大学基础化学_2

1、第四章第四章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定第五章第五章 沉淀平衡沉淀平衡第六章第六章 氧化还原平衡氧化还原平衡主要内容：主要内容：第四章第四章 酸碱平衡与酸碱滴定酸碱平衡与酸碱滴定1、酸碱质子理论、酸碱质子理论2、酸、碱的解离常数、酸、碱的解离常数3、酸碱平衡的有关计算、酸碱平衡的有关计算5、缓冲溶液、缓冲溶液4、同离子效应、同离子效应6、酸碱滴定法、酸碱滴定法1、酸碱质子理论、酸碱质子理论酸碱定义：酸碱定义： 凡是能给出质子（凡是能给出质子（H）的分子或离子）的分子或离子都是酸都是酸, 称为称为凡是能与质子凡是能与质子（H）结合的分子或离结合的分子或离子都是碱，称为子都是碱，称为 酸

2、碱强弱不仅取决于酸碱本身释放质子酸碱强弱不仅取决于酸碱本身释放质子和接受质子的能力，同时也取决于溶剂接受和接受质子的能力，同时也取决于溶剂接受和释放质子的能力。和释放质子的能力。 共轭酸碱对：共轭酸碱对：酸酸 碱碱 质子质子2、酸、碱的解离常数、酸、碱的解离常数 1） 酸常数酸常数： HA + H2O H3O + A- 2）碱常数）碱常数： B + H2O BH+ + OH -共轭酸碱对常数间的关系共轭酸碱对常数间的关系)HA()A()OH(=+3)HA(acccK-)B()OH()BH(=+bcccK-wba=KKK 3酸碱平衡的有关计算酸碱平衡的有关计算（1） 稀释定律稀释定律（2）当解离

3、度）当解离度5%,即即c/Ki500时，弱酸时，弱酸（弱碱）溶液中（弱碱）溶液中 的近似计算：的近似计算：（3）计算多元弱酸总的）计算多元弱酸总的H3O+和多元弱碱总和多元弱碱总的的OH-时，通常只考虑第一步解离即可。时，通常只考虑第一步解离即可。b=OHcK-0a=cK弱酸：弱酸：a+3=)OH(cKc（4）两性物质）两性物质aa+321=)OH(KKc4同离子效应同离子效应 在弱电解质在弱电解质(如弱酸或弱碱如弱酸或弱碱)溶液中加入含溶液中加入含有相同离子的强电解质时，会有相同离子的强电解质时，会抑制抑制弱电解质弱电解质的离解作用，从而的离解作用，从而降低降低弱电解质的电离度的弱电解质的电

4、离度的现象，称同离子效应。现象，称同离子效应。)A()HA(lg-p=pH-)HA(accK)BH()B(lgp=pOH+)B(bccK- 1）定义：）定义：能够抵抗外加少量强酸、强碱或能够抵抗外加少量强酸、强碱或稀释，其自身稀释，其自身pH值不发生显著变化的溶液。值不发生显著变化的溶液。AHAlgpKpHa BHBlgpKpOH)B(b 5. 缓冲溶液缓冲溶液3）缓冲溶液）缓冲溶液pH值计算值计算2）组成：）组成：弱酸和共轭碱弱酸和共轭碱 弱碱和共轭酸弱碱和共轭酸6、酸碱滴定、酸碱滴定滴定曲线滴定曲线指示终点方法指示终点方法滴定方式滴定方式规律、特征、计算、条件规律、特征、计算、条件指示剂指

5、示剂选择选择原理原理直接法直接法间接法间接法一元酸碱滴一元酸碱滴定条件：定条件： cKa 10-81）滴定曲线）滴定曲线浓度越大，浓度越大，pH突跃越明显突跃越明显酸（碱）的酸（碱）的 越大，越大，pH突跃越明显突跃越明显 )(baKK0 02 24 46 68 8101012120 0101020203030404050506060NaOH加入量加入量pH4.689.76AH3PO4 BH2C2O4 CH2SO4多元酸滴定条件多元酸滴定条件:42a1a8a1010KKcK 2）酸碱指示剂）酸碱指示剂（1）酸碱指示剂）酸碱指示剂 HIn + H2O In- + H3O+酸式色酸式色 碱式色碱式

