第三章酸碱平衡

第三章酸碱平衡第1页，课件共62页，创作于2023年2月3.1.1历史回顾

3.1.2酸碱质子理论的基本概念3.1.3酸的相对强度和碱的相对强度

3.1酸碱质子理论概述第2页，课件共62页，创作于2023年2月3.1.2酸碱质子理论的基本概念

酸：凡是能释放出质子（H+）的任何含氢原子的分子或离子的物种。（质子的给予体）

碱：凡是能与质子（H+）结合的分子或离子的物种。（质子的接受体）第3页，课件共62页，创作于2023年2月

酸

H++碱

第4页，课件共62页，创作于2023年2月酸H++碱例：HAc的共轭碱是Ac－，Ac－的共轭酸HAc，HAc和Ac－为一对共轭酸碱。两性物质：既能给出质子，又能接受质子的物质。第5页，课件共62页，创作于2023年2月(1)酸碱解离反应是质子转移反应，如HF在水溶液中的解离反应是由给出质子的半反应和接受质子的半反应组成的。HF(aq)H++F－(aq)H++H2O(l)H3O+(aq)HF(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+F－(aq)(2)水是两性物质，它的自身解离反应也是质子转移反应：H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH－(aq)H+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)第6页，课件共62页，创作于2023年2月(3)盐类水解反应也是离子酸碱的质子转移反应。例如NaAc水解：Ac－+H2OOH－+HAcH+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)NH4Cl水解:+H2OH3O++NH3H+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)第7页，课件共62页，创作于2023年2月(4)非水溶液中的酸碱反应，例如NH4Cl的生成：H+

液氨中的酸碱中和反应：H+

第8页，课件共62页，创作于2023年2月3.1.3酸的相对强度和碱的相对强度

区分效应：用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来，称为溶剂的“区分效应”。例如，H2O可以区分HAc，HCN酸性的强弱。

拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的作用，称为溶剂的“拉平效应”。酸和碱的强度是指酸给出质子的能力和碱接受质子的能力的强弱。水对强酸起不到区分作用，水能够同等程度地将HClO4，HCl，HNO3等强酸的质子全部夺取过来。第9页，课件共62页，创作于2023年2月酸越强其共轭碱越弱碱越强其共轭酸越弱选取比水的碱性弱的碱，如冰醋酸为溶剂对水中的强酸可体现出区分效应。例如上述强酸在冰醋酸中不完全解离，酸性强度依次为：第10页，课件共62页，创作于2023年2月5.2.1水的解离平衡

5.2.2溶液的pH值3.2水的解离平衡与溶液的pH值第11页，课件共62页，创作于2023年2月3.2.1水的解离平衡

H2O(l)+H2O(l)

H3O+(aq)+OH－(aq)或H2O(l)

H+(aq)+OH－(aq)—水的离子积常数，简称水的离子积。第12页，课件共62页，创作于2023年2月25℃纯水100℃纯水第13页，课件共62页，创作于2023年2月3.2.2溶液的pH值第14页，课件共62页，创作于2023年2月3.3.1一元弱酸、弱碱的解离平衡3.3.2多元弱酸的解离平衡3.3.3盐溶液的酸碱平衡

3.3弱酸、弱碱的解离平衡第15页，课件共62页，创作于2023年2月3.3.1一元弱酸、弱碱的解离平衡

1．一元弱酸的解离平衡初始浓度/mol·L-10.1000平衡浓度/mol·L-10.10－xxxx=1.3×10－3第16页，课件共62页，创作于2023年2月解离度(a)c(H3O+)=c(Ac－)=1.3×10－3mol·L-1c(HAc)=(0.10－1.3×10－3)mol·L-1≈0.10mol·L-1c(OH－)=7.7×10－12mol·L-1第17页，课件共62页，创作于2023年2月

HA(aq)

H+(aq)+ A－(aq)初始浓度 c 0 0平衡浓度 c–cα

cα

cα

稀释定律：在一定温度下（

为定值），某弱电解质的解离度随着其溶液的稀释而增大。

α与的关系：第18页，课件共62页，创作于2023年2月解：

c0 0.200 0 0ceq0.200(1–0.95%)0.200×0.95%0.200×0.95%2.一元弱碱的解离平衡：

例：已知25℃时，0.200mol·L-1氨水的解离度为0.95%，求c(OH－),pH值和氨的解离常数。第19页，课件共62页，创作于2023年2月3.3.2多元弱酸溶液的解离平衡(分步解离）第20页，课件共62页，创作于2023年2月

