普通化学-第七章-酸碱反应

2023/10/22第七章酸碱反应1第七章酸碱反应主讲：李琼芳2023/10/22第七章酸碱反应2本章内容第一节酸碱质子理论第二节水溶液中的重要酸碱反应第三节酸碱平衡的移动第四节酸碱缓冲溶液第五节强电解质溶液简介2023/10/22第七章酸碱反应3教学目标酸碱理论：1.掌握质子酸碱、酸碱共轭关系、酸碱电离常数等概念。2.熟练运用近似方法计算酸碱水溶液的酸度及有关离子浓度。3.掌握无机酸强度与结构的关系。2023/10/22第七章酸碱反应4酸碱平衡的移动：1.掌握同离子效应、介质酸度对酸碱平衡的影响，熟练掌握有关近似计算，定性掌握介质酸度与酸碱存在型体的关系。2.理解稀释作用，了解盐效应。酸碱缓冲溶液：1.了解缓冲溶液的性质，理解缓冲作用原理。2.掌握简单缓冲溶液的配制方法。2023/10/22第七章酸碱反应5

酸碱质子理论

1887年阿仑尼斯（Arrhenius）酸碱电离理论酸——在水溶液中电离出的阳离子全部是H+的物质。碱——在水溶液中电离出的阴离子全部是OH-的物质。如：

HCl=H++Cl-、

H2O=H++OH-

NaOH=Na++OH-、HCO3-=H++CO32-

酸碱反应（实质）：H++OH-=

H2O局限性：仅限于水溶液中。2023/10/22第七章酸碱反应6第一节

酸碱质子理论一、质子酸碱概念二、酸碱反应2023/10/22第七章酸碱反应71923年布朗斯特和劳莱（Brönsted-Lowry）酸碱质子理论酸——凡能给出质子的物质叫做酸（又称质子酸）。碱——凡能接受质子的物质叫做碱（又称质子碱）。酸质子（H+）+碱如：HCl=H++Cl-NH3=H++NH2-

H2O=H++OH-NH4+=H++NH3酸碱共轭关系和酸碱的相对强弱酸质子（H+）+碱共轭酸共轭碱2023/10/22第七章酸碱反应8轭2023/10/22第七章酸碱反应9二、酸碱反应酸1+碱2=酸2+碱1共轭H+共轭2023/10/22第七章酸碱反应10第二节

水溶液中的重要酸碱反应一、水的质子自递反应（水的电离平衡）二、一元弱酸、弱碱的离解

1．一元弱酸的电离平衡

2．一元弱碱的电离平衡三、多元弱酸、弱碱的离解平衡2023/10/22第七章酸碱反应11第二节水溶液中的重要酸碱反应一、水的质子自递反应H2O(l)+H2O(l)=H3O+(aq)+OH-(aq)平衡时：通常简写为：称为水的离子积。2023/10/22第七章酸碱反应12不同温度下水的离子积常数2023/10/22第七章酸碱反应13受温度的影响较小，在常温下可认为酸性溶液c(H+)>c(OH-)c(H+)>1.0010-7mol·L-1

中性溶液c(H+)=c(OH-)c(H+)=1.0010-7mol·L-1c(OH-)=?

碱性溶液c(H+)<c(OH-)c(H+)<1.0010-7mol·L-1

2023/10/22第七章酸碱反应14溶液的pH值pH=-logc(H+)类似的有：pOH=-logc(OH-)pK

=-logK

等。因室温下：所以：-logc(H+)-logc(OH-)=-logKw

=14.00

pH+pOH=pKw

=14.00

2023/10/22第七章酸碱反应15pH值越大，酸性越？pH值越小，酸性越？如：c(H+)=0.1mol·L-1c(H+)=0.001mol·L-1pH=-logc(H+)=1pH=-logc(H+)=32023/10/22第七章酸碱反应16二、弱一元酸、碱的离解1.一元弱酸的电离平衡HA(aq)+H2O(l)=H3O+(aq)+A-(aq)可简写为：HA(aq)=H+(aq)+A-(aq)平衡时：下面以浓度为c的HA水溶液为例，讨论如何计算一元弱酸的酸度。2023/10/22第七章酸碱反应17HA(aq)=H+(aq)+A-(aq)起始浓度/(mol·L-1)c00平衡浓度/(mol·L-1)c-c(H+)c(H+)c(A-)忽略水的电离时，c(H+)=c(A-)。2023/10/22第七章酸碱反应18精确式精确式2023/10/22第七章酸碱反应19若，则。故有：最简式最简式2023/10/22第七章酸碱反应20例7-1

