OH( 1.5pOHc第71页/共109页wb1a3340.200.0320.0322.00.0220.200.10(H PO )0.0322.0 xKxKxKx解得解得 x = 0.12 能配制缓冲溶液能配制缓冲溶液3 2424 PO (aq) H O (l) HPO(aq) OH (aq) 0.20 0.100

36、.20 0 2.02.00.20 0.100.20 0.032 0.032 0.0322.02.0 xxxxxxxx初始浓度/(molL-1)平衡浓度/(molL-1)(2L Na3PO4 + 0.12L NaH2PO4)。第72页/共109页例：欲用等体积的例：欲用等体积的 NaH2PO4 溶液和溶液和 Na2HPO4 溶液配制溶液配制 1.00L pH=7.20 的缓冲溶液，的缓冲溶液，当将的该缓冲溶液与当将的该缓冲溶液与5.00mL 0.10molL-1 HCl混合后，其混合后，其 pH值变为值变为 ，问，问 缓冲溶液中缓冲溶液中NaH2PO4 和和 Na2HPO4 的浓度是多大？的浓度

37、是多大？如果该缓冲溶液是由如果该缓冲溶液是由0.500molL-1 H3PO4和和1.0molL-1 NaOH配制，应分别取多少毫升？配制，应分别取多少毫升？第73页/共109页解：解： 24a2482424242422440(H PO )pHplg(HPO )(H PO )7.20lg6.3 10lg(HPO )(H PO )7.207.20lg(HPO ) (H PO )(HPO )cKcccccccc 第74页/共109页 0.5050 50. 050 0 mmol/ 50 50 0.105.0 mmol/ NaClPONaHHPONa HCl 00004242ccnccn反应后反应前1

38、00000Lmol0232. 0 40. 050. 05050. 050lg50. 05050. 050lg20. 780. 6ccccc解得：mL6 .690 . 130232. 01000)NaOH(mL8 .92500. 020232. 01000)POH(43VV第75页/共109页 5.5 酸碱指示剂酸碱指示剂甲基橙甲基橙 红红 橙橙 黄黄3.1 4.4石蕊石蕊 红红 5.0 紫紫 8.0 蓝蓝酚酞酚酞 无色无色 粉红粉红 红红8.0 10.0pH试纸在不同的试纸在不同的pH溶液中显不同的颜色溶液中显不同的颜色第76页/共109页 5.6 酸碱电子理论与配合物酸碱电子理论与配合物概述

39、概述5.6.1 酸碱电子理论酸碱电子理论5.6.2 配合物的组成和命名配合物的组成和命名第77页/共109页5-6-1 酸碱电子理论酸碱电子理论 lewis 酸酸：凡是可以接受电子对的分子、：凡是可以接受电子对的分子、离子或原子，如离子或原子，如Fe3+ , Fe, Ag+, BF3等。等。 lewis 碱碱：凡是给出电子对的离子或分子，：凡是给出电子对的离子或分子， 如如 :X, :NH3, :CO, H2O: 等。等。lewis酸与酸与lewis碱之间碱之间 以以配位键配位键结合生成结合生成 酸碱加合物。酸碱加合物。第78页/共109页ClHHNH H NH HCl3 FFBF F BF3

40、 + F23333NH NH CuNH NH Cu2+ + 4 NH3第79页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型实验实验Cu(NH3)42+ ( (深蓝色深蓝色) )过量氨水过量氨水Cu(NH3)4SO4晶体晶体 ( (深蓝色深蓝色) )乙醇乙醇 CuSO4溶溶液液 ( (浅蓝色浅蓝色) )适量氨水适量氨水Cu2(OH)2SO4 ( (蓝色蓝色) ) 2Cu2+SO42-+2NH3H2O Cu2(OH)2SO4+2NH4+ Cu2(OH)2SO4 +8NH3H2O 2Cu(NH3)4

41、2+ + 8H2O + 2OH- - + SO42-由中心离子和配体由中心离子和配体通过配位键结合的通过配位键结合的复杂离子复杂离子配离子配离子由配离子形成的化合物由配离子形成的化合物配合物配合物第80页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型Cu(NH3)4SO4KCl CuCl2晶体中晶体中Cu(NH3)42+CuCl3 溶液中溶液中Cu(NH3)42-、SO42-K+、Cu2+、Cl 配合物配合物不是配合物不是配合物某些复盐晶体，如表某些复盐晶体，如表配合物也可以是中性化合物，如：配

