《普通化学》7酸碱反应课件

一、酸碱的定义一、酸碱的定义二、酸碱反应二、酸碱反应第一节酸碱质子理论第一节酸碱质子理论一、酸碱的定义第一节酸碱质子理论电离理论电离理论质子理论质子理论电子理论电子理论一、酸碱的定义一、酸碱的定义酸酸酸酸能电离出能电离出能电离出能电离出H H H H+的物质的物质的物质的物质碱碱碱碱电离出电离出电离出电离出OHOHOHOH-的物质的物质的物质的物质酸酸酸酸凡能接受电子的物质凡能接受电子的物质凡能接受电子的物质凡能接受电子的物质碱碱碱碱凡能给出电子的物质凡能给出电子的物质凡能给出电子的物质凡能给出电子的物质酸酸酸酸凡能给出质子的物质凡能给出质子的物质凡能给出质子的物质凡能给出质子的物质碱碱碱碱凡能接受质子的物质凡能接受质子的物质凡能接受质子的物质凡能接受质子的物质电离理论一、酸碱的定义酸能电离出H+的物质酸凡能接受 酸酸:在水中电离出的阳离子全部为在水中电离出的阳离子全部为H 碱碱:在水中电离出的阴离子全部为在水中电离出的阴离子全部为OH-H2SO4=HSO4+H+NaOH=Na+OH-中和反应的实质中和反应的实质 H+OH-=H2OSvante August Arrhenius 瑞典化学家瑞典化学家 阿仑尼斯阿仑尼斯“电离理论电离理论”局限：局限：无法解释无法解释NaCO3，Na3PO4 呈碱性；呈碱性；NH4Cl现酸性的事实；现酸性的事实；无法解释非水溶液中的酸碱行为无法解释非水溶液中的酸碱行为气态反应中：气态反应中：NH3+HCl=NH4Cl 酸:在水中电离出的阳离子全部为H 碱:在水Lewis的酸碱电子理论的优缺点：的酸碱电子理论的优缺点：优点：优点：一切化学反应都可概括为酸碱反应一切化学反应都可概括为酸碱反应缺点：缺点：太笼统，不易掌握酸碱的特性太笼统，不易掌握酸碱的特性 无法判断酸碱性的强弱无法判断酸碱性的强弱路易斯酸碱路易斯酸碱“电子理论电子理论”理论要点：理论要点：凡可以接受电子对的分子、原子团、离子为酸；凡可以接受电子对的分子、原子团、离子为酸；凡可以给出电子对的物质为碱。凡可以给出电子对的物质为碱。Lewis的酸碱电子理论的优缺点：路易斯酸碱“电子理论”优点：优点：扩大了酸碱的范围；扩大了酸碱的范围；加深了对酸碱反应本质的认识；加深了对酸碱反应本质的认识；摆脱了盐的束缚。摆脱了盐的束缚。缺点：缺点：离不开氢质子；离不开氢质子；无法解释无法解释:如如AlCl3等的酸碱性行为等的酸碱性行为酸酸:反应中能给出质子的分子或离子，反应中能给出质子的分子或离子，即质子给予体即质子给予体碱碱:反应中能接受质子的分子或离子，反应中能接受质子的分子或离子，即质子接受体即质子接受体 Brfnsted J N丹麦物理化学家丹麦物理化学家布郎斯特和劳瑞布郎斯特和劳瑞“质子理论质子理论”质子理论中无盐的概念，电离理论中的盐，在质子理论中无盐的概念，电离理论中的盐，在质子理论中都是离子酸或离子碱，如质子理论中都是离子酸或离子碱，如 NH4Cl 中的中的NH+是质子酸，是质子酸，Cl是质子碱是质子碱.优点：酸:反应中能给出质子的分子或离子，即质子给予体 酸碱半反应酸碱半反应:酸给出质子和碱接受质子的反应酸给出质子和碱接受质子的反应H2OOH-酸碱半反应:酸给出质子和碱接受质子的反应H2OOH-共轭酸碱对共轭酸碱对(conjugate acid-base pair)共轭酸碱对(conjugate acid-base pai特点：特点：A A +H+H+HAHA如：如：如：如：1）具有共轭性）具有共轭性HCOHCO3 3既为酸，也为碱既为酸，也为碱既为酸，也为碱既为酸，也为碱 （两性）（两性）（两性）（两性）如：如：如：如：HH2 2O O 两性分子，既可为酸，也可为碱两性分子，既可为酸，也可为碱两性分子，既可为酸，也可为碱两性分子，既可为酸，也可为碱如：如：如：如：2）具有相对性）具有相对性 