6、色)HIn()In()OH(=)HIn(+3acccK- 酸碱指示剂是有机酸碱指示剂是有机弱酸及弱碱弱酸及弱碱，它们，它们的酸式结构和碱式的酸式结构和碱式结构的颜色不同结构的颜色不同。（2）指示剂的变色范围）指示剂的变色范围)HIn()OH(=)In()HIn(=a+3Kccc-碱式色酸式色变色范围变色范围：1p=pHaK110101=)In()HIn(-cc当当)In()HIn(lg-)HIn(p=pH )HIn()In()HIn(=)OH(aa+3-ccKKccc3）指示剂的选择）指示剂的选择指示剂指示剂变色范围变色范围颜色颜色酸色酸色碱色碱色甲基橙甲基橙3.463.14.4红红黄黄甲基红

7、甲基红5.004.46.2红红黄黄中性红中性红7.406.88.0红红黄橙黄橙酚酞酚酞9.108.29.8无无红红P124 4-4已知下列各种弱酸的已知下列各种弱酸的Ka值，求它们的共轭值，求它们的共轭碱的碱的Kb值，并比较各种碱的相对强弱。值，并比较各种碱的相对强弱。(1)HCN Ka=6.210 10(2)HCOOH Ka=1.810 4(3)C6H5COOH(苯甲酸苯甲酸) Ka =6.210 5(4) C6H5OH (苯酚苯酚) Ka =1.110 10(5)HAsO2 Ka=6.010 10(6) H2C2O4 Ka1=5.9 10 2 Ka2=6.4 10 5 (1)HCNKa=

8、6.2 10 10Kb=Kw/Ka =1.6 10 5 (2)HCOOH Ka= 1.8 10 4 Kb=Kw/Ka =5.6 10 11 (3)C6H5COOH Ka= 6.2 10 5 Kb=Kw/Ka=1.6110 10 (4)C6H5OH Ka=1.1 10 10 Kb=Kw/Ka=9.1 10 5 (5)HAsO2 Ka=6.0 10 10 Kb=Kw/Ka =1.7 10 5 (6)H2C2O4 Ka1=5.9 10 2 Ka2=6.4 10 5 Kb2=Kw/Ka1 =1.7 10 13 Kb1=Kw/Ka2 =1.5 10 10 碱性强弱碱性强弱： C6H5O AsO2 CN

9、C6H5COO C2O42 HCOO HC2O4 解：解：P124 4-5用质子理论判断下列物质哪些是酸？并写出它的用质子理论判断下列物质哪些是酸？并写出它的共轭碱。哪些是碱？也写出它的共轭酸。其中哪些共轭碱。哪些是碱？也写出它的共轭酸。其中哪些既是酸又是碱？既是酸又是碱？H2PO4，CO32，NH3，NO3，H2O，HSO4，HS，HCl解：解：酸酸共轭碱共轭碱 H2PO4HPO42 NH3NH2 H2OOH HSO4SO42 HSS2 HClCl 既是酸又是碱既是酸又是碱H2PO4NH3H2OHSO4HS碱碱共轭酸共轭酸H2PO4H3PO4NH3NH4+H2OH3O+HSO4H2SO4HS

10、H2SNO3HNO3CO32 HCO3 P124 4-11H2PO4的的Ka2 = 6.210 8，则其共轭碱的，则其共轭碱的Kb是多是多少？如果在溶液中少？如果在溶液中c(H2PO4)和其共轭碱的浓度相等时，和其共轭碱的浓度相等时，溶液的溶液的pH将是多少？将是多少？解：解： Kb = Kw/Ka = 1.0 10 14/6.2 10 8 =1.6 10 7pH = pKa lgc(H2PO4)/c(HPO42) = pKa lg1/1 = lg(6.2 10 8) = 7.20P124 4-12 欲配制欲配制250mL pH=5.0的缓冲溶液，问在的缓冲溶液，问在125mL1.0 mol

