无机化学课件-5.酸碱反应第五章

第五章酸碱反酸碱理论应酸碱平衡酸碱平衡的计算缓冲溶液5.1

酸碱理论5.1.1

酸碱电离理论酸碱5.1.2酸碱质子理论酸碱质子理论1

酸碱定义凡是能提供质子的物质就是酸，凡是能接受质子的物质就是碱酸→质子+碱HA

→

H+

+A-A-共轭酸碱对HClH2SO4Cl-HSO4--H2PO4-2--HPO42-+

H2PO4+

HPO4+

NH3NH4+H3PO4

-H2PO4

--NH3●●●2

酸碱反应的实质—质子转移反应酸碱碱酸酸碱酸碱HOAc

→

H+

+

OAc-NH3

+

H2O

OH

-

+碱1

酸2

碱2酸1HA(酸)

H+H++ B(碱2)+ A-(碱1)HB

+(酸2)HA(酸1)+B(碱2)HB+(酸2)+A-(碱1)3

溶剂的酸碱性质子溶剂特征质子自递反应两性溶剂酸性溶剂碱性溶剂惰性溶剂酸：能够接受电子对的物质碱：能够给出电子对的物质酸碱平衡溶剂的质子自递反应氨化质子甲醇化质子醋酸化质子质子自递反应常数Kw⊝cB［B］w

3K

⊝

=

[H

O+

]

[OH-]Kw

=

[H3O+

]

[OH-]Kw

(

298.15K

)

=

1.0×10⊝

-14pKw

=

pH

+

pOH

=14KsKs

=[NH4+

][NH2-

]+

-Ks

=[CH3OH2

][CH3O

]Ks

=[H2OAc+

][H2OAc+

]5.2.2

弱酸和弱碱的解离反应1

一元弱酸和弱碱Ka解离常数+

H2OHCOO-+

H3O+HCOOHKa=1.8×10-4HOAcKa=1.8×10-5+

H2OOAc-+

H3O+酸性减弱Kb解离常数减弱Kb碱接受HCl〉比它们强的都解离了Kw

=

[H3O+

]

[OH-]拉平效应性溶剂拉平〉成为溶剂化质子pKa

=

8.8pKa

=

9.4pKa

=

9.1区分效应2.

多元弱酸和弱碱H3PO4

+H2OH3O+

+

H2PO

-4pKa2=7.20pKa3=12.36H2PO

-

+

H

O4

2H

O+

+

HPO

2-3

4HPO

2-

+

H

O4

2H3O+

+

PO

3-4pKa1=2.12

酸性减弱4PO

3-

+H2O

=

OH

-

+

HPO

2-44

2

2HPO

2-

+

H

O

=

OH

-

+

H

PO

-4pKb1pKb2pKb3=11.88=1.64

碱性=6.80

减弱H2PO

-

+

H

O

=

OH

-

+ H

PO4

2

34Ka1

Ka23.

共轭酸碱对的Ka和Kb之间的关系4.

解离度(α)和稀释定律α100%

已解离的电解质的浓度电解质的总浓度

n已解离的电解质100%n总初始浓度

c平衡浓度

c(

1

-

α)cα00cαKac

稀释定律1/2α

=

(Kb

/c

)同离子效应初始浓度0.100平衡浓度0.1－xxx初始浓度0.11.00平衡浓度0.1－x1.0+xx初始浓度0.11.00平衡浓度0.1－y1.0+2yy5.2.3

中和反应强酸与强碱反应：K

=1/

Kw强碱与弱酸反应：b,A-w

Ka,HA1[A

]K

K[HA][OH

]

K强酸与弱碱反应：Kw1[HA]K-b,AK

K

a,HA[H

][A

]弱酸与弱碱反应：[HOAc][NH3

][H

]4[NH

][H

][OAc

][NH

][OAc

]K

4

[NH3

][HOAc]1[NH3

][H

][OH

][H

][OAc

]

[NH

][OH

]

4

[HOAc]

