酸碱平衡与沉淀平衡学习教案

1、会计学1酸碱平衡酸碱平衡(pnghng)与沉淀平衡与沉淀平衡(pnghng)第一页，共156页。酸碱的解离及相对(xingdu)强弱质子(zhz)酸碱的概念和酸碱反应第2页/共156页第二页，共156页。 历史(lsh)回顾人们对酸碱的认识经历了一个很长的历史阶段。 1887年，瑞典化学家阿仑尼乌斯（Arrhenius）第一次提出了酸碱解离理论(lln)，从而使人们对酸碱的认识实现了由现象到本质的跨越。该理论(lln)认为：凡是在水溶液中只能解离出氢离子而不产生其它阳离子的物质为酸，凡是在水溶液中只能解离出氢氧根离子而不产生其它阴离子的物质为碱，酸碱反应的实质是在水溶液中酸解离出的氢离子与碱解

2、离出的氢氧根离子相结合生成水。 5.1 酸碱质子(zhz)理论第3页/共156页第三页，共156页。1923年由丹麦的布朗斯特（Brnsted）和英国的劳瑞（Lowry）分别提出“酸碱质子理论(lln)”； 路易斯（美）“酸碱电子理论(lln)”；“软硬酸碱理论(lln)”第4页/共156页第四页，共156页。酸：凡是能释放出质子（H+）的物质(wzh)都是酸（质子的给予体）；能释放出多个质子（H+）的物质(wzh)叫多元酸；碱：凡是能与质子（H+）结合的物质(wzh)都是碱（质子的接受体）；能接受多个质子（H+）的物质(wzh)叫多元碱。1. 质子(zhz)酸碱的定义第5页/共156页第五页

3、，共156页。酸 H+ +碱-+ AcHHAc -+-+2442HPOHPOH-+-+3424POHHPO+4NH3HNH+252362O)Fe(OH)(HHO)Fe(H2+225+42O)(HFe(OH)HO)Fe(OH)(HNH3H+NH2-H2O H+ + OH-H3O+ H+ + H2O-+443H2POHPOH第6页/共156页第六页，共156页。注意(zh y)：（1） 酸中有碱，碱可变酸“共轭关系”； 同一(tngy)平衡涉及的酸碱，叫“共轭酸对”；酸 H+ + 碱例：HAc的共轭碱是Ac ， Ac的共轭酸HAc， HAc和Ac为一对(y du)共轭酸碱对。H2CO3和CO32-

4、是共轭酸碱对？错！ HCO3-和CO32-是。第7页/共156页第七页，共156页。OHNHCOHHAc POHSOHHClO 243243424+酸性：-OHNHHCOAc POH HSO ClO 334244碱性：（2） “共轭酸碱对”强弱(qin ru)：强酸释放(shfng)出质子能力强：HCl；HClO3 强碱接受质子能力强：OH-，S2-强酸/弱碱（ HCl / Cl- ）在共轭酸碱对中，共轭酸越强，共轭碱越弱； 共轭酸越弱，共轭碱越强。第8页/共156页第八页，共156页。（3）两性(lingxng)物质： 既能给出质子，又能接受(jishu)质子的物质。NH3H2OHAc、Ac

5、、NH3 、H2O、HPO4-谁是两性(lingxng)物质？HPO4-（4）无盐概念：NH4Cl = NH4+ + Cl-质子酸 质子碱H2O、HSO4-、HCO3-、H2PO42-、HPO42-HS-、Fe(OH)(H2O)52+等.第9页/共156页第九页，共156页。酸碱反应的实质：质子(zhz)传递-+Cl NH NH HCl43+H+(1) (2) (2) ) 1 (碱酸碱酸特点：两个(lin )共轭酸碱对之间发生质子传递2. 酸碱反应(fnyng)- H+第10页/共156页第十页，共156页。(1)扩大酸碱范围,更突出揭示了反应的本性;(2)质子酸碱理论中的酸碱反应并不要求必须

6、在水溶液中进行,它适用(shyng)于非水溶剂和无溶剂的反应.质子理论(lln)的优点:第11页/共156页第十一页，共156页。酸碱的解离及相对(xingdu)强弱1、水的质子(zhz)自递反应 水是两性物质，它的自身解离(ji l)反应也是质子转移反应。或 H2O (l) H+ (aq) + OH(aq) H2O (l) + H2O(l) H3O+ (aq) + OH(aq)(1) (2) (2) )1 (碱酸碱酸共轭共轭第12页/共156页第十二页，共156页。 水的离子积常数，简称水的离子积。KW25纯水：c(H+)= c(OH)=1.010-7molL-1*100纯水：=1.010-

7、14KW=5.4310-13KWT ， KW)OH()OH(3-+=cc或KW)OH()OH(3-+=ccccKW达平衡(pnghng)时：第13页/共156页第十三页，共156页。2、酸碱的解离(ji l)和平衡常数（1）一元弱酸的解离(ji l)： （ * 酸的电离）HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq)酸碱解离(ji l)反应是质子转移反应。H+达平衡时：或简写 HAc（aq）=H+（aq）+Ac-（aq）)()()(HAccHcAccKeqeqeqa+-=弱酸的解离平衡常数。（acid）aK第14页/共156页第十四页，共156页。（2）一元(y yun)弱碱的解