特点：A+H+HA如：1）具有共轭性HCO3既为酸二、酸碱反应二、酸碱反应HCl +NH3 NH4+Cl酸酸1(强强)碱碱2(强强)酸酸2(弱弱)碱碱1(弱弱)酸碱反应指质子由给予体向接受体的转移过程酸碱反应指质子由给予体向接受体的转移过程酸碱半反应酸碱半反应不可能单独发生不可能单独发生酸碱反应是酸碱反应是两对共轭酸碱对两对共轭酸碱对共同作用的结果共同作用的结果 酸碱反应的实质是酸碱反应的实质是质子的转移质子的转移 二、酸碱反应 酸碱反应指质子由给予体向接受体的转移过程酸碱半一、水的质子自递反应一、水的质子自递反应二、弱一元酸碱的离解二、弱一元酸碱的离解三、弱多元酸碱的离解三、弱多元酸碱的离解第二节水溶液中的重要酸碱反应第二节水溶液中的重要酸碱反应一、水的质子自递反应第二节水溶液中的重要酸碱反应一、水的质子自递反应 发发生生在在同同种种溶溶剂剂分分子子之之间间的的质质子子传传递递反反应应称称为为质子自递反应质子自递反应。水水的的质质子子自自递递反反应应，也也称称水水的的解解离离反反应应，可可表表示为：示为：在一定温度下，水的解离反应达到平衡时：在一定温度下，水的解离反应达到平衡时：水的解离反应是吸热反应，温度升高，水的解离反应是吸热反应，温度升高，随随 之增大。之增大。一、水的质子自递反应 发生在同种溶剂分子之间的质子不同温度下水的离子积常数不同温度下水的离子积常数 T/K T/K 当温度在室温附近变化时，变化不大，一般可认为 。不同温度下水的离子积常数 T/K T/K 水溶液的 对于对于 H3O+浓度较低的溶液，常用浓度较低的溶液，常用 pH 来表来表示溶液的酸碱性。示溶液的酸碱性。pH 的定义为：的定义为：与与 pH 相对应的还有相对应的还有 p pOH 和和 pKw，它们的，它们的定义分别为：定义分别为：水溶液的 对于 H3O+浓度较低的溶液，常用 p pH，pOH 和和 pKw 之间的关系为：之间的关系为：pH pOHpKw pH 和和 pOH 都可以表示溶液的酸碱性，但都可以表示溶液的酸碱性，但习惯上采用习惯上采用 pH。pH=pOH=7，溶液呈中性；，溶液呈中性；pHpOH，pHpOH，pH 7，溶液呈碱性。，溶液呈碱性。pH，pOH 和 pKw 之间的关系为：二、一元弱酸、弱碱的离解 在一元弱酸在一元弱酸 HA 溶液中，存在溶液中，存在 HA 和和 H2O 之间的质子转移反应：之间的质子转移反应：达到平衡时：达到平衡时：一元弱酸的一元弱酸的标准平衡常数标准平衡常数标准平衡常数标准平衡常数越大，它的酸性越大，它的酸性 就越强。就越强。2.1 一元弱酸的离解一元弱酸的离解一定温度下，它与浓度无关。一定温度下，它与浓度无关。Ka 的大小表明的大小表明 一元弱酸在水中的离解趋势及酸性的大小。一元弱酸在水中的离解趋势及酸性的大小。二、一元弱酸、弱碱的离解 在一元弱酸 HA 溶液中，一元弱酸溶液 H3O+浓度的计算l一元弱酸的一元弱酸的酸度酸度浓度浓度 c(HB)的一元弱酸的酸度，可根据的一元弱酸的酸度，可根据Ka 求算求算 HB =H+B-ceq/molL-1 x x c-x可解得 c(H+)、pH。Ka 一元弱酸溶液 H3O+浓度的计算一元弱酸的酸度浓度 c(在一元弱碱在一元弱碱A溶液中，存在溶液中，存在A和和H2O之间的质之间的质子转移反应：子转移反应：达到平衡时：达到平衡时：一元弱碱的一元弱碱的标准平衡常数标准平衡常数标准平衡常数标准平衡常数越大，它的碱性就越大，它的碱性就越强。越强。