酸碱质子理论.ppt

1、无机及分析化学电子教案，无机及分析化学，周长春，中国矿业大学化学工程学院，第四章酸碱平衡和酸碱滴定，学习点：1。掌握酸碱质子理论；2.酸碱平衡、单一酸碱和缓冲溶液酸碱度计算中的相关计算3。不同酸度下酸碱的类型分布；4、酸碱指示剂变色范围、理论变色点；5.一元酸碱滴定，理解多元酸碱滴定。酸碱标准溶液的制备和校准。第4章：酸碱平衡与滴定，4-1酸碱理论，4-2酸碱平衡，4-3缓冲溶液，4-4各种类型在弱酸(碱)溶液中的分布，4-5酸碱滴定，4-6酸碱滴定的应用，4-1酸碱理论，1酸碱电离理论，2。酸碱质子理论。酸和碱的相对强度。返回。酸碱电离理论。阿伦尼乌斯“电离理论”。酸是指在水中离子化的所有阳

2、离子，如氢，硫酸=硫酸氢，碱是指在水中离子化的所有阴离子，如氢氧化物-，氢氧化钠=氢氧化钠-，中和反应的本质是氢氧化物-=H2O。水溶液中的电解质部分电离。瑞典化学家斯万特奥古斯特阿累尼乌斯。离解度：当电解质在溶液中达到离解平衡时，离解分子的数量占原始分子总数的百分比。根据电离理论，NH3和Na2CO3不是碱性的，但两者的水溶液都是碱性的，Na2CO3通常被称为苏打灰。氯化铵也不是酸性的，但水溶液是酸性的。(1)酸和碱的电离理论，(2)酸和碱的质子理论，(1)酸和碱的概念：任何能释放质子(H)的含氢原子的分子或离子。(质子供体)碱：任何能与质子(氢)(质子受体)结合的分子或离子。质子理论中无盐

3、的概念和电离理论中的盐在质子理论中都是离子酸或离子碱。丹麦物理化学家。酸碱，其中有碱，碱可以变成酸。1.酸碱和酸碱的概念，例如：酸的共轭碱是酸，酸的共轭酸，酸和酸是一对共轭酸和碱。两性物质：能产生质子和接受质子的物质。1.酸碱的概念。2.酸碱反应。盐酸(酸1)氯-(碱1)氢酸半反应。氨(碱)氢H4(酸)碱半反应。酸和碱反应实际上是两个共轭酸和碱对之间的质子转移反应。反应总是从相对强的酸和碱向产生相对弱的酸和碱的方向进行。返回，三。酸和碱的相对强度，1。水的离解平衡(质子转移)，H2O (L) H2O (L) H3O (AQ)羟基-(AQ)，或H2O (L)氢(AQ)羟基-(AQ)，-水的离子产

4、物常数，缩写为水的离子产物，纯水在25下的C (H)=C (OH-)=1.010-7摩尔-1。=1.010-14，在水溶液中，酸和碱的离解是酸、碱和水之间的质子转移反应，即酸在给出质子后变成共轭碱，碱在接收到水的质子后变成酸。酸的强度取决于它供给质子的能力，而碱的强度决定了它从水中提取质子的能力，这表现在质子转移反应中平衡常数的大小。平衡常数越大，酸和碱的强度越大。2.酸和碱的离解。酸的平衡常数用Ka表示，通常称为酸的离解常数，也称为酸度常数。碱的平衡常数用KB表示，通常称为碱的离解常数，也称为Ka值越高，酸度越强。Ka值大于1的酸称为强酸，而Ka值小于1的酸称为弱酸。酸和碱的离解，(1)弱酸

5、和弱碱的离解和共轭，H2OH3O NH3，2)酸和碱的离解，一对共轭酸和碱的离解常数之间的定量关系，酸的酸性越强，其共轭碱的碱性越弱；碱的碱性越强，其共轭酸的酸性越弱；2.酸和碱的离解，实施例4-1得到浓度为0.1moll-1的乙酸溶液的酸碱度溶液：乙酸(AQ) H2O (l) h3o (AQ)乙酸(AQ)，初始浓度0.10 0，平衡浓度0.01(2)稀释定律：在一定温度(Ka为常数)下，弱电解质的离解度随其溶液的稀释而增大。例如，当氨水的浓度为0.200molL-1时，解离度为0.946%，并且计算浓度为0.100时的解离度。溶液：根据稀释定律，3，离解度和稀释定律，返回，4-2酸碱平衡，1

