第六章-酸碱平衡和酸碱滴定法-1课件

第6章酸碱平衡和酸碱滴定法以酸碱反应为基础的滴定方法2023/7/231酸碱理论电离理论质子理论酸——能电离出H+的物质碱——电离出OH-的物质酸——凡能给出质子(H+)的物质碱——凡能接受质子的物质§6-1

酸碱平衡的理论基础2023/7/232一.Brösted-Lowrytheory——酸碱质子理论共轭酸共轭碱+H+

conjugateacid

conjugatebaseproton

酸碱共轭关系酸碱反应的实质酸碱的强度理解质子酸碱理论：HClCl-+H+2023/7/2331、酸碱定义（酸碱质子理论）：酸：凡是能给出质子（H+）的物质是酸碱：凡是能接受质子的物质是碱2023/7/234酸碱半反应共轭酸碱+质子

2.酸碱半反应

酸共轭碱+质子

Protondonor

ProtonacceptorProtonHAcAc-+H+NH4+NH3+H+HCO3-CO32-+H+H6Y2+H5Y++H+

通式:HAA-+H+2023/7/235酸碱可以是阳离子，阴离子，也可以是中性分子。有酸才有碱，有碱必有酸，酸中有碱，碱可变酸。NH4+

、H2PO4-

、HSO4-、H2O2023/7/2363、共轭酸碱对2023/7/237

由得失一个质子而发生共轭关系的一对酸碱,称为共轭酸碱对2023/7/2384、水分子的两性质子自递常数2023/7/2395、酸碱反应实质实质:质子传递过程结果:各反应物转化为它们各自的共轭酸或共轭碱。2023/7/23106.酸碱反应的方向酸碱反应中，质子总是从强酸向强碱转移，生成弱酸和弱碱。例如：HCl+H2O=H3O++Cl-

强酸强碱弱酸弱碱

HNO3+H2O=H3O++NO3-

完全电离，在水中比H3O+

更强的HNO3

一定会和强碱H2O反应，生成H3O+和弱碱NO3-2023/7/2311二、酸碱解离平衡1、解离常数：溶液中有以下弱酸、弱碱化学平衡解离平衡是一种动态平衡——酸的解离常数BOHB++OH-——碱的解离常数2023/7/23122、酸碱的强弱

酸碱的强弱定量地用酸碱的离解常数、

的大小来表示。强弱顺序：HAc>NH4+>HS-2023/7/2313碱的离解常数强弱顺序：S2->NH3>Ac-

2023/7/23143、共扼酸碱对、

之间的关系2023/7/2315t0C01020253040506014.9614.5314.1614.0013.8313.5313.2613.02水的解离是一个吸热反应，随着温度升高解离常数升高。但一般室温下可不考虑温度的影响2023/7/23164.弱酸弱碱解离的程度酸性

电离度

酸碱的强度用电离度（解离度）来表示。根据解离度的大小分为强电解质和弱电解质。强酸强碱是完全解离的强电解质；弱酸弱碱是部分解离的弱电解质；=已解离的分子数/解离前原电解质的分子总×100%2023/7/2317表观解离度

强电解质（KCl、NaOH、HCl）在水中的解离度应该是100%，但是由实验测得解离度都小于100%？

强电解质溶液，离子浓度大，离子间距离较小，离子间的吸引力和排斥力显著，阳离子周围吸引较多阴离子、阴离子周围吸引较多阳离子，互相牵制，非完全自由，所以测得“解离度”小于100%，不代表实际解离情况——表观解离度。？2023/7/2318小结!!!

酸碱半反应不可能单独发生酸碱反应是两对共轭酸碱对共同作用的结果酸碱反应的实质是质子的转移

酸碱的强弱定量地由解离常数大小来决定2023/7/2319练习题1、H2O的共轭酸是()A.H2OB.HAcC.H3O+D.OH-C2、根据酸碱质子理论，正确的说法是()A.酸愈强，则其共轭碱愈弱B.H3O+是水溶液中的最强酸C.H3O+的共轭碱是OH-D.OH-是水溶液中的最强碱A、B、D3、根据酸碱质子理论下列化合物中不属于酸的是（）A.HCO3-B.NH4+C.HAcD.Ac-D2023/7/2320一、基本概念§6-2弱酸弱碱的解离平衡分析浓度：分析浓度是指在一定体积(或质量)的溶液中所含溶质的量，亦称总浓度或物质的量浓度。通常以mol·L-1或mol·dm-3为单位，用c表示。平衡浓度：

平衡浓度是指平衡状态时，在溶液中存在的每种型体的浓度，用符号[]表示，其单位同上。2023/7/2321（一）质子平衡方程（protonbalanceequation,PBE）1、定义：按照酸碱质子理论，酸碱反应的实质是质子的转移，则得质子后的产物得到质子的摩尔数与失去质子后的产物失去质子的摩尔数相等，按此列出的方程称质子平衡方程（或称质子条件）,以PBE为符号。2、用途：根据质子条件，可得到溶液中浓度与有关组分浓度的关系式，即计算公式。二、处理水溶液中酸碱平衡的方法2023/7/23223、方法：根据参考水准来写质子平衡方程。参考水准的选择：选择一些酸碱组分做参考，以它们作为水准来考虑质子的得失。通常是原始的酸碱组分，大量存在并与质子转移直接有关的酸碱组分。如原始酸碱组分本身及溶剂水等。2023/7/2323例1写出cmol·L-1