2.2 一元弱碱的离解一元弱碱的离解 在一元弱碱A溶液中，存在A和H2O之间的质2.2 一l弱一元碱在水中的离解弱一元碱在水中的离解，是其与弱一元碱在水中的离解，是其与H2O之间质子转之间质子转 移的反应：水给出质子，碱接受质子：移的反应：水给出质子，碱接受质子：Ac+H2O=HAc +OH NH3+H2O=NH4+OH-B+H2O=HB+OH-ceq/molL-1 x x c-xKb 弱一元碱在水中的离解弱一元碱在水中的离解，是其与H2O之间质l共轭酸碱的离解常数共轭酸碱的离解常数之间的关系共轭酸碱的离解常数之间的关系 HB+H2O=H3O+B-B-+H2O=HB+OH-将以上两式相加得将以上两式相加得 H2O+H2O=H3O+OH-2.3共轭酸碱 与 的关系 共轭酸碱的离解常数共轭酸碱的离解常数之间的关系 HB+Hl【例【例7-2】pH=2.89c(H+)=1.3310-3。【例7-2】计算计算0.1molL-1 HAc 溶液中的溶液中的c(H+)、pH 值和值和HAc 的离解度。已知的离解度。已知 Ka(HAc)=1.7610-5。解解:由于由于故可用最简式计算：故可用最简式计算：【例7-2】pH=2.89c(H+)=1.3310l【例【例7-3】【例【例7-3】计算计算 c(Ac-)=0.10 1molL-1 的醋酸钠水溶的醋酸钠水溶 液中氢氧根离子浓度液中氢氧根离子浓度 c(OH-)及溶液及溶液 pH 值。值。解：解：故可使用最简式计算：故可使用最简式计算：c(OH-)=7.510-6pH=8.88【例7-3】【例7-3】计算 c(Ac-)=0.10 1l三、弱多元酸碱的离解 三、弱多元酸碱的离解三、弱多元酸碱的离解 这两级平衡同时存在于一个溶液中，所以同时这两级平衡同时存在于一个溶液中，所以同时存在两个平衡关系式存在两个平衡关系式弱多元酸、碱在水溶液中的离解是分步进行的，弱多元酸、碱在水溶液中的离解是分步进行的，如如：H2CO3+H2O=HCO3-+H3O+HCO3-+H2O=CO32-+H3O+三、弱多元酸碱的离解 三、弱多元酸碱的离解这两级平衡同l弱多元酸碱的离解弱多元酸碱的离解（续（续1）又如：又如：CO32-+H2O=HCO3-+OH-HCO3-+H2O=H2CO3+OH-这两级平衡同时存在于一个溶液中，所以同时存这两级平衡同时存在于一个溶液中，所以同时存在两个平衡关系式。在两个平衡关系式。弱多元酸碱的离解（续1）又如：CO32-+H2O=l弱多元酸碱的离解弱多元酸碱的离解（续（续2）弱多元酸碱相邻的两步离解常数相差较大。弱无机弱多元酸碱相邻的两步离解常数相差较大。弱无机 多元酸碱相邻两步离解常数的比值一般约为多元酸碱相邻两步离解常数的比值一般约为104。弱有机酸碱相邻两步离解常数之比值一般大于弱有机酸碱相邻两步离解常数之比值一般大于101.6。弱多元酸、碱：弱多元酸、碱：第一步离解的趋势远大于其后各步，第一步离解的趋势远大于其后各步，第一步离解产生的第一步离解产生的 H H+对其后各步离解有抑制对其后各步离解有抑制作用。作用。故计算弱多元酸碱溶液的酸度时，可忽略二、故计算弱多元酸碱溶液的酸度时，可忽略二、三步的离解，按弱一元酸、碱处理。三步的离解，按弱一元酸、碱处理。弱多元酸碱的离解（续2）弱多元酸碱相邻的两步离解常数相差较大l【例【例7-4】【例【例7-4】计算计算 c(H2S)=0.10 =0.10 molL-1 的氢硫酸的氢硫酸水溶液中，水溶液中，c(H+)、c(HS-)和和 c(S2-)。解：计算解：计算 c(H+)时，将氢硫酸作为弱一元酸处理时，将氢硫酸作为弱一元酸处理故可应用最简式计算：故可应用最简式计算：【例7-4】【例7-4】计算 c(H2S)=0.10 ml【例【例7-4】（续）（续）c(H+)=1.1410-4 molL-1由于可忽略第二步离解，故由于可忽略第二步离解，故c(HS-)=c(H+)=1.1410-4 molL-1S2-离子由第二步离解产生：离子由第二步离解产生：HS-+H2O=S2-+H3O+因为因为 c(HS-)=c(H+)c(S2-)=7.110-15molL-1一般规律：一般规律：在弱二元酸水溶在弱二元酸水溶液中，酸根离子液中，酸根离子的相对浓度约等的相对浓度约等于该弱酸的第二于该弱酸的第二步离解常数。步离解常数。