42、合物也可以是中性化合物，如： PtCl2(NH3)2、Ni(CO)4、Fe(CO)5广义地说：广义地说：凡是含有以配位键结合的化合凡是含有以配位键结合的化合物，都可以称为配合物物，都可以称为配合物。如：。如：H3B NH3 第81页/共109页8-1-1 8-1-1 配合物的组成配合物的组成主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型5.6.2 配合物的组成和命名配合物的组成和命名Cu(NH3)4SO4(Cu(NH3)42+配离子配离子) )内界内界(SO42-) 外界外界配配位位数数配配体体 中心中心

43、离子离子( (形成体形成体) )Cu NH3 4SO4配配位位原原子子第82页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型Fe(CO)5配配位位数数配配体体Fe CO5 中心中心 原子原子( (形成体形成体) )配位原子配位原子u配合物的组成配合物的组成第83页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型1. 1. 形成体形成体中心离子或中心原子中心离子或中心原子为为绝大多数为金属离子绝大多数

44、为金属离子如如 Fe3+、Cu2+、Co2+、Ni2+、Ag+ 少数为非金属离子，如少数为非金属离子，如B3+、Si4+BF4- -、SiF62- -金属原子，如金属原子，如Ni、Feu配合物的组成配合物的组成具有能接受孤电子对空轨道的原子或离子具有能接受孤电子对空轨道的原子或离子 第84页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型2. 2. 配位个体、配体及配位原子配位个体、配体及配位原子配位个体配位个体形成体与一定数目配体形成体与一定数目配体 形成的结构单元形成的结构单元如如 Cu(NH

45、3)42+、Fe(CO)5配位体配位体( (简称配体简称配体) ) 与形成体结合的离子或中性分子与形成体结合的离子或中性分子如如 Cu(NH3)42+ Fe(CO)5配体配体 NH3 CO常见的配体常见的配体 阴离子：阴离子：X- -、OH- -、CN- - 中性分子：中性分子：NH3、H2O、CO、RNH2(胺）胺）即能提供孤电子对的分子或离子即能提供孤电子对的分子或离子 第85页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型2. 2. 配位个体、配体及配位原子配位个体、配体及配位原子配位个体

46、配位个体为形成体与一定数目配体为形成体与一定数目配体 形成的结构单元形成的结构单元配位体配位体( (简称配体简称配体) )与形成体结合的中心离子或中心分子与形成体结合的中心离子或中心分子配位原子配位原子配体中提供孤电子对与形成配体中提供孤电子对与形成 体形成配位键的原子体形成配位键的原子常见的配位原子：常见的配位原子：N、O、S、C、卤素原、卤素原子子如如 Cu(NH3)42+ Fe(CO)5配体配体 NH3 CO配位原子配位原子 N C第86页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型2.

47、 2. 配位个体、配体及配位原子配位个体、配体及配位原子配体：根据配体：根据一个一个配体中所含配位原子个数配体中所含配位原子个数 分为分为单齿单齿配体和配体和多齿多齿配体配体单齿单齿配体配体多齿多齿配体配体一个配体所含一个配体所含配位原子个数配位原子个数12个或个或2个以上个以上举例举例NH3、 X- - OH- -H H2 2NCHNCH2 2CHCH2 2NHNH2 2第87页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型常见单齿配体常见单齿配体中性分子中性分子配体配体H2O水水NH3氨氨C

48、O羰基羰基CH3NH2甲胺甲胺配位原子配位原子ONCN阴离子阴离子配体配体F- -氟氟ClCl- - 氯氯Br- -溴溴I- -碘碘OH- - 羟基羟基CN- -氰氰NO2- -硝基硝基配位原子配位原子 FCl BrIOCN阴离子阴离子配体配体ONO- -亚硝酸根亚硝酸根SCN- -硫氰酸根硫氰酸根NCS- -异硫氰酸根异硫氰酸根配位原子配位原子OSN第88页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型常见多齿配体常见多齿配体分子式分子式名称名称缩写符号缩写符号草酸根草酸根(OX)乙二胺乙二胺