8、离： （ * 碱的电离） NH3+ H2O OH- + NH4+H+达平衡(pnghng)时：)()()(34NHcOHcNHcKeqeqeqb-+=bK弱碱(ru jin)的解离平衡常数。（base）aKbK、越大，酸（碱）性越强；与T有关，与C无关。第15页/共156页第十五页，共156页。 盐类水解反应(fnyng)也是质子酸碱的质子转移反应(fnyng)。例如NaAc水解：H+Ac+H2O OH + HAcNH4+ + H2O NH3 + H3O+ /43cNHccNHccHcKeqeqeqa）（）（）（+=/ )(/ )(/ )(cAcccOHccHAccKeqeqeqb-=第16页

9、/共156页第十六页，共156页。（3） 的关系：aKbK、HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq)()()(HAccHcAccKeqeqeqa+-=Ac+H2O OH + HAc)()()(-=AccOHcHAccKeqeqeqbWbaKOHcHcKK=-+)()(1)(2)(1)+(2):H2O H+ + OH-第17页/共156页第十七页，共156页。由式知：水中一切(yqi)共轭酸碱对有WbaKOHcHcKK=-+)()(知 ，可求 ； 越大， 越小。酸碱反应是统一的：aKbKaKbKHAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq)H+H+aKbK第18

10、页/共156页第十八页，共156页。wba)A()HA(KKK=-wbap)A(p)HA(pKKK=+- 或 aK 表明：共轭酸碱对的 与 的乘积等于水的离子积；在共轭酸碱对中，酸的酸性越强（即酸的 越大），其共轭碱的碱性越弱（即共轭碱的 越小），反之，若碱的碱性越强，其共轭酸的酸性越弱。aKbKbK熟练掌握第19页/共156页第十九页，共156页。HCO3-H2CO3CO32-(多元酸)(多元碱)H+，H+，+H+， +H+， a1Kb1Kb2K2aKH2PO4-H3PO4H+，HPO42-PO43-+H+， (多元酸)(多元碱)H+，+H+， H+，+H+， 2bK3bK1bK3aK2aK

11、1aK（3）多元(du yun)弱酸弱碱的解离第20页/共156页第二十页，共156页。H3PO4 H+H2PO4-Ka1= ceq(H+)ceq(H2PO4-)ceq(H3PO4)Ka2= H2PO4- H+HPO42-ceq(H+)ceq(HPO42-)ceq(H2PO4-)Ka3= HPO42- H+PO43-ceq(H+)ceq(PO43-)ceq(HPO42-)PO43-+H2O HPO42-+OH-Kb1=ceq(HPO42-)ceq(OH-)ceq(PO43-)HPO42-+H2O H2PO4-+OH-Kb2=ceq(H2PO4-)ceq(OH-)ceq(HPO42-)H2PO4

12、-+H2O H3PO4+ OH-Kb3=ceq(H3PO4)ceq(OH-)ceq(H2PO4-)第21页/共156页第二十一页，共156页。H3PO4: Ka1=7.110-3 Ka2=6.210-8 Ka3=4.510-13 PO43-: PO43-+H2O HPO42-+OH-Kb1=ceq(HPO42-)ceq(OH-)ceq(PO43-)=2.210-2KWKa31.010-144.510-13HPO42-+H2O H2PO4-+OH-Kb2=ceq(H2PO4-)ceq(OH-)ceq(HPO42-)=1.610-7KWKa21.010-146.210-8H2PO4-+H2O H3

13、PO4+ OH-Kb3=ceq(H3PO4)ceq(OH-)ceq(H2PO4-)= = =1.410-12KWKa11.010-147.110-3熟练掌握第22页/共156页第二十二页，共156页。w-34b43a)PO()POH(31KKK=w-34b43a)PO()POH(22KKK=w-34b43a)PO()POH(13KKK=w32a-23b)COH()CO(21KKK=w32a-23b)COH()CO(12KKK=对于(duy)多元弱酸、弱碱来说：Ka1 Ka2 Ka3 Kb1 Kb2 Kb3 3. 酸碱的强度(qingd)、共轭酸碱对Ka与Kb的关系熟练掌握第23页/共156页第

14、二十三页，共156页。第24页/共156页第二十四页，共156页。1. 下列(xili)几组物质中全部既是质子酸又是质子碱的 物质是（ ）。(A)H2O、H2S、HCO3 (B) HS、HCO3、H2O (C) S2、HAc、CO32 (D) HS、S2、HPO422. 下列(xili)几组物质中都可作质子酸的是（ ）。(A)HS、HCO3、H2O （B）HS、CO32、Ac (C)H2O、Ac、H2S (D) OH、CO32、H2O3. 下列(xili)几组物质中都可作质子碱的是（ ）。(A)H2O、H2S、CO32- (B) HS、HCO3、H2O (C)HS、H2CO3、CO32 (D)

15、 H2S、Ac、H2O练习(linx):BAB 4.已知下列(xili)共轭酸的Ka ,求其共轭碱的Kb 值.(1)HCN的共轭碱CN-， Ka =6.210-10；510-14b106 . 1106.2101.0-=aWKKK第25页/共156页第二十五页，共156页。(2) HCOOH的共轭碱HCOO-，51014101 . 9101 . 1100 . 1-=aWbKKK51014b107 . 1108 . 5100 . 1-=aWKKK11414b106 . 5108 . 1100 . 1-=aWKKK(4) H3BO3的共轭碱H2BO3-，(3) C6H5OH的共轭碱C6H5O-， 第