例题：计算0.010mol·L-1H2CO3溶液中的H3O+,H2CO3,，和OH－的浓度以及溶液的pH值。第21页，课件共62页，创作于2023年2月第22页，课件共62页，创作于2023年2月第23页，课件共62页，创作于2023年2月

结论：

⑴多元弱酸的解离是分步进行的，一般 溶液中的H+主要来自于弱酸的第一步解离，计算c(H+)或pH时可只考虑第一步解离。⑵对于二元弱酸，当时，c(酸根离子)≈，而与弱酸的初始浓度无关。⑶对于二元弱酸，若c(弱酸)一定时，c(酸根离子)与c2(H3O+)成反比。第24页，课件共62页，创作于2023年2月※第25页，课件共62页，创作于2023年2月3.3.3盐溶液的酸碱平衡1强酸弱碱盐（离子酸）(1)+(2)=(3)则第26页，课件共62页，创作于2023年2月第27页，课件共62页，创作于2023年2月2.弱酸强碱盐（离子碱）NaAc,NaCN……一元弱酸强碱盐的水溶液成碱性，因为弱酸阴离子在水中发生水解反应。如在NaAc水溶液中：多元弱酸强碱盐也呈碱性，它们在水中解离产生的阴离子都是多元离子碱，它们的水解都是分步进行的。第28页，课件共62页，创作于2023年2月如Na3PO4的水解：第29页，课件共62页，创作于2023年2月第30页，课件共62页，创作于2023年2月例题：计算0.10mol·L-1Na3PO4溶液的pH值。ceq/(mol·L-1)

0.10–x

x

x解：第31页，课件共62页，创作于2023年2月3.酸式盐解离大于水解，NaH2PO4溶液显弱酸性；相反，Na2HPO4溶液解离小于水解，显弱碱性。思考：其相关常数等于多少？第32页，课件共62页，创作于2023年2月*4.弱酸弱碱盐第33页，课件共62页，创作于2023年2月5.影响盐类水解的因素

⑴

盐的浓度：c盐↓,水解度增大。有些盐类,如Al2S3,(NH4)2S可以完全水解。

⑵

温度：

水解反应为吸热反应，＞0，T↑,↑，水解度增大。总之，加热和稀释都有利于盐类的水解。

⑶溶液的酸碱度：加酸可以引起盐类水解平衡的移动，例如加酸能抑制下述水解产物的生成。第34页，课件共62页，创作于2023年2月5.4.1同离子效应5.4.2缓冲溶液5.4.3缓冲溶液pH值的计算*5.4.4缓冲范围和缓冲能力

3.4缓冲溶液第35页，课件共62页，创作于2023年2月3.4.1同离子效应HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+

平衡移动方向NH4Ac(aq)(aq)+Ac–(aq)Ac–(aq)

同离子效应：在弱电解质溶液中，加入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现象。第36页，课件共62页，创作于2023年2月例：在0.10mol·L-1的HAc溶液中，加入NH4Ac(s)，使NH4Ac的浓度为0.10mol·L-1，计算该溶液的pH值和HAc的解离度。解： HAc(aq)+H2O(l)

H3O+(aq)+Ac－(aq)c0/(mol·L-1)

0.1000.10ceq/(mol·L-1)

0.10–x

x0.10+x

x=1.8×10-5

c(H+)=1.8×10-5mol·L-1pH=4.74，α=0.018%0.10±x≈0.100.10mol·L-1HAc溶液：pH=2.89，α=1.3%第37页，课件共62页，创作于2023年2月50mLHAc—NaAc[c(HAc)=c(NaAc)=0.10mol·L-1]pH=4.74

缓冲溶液：具有能保持本身pH值相对稳定性能的溶液(也就是不因加入少量强酸或强碱而显著改变pH值的溶液)。3.4.2缓冲溶液加入1滴(0.05ml)1mol·L-1HCl加入1滴(0.05ml)1mol·L-1NaOH实验：50ml纯水pH=7 pH=3 pH=11pH=4.73pH=4.75第38页，课件共62页，创作于2023年2月