【例7-4】（续）c(H+)=1.1410-l关于高价金属水合关于高价金属水合离子的离解离子的离解很多高价金属水合离子是多元离子酸，因为它们很多高价金属水合离子是多元离子酸，因为它们 在水中分步离解。在水中分步离解。如水合如水合Al3+在水中的离解：在水中的离解：Al(H2O)63+H2O=Al(H2O)5(OH)2+H3O+Al(H2O)5(OH)2+H2O=Al(H2O)5(OH)2+H3O+Al(H2O)5(OH)2+H2O=Al(H2O)5(OH)3+H3O+这类反应常称为金属离子的水解，其结果是有氢这类反应常称为金属离子的水解，其结果是有氢 氧化物或碱式盐等沉淀生成。氧化物或碱式盐等沉淀生成。因此，在配制含有因此，在配制含有Fe2+、Fe3+、Sn2+、Bi3+、Cu2+等等 离子的化合物的水溶液时，要溶于酸中。离子的化合物的水溶液时，要溶于酸中。关于高价金属水合离子的离解很多高价金属水合离子是多元离子酸，7-3 酸碱平衡的移动酸碱平衡的移动l一、稀释作一、稀释作用用HB=H+B-若加水稀释，使系统的体积变为原来的若加水稀释，使系统的体积变为原来的 n 倍，倍，则此时的反应商则此时的反应商 Q 为：为：一、稀释作用一、稀释作用 一元弱酸一元弱酸HB的浓度为的浓度为 c,在水中达离解平衡时，在水中达离解平衡时，平衡正向移动，弱酸碱浓度降低，离解度增大。平衡正向移动，弱酸碱浓度降低，离解度增大。Q7-3 酸碱平衡的移动一、稀释作用HB=H+Bl二、同离二、同离子效应子效应二、同离子效应二、同离子效应若向若向 HAc 水溶液中加入其共轭碱水溶液中加入其共轭碱 Ac-,平衡平衡 HAc=H+Ac-将逆向移动，使将逆向移动，使 HAc 的离解度降低。的离解度降低。HAc 水溶液的水溶液的pH值升高。值升高。若向若向 NH3 的的 水溶液中加入其共轭酸水溶液中加入其共轭酸 NH4+,平衡平衡 NH3+H2O=OH-+NH4+将逆向移动，使将逆向移动，使 NH3 的离解度降低。的离解度降低。NH3 水溶液的水溶液的pH 值降低。值降低。二、同离子效应二、同离子效应若向 HAc 水溶液中加入其共轭l同离子效应同离子效应（续）（续）在水溶液中，在水溶液中，HAc 对对Ac-的离解的离解,NH3 对对 NH4+的离解的离解,也同样会产生抑制作用：也同样会产生抑制作用：Ac-+H2O=OH-+HAc NH4+H2O=H3O+=NH3 前面各例说明，前面各例说明，向弱酸（或弱碱）水溶液中加向弱酸（或弱碱）水溶液中加入其共轭碱（或共轭酸），将会使弱酸（弱碱）入其共轭碱（或共轭酸），将会使弱酸（弱碱）的离解反应受到抑制，使溶液的酸度发生改变。的离解反应受到抑制，使溶液的酸度发生改变。这种共轭酸碱对之间对离解反应的相互抑制作这种共轭酸碱对之间对离解反应的相互抑制作用常称为用常称为同离子效应同离子效应。同离子效应（续）在水溶液中，HAc 对Ac-的离解l【例【例7-5】【例【例7-57-5】在在1L 0.1 molL-1 HAc 溶液中，加入溶液中，加入0.1 mol 固体固体 NaAc 晶体（体积变化忽略不计），晶体（体积变化忽略不计），计算计算H+浓度、浓度、pH 和离解度和离解度,Ka =1.7610-5。解：解：HAc =H+Ac ceq/molL-1 0.10-x x 0.10+x【例7-5】【例7-5】在1L 0.1 molL-1 Hl【例【例7-5】（续）（续）由于共轭酸碱对之间的同离子效应，两者的离由于共轭酸碱对之间的同离子效应，两者的离解度都很低，一般可用初始浓度代替平衡浓度，解度都很低，一般可用初始浓度代替平衡浓度，即：即：pH=4.74比较例比较例5-2,同离子效应使醋酸离解度明显下降。同离子效应使醋酸离解度明显下降。