16、26页/共156页第二十六页，共156页。（6）H2C2O4的共轭碱HC2O4-，(5) HPO42-的共轭碱PO43-碱性(jin xn)强弱：PO43-C6H5O- H2BO3- CN-HCOO- HC2O4-132141b2108 . 1106 . 5100 . 1-=aWKKK比较上述(shngsh)共轭碱的相对强弱:HCN , C6H5OH , HCOOH , H3BO3 , HPO42-, H2C2O4CN- , C6H5O- , HCOO- , H2BO3- , PO43-, HC2O4-213-143b1102 . 2104.5101.0-=aWKKK第27页/共156页第二十

17、七页，共156页。许多化学反应都与介质(jizh)的酸度密切相关，计算酸碱溶液的酸度具有很大的现实意义。第28页/共156页第二十八页，共156页。质子(zhz)条件式质子条件式：当酸碱反应达到平衡时，酸失去质子的数目(shm)，与碱得到质子数目(shm)相等的关系式，又称为质子平衡方程。书写质子条件(tiojin)式步骤： (1) 从酸碱平衡系统中选取质子参考水准(又称零水准),零水准是溶液中大量存在并参与质子转移的物质,通常是起始酸碱组分,共轭体系中只可选其一， 水溶液中水永远是零水准。 (2) 根据零水准判断得失质子的产物及其得失质子的量.(3) 根据得失质子的量相等的原则,得质子产物物

18、质的量浓度之和等于失质子产物的物质的量浓度之和,写出质子条件式.第29页/共156页第二十九页，共156页。注意: (1)质子条件式不应出现零水准物质(wzh)本身;(2)也不能出现与质子转移无关的组分;(3)在质子条件式中,得失质子产物前应乘以相应的得失质子数.一元(y yun)弱酸HAc水溶液的质子条件式: OH-H+H+HAcAc-H+失质子(zhz)得质子HAc质子条件式: ceq(H+)= ceq(Ac-)+ ceq(OH-)零水准H2OH3O+(可简写成H+)第30页/共156页第三十页，共156页。Na2HPO4水溶液中 质子(zhz)条件式:大量存在并参与了质子转移的起始酸碱组

19、分为HPO42-和H2O，因此它们(t men)就是质子参考水准,其得失质子情况如下：OHH2OH3O+ H+ H+失质子(zhz)得质子HPO42-H2PO4-H3PO4PO43-+ H+2 H+H+Na2HPO4水溶液的质子条件式为： ceq(H+)+ ceq(H2PO4-)+2 ceq(H3PO4)= ceq(PO43-)+ceq(OH-)零水准第31页/共156页第三十一页，共156页。例51 写出NH4HCO3水溶液的质子(zhz)条件式。失 质 子(zhz)得质子(zhz)CO32-HCO3-H2CO3 H+ H+NH4+NH3H+OHH2OH3O+ H+ H+解：选取NH4+、H

20、CO3和H2O为零水准，其得失质子情况如下： 质子条件式为： ceq(H+)+ceq(H2CO3)=ceq(CO32-)+ceq(NH3)+ceq(OH-)例52 写出NaH2PO4水溶液的质子条件式。 解：选取H2PO4-和H2O为零水准，其得失质子情况如下：零水准第32页/共156页第三十二页，共156页。OHH2OH3O+ H+ H+失 质 子(zhz)H2PO4-HPO42-得质子(zhz)H3PO4+H+PO43-2H+H+质子(zhz)条件式为： ceq(H+)+ceq(H3PO4)=2ceq(PO43-)+ceq(HPO42-)+ceq(OH-)写出Na3PO4、H3PO4水溶液

21、的质子条件式Na3PO4H3PO4失质子PO43-得质子+H+HPO42-+2H+H2PO4-+3H+OHH2OH3O+ H+ H+ceq(HPO42-)+2ceq(H2PO4-)+3ceq(H3PO4)+ceq(H+)=ceq(OH-)零水准零水准第33页/共156页第三十三页，共156页。H3PO4失 质 子(zhz)H3PO4H2PO4-HPO42-2H+H+PO43-3H+得 质 子(zhz)OHH2OH3O+ H+ H+ ceq(H+) =ceq(H2PO4-)+2ceq(HPO42-)+3ceq(PO43)+ceq(OH-)例5.3 写出浓度(nngd)为 c 的强酸HCl、强碱N

22、aOH、HCl+HAc、NaOH+NaAc水溶液质子条件式。HClCl-失质子H+HCl得质子OHH2OH3O+ H+ H+ceq(H+)= ceq(Cl-)+ ceq(OH-)= c + ceq(OH-)零水准零水准第34页/共156页第三十四页，共156页。NaOHceq(OH-)= ceq(Na+)+ ceq(H+)= c + ceq(H+)HAc+HClOHH2OH3O+ H+ H+Cl-失质子(zhz)H+HCl得质子(zhz)HAcH+Ac-ceq(H+)= ceq(Ac-)+ ceq(OH-)+ cNaOH+NaAc得 质 子(zhz)OHH2OH3O+ H+ H+失质子得质子O

