大学无机化学第四版第三章课件

第三章酸碱反应和沉淀反应§3.4沉淀反应§3.3盐类的水解反应§3.2弱电解质的解离反应§3.1水的解离反应和溶液的酸碱性§3.1水的解离平衡和pH值3.1.2溶液的pH值3.1.1水的解离平衡3.1.3

酸碱指示剂3.1.1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。25℃纯水：c(H+)=c(OH－)=1.0×10-7mol·L-1100℃纯水：=1.0×10-14=5.43×10-13T

，)OH()OH(3-+=cc或)OH()OH(3-+=cccc}{)(OHlgpOH-=-令c{})O(HlgpH

3-=+c3.1.2溶液的pH值{}{}101.0)(OH)O(H143×==--+根据cc14lg)OH(lg)H(lg

=-=---+即cc14ppOHpH==+\

变色范围 酸色中间色 碱色甲基橙 3.1~4.4 红

橙

黄酚酞 8.0~10.0 无色粉红

红石蕊 3.0~8.0 红

紫

蓝3.1.3酸碱指示剂广泛pH试纸:1-14精密pH试纸§3.2弱酸、弱碱的解离平衡5.3.3盐溶液的酸碱平衡3.2.2多元弱酸的解离平衡3.2.1一元弱酸、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－x

x

xx=1.3×10－33.2.1一元弱酸、弱碱的解离平衡HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac－(aq){}{}{})HAc()Ac()OH()HAc(

3ccc-+=x10.0x)HAc(

2-=(物理意义)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=c{(H3O+)}{c(OH－)}α与的关系：HA(aq)

H+(aq)+ A－(aq)平衡浓度 c–cα

cα

cα初始浓度 c

0

0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。C/Ka

500c0 0.200 0 05108.1-×=327.11)109.1lg(14pOH14pH-=×--=-=3109.1%95.0200.0)OH(--×=×=c2.一元弱碱的解离平衡：

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。解：ceq0.200(1–0.95%)0.200×0.95%0.200×0.95%323343109.1200.0)109.1(

)NH()OH()NH()NH(

---+×-×==ccc3.2.2多元弱酸的解离平衡

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。结论：③对于二元弱酸，若c(弱酸)一定时，c(酸根离子)与c2(H3O+)成反比。

①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。②对于二元弱酸，当时，c(酸根离子)≈，而与弱酸的初始浓度无关。3.2.3缓冲溶液4缓冲范围和缓冲能力3缓冲溶液pH值的计算2缓冲溶液1同离子效应

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。HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac–(aq)1同离子效应Ac–(aq)NH4Ac(aq)(aq)+平衡移动方向

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。x=1.8×10-5

c(H+)=1.8×10-5mol·L-10.10±x≈0.100.10mol·L-1HAc溶液：pH=2.89，α=1.3%

解：

HAc(aq)+H2O(l)

H3O+(aq)+Ac－(aq)ceq/(mol·L-1)

0.10–x

x0.10+xc0/(mol·L-1)

0.1000.10pH=4.74，α=0.018%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)。加入1滴(0.05ml)1mol·L-1HCl加入1滴(0.05ml)1mol·L-1NaOH实验：50ml纯水pH=7pH=3 pH=11pH=4.73pH=4.752缓冲溶液

缓冲作用原理加入少量强碱：

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。1)弱酸—弱酸盐：由于同离子效应的存在，通常用初始浓度c0(HA),c0(A－)代替c(HA),c(A－)。3缓冲溶液pH值的计算平衡浓度例HAc－NaAc，H2CO3—NaHCO32)弱碱—弱碱盐

NH3·

H2O—NH4Cl3)由多元弱酸酸式盐组成的缓冲溶液①溶液为酸性或中性例2：例1：如NaHCO3—Na2CO3,NaH2PO4—Na2HPO4②溶液为碱性应按水解平衡精确计算。例1：例2：结论：③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。②缓冲溶液的缓冲能力是有限的；决定的，①缓冲溶液的pH值主要是由或

例题：求300mL0.50mol·L-1H3PO4和500mL0.50mol·L-1NaOH的混合溶液的pH值。反应继续反应—解：先反应再计算

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加入HCl后：加HCl前浓度/(mol·L-1)0.150-0.0020-x0.200+0.0020+x

x0.1500.200加HCl后初始浓度/(mol·L-1)0.150-0.00200.200+0.0020平衡浓度/(mol·L-1)NH3(aq)+H2O(l)(aq)+OH－(aq)*3.2.4缓冲范围和缓冲能力①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；缓冲溶液的选择和配制原则：②

或尽可能接近所需溶液的pH值；欲配制的缓冲溶液的pH值应选择的缓冲组分③

若或与所需pH不相等，依所需pH调整1.强酸弱碱盐（离子酸）(1)+(2)=(3)则3.3盐类的水解反应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：如Na3PO4的水解：

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。例题：计算0.10mol·L-1Na3PO4溶液的pH值。ceq/(mol·L-1)

0.10–x

x

x解：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？*4.弱酸弱碱盐5.影响盐类水解的因素①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。总之，加热和稀释都有利于盐类的水解。③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。②温度：水解反应为吸热反应，＞0，T↑,Kw↑，水解度增大。3.4沉淀反应§3.4.3两种沉淀之间的平衡§3.4.2沉淀的生成与溶解§3.4.1溶解度和溶度积§3.4.3沉淀反应的应用

