《分析化学（第2版）电子教案》5.1酸碱溶液中的平衡关系

1、编辑ppt5 .1 酸碱溶液中的平衡关系酸碱溶液中的平衡关系 5.1.1 酸碱质子概念酸碱质子概念 5.1.2 酸碱反应的平衡常数酸碱反应的平衡常数 5.1.3 物料平衡物料平衡 电荷平衡电荷平衡 质子平衡质子平衡 5.1.4 酸碱的强度酸碱的强度第第5 5章章 酸碱滴定法酸碱滴定法编辑ppt1.1.布朗斯特酸碱质子概念布朗斯特酸碱质子概念凡是能给出质子凡是能给出质子(H+)的物质是酸（酸是质子的给予体）。的物质是酸（酸是质子的给予体）。凡是能接受质子凡是能接受质子(H+)的物质是碱（碱是质子的接受体）。的物质是碱（碱是质子的接受体）。5.1.1 酸碱质子概念酸碱质子概念HB H+ + B-

2、酸酸 质子质子 碱碱 酸碱半反应两边的酸碱物质称为共轭酸碱对。酸碱半反应两边的酸碱物质称为共轭酸碱对。其其特点：是在组成上相差一个质子，即共轭酸总是比它特点：是在组成上相差一个质子，即共轭酸总是比它的共轭碱多一个质子。的共轭碱多一个质子。编辑ppt 有些物质既能给出质子，又能接受质有些物质既能给出质子，又能接受质子，称为两性物质。如子，称为两性物质。如H2O、HPO42 3424POH HPO242 4POH HHPO编辑ppt质子理论中没有盐的概念质子理论中没有盐的概念 Ac- + H+ HAc34NHH NH 编辑ppt两个两个共轭酸碱对之间的质子转移反应共轭酸碱对之间的质子转移反应 酸酸

3、1与碱与碱1、酸酸2与碱与碱2互为共轭酸碱对互为共轭酸碱对 酸1 + 碱2 碱1 + 酸2 H+H+2. 酸碱反应的实质酸碱反应的实质编辑ppt 酸碱反应的实质酸碱反应的实质是在两个共轭酸碱对之是在两个共轭酸碱对之间发生了质子转移。在酸碱质子理论中，凡间发生了质子转移。在酸碱质子理论中，凡是发生了质子转移的反应都属于酸碱反应，是发生了质子转移的反应都属于酸碱反应，包括电离理论中的酸碱解离反应、溶剂的质包括电离理论中的酸碱解离反应、溶剂的质子自递反应、酸碱中和反应、盐类水解反应子自递反应、酸碱中和反应、盐类水解反应等。等。编辑ppt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 水的自身解

4、离反应也是质子转移反应水的自身解离反应也是质子转移反应 H2O + H2O OH- + H3O+ H+酸酸(1) 碱碱(2) 碱碱(1) 酸酸(2) HF + H2O F- + H3O+ 酸酸(1) 碱碱(2) 碱碱(1) 酸酸(2)编辑ppt盐的水解反应也是酸碱的质子转移反应盐的水解反应也是酸碱的质子转移反应 Ac+H2O HAc + OH H+碱碱(1) 酸酸(2) 酸酸(1) 碱碱(2) NH4+ + H2O NH3 + H3O+ H+酸酸(1) 碱碱(2) 碱碱(1) 酸酸(2) 编辑ppt酸碱中和反应中的质子转移酸碱中和反应中的质子转移 NH3 + HAc NH4+ + Ac-H+

5、碱碱(2) 酸酸(1) 酸酸(2) 碱碱(1)编辑ppt5.1.2 酸碱反应的平衡常数酸碱反应的平衡常数1. 酸碱的解离常数酸碱的解离常数HB + H2O B- + H3O+ HBHaaaKBaB- + H2O HB + OH BOHHBaaaKbwOHHBOHHBHBBHbaKaaaaaaaaKKpKa + pKb = pKw = 14.00 共轭酸碱对的共轭酸碱对的Ka和和Kb有如下关系：有如下关系：编辑ppt活度常数与浓度常数活度常数与浓度常数活度常数活度常数 HBHaaaKBa对于平衡：对于平衡：HB + H2O B- + H3O+ 浓度常数浓度常数 HBBHcaK编辑ppt 活度常数

6、只与温度有关。在稀溶液中，溶质的活度常数只与温度有关。在稀溶液中，溶质的活度与浓度的关系为：活度与浓度的关系为： 由于离子的活度系数与溶液的离子强度有关，由于离子的活度系数与溶液的离子强度有关，因此，浓度常数不仅与温度有关，还与离子强度有因此，浓度常数不仅与温度有关，还与离子强度有关。关。 ca活度常数与浓度常数之间的关系是：活度常数与浓度常数之间的关系是： BHBHHBHBBHHBBHacaKaaaK编辑ppt2.溶剂的质子自递常数溶剂的质子自递常数 以以SH作溶剂的通式，则溶剂的质子自递作用通式为：作溶剂的通式，则溶剂的质子自递作用通式为：SH + SH = SH2+ + S-反应的活度平