23、HH2OH3O+ H+ H+失质子Ac-+ H+HAcceq(OH-)= ceq(H+)+ ceq(HAc)+ c零水准零水准零水准第35页/共156页第三十五页，共156页。酸度对弱酸(碱)各型体分布(fnb)的影响在弱酸(碱)的平衡系统中，弱酸(碱)同时以多种型体存在。如在HAc溶液中,分别以HAc分子和Ac-离子两种型体存在,H3PO4溶液中,有H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-存在。当溶液的酸度发生变化时，各型 体 浓 度 的 分 布 将 随 之 发 生 变 化 ， 这 种 影 响(yngxing)可以用分布系数来衡量，即溶液中弱酸（碱）的某种存在型体的平衡浓度在弱酸（

24、碱）分析浓度（总浓度）中所占的分数称为分布系数，用符号“i”表示。(HA)= ceq(HA)/c(A-)= ceq(A-)/cc = ceq(HA)+ ceq(A-)第36页/共156页第三十六页，共156页。1. 一元弱酸(ru sun)（碱）水溶液中各型体的分布 (1) 酸(碱)度：溶液中c(H+)、c(OH-)，严格(yng)讲是其 活度，常用pH、pOH表示溶液酸(碱)度大小.(2) 酸(碱)的浓度(nngd):是酸碱的分析浓度(nngd)或总浓度(nngd), 用ca 、cb表 示.酸碱总浓度=平衡时酸碱各型体平衡浓度总和.如 : c(HAc) = ceq(HAc)+ ceq(Ac-

25、)HA H+ + A-任一弱酸eqeqeqa)HA()H()A()HA(ccccccK+-=第37页/共156页第三十七页，共156页。Kaceq(H+)/c=ceq(A-) /cceq(HA) /c c(HA) = ceq(HA)+ ceq(A-)A()HA()HA()HA()HA(-eqeqeqeqHAccccc+= 11+ceq(A-)ceq(HA)1+Kacceq(H+)1ceq(H+)+Kacceq(H+)aeqa-eqeq-eq-eqA)H()A()HA()A()HA()A(-cKccKccccc+=+=+1-AHA=+第38页/共156页第三十八页，共156页。可见由于Ka固定(

26、gdng)，溶液中各型体的分布系数仅是ceq(H+)的函数，即随pH值变化而变化，而与总浓度无关。第39页/共156页第三十九页，共156页。例54 计算pH=4.00时，0.10molL-1的HAc溶液中各型体的分布(fnb)系数及平衡浓度。ceq(H+)=1.010-4molL-1解： pH=4.00时85. 0Lmol11075. 1Lmol100 . 1Lmol100 . 1)H()H(1 -51 -41 -4aeqeqHAc=+=+=-+cKcc15. 0Lmol11075. 1Lmol100 . 1L1mol1075. 1)H(1 -51 -41 -5aeqaAc-=+=+=-+c

27、KccK第40页/共156页第四十页，共156页。1.0 0 2 4 (4.747) 6 8 10 12 14HAcHAcAcAc 0.50或 64. 036. 011HAcAc-=-=-=1 -1 -Ac-eqLmol015. 015. 0Lmol10. 0)HAc()Ac(-=cc1 -1 -HAceqLmol085. 085. 0Lmol10. 0)HAc()HAc(=cc第41页/共156页第四十一页，共156页。看书p125图5-1，可见(kjin)随pH改变，弱酸型体中每一型体的平衡浓度随着平衡移动而改变。当pHpKa时，HAc为主要(zhyo)型体 (pH=4.0 HAc= 0.

28、85 Ac-= 0.15当pHpKa时，Ac-为主要(zhyo)型体 (pH=5.0 Ac- = 0.64 HAc= 0.36当pH=pKa时，Ac-与HAc各占一半 (pH=4.75 Ac- = 0.50 =HAc= 0.50此结论对任何一元弱酸都适用.通过控制溶液的酸度得到所需的型体.同理,一元弱碱可与HA完全相同的方法导出,第42页/共156页第四十二页，共156页。NH3水溶液:4aeqeqNH)NH()H()H(4cKcc+=+4aeq4aNH)NH()H()NH(3cKccK+=2.多元(du yun)弱酸(碱)水溶液中各型体的分布以二元弱酸（H2A）为例。二元弱酸在水溶液中达到解

29、离平衡后，以三种(sn zhn)型体H2A、HA-、A2-存在：第43页/共156页第四十三页，共156页。H2A H+ + HA-2eqeqeq2a)AH()H()HA()AH(1ccccccK+-=HA- H+ + A2-eqeq2eq2a)HA()H()A()AH(2ccccccK+-=2eq2eq2eq2a2a)AH()H()A()AH()AH(21ccccccKK+-=第44页/共156页第四十四页，共156页。2eq2aaeqa2eq-2eq2eq-eq-2eq-eq2eq2eq22eqAH)H()()H(11)AH()A()AH()HA(11)A()HA()AH()AH()AH(