缓冲作用原理

加入少量强碱：第39页，课件共62页，创作于2023年2月

溶液中大量的A–与外加的少量的H3O+结合成HA，当达到新平衡时，c(HA)略有增加，c(A–)略有减少，

变化不大，因此溶液的c(H3O+)或pH值基本不变。加入少量强酸：

溶液中较大量的HA与外加的少量的OH－生成A–和H2O，当达到新平衡时,c(A–)略有增加,c(HA)略有减少，变化不大，因此溶液的c(H3O+)或pH值基本不变。第40页，课件共62页，创作于2023年2月3.4.3缓冲溶液pH值的计算⒈弱酸—弱酸盐：例HAc－NaAc，H2CO3—NaHCO3

式中c(HA),c(A－)为平衡浓度，但是，由于同离子效应的存在，通常用初始浓度c0(HA),c0(A－)代之。第41页，课件共62页，创作于2023年2月第42页，课件共62页，创作于2023年2月2.弱碱—弱碱盐

NH3·

H2O—NH4Cl第43页，课件共62页，创作于2023年2月3.由多元弱酸酸式盐组成的缓冲溶液如NaHCO3—Na2CO3,NaH2PO4—Na2HPO4⑴溶液为酸性或中性第44页，课件共62页，创作于2023年2月⑵溶液为碱性应按水解平衡精确计算。第45页，课件共62页，创作于2023年2月第46页，课件共62页，创作于2023年2月

结论：⑴缓冲溶液的pH值主要是由或决定的，⑵缓冲溶液的缓冲能力是有限的；⑶缓冲能力与缓冲溶液中各组分的浓度有关，c(HA)，c(B)及c(A－)或c(BH+)较大时,缓冲能力强。。第47页，课件共62页，创作于2023年2月

例题：求300mL0.50mol·L-1H3PO4和500mL0.50mol·L-1NaOH的混合溶液的pH值。解：先反应再计算反应继续反应—第48页，课件共62页，创作于2023年2月第49页，课件共62页，创作于2023年2月

例题若在50.00ml0.150mol·L-1NH3(aq)和0.200mol·L-1NH4Cl组成的缓冲溶液中，加入0.100ml1.00mol·L-1的HCl，求加入HCl前后溶液的pH值各为多少？

解：加入HCl前:4.缓冲溶液的缓冲性能的计算第50页，课件共62页，创作于2023年2月

加入HCl后:NH3(aq)+H2O(l)(aq)+OH－(aq)加HCl前浓度/(mol·L-1)0.150-0.0020-x0.200+0.0020+xx0.1500.200加HCl后初始浓度/(mol·L-1)0.150-0.00200.200+0.0020平衡浓度/(mol·L-1)第51页，课件共62页，创作于2023年2月*3.4.4缓冲范围和缓冲能力缓冲溶液的选择和配制原则：⑴所选择的缓冲溶液，除了参与和H+或OH–有关的反应以外，不能与反应系统中的其它物质发生副反应；第52页，课件共62页，创作于2023年2月欲配制的缓冲溶液的pH值应选择的缓冲组分⑵或尽可能接近所需溶液的pH值；⑶若或与所需pH不相等，依所需pH调整第53页，课件共62页，创作于2023年2月

例题今有2.0L0.10mol·L-1的Na3PO4溶液和2.0L0.10mol·L-1的NaH2PO4溶液，仅用这两种溶液（不可再加水）来配制pH=12.50的缓冲溶液，能配制多少升这种缓冲溶液？

解：缓冲组分应为Na2HPO4—

Na3PO4,小于所需pH值，说明应过量，则2.0LNa3PO4应全部用上,设需0.10mol·L-1NaH2PO4xL。反应前n/mol2×0.10 0.10x 0反应后n/mol0.20–0.10x 0 0.20x第54页，课件共62页，创作于2023年2月解得x=0.12能配制2.12L缓冲溶液初始浓度/(mol·L-1)平衡浓度/(mol·L-1)(2LNa3PO4+0.12LNaH2PO4)。第55页，课件共62页，创作于202