酸碱质子理论

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4章酸碱平衡和酸碱滴定，学习要点：1。掌握酸碱质子理论；2.酸碱平衡的计算，酸碱和缓冲溶液pH 3的计算。酸碱在不同酸度下的分布；4.酸碱指示剂的变色范围和理论变色点；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章酸碱平衡和酸碱滴定，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。酸碱相对强度，返回，1。酸碱电离理论，阿伦尼乌斯“电离理论”，酸是指水中电离的所有阳离子都是

2、氢，硫酸=硫酸氢，碱是指水中电离的所有阴离子都是氢氧基-，氢氧基=氢氧化钠-，中和反应的本质是氢氧基-=H2O，水溶液中的电解质是部分电离的。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，但它们的水溶液是碱性的，Na2CO3通常被称为苏打灰。氯化铵也不是酸，但水溶液是酸性的。返回，1。酸碱电离理论，2。酸碱质子理论，1。酸和碱的概念酸：任何含有氢原子并能释放质子的分子或离子种类。(质子供体)碱：能与质子(氢)(质子受体)结合的任何分子或离子种类。质子理论中的无盐概念和电离理论中的盐是质

3、子理论中的离子酸或离子碱。丹麦物理化学家，酸碱，酸中的碱，碱变量酸，1。酸碱的概念，例如：酸的共轭碱是酸，酸的共轭酸是一对共轭酸。两性物质：能给予和接收质子的物质，1。酸碱的概念，2。酸碱反应，氯化氢(酸1)氯-(碱1)氢酸半反应，氨(碱2)氢H4(酸2)碱半反应，酸碱反应实际上是两个共轭酸碱对之间的质子转移反应，而且反应总是产生相对较弱的酸和碱返回，3。酸和碱的相对强度，1。水的离解平衡(质子自噬)，H2O (L) H2O (L) H3O (AQ)羟基-(AQ)，或H2O (L)氢(AQ)羟基-(AQ)，水的离子产物常数，简称水的离子产物，纯水在25:=1.010-14时，在水溶液中，酸和碱

4、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，碱在从水中得到质子后变成酸。酸的强度取决于它向水中供给质子的能力，而碱的强度决定了它从水中获取质子的能力，这体现在质子转移反应的平衡常数中。平衡常数越大，酸和碱的强度越大。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，也称为碱度常数。ka值大于1的酸称为强酸，ka值小于1的酸称为弱酸。2。酸和碱的离解，(1)弱酸和弱碱的离解和共轭，H2O H3O 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

5、越强，共轭酸的酸性越弱。2。酸和碱的分解。在实施例4-1中，浓度为0.1摩尔升-1的乙酸溶液的酸碱度求解如下：乙酸(AQ) H2O (l) h3o (AQ)乙酸(AQ)，初始浓度为0.100.0，平衡浓度为0.10-x x x，x=1.310-3，c 2。酸和碱的离解，(2)弱酸和弱碱的离解，(2)酸和碱的离解，(2)酸和碱的离解，(3)离解度，ha (AQ) h (AQ) a-(AQ)，初始浓度c 0 0，平衡浓度cccc，(2)稀释定律：在一定温度下(ka为定值)，弱电解质的离解度随其溶液的稀释而增加。3。解离度和稀释度的规律，例如，当氨水的浓度为0.200molL-1时，解离度为0.94

6、6%，当浓度为0.100时，计算解离度。解决方法：根据稀释定律，3。离解度和稀释定律，返回，4-2酸碱平衡，1。溶液的酸碱度和指示剂2。溶液酸碱度的计算和返回，1。溶液的酸碱度和指示剂，1。溶液酸度(碱度)是指溶液中H3O(或羟基)离子的平衡浓度，在常温水溶液中使用。酸性溶液、中性溶液和碱性溶液；1.溶液的酸度(碱度);2.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，其酸或碱的形式有不同的颜色。在滴定过程中，由于酸碱度的变化，指示剂结构发生变化(质子损失或质子结合)，导致颜色变化。弱酸指示剂用HIn表示，它在水溶液中具有离解平衡。从上述公式可以看出，它们的浓度比由两个因素决定：k是指

7、示剂常数，在一定温度下是常数；碳(氢)溶液的酸度。因此，指示剂的颜色变化仅由溶液的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，此时，溶液颜色为过渡色，且酸碱值=p，理论颜色变化点为：且理论颜色变化范围。虽然理论上计算出指示剂的颜色变化范围是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是不同的。当c (hin)/c (in-) 10时，ph p-1显示酸性。当c (hin)/c (in-) 0.1时，pH p 1呈碱性。混合指示剂通过颜色的互补作用改变颜色。有两种制备方法：1 .向一个指示剂中加入惰性

8、染料(有机物)；2.酸碱指示剂；3)混合指标；2.混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，使用指示剂注意事项指示剂用量：滴定时，尽量不要加入指示剂：指示剂使用得当，变色明显；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，否则不应观察。返回，2。酸碱指示剂，2。酸碱溶液的酸碱度计算，1。质子条件表达式，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。质子条件表达式，零级：大量水溶液酸碱反应的本质是质子的转移。当反应达到平衡时，酸损失的质子数必然等于碱