30、)AH(2112+=+=+=ccKKccKcccccccccc2aaeqa2eq2eq)()H()H()H(211cKKccKcc+=+2aaeqa2eqeqa2-eqHA)()H()H()H()AH()HA(2111-cKKccKcccKcc+=+第45页/共156页第四十五页，共156页。2aaeqa2eq2aa2-2eqA)()H()H()()AH()A(21121-2cKKccKccKKcc+=+1-2-2AHAAH=+二元弱酸(ru sun)中 : pHpKa1时 , H2A占优势 pKa1pHpKa2时 , HA-占优势 pHpKa2时 , A2-占优势 pH = pKa1时 ,

31、ceq(H2A)/ ceq(HA-)=1 pH = pKa2时 , ceq(HA-)/ ceq(A2-)=1第46页/共156页第四十六页，共156页。1.00.50 0 2 (3.04) 4(4.37) 6 8 10 12 14 pH H2A的形体分布图HAA2H2ApKa1pKa2第47页/共156页第四十七页，共156页。三元(sn yun)弱酸中: pHpKa1时 , H3A占优势 pKa1pHpKa2时 , H2A-占优势 pH = pKa1时 , ceq(H3A)/ ceq(H2A-)=1pKa2pHpKa3时 , HA2-占优势pH = pKa2时 , ceq(H2A-)/ ce

32、q(HA2-)=1pHpKa3时 , A3-占优势pH = pKa3时 , ceq(HA2-)/ ceq(A3-)=1如H3PO4: pKa1=2.15, pKa2=7.21, pKa3=12.35 当pH在2.157.21时以H2PO4-为主 当pH在7.2112.35时以HPO42-为主 当pH=7.21时, ceq(H2PO4-)/ ceq(HPO42-)=1 当pH(pKa1+ pKa2)=4.68 主要以H3PO4和H2PO4-型体存在熟练掌握第48页/共156页第四十八页，共156页。 当(pKa1+pKa2)4.68pH(pKa2+pKa3)9.78主要以H2PO4-和HPO42

33、-型体存在(4.689.78) 当pH (pKa2+pKa3)主要以HPO42-和PO43-型体存在PO431.00 2 4 6 8 10 12 14 (2.15) (7.21) (12.35) H3PO4的形体分布图H3PO4 0.50H2PO4HPO42PO43H2PO4HPO42H2PO4HPO42H3PO4pKa1pKa2pKa3 pH第49页/共156页第四十九页，共156页。一元(y yun)弱酸(碱)水溶液酸度的计算1. 一元(y yun)弱酸水溶液设:HA的分析(fnx)浓度为c(HA),根据质子条件式(PBE)ceq(H+)=ceq(A-)+ceq(OH-)H()HA()HA

34、(eqeqa+=cccK)H()(eq2w+ccK2weqaeq)()HA()HA()H(cKccKc+=+计算一元弱酸水溶液pH精确式将ceq(HA)=c(HA)HA=c(HA)ceq(H+)ceq(H+)+Kac代入精确式第50页/共156页第五十页，共156页。近似(jn s)处理上式得：0)()H()HA()()H()H(3waeqa2w2eqa3eq=-+-+cKKcccKcKccKc2)HA(4)()H(a2aaeqccKcKcKc+-=+近似式wa20)HA(KccK500)HA(acKc时,忽略水的解离(1)(2)且HA的解离较小 wa20)HA(KccK500)HA(acKc

35、时,水的解离可忽略,)HA()H(aeqccKc=+最简式,务必(wb)记住!熟练掌握第51页/共156页第五十一页，共156页。（3）当 wa20)HA(KccK500)HA(acKc水的解离不可忽略，但HA的解离较小 时，2waeq)()HA()H(cKccKc+=+精确(jngqu)式例5.5 计算(j sun)常温下0.100molL-1NH4Cl水溶液的pH值，已知。53b1075. 1NH-=K1051441071. 51075. 1100 . 1-+=bwaKKNHK）（w111 -1 -104a201070. 5Lmol1Lmol100. 01071. 5NHKccK=-+50

36、01075. 1Lmol11070. 5Lmol100. 0NH81 -10-1a4=+cKc解：第52页/共156页第五十二页，共156页。 pH=5.12 1 -6104aeqLmol1055. 7100. 011071. 5)NH()H(=-+ccKc例5.6计算分析(fnx)浓度为1.010-5molL-1HCN,水溶液pH?Ka=6.210-10解:c(HCN)Ka=6.210-1520Kw c/Ka500ceq(H+)=c(HCN)Ka(HCN)+Kw =1.010-56.210-10+1.010-14=1.310-7 molL-1pH=6.89第53页/共156页第五十三页，共1

37、56页。例5.7计算(j sun)分析浓度为0.20molL-1CH2ClCOOH(一氯乙酸)水溶液pH? Ka=1.410-3解: c(CH2ClCOOH)Ka20Kw c/Ka500ceq(H+)=-Ka+Ka 2+4cKa 2=-1.410-3+(1.410-3)2+41.410-30.202=0.016molL-1pH=1.792. 一元(y yun)弱碱水溶液同理可得一元弱碱水pH溶液(rngy)计算公式，将上面三个计算公式中Ka换成Kb，ceq(H+)换成ceq(OH-)c(HA)换成c(B) 即可.第54页/共156页第五十四页，共156页。时,忽略水的解离(1)wb20)B(K