【例7-5】（续）由于共轭酸碱对之间的同离子效应，两l共轭酸碱混合液共轭酸碱混合液酸度计算酸度计算计算共轭酸碱混合溶液酸度，可用以下两公式计算共轭酸碱混合溶液酸度，可用以下两公式式中，式中，c(A)、c(B)分别表示共轭酸碱的浓度，一分别表示共轭酸碱的浓度，一般情况下可用它们的初始浓度代替平衡浓度进行般情况下可用它们的初始浓度代替平衡浓度进行近似计算。近似计算。共轭酸碱混合液酸度计算计算共轭酸碱混合溶液酸度，可用以下两公l【例【例7-6】【例【例7-6】向向100 mL c(NH3)=0.10 molL-1 的氨水的氨水 溶液中加入溶液中加入 c(HCl)=0.050 molL-1 的盐酸水溶液，的盐酸水溶液，计算所得溶液的计算所得溶液的 pH 值。值。解：解：反应反应 NH3+H+=NH4+平衡后，平衡后，pH=9.26【例7-6】【例7-6】向100 mL c(NH3)=l【例【例7-7】【例【例7-7】计算计算 c(NaHCO3)=0.10 molL-1 的的碳酸氢钠水溶液与碳酸氢钠水溶液与 c(Na2CO3)=0.10 molL-1 的碳酸钠水溶液等体积混合后溶液的的碳酸钠水溶液等体积混合后溶液的 pH 值。值。解：解：本题中本题中 HCO3-与与CO32-互为共轭酸碱互为共轭酸碱【例7-7】【例7-7】计算 c(NaHCO3)=0.7-4 酸碱缓冲溶液酸碱缓冲溶液l关于缓冲作关于缓冲作用用缓冲作用是关系到生命的大事 水生动、植物以水为生存环境；水生动、植物以水为生存环境；作物、牧草、花卉、树木及野生植物从土中获作物、牧草、花卉、树木及野生植物从土中获取营养；取营养；人有体液、分泌液，其它动、植物，微生物体人有体液、分泌液，其它动、植物，微生物体内也有各种溶液，正常的生理、生化过程在其中内也有各种溶液，正常的生理、生化过程在其中进行，无论体内、体外溶液的共同进行，无论体内、体外溶液的共同 指标是指标是pH值。值。7-4 酸碱缓冲溶液关于缓冲作用缓冲作用是关系到生命的大l缓冲作用示例 KCl0.1molL-1 HAc+NaAc 0.1molL-1水水若加入若加入 10 mL 0.01molL-1 HCl 后后若加入若加入 10 mL 0.01 molL-1 NaOH 后后 pH=7.0pH=7.0pH=4.75pH=3.0pH=3.0pH=4.74pH=11.0pH=11.0pH=4.76各各90 mL缓冲作用示例 KCl HAc+NaAc水若加入 l一、酸碱缓冲溶液一、酸碱缓冲溶液的组成和性质的组成和性质一、酸碱缓冲溶液的组成和性质一、酸碱缓冲溶液的组成和性质 可见可见,纯水和纯水和KCl 溶液中加入少量酸或碱后溶液中加入少量酸或碱后,pH 发生较大变化；而发生较大变化；而HAc 和它的共轭碱和它的共轭碱NaAc 的混合溶液加入少量酸碱后，的混合溶液加入少量酸碱后，pH变化很小变化很小,说说明它具有抵御酸碱影响的能力。明它具有抵御酸碱影响的能力。这种能够抵御外加少量强酸、强碱或稀释这种能够抵御外加少量强酸、强碱或稀释,而而保持保持pH 值基本不变的作用叫值基本不变的作用叫缓冲作用缓冲作用。具有缓冲作用的溶液叫具有缓冲作用的溶液叫缓冲溶液缓冲溶液。一、酸碱缓冲溶液的组成和性质一、酸碱缓冲溶液的组成和性质 l酸碱缓冲溶液的组酸碱缓冲溶液的组成和性质成和性质(续续)实验说明实验说明：弱酸及其共轭碱弱酸及其共轭碱 (HAc Ac-,HCO3-CO32-),弱碱及其共轭酸（如弱碱及其共轭酸（如 NH3 NH4+）组成的溶液都）组成的溶液都是缓冲溶液。构成缓冲溶液的共轭酸碱对称为是缓冲溶液。构成缓冲溶液的共轭酸碱对称为缓缓缓缓冲对冲对冲对冲对。缓冲对中的共轭酸可抵御外加的强碱，称其为缓冲对中的共轭酸可抵御外加的强碱，称其为抗碱成分抗碱成分；而共轭碱可抵御外加的强酸，称其为；而共轭碱可抵御外加的强酸，称其为抗酸成分抗酸成分，有了这两种成分和相应的功能，才有，有了这两种成分和相应的功能，才有缓冲作用缓冲作用。