7、衡常数为：反应的活度平衡常数为：:2SSHSH2SHaaaaK溶剂的活度视为溶剂的活度视为1,1,所以：所以： SSHSH2aaKa 活度常数活度常数 仅与温度有关，浓度常数不仅与温仅与温度有关，浓度常数不仅与温度有关，还与溶液的离子强度有关。度有关，还与溶液的离子强度有关。aKSH反应的浓度平衡常数为反应的浓度平衡常数为: : SSHSSH222SSHaaKSH编辑ppt 物料平衡、电荷平衡、质子平衡物料平衡、电荷平衡、质子平衡1. 物料平衡式物料平衡式(MBE) 某组分的分析浓度等于该组分各种形式的平衡浓度某组分的分析浓度等于该组分各种形式的平衡浓度之和。例如之和。例如Na2CO3的物料平

8、衡式为的物料平衡式为: c = CO3 2- + HCO3- + H2CO32. 电荷平衡式电荷平衡式(CBE) 同一溶液中同一溶液中,阳离子所带正电荷的总数等于阴离子所阳离子所带正电荷的总数等于阴离子所带负电荷的总数。例如带负电荷的总数。例如CaCl2水溶液的电荷平衡式为水溶液的电荷平衡式为: H+ + 2Ca2+ = Cl- + OH-Na21c编辑ppt3. 质子平衡式质子平衡式(PBE) 在酸碱平衡体系中，酸失去质子的总数等于碱得到在酸碱平衡体系中，酸失去质子的总数等于碱得到质子的总数，由此列出的关系式叫质子平衡式。质子的总数，由此列出的关系式叫质子平衡式。书写质子平衡式的步骤书写质子

9、平衡式的步骤:1.选择零水准，通常以溶质的原始酸碱组分和溶剂分子选择零水准，通常以溶质的原始酸碱组分和溶剂分子作为零水准。作为零水准。2.以零水准为参照，根据可能存在的酸碱平衡，列出得以零水准为参照，根据可能存在的酸碱平衡，列出得质子产物和失质子产物。质子产物和失质子产物。3.将得质子产物写在等号左边，失质子将得质子产物写在等号左边，失质子 的产物写在等的产物写在等号右边，即得质子平衡式。号右边，即得质子平衡式。编辑ppt书写质子平衡式的注意事项书写质子平衡式的注意事项:1. 零水准不出现在质子平衡式中。零水准不出现在质子平衡式中。2. 不参与质子得失的物质不出现在质子平衡式中。不参与质子得失

10、的物质不出现在质子平衡式中。3. 对于多元酸碱的平衡，得失多个质子时，应在平衡对于多元酸碱的平衡，得失多个质子时，应在平衡浓度前乘以相应的系数。浓度前乘以相应的系数。编辑ppt 我们通常所说的酸碱的强度是指在水溶液中酸给出我们通常所说的酸碱的强度是指在水溶液中酸给出质子的能力或碱接受质子的能力。酸碱的强度用在水质子的能力或碱接受质子的能力。酸碱的强度用在水中的解离常数中的解离常数Ka或或Kb的大小来衡量。的大小来衡量。 酸碱强度不仅与物质的本性有关，还与溶剂分子酸碱强度不仅与物质的本性有关，还与溶剂分子给出或接受质子的能力有关。例如给出或接受质子的能力有关。例如HClO4、H2SO4、HCl、

11、HNO3以水作溶剂的稀溶液都是强酸，而以冰醋以水作溶剂的稀溶液都是强酸，而以冰醋酸作溶剂时，它们都显弱酸性，且强度都有明显差别。酸作溶剂时，它们都显弱酸性，且强度都有明显差别。如下图所示：如下图所示： 5.1.4 酸碱的强度酸碱的强度编辑pptpKa12345109876H2SO4 (8.2)HCl (8.8)HNO3(9.4)HClO4 (5.8)HNO3HCl H2SO4HClO4pKa12345109876HAc溶剂中溶剂中H2O中中溶剂的区分效应和拉平效应溶剂的区分效应和拉平效应编辑ppt 能区分酸或碱的强弱的作用称为区分效应。具有区分能区分酸或碱的强弱的作用称为区分效应。具有区分效用的溶剂称为区分溶剂。例如，效用的溶剂称为区分溶剂。例如，HAc是是HClO4、H2SO4、HCl、HNO3的区分溶剂。的区分溶剂。 HCl和和HAc在水中分别是强酸和弱酸，但在液氨溶液中在水中分别是强酸和弱酸，但在液氨溶液中HCl和和HAc都表现为强酸。将各种不同强度的酸拉平到都表现为强酸。将各种不同强度的酸拉平到溶