38、ccK500)B(bcKc近似式2)B(4)()H(b2bbeqccKcKcKOc+-=-且B的解离较小 时,水的解离可忽略,500)B(bcKcwb20)B(KccK(2)当最简式,务必记住!)B()OH(beqccKc=-水的解离不可(bk)忽略，但B的解离较小 (3)当 时，wb20)B(KccK500)B(bcKc2wbeq)()B()OH(cKccKc+=-精确(jngqu)式第55页/共156页第五十五页，共156页。例5.8 计算(j sun)分析浓度为0.10molL-1NaAc水溶液的pH解: Kb(Ac-)= Kw / Ka=1.010-14/1.7510-5=5.710-

39、10cKb(Ac-)=0.15.710-1020Kw c(Ac-)/Kb(Ac-)=0.10/5.710-10=1.75 108500=5.710-100.10ceq(OH-)=Kb(Ac-) c(Ac-)=7.510-6 molL-1 pOH=5.12pH=14-pOH=14-5.12=8.88第56页/共156页第五十六页，共156页。多元弱酸(ru sun)(碱)水溶液酸度的计算1. 多元(du yun)弱酸水溶液多元弱酸分步解离，一般来说，多元弱酸的 ，可近似地将溶液中H看成主要由第一级解离生成，忽略其它各级解离，因此可按一元弱酸处理。相应的计算公式可将一元弱酸中的 换成 即可。 a1

40、Ka2KanKaKa1K熟练掌握第57页/共156页第五十七页，共156页。例59 计算(j sun)常温下0.10molL-1H2S水溶液的H+与S2-的浓度和pH。解：已知H2S的14a8a103 . 1,105 . 921-=KK1 -1 -82aLmol1Lmol10. 0105 . 9)SH(1=-ccKw920105 . 9K=-500101 . 1Lmol1109.5Lmol10. 0)AH(61 -8 -1a21=cKc-152aeqLmol107 . 9)SH()H(1=-+ccKc所以pH=4.01H2S的解离(ji l)平衡为： H2S H+ + HS-2eqeqeq2a

41、) SH()H()HS() SH(1ccccccK+-=第58页/共156页第五十八页，共156页。HS- H+ + S2-eqeq2eq2a)HS()H()S()SH(2ccccccK-+-=2eq2eq2eq2a2a)SH()H()S()SH()SH(21ccccccKK+-=2eq2eq2aa2eq)H()SH()()S(21+-=cccKKc由于(yuy)H2S的解离很小，因此SHSH22eqcc务必记住!2eq22aa2eq)H()SH()()S(21+-=cccKKc熟练掌握第59页/共156页第五十九页，共156页。方法(fngf)一:2eq22aa2eq)H()SH()()S(

42、21+-=cccKKcceq(S2-)= =1.110-14molL-19.510-8 1.310-140.10(9.710-5 )2方法(fngf)二: eqeq2eq2a)HS()H()S()SH(2ccccccK-+-= Ka2很小 , 忽略(hl)第二步电离出的H+, ceq(H+)ceq(HS-)则: Ka2c= ceq(S2-)=1.310-14molL-1当ceq(H+) ceq(HS-)(溶液中H+不仅来自H2S解离,还有外来H+,此时求ceq(S2-)只用第一种方法.第60页/共156页第六十页，共156页。如当c(H+)=0.3molL-1,H2S水溶液中ceq(S2-)?

43、ceq(S2-)= Ka1 Ka2c(H2S)ceq(H+)29.510-8 1.310-140.10(0.3)2=1.3710-21molL-1可见(kjin)当溶液中H+浓度增大时 , S2-浓度减小.2. 多元(du yun)弱碱水溶液同理多元弱碱(ru jin)溶液中c(OH-)主要来自一级解离,故将一元弱碱(ru jin)计算公式中Kb Kb1即可.例5.10 计算0.10molL- 1Na2CO3和0.10molL-1Na3PO4水溶液pH?第61页/共156页第六十一页，共156页。 解: (1) CO32- 的 Kb1=Kw/Ka2=1.010-14/4.6910-11=2.1

44、310-4c(Na2CO3)Kb1=0.102.1310-4=2.1310-520Kwc(Na2CO3)/Kb1=0.1/2.1310-4 =4695000.12.1310-4ceq(OH-)=cKb1= =4.6210-3molL-1pOH=2.34pH=11.66(2) PO43-的Kb1=Kw/Ka3=1.010-14/4.510-13=2.210-2Kb2=Kw/Ka2=1.010-14/6.210-8=1.610-7Kb3=Kw/Ka1=1.010-14/7.110-3=1.410-12第62页/共156页第六十二页，共156页。两性(lingxng)物质水溶液酸度的计算常见的两性物

45、质有多元弱酸的酸式盐NaHCO3、NaH2PO4、Na2HPO4、NaHC2O4等，以及电离理论(lln)中的弱酸弱碱盐，如NH4Ac等。Kb1 Kb2 Kb3 故计算(j sun)pH用Kb1 即可c(Na3PO4) Kb1(PO43-) =0.12.210-2=2.210-320 Kw c(Na3PO4)Kb1(PO43-)=0.10.022=4.5500ceq(OH-)= -Kb1+ Kb1 2+4cKb1 2= -0.022+(0.022)2+40.0220.102=0.037molL-1pOH=1.43 pH=14 -1.43 = 12.57第63页/共156页第六十三页，共156页