9、损失的质子数。这种定量关系的数学表达式叫做质子条件式(PBE)。HAc和H2O通常被选为零标准。HAC水溶液，HAC H2O H3oac-，H2O H2O H3ooh-，HAc水溶液的质子表达式为：c(H3O )=c(Ac-) c(OH-)或c(H )=c(Ac-) c(OH-)，1。质子条件表达式，磷酸氢钠水溶液，1。质子条件表达式，2。弱酸(碱)溶液平衡浓度的酸度计算：溶解至平衡时，溶液中各组分的物质浓度。2)酸(碱)浓度和酸度(碱度)。酸浓度是指单位体积溶液中所含的某种酸的量，包括未离解和离解酸的浓度。酸度是指溶液中h的浓度或活性，通常用酸碱度来表示，c (h)=c (a-) c (oh

10、-)。2.弱酸(碱)溶液酸度的计算，2)当酸不太弱时，水离解可以忽略，但弱酸离解度不是很小，1)当酸不太弱时，水离解可以忽略，弱酸离解度可以忽略，c(HA)=c-c(H )=c，c(HA)=c-c(A-)=c，实施例4-3:计算和分析c(HAC)=0.10moll-1的溶液的酸碱度：查表知道：所以：酸碱度示例解决方案：因为C=0 . 101 . 4010-3 20 c0/=0.10/1.4010-3=71 500，所以使用近似公式进行计算：弱碱溶液的计算类似于弱酸示例4-5:计算并分析浓度为0.040molL-1的一氯乙酸钠溶液的酸碱度。 溶液：因此，pOH=6.27，pH=7.73，多元弱酸

11、的解离是分阶段进行的，每个阶段都有一个解离常数。以水溶液中的H2S为例，离解过程分两步进行。3.根据多元弱酸(碱)溶液酸度的计算，一级离解为H2S (AQ)=H (AQ) HS-(AQ)，二级离解为： HS-(AQ)=H (AQ) S2-(AQ)。通常，二元酸的KA1比KA2大得多。H2S的二级离解使氢原子进一步产生氢原子，这比一级离解困难得多，因为带两个负电荷的S2比带一个负电荷的氢原子吸引氢原子多得多。此外，由于一级离解产生的氢能使二级离解的平衡向左移，二级离解的离解度比一级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，则二级离解平衡可以忽略，这与计算一元酸的氢浓度的

12、方法相同。3.多元弱酸(碱)溶液酸度的计算，实施例4-6:计算并分析浓度为0.10摩尔升-1的H2S水溶液的酸碱度。溶液：查表发现：酸碱度=3.94，多元弱碱溶液的酸度计算方法相似，例4-7:计算分析浓度为1.010-4molL-1的磷酸钠溶液的酸碱度，因此pOH=4.00酸碱度=10.00，返回，4。计算两性水溶液的酸碱度，碳酸氢钠，磷酸氢钠，1。当两性物质不太弱且浓度不太小时，2。当两性物质不太弱且浓度相对较小时，3。当两性物质较弱且浓度不太小时，水的离解可以忽略不计。例如，计算0.20moll-1邻苯二甲酸氢钾溶液的ph值。解决方案：查表显示：酸碱值=4.18；1.同离子效应；2.缓冲溶

13、液的定义和作用原理；3.缓冲溶液酸碱度的计算；4-3。缓冲溶液，回流，平衡移动方向；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解质，降低弱电解质解离度的现象。盐效应，1。相同的离子效应，实施例4-8:将NH4Ac (s)加入到0.10mol-1的HAc溶液中，并计算加入NH4Ac前后溶液的酸碱度和HAc的解离度。(1)、HAC (AQ) H2O (l) h3o (AQ) AC-(AQ)，初始浓度0.100，平衡浓度0.10-x x x，x=1.310-3，c(H3O)=c(AC-)=1.310-3moll-。c(HAc)=(0.10-1.310-3)MoLL-10.10 ol-1

14、，HAc(aq) H2O(l) H3O (aq) Ac-(aq)，(2)，c0 0.10 0 0.10，CEQ 0.10X 0.10 X，0.10 x 0.10，X=1.810-5 c (h)=1.810-5 mol l-1，ph=4。二、缓冲溶液的定义和作用原理，实验：50毫升纯水ph=7，50毫升醋酸-醋酸c (HAC)=c(醋酸加1滴(0.05毫升)1摩尔-1盐酸，酸碱度=3，酸碱度=4.73，酸碱度=4.73，和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：能保持自身酸碱度相对稳定的溶液(即溶液中大量的羟基磷灰石和少量的羟基磷灰石产生-和H2O。当达

15、到新的平衡时，c(A-)略有增加，而c(HA)略有减少，变化很小，因此溶液的c(H3O)或酸碱度基本保持不变。加入少量强碱。缓冲溶液的定义和作用原理：加入少量强酸，溶液中大量的-会与少量的H3O形成透明质酸。当达到新的平衡时，c(透明质酸)将略有增加，而c(透明质酸)将略有减少，变化很小，因此溶液的c(H3O)或酸碱度将基本保持不变。二、缓冲溶液定义和作用原理；第三，缓冲溶液酸碱度的计算。由于存在相同的离子效应，通常使用初始浓度c0 (ha)和c0 (a-)代替c (ha)和c (a-)。实施例4-10:将1.00毫升1.00毫升1.00毫升/升盐酸溶液加入到100毫升0.100摩尔/分米3乙酸 0.100摩尔/分米3 NAAC溶液中，计算溶液的酸碱度，浓度为1.001.00/(1001.00) 0.0100摩尔/分米3。因为盐酸在溶液中完全解离，所以加入的c(H)=0.0100摩尔/dm3，并且加入的H的量与缓冲溶液中的Ac-的量相比相对较小。可以认为这些添加的氢可以完全与Ac-结合形成h Ac。如果忽