酸碱缓冲溶液的组成和性质(续)实验说明：弱酸及其共轭l酸碱缓冲溶液的组成酸碱缓冲溶液的组成和性质和性质(续续2)如：如：在在NaAc 和和 HAc 的混合溶液中的混合溶液中 NaAc=Na+Ac-完全离解完全离解,Ac浓度大浓度大 HAc =H+Ac 同离子效应同离子效应,HAc 浓浓度也大。度也大。Ac中和外来中和外来H+，变为自身的共轭酸，变为自身的共轭酸 HAc；HAc释放出的释放出的 H+中和外来的中和外来的OH，变为自身的，变为自身的共轭碱。体现出的是共轭碱。体现出的是HAc离解平衡的移动。离解平衡的移动。HAc =H+Ac 酸碱缓冲溶液的组成和性质(续2)如：在NaAc 和 HAc l缓冲溶液pH值的计算 HB =H+B-平衡浓度平衡浓度 c(HB)x x c(B-)+x 同离子效应，同离子效应，c(HB)x c(HB)，c(B-)+x c(B-)缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算值的计算 弱酸共轭碱（盐）类型的缓冲溶液：弱酸共轭碱（盐）类型的缓冲溶液：缓冲溶液pH值的计算 HB =l缓冲溶液pH值的计算以以NH3 和和NH4+的混合溶液为例，依据同样的推导过程，的混合溶液为例，依据同样的推导过程，考虑同离子效应考虑同离子效应 NH3 +H2O =NH4+OH-平衡时平衡时,c(NH3)xc(NH3)c(NH4+)+x c(NH4+)x 缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算值的计算缓冲溶液pH值的计算以NH3 和NH4+的混合溶液为例，依l【例7-8】pH=3.80-2.89=0.91【例【例7-8】例题例题5-2已经计算出已经计算出 0.10 molL-1 醋酸水溶液醋酸水溶液 的的pH=2.89，向，向100mL 该溶液中加入该溶液中加入 1.0mL 1.0molL-1 的氢氧化钠水溶液后，溶液的的氢氧化钠水溶液后，溶液的 pH 改变多少？改变多少？解解:【例7-8】pH=3.80-2.89=0.9l【例7-9】【例例7-9】计算计算 0.1molL-1 NH4Cl 和和 0.1 molL-1 NH3H2O 各各 1L 混合后溶液的混合后溶液的 pH 值。值。解解:混合液的混合液的pH 值值:两溶液等体积混合后，两溶液等体积混合后，c(NH3)=c(NH4+)=0.05 molL-1 如果在此溶液中分别加入如果在此溶液中分别加入 （1）0.02 mol 的的HCl；（2）0.02 mol 的的NaOH；（3）等体积的水。溶液的）等体积的水。溶液的pH 值将分别是多少？值将分别是多少？（pKb=4.75）【例7-9】【例7-9】计算 0.1molL-1 NH4Cl【例7-9】（续（续1）HCl 完全与完全与NH3作用作用生成生成NH4Cl。(1)加入加入0.02 mol HCl后，后，【例7-9】（续1）l【例7-9】（续】（续2）(3)加入等体积水后加入等体积水后，c(NH3)=c(NH4+)=0.025 molL-1 可见，缓冲溶液具有抵御溶剂稀释的能力。可见，缓冲溶液具有抵御溶剂稀释的能力。(2)加入加入0.02 mol 的的NaOH 后，后，加入的加入的 OH-几乎完全与几乎完全与 NH4+作用作用 生成生成NH3ca【例7-9】（续2）(3)加入等体积水后，c(NH3l缓冲容量 （1）缓冲对的浓度）缓冲对的浓度 浓度大，缓冲能力强。一般为：浓度大，缓冲能力强。一般为：0.1 1 molL-1。缓冲能力的大小取决于：缓冲能力的大小取决于：使一定量缓冲溶液的使一定量缓冲溶液的 pH 值改变一个单位所需加入酸或碱的量叫缓值改变一个单位所需加入酸或碱的量叫缓 冲容量。冲容量。缓冲容量愈大，缓冲能力愈强。缓冲容量愈大，缓冲能力愈强。缓冲容量缓冲容量 缓冲溶液的缓冲能力是有限的。缓冲能力的缓冲溶液的缓冲能力是有限的。缓冲能力的 大小用缓冲容量来衡量。