46、。计算溶液pH近似(jn s)公式：ceq(H+)=Ka1Ka2或pH=1/2(pKa1+pKa2)例5.11 计算(j sun)0.20molL-1邻苯二甲酸氢钾溶液pH? Ka1=1.110-3 Ka2=3.910-6 NaH2PO4 : ceq(H+)=Ka1Ka2Na2HPO4 : ceq(H+)=Ka2Ka3pH=1/2(pKa1+pKa2)pH=1/2(pKa2+pKa3)ceq(H+)=Ka1Ka2=1.110-33.910-6=6.510-5molL-1pH=4.18近似计算中,溶液pH与浓度无关,近似计算前提(qint)是两性物质浓度不是太低,此时忽略水的解离.第64页/共1

47、56页第六十四页，共156页。例5.12 计算0.10molL-1氨基乙酸(y sun)(NH2CH2COOH) 溶液pH?(Ka1=4.510-3 , Ka2=2.510-10)解: +H3N-CH2-COO-+H2O H2N-CH2-COO-+H3O+ Ka2=2.510-10Kb2 =Kw/ Ka1=1.010-14/4.510-3=2.210-12+H3N-CH2-COO-+H2O +H3N-CH2-COOH+OH- Ka2 Kb2 溶液(rngy)呈弱酸性ceq(H+)=Ka1Ka2=4.510-32.510-10=1.010-6molL-1pH=5.9第65页/共156页第六十五页

48、，共156页。%100=总数溶液中原有电解质分子已解离的电解质分子数5.3 酸碱平衡(pnghng)的移动稀释(xsh)定律 酸碱平衡也是一个动态平衡,当外界条件变化时,平衡发生移动,使溶液pH变化,主要有稀释作用、同离子效应和盐效应。1. 解离度第66页/共156页第六十六页，共156页。=已解离的浓度解离前的浓度第67页/共156页第六十七页，共156页。HA H+ + A- 起始浓度(nngd)/molL-1 c(HA) 0 0 平衡浓度(nngd)/molL-1 c(HA)(1) c(HA) c(HA)2eqeqeqa)1 ()HA()1 ()HA()HA()HA()HA()H()A(

49、)HA(ccccccccccccccK-=-=+-2. 稀释(xsh)定律Ka(HA)=c(HA)21-第68页/共156页第六十八页，共156页。500)HA(aKc2a)HA()HA(ccK=)HA(accK=或 同理对于一元(y yun)弱碱有：2b)B()B(ccK=或 )B(bccK=记住记住第69页/共156页第六十九页，共156页。稀释定律：在一定温度下(Ka 、Kb为定值)，弱电解质的解离度随着(su zhe)溶液的稀释而增大。稀释定律表明：在一定(ydng)温度下，弱电解质的解离度与其浓度的平方根成反比，溶液越稀，解离度越大。弱电解质浓度不变,而Ka 、Kb越大解离度越大。值

50、得注意的是:虽然稀释使弱电解质解离度增加,但溶液中c(H+)或c(OH-)反而(fn r)降低,这是因为稀释时, 增大的倍数总是小于溶液稀释的倍数.第70页/共156页第七十页，共156页。初始(ch sh)浓度/molL-1 0.10 0 0 平衡(pnghng)浓度/molL-1 0.10 x x xx=1.3103 molL-1 HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq)例5.13 计算0.1molL-1 HAc溶液中各离子(lz)浓度? pH? ?x10. 0 x)HAc( 2-=K a=1.7510-5 c(H3O+) = c(Ac) = 1.3103 molL-1

51、 Ka(HAc)= ceq(H3O+) ceq(Ac-)ceq(HAc)第71页/共156页第七十一页，共156页。解离(ji l)度(a)%100%1000eq0-=ccc初始浓度已解离的浓度c(OH) =7.71012 molL-1 89. 2)O(HlgpH3=-=+c%3 . 1%10010. 0103 . 13=-醋酸的解离度=c(H3O+)c(OH)KWc(HAc)=(0.10-1.3103)molL-10.10molL-1第72页/共156页第七十二页，共156页。同离子效应：在弱电解质溶液中，加入(jir)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效应。HAc(a

52、q) + H2O (l) H3O+ (aq) + Ac(aq) Ac(aq) NH4Ac(aq) NH4+(aq) +平衡移动(ydng)方向同离子效应与盐效应第73页/共156页第七十三页，共156页。5a1075. 1)HAc(-=Kw61 -15a201075. 1Lmol1Lmol100. 01075. 1HAcKccK=-5001071. 5Lmol1101.75Lmol100. 0HAc31 -5-1a=cKc解：（1）加入(jir)NaAc前1 -31 -1 -5aeqLmol1032. 1Lmol100. 0Lmol11075. 1)HAc()H(=-+ccKc第74页/共15

53、6页第七十四页，共156页。 pH=2.88 %32. 11032. 1L0.100molLmol1032. 1)HAc()H()HAc(21 -1 -3eqa=-+ccccK（2）加入NaAc后，由于(yuy)同离子效应的存在，HAc的会更小，则有： -1eqeqLmol100. 0)HAc()H()HAc()HAc(=-=+cccc-1eq-eqLmol100. 0)NaAc(H)NaAc()Ac(=+=+cccc第75页/共156页第七十五页，共156页。eqeqeqa)HAc()H()Ac()HAc(ccccccK+-=-1-5eqLmol10.751)H(=+c即： pH=4.76%

