弱酸弱碱溶液及其应用课件

弱酸弱碱溶液及其应用

1.酸碱质子理论

酸碱电离理论:正离子全部是H+酸

负离子全部是OH-碱

酸碱质子理论:

酸:给出质子的物质(分子或离子)碱:接受质子的物质(分子或离子)一、酸碱理论

酸质子+

碱共轭酸质子+共轭碱HAc

(aq)Ac-(aq)+H+(aq)H2O(aq)+H+(aq)

H3O+(aq)NH4+(aq)NH3(aq)+H+(aq)H2O(aq)H+(aq)+OH-

(aq)(1)一元弱酸、弱碱的解离平衡

以HAc为例来说明。

HAc(aq)

H+(aq)+Ac-

(aq)

{

Ceq(H+)/C

}.{

Ceq(Ac-)/C

}

Ka

=

Ceq(HAc)/C

平衡常数K叫做解离常数弱酸Ka弱碱Kb

Ceq(H+).

Ceq(Ac-

)

Ka

=

Ceq(HAc)

简化为：二、酸碱解离常数

{

Ceq(NH4

+)/C

}.{

Ceq(OH-

)/C

}

Kb

=

Ceq(NH3)/C

Ka,Kb只是温度的函数；Ka,Kb

与浓度无关；Ka,Kb

反应弱电解质解离能力的大小。NH3(aq)+

H2O(l)NH4+

(aq)+OH-

(aq)

HAc

(aq)H+(aq)+Ac

-

(aq)

起始C00平衡

C—

C

C

C

Ka

=

C·C

C(1—

)

C

2

(1—

)

=C

2

.=

Ka

=

Ceq(H+).Ceq(Ac-

)

Ceq(HAc)

解离度(离解度,电离度):

=C(H+)/C始(HA)pH=—

lg

Ceq(H+)=—

lg

C·Ka=C·

Kb

Ceq

(OH-)=C

同理，对于一元弱碱：=Ka/C=

Ka

=

C·C

C(1—

)

C

2

(1—

)

=C

2

.=C·Ka

Ceq

(H+)=C

稀释定律酸质子+

碱

Kw

：

水的离子积常数。25℃时，

Kw

=

C(OH-)·C(H+)

=

10-14NH4+(aq)

H+(aq)

+

NH3(aq)

KaNH3(aq)+

H2O(l)NH4+

(aq)+OH-

(aq)KbH2O(aq)H+(aq)+OH-

(aq)Ka·Kb=Kw

=

10-14

(注:a,b互为共轭酸碱对)(2)多元弱酸、弱碱的解离平衡H2S

(aq)H+(aq)+HS-

(aq)

HS-(aq)H+(aq)+S2-(aq)多元弱酸、弱碱的解离是分级进行的。例如：一级二级

Ka,1

=

Ceq(H+)

.Ceq(HS-

)

Ceq(H2S

)

Ka,2

=

Ceq(H+).Ceq(S2-)

Ceq(HS-)

若Ka1>>Ka2，则可忽略二级解离平衡，H+浓度可按一级解离常数近似计算。即上面公式中的Ka、α相应用Ka1、α1代替。=C

Ka

Ceq

(H+)=C

1.同离子效应：

在弱电解质溶液中加入具有相同离子的强电解质时，使其解离度降低的现象。HAc(aq)

H+

(aq)

+Ac-

(aq)NH3(aq)

+H2O(l)

NH4+

(aq)

+OH-

(aq)HF(aq)

H+

(aq)

+F-

(aq)NaAcNaFNH4Cl3解离度下降三、同离子效应与缓冲溶液2.缓冲溶液弱酸及弱酸盐（或弱碱及弱碱盐）的混合溶液pH值能在一定范围内不因外加少量酸,碱或稀释而发生显著变化。注意:缓冲能力有限.(1)组成：a.弱酸+弱酸盐如：HAc—NaAcb.弱碱+弱碱盐如：NH3—NH4Cl

实际上是由一对共轭酸碱所组成.HAc(aq)

H+

(aq)

+Ac-

(aq)NH3(aq)

+H2O(l)

NH4+

(aq)

+OH-

(aq)HClNaOHHClNaOHa.HAc—NaAc

HAc(aq)

H+(aq)+Ac-

(aq)

Ceq(H+)·Ceq(Ac-)Ka=

Ceq(HAc)

Ceq(HAc)

Ceq(HAc)

Ceq(H+)

=KapH=pKa—lg

Ceq(Ac-

)

Ceq(Ac-

)

Ceq(共轭酸)

pH=pKa—lg

Ceq(共轭碱)(2)缓冲溶液pH值的计算

b.NH3—NH4ClNH3(aq)

+H2O(l)

NH4+(aq)

+OH-(aq)

Ceq(NH4+)·Ceq(OH-)Kb=

Ceq(NH3)

Ceq(NH3)Ceq(NH3)

Ceq(OH-)

=KbpOH

=pKb—

lgCeq(NH4+)Ceq(NH4+)

pOH=14—pH

pKb=14—pKa

Ceq(共轭酸)

pH=pKa

—

lg

Ceq(共轭碱)

根据共轭酸碱之间的平衡：共轭酸H+

+

共轭碱

Ka

=

Ceq

(H+)

·

Ceq

(共轭碱)

Ceq

(共轭酸)

Ceq

(H+)

=

Ceq

(共轭酸)

Ceq

(共轭碱)

Ka

pH

=

Ceq

(共轭酸)

Ceq

(共轭碱)

pKa—lg注意：1.缓冲溶液计算中，可近似用起始浓度来代替Ceq。2.计算溶液的pH值时,应先区分是单一的酸或碱,

还是有同离子效应,还是缓冲溶液。

例:(1)混合溶液中HAc和NaAc的浓度均为0.100mol.dm-3，试计算该溶液pH值。

(2)于体积为1dm3的该溶液中加入0.005mol

NaOH

(假定体积不变)，溶液pH值是多少？

(3)于体积为1dm3的纯水中加入0.005mol

NaOH(假定体积不变)，溶液pH值是多少？解：(1)可用HAc和NaAc的起始浓度来代替Ceq做近似计算：

pH

=

Ceq

(共轭酸)

Ceq

(共轭碱)

pKa—lg

pH

=—

lg(1.75×10-5)—

lg

0.1

0.1

=4.76(2).加入的0.005molNaOH使0.005molHAc中和的同时产生0.005molNaAc，

则C(Ac-)=0.105mol.dm-3C(HAc)=0.095mol.dm-3

pH

=—lg(1.75×10-5)—lg0.0950.105=4.80C(OH-)=0.005mol.dm-3pH=14—pOH=14—lg

C(OH-)=14—lg

0.005=9.30(3).解：本题中混合两种溶液时，既有体积变化又有化学反应。应考虑化学反应后产物的性质再决定计算方法，同时要注意混合后由于体积变化而引起的浓度变化。

(1)混合前：HAc的物质的量为0.10

0.020=0.0020mol，

NaOH的物质的量为0.10

0.010=0.0010mol。(2)混合后：发生中和反应

HAc+NaOH=NaAc+H2O起始时物质的量/mol0.00200.00100反应后物质的量/mol0.00100