11、L 1NaAc溶液中应加多少溶液中应加多少6.0 mol L 1的的HAc和和多少水？多少水？ 加水：加水：250 mL 125 mL 12 mL =113mL解：解：pH = pKa lgc(HAc)/c(Ac-) 5.0 = lg(1.74 10 5) lgc(HAc)/c(Ac-) c(HAc)/c(Ac-)= 0.575c(Ac-) =1.0 mol L 1 125/250 = 0.50 mol L 1c(HAc) = 0.50 mol L 1 0.575 = 0.29 mol L 1V 6.0mol L 1 = 250mL 0.29mol L 1 V = 12mL 即要加入即要加入1

12、2mL 6.0 mol L 1 HAc P124 4-16（1）（）（3）下列酸或碱能否准确进行滴定？下列酸或碱能否准确进行滴定？(1)0.1 mol L 1HF Ka(HF)= 6.6 10 4 (3) 0.1 mol L 1 NH4Cl Kb(NH3)=1.74 10 5 (1) ca = 0.1 mol L 1 caKa = 6.6 10 510 8 故可准确进行滴定；故可准确进行滴定； (3) Ka =Kw/Kb=1.00 10 14/1.74 10 5 = 5.75 10 10 ca= 0.1 mol L 1 caKa =5.75 10 1110 8 cKa2 10 8 (含含c=0

13、.1mol L 1) 故两个计量点产生故两个计量点产生pH突跃，突跃，第一计量点用甲基橙，第一计量点用甲基橙，第二计量点时用百里酚酞第二计量点时用百里酚酞+酚酞。酚酞。由于由于cKa3=10 13 Ksp 所以，生成沉淀。所以，生成沉淀。解：解： Ksp(Mg(OH)2)=1.8 10 11 c(Mg2+) = 0.050 mol L 1 c(NH3) = 0.0050 mol L 1c(OH ) = (cb Kb)1/2 = (0.0050 1.74 10 5)1/2 = 2.9 10 4(mol L 1)第六章第六章 氧化还原平衡氧化还原平衡1.氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的基本概念

14、2. 氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平3. 电极电位电极电位4. 电极电位的应用电极电位的应用5. 元素电极电位图及其应用元素电极电位图及其应用6. 氧化还原反应的速率及其影响因素氧化还原反应的速率及其影响因素 1）氧化值）氧化值 定义：定义：某元素的一个原子的表观电荷数，某元素的一个原子的表观电荷数，该电荷数是假定把每一化学键中的电子指该电荷数是假定把每一化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得的。定给电负性更大的原子而求得的。1.氧化还原反应的基本概念氧化还原反应的基本概念2）氧化还原基本概念）氧化还原基本概念熟悉氧化、还原、氧化剂、还原剂的概念熟悉氧化、还原、氧化剂、还

15、原剂的概念 离子离子- -电子法电子法配平配平2.氧化还原反应方程式的配平氧化还原反应方程式的配平注意：注意：酸性介质中配平的半反应方程式里不应酸性介质中配平的半反应方程式里不应出现出现OH 碱性介质中配平的半反应方程式里不应碱性介质中配平的半反应方程式里不应出现出现H+（2）原电池符号：如铜、锌原电池可表示为：）原电池符号：如铜、锌原电池可表示为： （-）Zn|Zn2+(c1)Cu2+(c2)|Cu（+）3电极电势（电极电势（E ）1）原电池的组成）原电池的组成:（1）电对、电极反应与电池反应：）电对、电极反应与电池反应：电对：氧化型与其对应的还原型，如电对：氧化型与其对应的还原型，如Zn2

16、+/ Zn电极反应：电极反应： Zn2+2e=Zn电池反应：电池反应：Zn+Cu2+= Zn2+Cu（3）电动势）电动势 E= E(+) - E(-) 2）标准电极电势）标准电极电势(E) 当组成电极的有关物质浓度为当组成电极的有关物质浓度为1 molL-1，气体的压力为气体的压力为101.325kPa，温度通常为，温度通常为298.15K时，测得的电极电势为该电极的标时，测得的电极电势为该电极的标准电极电势准电极电势(E)。 E能能反映物质得失电子倾向的大小。反映物质得失电子倾向的大小。电极电势代数值越小，电对电极电势代数值越小，电对(氧化型氧化型/还原还原型型)的还原态物质还原能力越强，氧