计算25℃时，0.1mol·L-1HAc溶液的H+、Ac-和HAc的浓度及溶液的pH值。解：⑴用精确式来解⑵用最简式来解2023/10/22第七章酸碱反应21c(Ac-)=c(H+)=1.32x10-3mol·L-c(HAc)=c-c(H+)=0.10-1.32x10-3≈0.1mol·L-pH=-lgc(H+)=-lg(1.3210-3)=2.892023/10/22第七章酸碱反应222.一元弱碱的电离平衡精确式最简式2023/10/22第七章酸碱反应23下面以质子酸(HA)及其共轭碱(A-)为例，来推导出共轭酸碱对强弱的定性关系式。HA+H2O=H3O++A-对于质子酸的反应：其平衡常数为：2023/10/22第七章酸碱反应24A-+H2O=HA+OH-对于共轭碱的反应：其平衡常数为：将两反应相加得：H2O+H2O=H3O++OH-其平衡常数为：2023/10/22第七章酸碱反应25由此可见，水溶液中一切共轭酸碱对的电离常数Ka,Kb之积等于水的离子积Kw。Ka越大，则Kb越小；反之亦然。2023/10/22第七章酸碱反应26三、弱多元酸的离解以H2S为例：因远远大于是，可以当作一元弱酸来处理。弱多元酸的离解2023/10/22第七章酸碱反应27例7-2

在室温时，饱和H2S水溶液的浓度为0.10mol·L-1，求该溶液中c(H+)、c(S2-)和pH值。解：因pH=-lgc(H+)=-lg(1.1510-4)=3.942023/10/22第七章酸碱反应28第三节

酸碱平衡的移动一、电离度和稀释定律二、同离子效应2023/10/22第七章酸碱反应29

介质酸度对酸碱平衡的影响HB=H++B-2023/10/22第七章酸碱反应302023/10/22第七章酸碱反应3100.20.40.60.81.01.762.763.764.765.766.767.76xpHx(HAc)x(Ac-)醋酸的型体分布图00.20.40.60.81.002468101214xpH磷酸型体分布图x(H3PO4)x(H2PO4-)x(HPO42-)x(PO43-)2023/10/22第七章酸碱反应33一、电离度和稀释定律设弱酸HA溶液的起始浓度为c，电离度为

，则HA(aq)=H+(aq)+A-(aq)起始浓度/(mol·L-)

c00平衡浓度/(mol·L-)c-c

c

c

2023/10/22第七章酸碱反应34当

<5%时，1-1，则有稀释定律2023/10/22第七章酸碱反应35例7-3

在0.10mol·L-1HAc溶液中加入NaAc晶体，使其浓度与HAc的相同，试计算该溶液的pH值和HAc的电离度（固体体积忽略不计）。解：HAc(aq)+H2O(l)=H3O+(aq)+Ac-起始浓度/mol·L-10.1000.10平衡浓度/mol·L-10.10-xx0.10+x二、同离子效应2023/10/22第七章酸碱反应36pH=-logc(H3O+)=-log(1.75×10-5)=4.76(未加入NaAc晶体时，c(HAc)=0.10mol·L-1的

HAc溶液电离度为（HAc)=1.3%。）HAc(aq)+H2O(l)=H3O+(aq)

+Ac-(aq)NaAc平衡移动在弱电解质溶液中，加入与弱电解质含有相同离子的强电解质后，而使弱电解质的电离平衡向左移动，降低弱电解质电离度的作用，称为同离子效应。盐效应（了解）2023/10/22第七章酸碱反应37共轭酸碱溶液酸度的求算公式HB=H++B-2023/10/22第七章酸碱反应38第四节

酸碱缓冲溶液一、缓冲溶液的组成和缓冲原理二、缓冲溶液的配制三、其它类型的缓冲溶液

2023/10/22第七章酸碱反应39

酸碱缓冲溶液实验现象①100mLH2O+0.1mLc(HCl)=1mol·L-1HCl，溶液的pH值由原来pH=7.0的下降为pH=3.0。②100mLH2O+0.1mLc(NaOH)=1mol·L-1NaOH，溶液的pH

值由原来pH=7.0的上升为pH=11.0。③如果在100mL由

c(HAc)=0.1mol·L-1

的HAc与c(NaAc)=0.1mol·L-1的NaAc组成的混合液中加入0.1mLc(HCl)=1mol·L-1HCl或0.1mLc(NaOH)=1mol·L-1NaOH，溶液的pH值几乎不变。原pH=4.76,加盐酸后为:4.75,加氢氧化钠后为:4.77一、酸碱缓冲溶液的组成和缓冲原理2023/10/22第七章酸碱反应40

像这样由弱酸（或弱碱）及其盐（即共轭酸碱对）所组成的能够抵抗外加小量酸、碱或稀释，而本身pH值不发生显著变化的溶液称为缓冲溶液。缓冲溶液使pH值保持基本不变的作用称为缓冲作用。缓冲溶液为什么有缓冲作用？（请大家思考）2023/10/22第七章酸碱反应41以HAc-NaAc的缓冲体系为例：HAc(aq)+H2O(l)=H3O+(aq)