弱酸HB溶液的PBE参考水准得质子失质子HBH2O－H＋－H＋OH－B－＋H＋H+PBE：2023/7/2324例2写出cmol·L-1Na2HPO4溶液的PBE参考水准得质子失质子H2OHPO42-－H＋－H＋OH－PO43-＋H＋＋H＋＋2H＋H+H2PO4-H3PO4PBE：2023/7/2325例：NaHCO3(0.10mol·L-1)溶液中存在如下平衡关系：

NaHCO3=Na++HCO3-HCO3-+H2O=H2CO3+OH-HCO3-=H++CO32-（二）物料平衡(MBE)(补充）

在平衡状态时，物质各型体的平衡浓度之和，必然等于其分析浓度。物质在化学反应中所遵守的这一规律，称为物料平衡

(MBE)。物料平衡规律，平衡时：[Na+]＝0.10mol·L-1[HCO3-]+[H2CO3]+[CO32-]＝0.10mol·L-12023/7/2326例：写出含有2.010-3mol/LCu(NO3)2和0.20mol/LNH3的混合溶液的MBE。Cu(NO3)2==Cu2++NO3-NH3+H2O=NH4++OH-Cu2++NH3==Cu(NH3)2+Cu2++2NH3==Cu(NH3)22+Cu2++3NH3==Cu(NH3)32+Cu2++4NH3==Cu(NH3)42+Cu2++5NH3==Cu(NH3)52+2023/7/2327（三）电荷平衡方程（补充）ChargeBalanceEquationCBE

在平衡状态，溶液中正离子所带电荷总数与负离子所带电荷总数相等的数学表达式。例：写出cmol/LNaCN溶液的CBE。Na+,H+,CN-,OH-CBE：2023/7/2328例：写出cmol/L的Na2HPO4的CBE。Na＋，HPO42－，H2PO4－，PO43－，H＋，OH－CBE：2023/7/2329

酸碱溶液c(H+)的计算物料平衡电荷平衡质子条件c(H+)的精确表达式近似式最简式化学平衡关系近似处理进一步近似处理ProtonCondition:

溶液中酸失去质子的数目等于碱得到质子的数目。MaterialBalance:

物质各型体的平衡浓度之和等于其分析浓度。ChargeBalance:

溶液中正离子所带正电荷的总数等于负离子所带负电荷的总数。2023/7/2330§6-3溶液的酸碱性（掌握）一、强酸强碱溶液pH计算二、一元弱酸弱碱溶液pH计算三、多元酸碱溶液pH的计算（了解）四、两性物质的溶液(了解)五、缓冲溶液的pH计算溶液2023/7/2331

现以HCl为例,在cmol·L-1HCl溶液中存在以下离解作用：该溶液体系CBE为：一、强酸(强碱)溶液pH计算H2O+H2OH3O++OH-HClH++Cl-

[H+]＝[OH-]+[Cl-]≈[Cl-]=cpH=-lgc

——近似求解——精确式（c＜10-6mol·L-1）一般HCl溶液浓度c≥10-6mol·L-1，忽略水的解离，近似求解。2023/7/2332

一元强碱溶液pH的计算

以NaOH溶液为例：NaOHNa++OH-

CBE:

[OH-]

=[Na+]+[H3O+]c≥10-6mol·L-1(可忽略水的解离)

[OH-]≈cpOH＝-lgc

近似解c＜10-6mol·L-1

H2O+H2OH3O++OH-2023/7/23331、精确公式PBE:

[H+]=[B-]+[OH-]

精确公式弱酸:cmol/LHBH++B-H2O+H2OH3O++OH-二、一元弱酸(弱碱)溶液pH计算（掌握）部分解离2023/7/23342、近似公式(弱酸初始浓度cmol/L)平衡时

——近似公式2——近似公式12023/7/2335最简式说明：

c/Ka≥500时，最简式所得结果相对误差≤2.2%，其准确满足通常计算的要求。2023/7/2336一元弱碱水溶液的碱度计算——近似式1——近似式2——最简式2023/7/2337例1计算1.0×10-4mol·L–1的HAc溶液的pH值，已知Ka=1.76×10-5

解：又因：=3.40×10-5mol/L2023/7/2338(略)将0.2mol·L-1HAc与0.2molL-1NaOH等体积混合后，求混合液的pH值(HAc的

Ka=1.8×10-5)。2023/7/2339

三、多元酸碱溶液pH的计算

（一）多元弱酸溶液

以二元弱酸（H2A）为例。该溶液的PBE为：[H+]=[OH-]+[HA-]+2[A2-]

因溶液为酸性，故[OH-]可忽略不计，由平衡关系：

通常二元酸Ka1>>Ka2，即第二步电离可忽略，而且[H2A]=c-[H+],于是上式可以写为：2023/7/2340

求解：与一元弱酸相似（因二元弱酸Ka1>>Ka2）

2023/7/2341(二)多元弱碱溶液也可按一元弱碱处理（因二元弱酸Kb1>>Kb2）

2023/7/2342例3：计算0.1000mol.L-1Na2CO3溶液的pH值.解：因：2023/7/2343五、同离子效应和盐效应同离子效应在弱电解质溶液中，加入与该弱电解质含有相同离子的强电解质后，使得弱电解质的电离平衡向左移动，从而降低弱电解质电离度的作用。例：HAc+

NaAc,HAc的离解度降低。NH3·H2O+NH4Cl

，NH3·H2O的离解度降低。HAc+

HCl，HAc的离解度降低。2023/7