54、1075. 11075. 1L0.100molLmol1075. 1)HAc()H(241 -15eq-+=cc加入(jir)NaAc后，HAc的解离度大大降低了。 100. 0100. 01/ )(1075. 115=-+-LmolHceq第76页/共156页第七十六页，共156页。H2S 2H+ + S2-2eq2eq2eq2a2a)SH()H()S()SH()SH(21ccccccKKK+-=2eq2eq2aa2eq)H()SH()()S(21+-=cccKKc第77页/共156页第七十七页，共156页。若在溶液中加入其它酸或碱来调节溶液的pH值，可达到调控S2-浓度的目的，这一原理(y

55、unl)常用于阳离子的定性分析和物质分离提纯。2. 盐效应 往弱电解质的溶液中加入与弱电解质没有相同离子的强电解质时，由于溶液中离子总浓度增大，离子间相互牵制作用增强，使得弱电解质解离的阴、阳离子结合形成分子的速率减小，达到平衡时弱电解质分子浓度减小，离子浓度相应增大，解离度增大，这种效应(xioyng)称为盐效应(xioyng)。第78页/共156页第七十八页，共156页。第79页/共156页第七十九页，共156页。 3 缓冲溶液(hun chn rn y)的性质2 缓冲溶液(hun chn rn y)pH值的计算1 缓冲溶液的组成及原理 4 缓冲溶液的配制第80页/共156页第八十页，共1

56、56页。50mLHAcNaAc c(HAc)=c(NaAc) =0.10molL-1 pH = 4.74加入(jir)1滴(0.05mL) 1molL-1 HCl加入(jir)1滴(0.05mL) 1molL-1 NaOH实验(shyn)：50mL 纯水pH = 7 pH = 4.73 pH = 4.75pH = 3pH = 111.缓冲溶液的组成第81页/共156页第八十一页，共156页。上述实验(shyn)结果表明:水不具有缓冲作用, HAc +NaAc 体系溶液具有缓冲作用, 它是一种缓冲溶液。(2) 缓冲溶液(hun chn rn y)的组成 能够抵抗外加少量酸、少量碱或稀释， 而本身

57、pH值不发生(fshng)显著变化的作用称缓冲作用。具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。(1)定义一般由足够量的抗酸抗碱成分混合而成,它们通常是弱电解质的共轭酸碱对,如:HAc-Ac-、NH4+-NH3、 HCO3-CO32-、H2PO4- HPO42-等。第82页/共156页第八十二页，共156页。组 成 抗碱组份抗酸组分(zfn)（弱质子酸） （弱质子碱）(1)共轭酸碱对溶液(rngy) HAc NaAc， NH4ClNH3 NaH2PO4 Na2HPO4(2)两性物质溶液(rngy) NaHCO3、邻苯二钾酸氢钾等2.缓冲作用原理(yunl)(3) 强酸强碱溶液 缓冲组分 抗酸成分 抗碱成分

58、HAc-NaAc NaAc HAcNH4Cl-NH3 NH3 NH4Cl NaH2PO4-Na2HPO4 Na2HPO4 NaH2PO4 NaHCO3-Na2CO3 Na2CO3 NaHCO3第83页/共156页第八十三页，共156页。以HAcNaAc 体系(tx)为例说明加入少量(sholing)OH- ，它与H+结合生成水，平衡向右移动，加入少量H+,它与Ac-结合(jih)生成HAc,平衡向左移动，不论加酸还是加碱，溶液的酸度保持相对稳定HAc + H2O H3O+ + Ac- + OH- H2O当外加少量水稀释时,一方面降低了溶液H+浓度,另一方面由于电离度增大,和同离子效应减弱,使增

59、大,平衡向增大H+浓度方向移动,使溶液H+浓度变化不大.第84页/共156页第八十四页，共156页。共轭酸碱对体系(tx)平衡(pnghng)浓度 c酸-c(H+) c(H+) c碱+ c(H+) c酸 c碱HA H+ + A-a)A()HA(lgppHccccK -=bannKlgppHa-= Ka c酸c碱ceq(H+)()()(HAcHcAcKeqeqeqa+-=牢记!！第85页/共156页第八十五页，共156页。76. 4Lmol1Lmol1 . 0Lmol1Lmol1 . 0lg76. 4)Ac()HAc(lgppH1 -1 -1 -1 -a=-=-=ccccKc(Ac-) = c(

60、OH-) = 0.20V/2V = 0.1 molL-1c(HAc) = (0.40V - 0.20V)/2V = 0.1 molL-1，第86页/共156页第八十六页，共156页。c(HAc)= = 0.11+0.10.0101+0.0100.1011.010c(Ac-)= = 0.11-0.10.0101+0.0100.0991.010-a)Ac()HAc(lgppHccccK -=4.76-lg =4.750.1010.099即 pH = pKa -lg n(HAc)n(Ac-)第87页/共156页第八十七页，共156页。缓冲溶液(hun chn rn y)的缓冲作用是显著的！ 加10m