49、(en)邻菲罗啉邻菲罗啉(o-phen)联吡啶联吡啶(bpy)乙二胺乙二胺四乙酸四乙酸(H4edta)NNNNCCO-OOO-第89页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型3. 3. 配位数配位数与一个形成体成键的配位与一个形成体成键的配位 原子总数原子总数配位个体配位个体配位体配位体配位原子配位原子配位数配位数Cu(NH3)42+NH3单齿单齿N4 4CoCl3(NH3)3Cl- -NH3单齿单齿ClN6 6Cu(en)22+en双齿双齿N4 4en 的分子式为：的分子式为：配体为单齿

50、，配位数配体为单齿，配位数= =配体的总数配体的总数配体为多齿，配位数配体为多齿，配位数配体的数目配体的数目第90页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型u配合物的化学式和命名配合物的化学式和命名1. 1. 配合物的化学式配合物的化学式原则原则含有配离子的配合物：阳离子在前，含有配离子的配合物：阳离子在前， 阴离子在后阴离子在后配位个体：形成体配位个体：形成体配体配体 阴离子阴离子中性分子中性分子 无机配体无机配体有机配体有机配体同类配体以配位原子元素符号英文字母次序排列同类配体以配位原

51、子元素符号英文字母次序排列整个配位个体用方括号整个配位个体用方括号 括起来括起来如如 CrCl2(H2O)4Cl； Cr(NH3)5(H2O)Cl3第91页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型2. 2. 配合物的命名配合物的命名原则原则遵循一般无机物命名原则遵循一般无机物命名原则配合物：阴离子在前，阳离子在后配合物：阴离子在前，阳离子在后形成体形成体氧化数用罗马数字表示氧化数用罗马数字表示配位个体：配位个体：配体配体合合形成体形成体(形成体形成体) 阴离子阴离子中性分子中性分子 无机配

52、体无机配体有机配体有机配体同类配体以配位原子元素符号英文字母次序排列同类配体以配位原子元素符号英文字母次序排列氧化数氧化数配体间用配体间用“”隔开隔开，配体数用一配体数用一、二等表二等表示示第92页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型原则原则命名原则命名原则: 服从一般无机化合物的命名原则。服从一般无机化合物的命名原则。 如果化合物的负离子是一个简单离子，叫某如果化合物的负离子是一个简单离子，叫某“化化”某；如果化合物的负离子是一个复杂离某；如果化合物的负离子是一个复杂离子，叫某子，叫

53、某“酸酸”某。某。 配合物内界命名次序为：配合物内界命名次序为： 配位数配位数(一、二、三、一、二、三、四四)-配位体名称配位体名称-合合(表示配位结合表示配位结合)-中心离子中心离子名称名称-中心离子氧化数中心离子氧化数(、)Co(NH3)6Cl3 三氯化六氨合钴三氯化六氨合钴()Pt(NH3)4(OH)2二氢氧化四氨合铂二氢氧化四氨合铂()K2PtCl6 六氯合铂六氯合铂()酸钾酸钾H2PtCl6 六氯合铂六氯合铂()酸酸第93页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型例：例：Co(N

54、H3)6 3+ 六氨合钴六氨合钴( )离子离子Cu(NH3)4(H2O)2 2+ 四氨四氨二水合铜二水合铜()离子离子Fe(CN)6 3- 六氰合铁六氰合铁( )离子离子Cr(en)3 3+ 三三(乙二胺乙二胺)合铬合铬( )离子离子K2PtCl6 六氯合铂六氯合铂( )酸钾酸钾CuSiF6 六氟合硅六氟合硅( )酸铜酸铜H4 Fe(CN)6 六氰合铁六氰合铁( )酸酸Co(NH3)6 Cl3 三氯化六氨合钴三氯化六氨合钴( )Cu(NH3)4 SO4 硫酸四氨合铜硫酸四氨合铜()第94页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元