17、化态的还原态物质还原能力越强，氧化态物质氧化能力越弱。反之亦然。物质氧化能力越弱。反之亦然。 3）Nernst方程式及有关计算方程式及有关计算能斯特方程：能斯特方程： （T=298K）(1) 式中式中氧氧=氧氧a介质介质b 还还=还还c介质介质d 要考虑介质存在对电极电位的影响。要考虑介质存在对电极电位的影响。(2) 纯固体、纯液体浓度为纯固体、纯液体浓度为1，不列入方程，不列入方程， 气体可用分压代替浓度。气体可用分压代替浓度。)(lg还原型氧化型）ccnEE0.059O 4、电极电势的应用、电极电势的应用 利用电极电势利用电极电势 1）计算原电池的电动势，比较氧化剂、）计算原电池的电动势，

18、比较氧化剂、还原剂的相对强弱。还原剂的相对强弱。 2）判断氧化还原反应进行的方向。）判断氧化还原反应进行的方向。 3）(+)(+)1）计算原电池的电动势，比较氧化剂、还）计算原电池的电动势，比较氧化剂、还原剂的相对强弱。原剂的相对强弱。大大)+(E小小(-)E059. 0=lg)(O)(O)+(-EEnK 5元素电势图元素电势图 元素电势图的作用元素电势图的作用 1）根据电势图判断能否发生歧化反应）根据电势图判断能否发生歧化反应ABCO)(左左EO)(右右EE E(右右) E E(左左)歧化反应歧化反应)+(+=21O(2)2O(1)1OnnEnEnE 配平方程：配平方程： (4) H2O2

19、+ Cr(OH)4 CrO42 + H2O 3H2O2 + 2OH + 2Cr(OH)4 = 2CrO42 + 8H2OP176：6-3(H2O2 + 2e = 2OH )(4OH + Cr(OH)4 = CrO42 + 4H2O + 3e )32解解: (3) 用离子电子法配平下列在酸性介用离子电子法配平下列在酸性介质中的反应式。质中的反应式。 Cr2O72 + Fe2+ Cr3+ + Fe3+Cr2O72 +14H+ + 6e = 2Cr3+ + 7H2O(Fe2+ = Fe3+e ) 6Cr2O72 + 14H+ + 6Fe2+ = 2Cr3+ + 7H2O + 6 Fe3+P176：6

20、-4已知已知 MnO4 +8H+ +5e = Mn2+4H2O E=1.51V Fe3+e =Fe2+ E=0.771V(1)判断下列反应的方向判断下列反应的方向 MnO4 + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 4H2O +5Fe3+(2)将这两个半电池组成原电池，用电池符号表示该将这两个半电池组成原电池，用电池符号表示该原电池的组成，标明电池的正、负极，并计算其标准原电池的组成，标明电池的正、负极，并计算其标准电动势。电动势。(3)当氢离子浓度为当氢离子浓度为10mol L 1，其它各离子浓度均为，其它各离子浓度均为1mol L 1时，计算该电池的电动势。时，计算该电池的电动势。P177

21、：6-9P177：6-9(1)判断下列反应的方向判断下列反应的方向 MnO4 + 5Fe2+ + 8H+ Mn2+ + 4H2O +5Fe3+解：解：(1) MnO4 +5Fe2+8H+ Mn2+4H2O+5Fe3+ E(+) E(-) 反应正向进行反应正向进行(2)将这两个半电池组成原电池，用电池符号表示该原将这两个半电池组成原电池，用电池符号表示该原电池的组成，标明电池的正、负极，并计算其标准电电池的组成，标明电池的正、负极，并计算其标准电动势。动势。( )Pt| Fe2+(c1), Fe3+(c2)MnO4 (c3), Mn2+(c4) | Pt（+） E=1.51 0.771= 0.739V(3) E =