大小用缓冲容量来衡量。缓冲容量 （1）缓冲对的浓度缓冲能力的大小取决于：l缓冲容量（续缓冲容量（续1）（2）缓冲比）缓冲比 即即 c(HB)/c(B-)或或 c(B)/c(B+)。当缓冲比等于当缓冲比等于1 时，加少量酸或加碱后其比值改变最小时，加少量酸或加碱后其比值改变最小,缓冲能缓冲能力最强，缓冲容量最大。力最强，缓冲容量最大。缓冲溶液的缓冲溶液的pH 值与值与pKa值值(或或pOH与与pKb值值)相差超过相差超过1 1个个pH（或（或 1 个个pOH）单位时，它就几）单位时，它就几乎失去了缓冲能力。所以，为了保证缓冲作用，乎失去了缓冲能力。所以，为了保证缓冲作用，浓度比大多选在浓度比大多选在10:1 到到 1:10 之间。之间。缓冲容量（续1）（2）缓冲比 缓冲溶液的pH l二、缓冲溶液的配制配制一定配制一定pH 值的缓冲溶液，要按下列步骤进行：值的缓冲溶液，要按下列步骤进行：（1）选择合适的缓冲对。原则是）选择合适的缓冲对。原则是 缓冲对中的缓冲对中的pKa 与缓与缓冲溶液的冲溶液的pH 值（或缓冲对中的值（或缓冲对中的pKb与缓冲溶液的与缓冲溶液的pOH值值）愈接近愈好）愈接近愈好，这样会使得缓冲比愈接近于，这样会使得缓冲比愈接近于1。pOH=pKb 1 或或 pH=pKa 1（2）由公式计算出缓冲比）由公式计算出缓冲比，按缓冲比配制溶液。，按缓冲比配制溶液。（3）共轭酸碱的浓度控制在）共轭酸碱的浓度控制在 0.1 1 molL-1 范围。范围。（4）用酸度计测量）用酸度计测量pH后，存在的差异加入少量缓冲对后，存在的差异加入少量缓冲对中的酸碱进行调节。中的酸碱进行调节。二、缓冲溶液的配制二、缓冲溶液的配制二、缓冲溶液的配制配制一定pH 值的缓冲溶液，要按下列步骤进l【例7-10】【例【例7-10】欲配制欲配制 pH=3.50 缓冲溶液缓冲溶液,应选用应选用NH3-NH4Cl、NaH2PO4 NaHPO4、HCOOH-HCOONa、HAc-NaAc，中哪一缓冲对？中哪一缓冲对？解：解：所选缓冲对中酸的所选缓冲对中酸的pKa应在应在2.504.50范围，或碱范围，或碱的的pKb 应在应在9.5011.50范围内。查表可知：范围内。查表可知：pKa(NH4+)=9.25 因为pKb(NH3)=4.75pKa(H2PO4)=7.21pKa(HCOOH)=3.75pKa(HAc)=4.75所以，应选所以，应选HCOOH-HCOONa 缓冲对。缓冲对。【例7-10】【例7-10】欲配制 pH=3.50 缓冲l【例7-11】需需 1molL-1 的的HAc 溶液：溶液：V(HAc)=(0.20500)1=100(mL)需需 NaAc 3H2O的质量为：的质量为：m(NaAc 3H2O)=0.36molL-10.500L 136 g mol-1 =25 g解：解：pH=pKa -lg c(HAc)/c(Ac-)5.00=4.75 lg 0.2/c(Ac-)c(Ac-)=0.36(molL-1)【例【例7-11】配制配制 pH=5.00 的缓冲溶液的缓冲溶液500mL，且缓冲溶，且缓冲溶液中液中HAc 浓度要求为浓度要求为0.20 molL-1，问应取浓度为，问应取浓度为 c(HAc)=1 molL-1 的醋酸溶液和固体的醋酸溶液和固体NaAc3H2O各多少？各多少？【例7-11】需 1molL-1 的HAc 溶液：需 l【例7-11】（续）如果改用如果改用 0.2 molL-1 HAc 和和 0.2 molL-1 NaAc 来来配制配制 pH 等于等于 5.00 的缓冲溶液的缓冲溶液 500mL，如何配制。，如何配制。取取HAc 和和NaAc 的体积分别为的体积分别为 V(HAc)和和V(Ac-)，则则:可以解出可以解出 V(HAc)=180mL,V(Ac-)=320mL 。