Ka,HA

Kb,(

NH3

)KwH3PO4

+

OH

-H2PO4-

+

OH

-HPO4

2-

+

OH

-H2O

+

H2PO4

-H2O

+

HPO42-H2O

+

PO4

3

-H+

+

CO3

2-H+

+

HCO3

-HCO3

-CO3

2-5.2.4

水解反应及水解常数强酸弱碱盐：强碱弱酸盐：a,HOAc

Kb,OAc-[HOAc][OH

-

]KwKh

[OAc

]Ka,NH44b,NH3Kh

KKw

K[NH

][H

][NH

]3弱酸弱碱盐水解：b,NH3KKwKa,NH

4a,HOAcKK

Kwb,OAcK

=

1/Kwa,HOAc

b,NH3K

KKwh总K

K

弱酸弱碱盐的溶液的酸碱性：两性物的水溶液的酸碱性：H2PO

-

+

H

O4

2H3O+

+HPO4a2pK

=7.202--H2PO4

+

H2OOH

-

+

H3PO4pKb3

=

11.883.酸碱平衡的计算1.

分布系数分布系数：δδ1δ0δ2δ1δ0a1

a1

a2K[H ]2

K

[H

]

K[H

]22

1Ka1[H

][H

]2

K

[H

]

K

Ka1

a1

a2

0Ka1

Ka2[H

]2

Ka1[H

]

Ka1Ka2

a1[H

]K[H

]Ka

23Ka1

a

2

a3[H

]

K

Kc[H

]3

K

[H

]2

K

Ka1

a1

a2[H

]3

[H3PO4

]

2c2

4a1[H

]3

K

[H

]2

K

Ka1

a1

a2[H

]

K

K

Ka1

a2

a3-[H

PO

]K

[H

]21ca1[H

]3

K

[H

]2

Ka1Ka2

[H

]

Ka1Ka2

Ka3[HPO2-

]K

K

[H

]

4a1

a20a1

a2

a33-[PO

]a1Ka

2

Ka3K

K

K4c

[H

]3

K

[H

]2

K

K

[H ]

Ka1

a1

a2Kb

[OH-]NH3[OH

]bK

[OH

]

bKb[OH

]

K4NH

14[H

]NHaK

[H

]

0NH3aK

[H

]Ka

2

分布曲线δcδ分布曲线分布图δ0.8-0.6-0.4-0.2-034567pH=pKa=4.74δ1δ0●●●●●●●δ2a2[H

]

K[H

]

1a2Ka2[H

]

K

5.3.2

溶液平衡的基本关系式1.

物料平衡方程：（MBE）c

HOAccc

H3PO4c

Na2SO3书写要点给定组分及各种可能形体2.

电荷平衡方程：（CBE）2[Na+]+[

H+]=[CN-]+[OH–]c

+[

H

+]=[CN-]+[OH–]3.

质子平衡方程：（PBE）MBE：CBE：

23PBE：[H

]

2[H

PO

]

[H

PO

]

[OH

]

[PO3

]

[NH

]3

4

2

4

4

3得1个得2个

得1个

失1个

失1个

失1个得质子后的产物H2PO4-失质子后的产物H3O+

(H+)+H+H3PO4+2H+Na

++H+-H+-H+-H+OH

NH3PO43--[H+]+[H2CO3

]

=[OH-]+[CO3

]2-PBE4[H+]+2

[H3PO4]

+

[H2PO4

-

]

=[OH-]+[PO

3-

]+[NH3]5.3.3

酸碱水溶液pH

的计算●●●一般先用最简式粗算，经比较、判别后，再确定计算公式[H

]

K

[HA]

Ka

wc

Ka

≥10Kw[H

]

[H

]

cK

Ka

w近似式c

/

Ka

≥105c

Ka

≥10Kw最简式(c

[H

])Ka近似式[H

]

cKac

/

Ka

≥105K

[A

]

Kb

w[OH

]

c

/

Kb

≥105[OH

]

c

Kb

≥10KwcK

Kb

w(c

[OH

])Kb[OH

]

c

/

Kb

≥105

c

Kb

≥10K[OH

]

cKbcKa1≥10Kw又：2Ka2/[H+]<<1又：c/Ka1>1052Kb2/[OH－]<<1c/Kb1>105cKb1≥10KwKa1>>

Ka2c

Ka2

>>

10Kwc

Ka2

>>

10Kwc

/Ka1≥10a1cKa1Ka2[H