+Ac-(aq)NaAc(s)+H2O(l)

Na+(aq)

+Ac-(aq)较大量较大量加入少量酸平衡移动方向同理加入少量碱后，平衡向右移动。缓冲溶液对酸碱之所以能保持相对的稳定性，是依赖于溶液中有相当大量的能用于消耗OH-和H+的抗碱成分(HAc)和抗酸(Ac-)成分，通过平衡移动来实现的。缓冲溶液的pH值以弱酸及其盐（NaAc-HAc）所组成的缓冲溶液为例：HAc(aq)=H+(aq)+Ac-起始浓度/mol·L-1c(酸)0c(盐)平衡浓度/mol·L-1c(酸)-xxc(盐)+x由于同离子效应，HAc的电离度很小，有所以：2023/10/22第七章酸碱反应43写成通式：两边取负对数得：同理，对弱碱及其盐（如NH3-NH4Cl）所组成的缓冲溶液，其例7-4

在含有浓度均为0.10mol·L-1HAc和NaAc的100mL混合溶液中，分别加入2滴1.0mol·L-1HCl和NaOH溶液后，混合溶液的pH值有何变化。解：①在未加入酸碱之前溶液的pH值为②在加入HCl之后，混合液的体积为100+0.1(2滴）=100.1mLHAc(aq)+H2O(l)=H3O+(aq)

+Ac-(aq)起始浓度/mol·L-10.10+0.00100.10-0.001平衡浓度/mol·L-10.101-xx0.099+x③在加入NaOH之后，HAc浓度减少0.001mol·L-1，而Ac-浓度增加0.001mol·L-1，该溶液例7-5

计算10mL0.30mol·L-1NH3与10mL0.10mol·L-1

HCl混合后溶液的pH值。解：HCl+NH3=NH4Cl

起始浓度/mol·L-10.010.10/0.020.010.30/0.0200.050.15结束浓度/mol·L-10(0.15-0.05)0.0500.100.05根据：pH=14.00-POH=9.552023/10/22第七章酸碱反应48缓冲溶液中求pH值的公式有时写为：2023/10/22第七章酸碱反应49缓冲容量通常把能引起1L缓冲溶液原有的pH值变化一单位所需的外来酸或碱的量称为缓冲容量。二、缓冲溶液的配制在配制缓冲溶液时，首先应根据所要求的pH值选择适当的缓冲对，缓冲对中酸的pKa

（或碱pKb

的）应于缓冲溶液的pH值（或pOH值）相等或接近。2023/10/22第七章酸碱反应50例7-6

欲配制pH=5.0的缓冲溶液，应在1Lc(HAc)=0.1mol·L-1醋酸溶液中加入多少固体NaAc？（假设加入NaAc后溶液的体积不变）解：设加入x克NaAc。则x=0.171.082=13.94g例7-7

欲配制中性缓冲溶液，如果用c(Na2HPO4)=0.1mol·L-1的Na2HPO4溶液100mL，应加入c(HCl)=0.1mol·L-1的HCl多少？解：H3PO4-H2PO4-

、H2PO4--HPO42-

、HPO42--PO43-查表知：pK2

(H3PO4)=7.20，接于中性（pH=7.0），所以应选用：反应前n/mmol0.101000.10V0反应后n/mmol0.10100-0.10V00.10V2023/10/22第七章酸碱反应52解得：Ｖ=61.4mL2023/10/22第七章酸碱反应53其他类型的酸碱缓冲溶液COOHCOOKCOOHCOO--H+COO-COO-+H++H+-H+COOHCOOH邻苯二甲酸氢钾pKa1=2.96pKa2=5.412023/10/22第七章酸碱反应54第五节

强电解质溶液2023/10/22第七章酸碱反应55选择题：1.比较两弱酸酸性强弱时：

。A浓度大者酸性必较强B电离度大者酸性必较强C电离常数大者酸性较强D多元弱酸强于一元弱酸2.在H2S饱和水溶液中，各物质浓度关系正确的为

。3.下列阴离子碱性最强的是

。4.某一弱酸水溶液，c(H+)为1.410-3，用水稀释一倍后，

c(H+)为

。CBDC2023/10/22第七章酸碱反应565.在相同温度下，下列水溶液渗透压最小的是

。

6.用NaOH中和pH相同的等体积HCl溶液和HAc溶液，则NaOH消耗量

。AHCl溶液多于HAc溶液BHAc溶液多于HCl溶液C两溶液相同D无法判断7.向醋酸溶液中加入一些醋酸钠晶体后，会使HAc的

。8.0.2mol·L-1HAc与0.2mol·L-1NaAc溶液等体积混合后其pH值为

，如将此溶液再与等体积水混合后，该溶液的值为A2.4B4.8C7.0D9.6ABBB2023/10/22