6、，溶液的酸碱度和指示剂2，计算溶液的酸碱度，返回，1，溶液的酸碱度和指示剂，1，溶液的酸(碱)度是指溶液中H3O(或羟基)离子的平衡浓度，在常温下，水溶液中的酸碱度和羟基一般用在0-14的范围内。酸性溶液，中性溶液，碱性溶液，1，酸(碱)度溶液，2，酸碱指示剂，1)酸碱指示剂的变色原理，酸碱指示剂是一种有机弱酸或弱碱，其酸或碱有不同的颜色，在滴定过程中，由于酸碱度的变化，指示剂结构发生变化(失去质子或束缚质子)，从而改变颜色。弱酸指示剂用HIn表示，它在水溶液中具有离解平衡：从上面的公式中，它们的浓度比由两个因素决定：k 是指示剂常数，它在一定温度下是常数；碳(氢)溶液的酸度。因此，指示剂颜色

7、的变化仅由溶液的c(H)决定。2，酸碱指示剂，2)理论颜色变化范围，当c (hin)=c (in-)时的酸碱值称为理论颜色变化点，溶液颜色为过渡色，ph=p，理论颜色变化点：理论颜色变化范围。虽然理论上指示剂的颜色变化范围计算为2个酸碱值单位，但由于人眼对颜色的敏感度不同，指示剂的实际颜色变化范围并不相同。当c (hin)/c (in-) 10时，ph p-1呈酸性。当c (hin)/c (in-)小于或等于0.1时，ph p 1表示呈碱性。混合指示器利用颜色的互补作用来改变指示器的颜色。其制备方法包括两种方法：1 .向一个指示剂中加入惰性染料(有机物);2.酸碱指示剂；3)混合指示器；2.混

8、合两个或多个接近的指示器。(3)通用指示剂：例如：酸碱度试纸。各种指标按一定比例配制成混合指标。2。酸碱指示剂，使用指示剂时注意事项指示剂用量：加入的指示剂越多越好。如果指示器使用得当，使用的次数越少，变色就越明显。指示剂本身是弱酸和弱碱，加入太多会消耗标准溶液，从而引入误差。温度：指示剂颜色变化方向：无色-红色明显，否则不适合观察，返回，2。酸碱指示剂，2。酸碱溶液的酸碱度计算，1。质子条件式2。弱酸(碱)溶液酸度的计算，3。弱酸(碱)溶液酸度的计算，4。两性物质水溶液酸度的计算，1。质子条件式，零级：在水溶液中含量丰富并参与质子转移反应的物质通常被作为参考来考虑质子的获得和损失。这个级别称

9、为零级别。酸碱反应的本质是质子转移。当反应达到平衡时，酸损失的质子数和碱获得的质子数必须相等。这种定量关系的数学表达式叫做质子条件式(PBE)。HAc和H2O通常被选为零级。HAC水溶液，HAC H2O H3OAc-，H2O H2O H3OOH-，HAc水溶液的质子表达式是：c(H3O )=c(Ac-) c(OH-)或c (h)=c (AC-) c (oh-) 1，质子条件式，磷酸氢钠水溶液，1，质子条件式，2，计算单酸(碱)溶液的酸度，1)分析浓度和平衡浓度，分析浓度：一定体积的溶液中所含的一定物质的量，包括离解和未离解的部分，也称为总浓度。平衡浓度：在平衡状态下溶解时，溶液中每种成分的物质

10、的数量和浓度。(2)酸(碱)浓度和酸度(碱度)。酸浓度是指单位体积溶液中含有的某种酸的量，包括未离解和离解酸的浓度。酸度是指溶液中氢的浓度或活性，通常表示为酸碱度，碳(氢)=碳(氢)和2。弱酸(碱)溶液酸度的计算。2)当酸不太弱时，水的解离可以忽略，但弱酸的解离程度不是很小。1)当酸不太弱时，水的解离度可以忽略，弱酸的解离度很小。3)当酸很弱时，水的解离度不可忽略，但弱酸的解离度很小。c(羟基乙酸)=c-c(羟基乙酸)=c，c(羟基乙酸)=c-c(羟基乙酸)=c，实施例4-3:计算并分析c(羟基乙酸)=0.10moll-1溶液的酸碱度：查表可知：因此：酸碱度=2.87，实施例4-4-氯乙酸的酸

11、碱度为1.4010-3。当c0(CH2clCOH)=0.10 molam-3时，尝试计算酸性水溶液的ph值。解决方案：由于C=0.101.4010-3 20C 0/=0.10/1.4010-3=71，500，所以应用近似公式计算：弱碱溶液的计算类似于弱酸实施例4-5:浓度为0.040molL-1的一氯乙酸钠溶液的计算和分析。溶液：所以pOH=6.27，pH=7.73，多元弱酸的离解是分阶段进行的，每个阶段都有一个离解常数。以水溶液中的H2S为例，离解过程分两步进行。3。计算多元弱酸(碱)溶液的酸度，第一离解是H2S (AQ)=H (AQ) HS-(AQ)，第二离解是： HS-(AQ)=H (A