§3.4.1溶解度和溶度积3溶解度和溶度积的关系2溶度积1溶解度

在一定温度下，达到溶解平衡时，一定量的溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度通常以符号S

表示。对水溶液来说，通常以饱和溶液中每

100g水所含溶质质量来表示，即以：g/100g水表示。1溶解度Lessthan0.01g/100gWater:

难溶Between0.1to0.01g/100gWater:

微溶largerthan0.1g/100gWater:

易溶

在一定温度下，将难溶电解质晶体放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。2溶度积

在一定条件下，当溶解和沉淀速率相等时，便建立了一种动态的多相离子平衡，可表示如下：一般沉淀反应：—溶度积常数，简称溶度积。(aq)mB(aq)nA

(s)BAnmmn-++mnnmmn)}(B{)}(A{)B(A-+=cc)}(SO)}{(Ba{)BaSO(2424-+=cc可简写为：

])/(SO][)/(Ba[)BaSO(

2424-+=cccc溶解沉淀3溶解度和溶度积的关系nSmS溶度积和溶解度的相互换算

在有关溶度积的计算中，离子浓度必须是物质的量浓度，其单位为mol·L－1，而溶解度的单位往往是g/100g水。因此，计算时有时要先将难溶电解质的溶解度S的单位换算为mol·L－1。nm-++(aq)mB(aq)nA

(s)BAmnmn)m()n(SS=

ABS=型例：25oC，AgCl的溶解度为1.92×10-3g·L-1，求同温度下AgCl的溶度积。)L/(mol1-

SS平衡浓度3.143Mr(AgCl)

=解：已知1313Lmol1034.1Lmol3.1431092.1

----

×=

×=S)aq(Cl(aq)Ag

AgCl(s)

-++1021080.1)}Cl()}{Ag({)AgCl(--+×===Scc

2

)L/(mol1xx-

平衡浓度42331.7)CrOMr(Ag=1215Lg102.2Lg

331.7105.6----

×=

××=S5312105.6

,4101.1--×==×xx例：25oC，已知(Ag2CrO4)=1.1×10-12，求同温下S(Ag2CrO4)/g·L-1。)aq(CrO(aq)2Ag

(s)CrOAg4422-++24242)}CrO({)}Ag({)CrOAg(-+=cc解：间的关系与的思考题：求243)(POCaS5108

S=)CrOAg()AgCl(42SS<

不同类型的难溶电解质不能直接用溶度积比较其溶解度的相对大小。Ag2CrO4*

相同类型的难溶电解质，其大的S也大。)CrOAg()AgCl(42>

§3.4.2沉淀的生成与溶解4配合物的生成对溶解度的影响

——沉淀的配位溶解3pH值对溶解度的影响

——沉淀的酸溶解2同离子效应和盐效应1溶度积规则沉淀—溶解平衡的反应商判据,即溶度积规则：1溶度积规则(aq)mB(aq)nA

(s)BAnmmn-++☆

J>平衡向左移动，沉淀析出；☆J=处于平衡状态，饱和溶液；☆J<平衡向右移动，无沉淀析出；若原来有沉淀存在，则沉淀溶解。PbCrO4(s)例：BaCO3的生成。②加BaCl2

或Na2CO3①加酸(aq)CO(aq)Ba

(s)BaCO2323-++利于BaCO3

的溶解。23

)(COJJc<

-或

促使23

)(COJJc>

-为6.0×10-4mol·L-1。若在40.0L该溶液中，加入0.010mol·L-1BaCl2溶液10.0L，问是否能生成BaSO4

沉淀？如果有沉淀生成，问能生成BaSO4多少克？最后溶液中是多少？例题：25℃时，晴纶纤维生产的某种溶液中，(aq)SO

(aq)Ba

(s)BaSO2424-++2同离子效应和盐效应1)同离子效应在难溶电解质溶液中加入与其含有相同离子的易溶强电解质，而使难溶电解质的溶解度降低的作用。例题：求25℃时，Ag2CrO4在0.010mol·L-1K2CrO4溶液中的溶解度。解：AgCl在KNO3溶液中的溶解度(25℃

)

盐效应：在难溶电解质溶液中，加入易溶强电解质而使难溶电解质的溶解度增大的作用。0.000.001000.005000.01001.2781.3251.3851.4272)盐效应①当时，增大，S(PbSO4)显著减小，同离子效应占主导；②当时，增大，S(PbSO4)缓慢增大，盐效应占主导。

3pH值对溶解度的影响

——沉淀的酸溶解1)难溶金属氢氧化物

溶于酸2.826.85pH可将pH值控制在2.82~6.85之间Fe3+沉淀完全Ni2+开始沉淀例题：在含有0.10mol·L-1Fe3+和0.10mol·L-1Ni2+的溶液中，欲除掉Fe3+，使Ni2+仍留在溶液中，应控制pH值为多少?解：c(Fe3+)≤10-5溶于酸也溶于碱(aq)Al(OH)

(aq)OH(s)Al(OH)43--+O(l)3H(aq)Al

(aq)3H(s)Al(OH)233++++溶于铵盐22Mn(OH)

Mg(OH)

例如：上。加入铵盐溶解，道理同(s)Mn(OH)21312102.1

10.15

--××)aq(2OH)aq(Mg

(s)Mg(OH)22+-+-+)aq(OHNH

)aq(OH)aq(NH234

+使

JJ<

例题：在0.20L的0.50mol·L-1MgCl2溶液中加入等体积的0.10mol·L-1的氨水溶液，问有无Mg(OH)2沉淀生成？为了不使Mg(OH)2沉淀析出，至少应加入多少克NH4Cl(s)？(设加入NH4Cl(s)后体积不变)cL

0.050mol)(NH

13o