55、素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型类型类型化学式化学式命名命名配位配位酸酸HBF4四氟合硼四氟合硼()()酸酸H3AlF6六氟合铝六氟合铝()()酸酸配位配位碱碱Zn(NH3)4(OH)2 氢氧化四氨合锌氢氧化四氨合锌( (II) )Cr(OH)(H2O)5(OH)2 氢氧化一羟基氢氧化一羟基 五水合铬五水合铬()配配位位盐盐KAl(OH)4四羟基合铝四羟基合铝 ()酸钾酸钾CoCo(NHNH3 3)5 5(H H2 2O O)ClCl3 3三氯化五氨三氯化五氨 一水合钴一水合钴(III)Pt(NH3)6PtCl4 四氯合铂四氯合铂(II)酸六氨合铂酸六氨合铂(II) 中性中性分子分子N

56、i(CO)4 四羰基合镍四羰基合镍 PtCl2(NH3)2 二氯二氯 二氨合铂二氨合铂(II) 第95页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型2. 2. 配合物的命名配合物的命名命名顺序：不止一种配体命名顺序：不止一种配体, ,中间以中间以分开。分开。 （1 1）先无机先无机配体，配体，后有机后有机配体配体PtClPtCl2 2(Ph(Ph3 3P)P)2 2 二氯二氯 二二( (三苯基磷三苯基磷) )合铂合铂(II)(II)(2)(2)先列出先列出阴离子阴离子，后列出，后列出阳离子阳离

57、子，中性分子中性分子（的名称）（的名称） KPtCl KPtCl3 3NHNH3 3 三氯三氯一氨合铂一氨合铂(II)(II)酸钾酸钾(3) (3) 同类配体同类配体（无机或有机类）按配位原子元（无机或有机类）按配位原子元素符号的素符号的英文字母顺序英文字母顺序排列。排列。 Co(NH3)5(H2O)Cl3三氯化五氨三氯化五氨一水合钴一水合钴()Fe(CO)5 五羰基合铁五羰基合铁Pt(NH3)2Cl2 二氯二氯二氨合铂二氨合铂()第96页/共109页主要内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型3. 配体

58、的命名配体的命名 (1) (1) 带倍数词头的无机含氧酸根阴离子配带倍数词头的无机含氧酸根阴离子配体，命名时要用括号括起来，如：体，命名时要用括号括起来，如：( (三磷酸三磷酸根根) )。有的无机含氧酸阴离子，即使不含倍。有的无机含氧酸阴离子，即使不含倍数词头数词头，但含有一个以上代酸原子但含有一个以上代酸原子，也要用也要用括号括号“( ()”)” (2) (2) 有些配体具有相同的化学式，但由于有些配体具有相同的化学式，但由于配位原子不同配位原子不同，而有不同的命名而有不同的命名。另外，某另外，某些分子或基团，作配体后读法上有所改变些分子或基团，作配体后读法上有所改变第97页/共109页主要

59、内容主要内容 镧系、锕系元素通性镧系、锕系元素通性 2. 我国稀土元素资源和提取我国稀土元素资源和提取 3. 核反应类型核反应类型如如: ONO: ONO- -(O(O为配位原子为配位原子) ) 亚硝酸根亚硝酸根 NONO2 2- -(N(N为配位原子为配位原子) ) 硝基硝基 SCNSCN- -(S(S为配位原子为配位原子) ) 硫氰酸根硫氰酸根 NCSNCS- -(N(N为配位原子为配位原子) ) 异硫氰酸根异硫氰酸根 CO CO 羰基羰基 NO NO 亚硝基亚硝基 OHOH- - 羟基羟基Na3Ag(S2O3)2 二二( (硫代硫酸根硫代硫酸根) )合银合银()()酸钠酸钠NH4Cr(N

60、CS)4(NH3)2 四四( (异硫氰酸根异硫氰酸根)二氨合铬二氨合铬()()酸酸铵铵第98页/共109页 5.7 配位反应与配位平衡配位反应与配位平衡 5.7.1 配离子的解离常数和稳定常配离子的解离常数和稳定常数数*5.7.2 配体取代反应和电子转移反配体取代反应和电子转移反应应*5.7.3 关于配合物稳定性的进一步关于配合物稳定性的进一步讨论讨论第99页/共109页配合物的外界和内界完全解离配合物的外界和内界完全解离Cu(NH3)4SO4 Cu(NH3)42+ + SO42- 配离子部分解离配离子部分解离Cu(NH3)42+ Cu2+ + 4NH3Cu(NH3)4SO4在水溶液中在水溶液