12、Q) S2-(AQ)。通常，二元酸的KA1比KA2大得多。H2S的二次离解使氢原子进一步产生氢原子，这比一次离解要困难得多，因为带有两个负电荷的S2原子比氢原子更强烈地吸引氢原子，一个负电荷吸引氢原子。而且由于一次离解产生的氢原子能促使二次离解的平衡向左方强烈倾斜，二次离解的离解度比一次离解的离解度小得多。在计算多元酸的氢浓度时，如果KA1远大于KA2，则可以忽略二次离解平衡，这与计算一元酸的氢浓度的方法相同。3.计算多元弱酸(碱)溶液的酸度，实施例4-6:计算和分析浓度为0.10摩尔升-1的H2S水溶液的酸碱度。溶液：查表显示：酸碱度=3.94，多元弱碱溶液酸度的计算方法相似，例4-7:浓度

13、为1.010-4molL-1的磷酸钠溶液酸碱度的计算与分析：磷酸=4.00酸碱度=10.00，返回，4。两性物质水溶液的酸碱度的计算，碳酸氢钠，磷酸氢二钠，磷酸氢二钠和其他能产生质子和接受质子的物质称为两性物质。1。当两性物质不太酸且浓度不太小时，2。当两性物质不太酸性且浓度相对较低时，3。当两性物质相对较弱且浓度不太小时，水的离解可以忽略不计。例如，计算0.20毫升邻苯二甲酸氢钾溶液的酸碱度。解决方法：查表知道：酸碱值=4.18，1。同离子效应2。行动的定义和原则。缓冲溶液的酸碱度计算。缓冲溶液4-3的制备。缓冲溶液回流、平衡运动方向、同离子效应：在弱电解质溶液中加入含有相同离子的可溶性强电

14、解质，降低弱电解质解离度的现象。盐效应，1。等离子效应，实施例4-8:将NH4Ac加入到0.10摩尔-1的HAc溶液中，使其浓度为0.10摩尔-1，并计算加入NH4Ac前后溶液的酸碱度和HAc的解离度。溶液(1)，乙酸(AQ)，H2O (L)，H3O (AQ)，乙酸(AQ)，初始浓度0.100，平衡浓度0.10-X，X=1.310-3，C (H3O)=C(乙酸-)=1.310-3摩尔-1。C(HAc)=(0.10-1.310-3)MoLL-10.10 Oll-1，HAc(aq) H2O(l) H3O (aq) Ac-(aq)，(2)，c0 0.10 0 0.10，CEQ 0.10X 0.10

15、X，0.10 x 0.10，X=1.810-5 C (H)=1.810-5 Moll-1，pH4缓冲溶液的定义和原理，实验：50毫升纯水的酸碱度=7，50毫升醋酸-NAAC醋酸)=NAAC=0.10摩尔-1酸碱度=4.74。加入1滴(0.05毫升)1摩尔-1盐酸，酸碱度=3，酸碱度=4.73，加入1滴(0.05毫升)1摩尔-1氢氧化钠，酸碱度=11，酸碱度=4.75，缓冲溶液：酸碱度相对稳定的溶液(即加入少量强酸或强碱后不会显著改变酸碱度的溶液)。二、buffe的定义和工作原理，加入少量强碱，2。缓冲溶液的定义和原理，加入少量强酸，溶液中大量的-结合另外少量的H3O形成透明质酸。当达到新的平衡

16、时，c(透明质酸)略有增加，c(透明质酸)略有减少，变化不大，因此溶液的c(H3O)或酸碱度基本保持不变。(2)缓冲溶液的定义和作用原理，(3)计算缓冲溶液的酸碱度，由于存在相同的离子效应，通常用初始浓度c0 (ha)、c0 (a-)代替c (ha)、c (a-)。实施例4-10:将100毫升0.100摩尔/dm3hac 0.100摩尔/dm3naac，加入1.00毫升1.00摩尔/升盐酸溶液，计算溶液的酸碱度，溶液因稀释而加入1.00摩尔/dm3盐酸，浓度改为：1.001.00/(100 1.00) 0.0100摩尔/dm3。由于盐酸在溶液中完全解离，加入的c(H)=0.0100摩尔/dm3，相对于缓冲溶液中的Ac-量，加入的H量很小。可以认为这些添加的h可以完全与乙酸结合形成乙酸分子，从而降低溶液中乙酸的浓度并增加乙酸的浓度。如果忽略体