【例7-11】（续）如果改用 0.2 molL-1l三、其它类型缓冲三、其它类型缓冲溶液溶液三、其它类型缓冲溶液三、其它类型缓冲溶液 1.较浓的强酸、强碱水溶液较浓的强酸、强碱水溶液。具有一定的缓冲能力，缓冲范围是具有一定的缓冲能力，缓冲范围是pH小于小于3 或大于或大于 12，没有大的使用价值。，没有大的使用价值。2.两性物质水溶液。两性物质水溶液。这些物质常被称为酸式盐。也具有一定的缓这些物质常被称为酸式盐。也具有一定的缓冲能力。如邻苯二甲酸氢钾、酒石酸氢钾等水冲能力。如邻苯二甲酸氢钾、酒石酸氢钾等水溶液。以酒石酸氢钾为例，它的溶液。以酒石酸氢钾为例，它的 pKa1=3.04、pKa2=4.37，非常接近，酸式离解和碱式离解使，非常接近，酸式离解和碱式离解使溶液中同时存在两个缓冲对。溶液中同时存在两个缓冲对。三、其它类型缓冲溶液三、其它类型缓冲溶液 1.较浓的l强电解质的表观离解度 电解质 KCl ZnSO4 HCl HNO3 H2SO4表观离解度/%86 40 92 92 61几种强电解质的表观离解度几种强电解质的表观离解度（25 0.1molL-1）+“离子氛离子氛”示意图示意图 强电解质的表观离解度强电解质的表观离解度强电解质的表观离解度强电解质的表观离解度 离子互吸理论离子互吸理论 为了解释这种假象为了解释这种假象,1923年由年由德拜德拜和和休休克尔克尔提出，提出，它的基本思想是它的基本思想是：强电解质完全离解：强电解质完全离解 离子离子浓度较大浓度较大静电作用显著静电作用显著离子分布不匀离子分布不匀,形成形成“离子氛离子氛”限制了离子自由运动限制了离子自由运动表表现出：导电性低现出：导电性低离子浓度离子浓度小于小于100%。这个离解度就是这个离解度就是表观离解度表观离解度。7-5 强电解质溶液简介强电解质溶液简介强电解质的表观离解度 电解质 l离子活度概念溶液极稀，离子间作用力极弱溶液极稀，离子间作用力极弱，1，c；弱电解质溶液弱电解质溶液,当浓度不大时当浓度不大时,离子间影响可忽离子间影响可忽略，认为略，认为 =1，=c。离子活度离子活度离子活度离子活度 离子在反应中体现出的有效浓度离子在反应中体现出的有效浓度（亦称（亦称“表观浓度表观浓度”），用），用表示。表示。与浓度与浓度 c 之间的关系是：之间的关系是：=c 称为称为活度系数活度系数活度系数活度系数,它反映了离子间牵制作用的大它反映了离子间牵制作用的大小。溶液浓，离子电荷高，离子间牵制作用大，小。溶液浓，离子电荷高，离子间牵制作用大，活度与浓度的差距就大活度与浓度的差距就大,就小；反之就小；反之,就大。就大。离子活度概念溶液极稀，离子间作用力极弱，1，c；l离子强度与离子强度与盐效应盐效应盐效应盐效应 在在HAc 溶液中加入溶液中加入NaCl,引入大量的引入大量的Na+和和Ac-，离子强度增大，降低了，离子强度增大，降低了H+和和Ac-的有的有 效浓度，要重新达到平衡，效浓度，要重新达到平衡，HAc 的离解度略的离解度略 有增加。有增加。在弱电解质溶液中，加入不含有与在弱电解质溶液中，加入不含有与 弱电解质相同离子的强电解质，而使弱电解弱电解质相同离子的强电解质，而使弱电解 质的离解度略有增大的现象，称为盐效应。质的离解度略有增大的现象，称为盐效应。离子强度离子强度 I 用以说明溶液中离子浓度和离子电用以说明溶液中离子浓度和离子电荷对活度系数的影响。荷对活度系数的影响。离子强度与盐效应盐效应 在HAc 溶液中加入NaCl,l活度与浓度的应用活度与浓度的应用 在同离子效应发生的同时，也必然伴随着盐在同离子效应发生的同时，也必然伴随着盐效应的发生。两种效应对于弱电解质的离解度影效应的发生。两种效应对于弱电解质的离解度影响不同：同离子效应使弱电解质的离解度显著降响不同：同离子效应使弱电解质的离解度显著降低，而盐效应却使弱电解质的离解度略有增大。低，而盐效应却使弱电解质的离解度略有增大。所以当有同离子效应存在时，盐效应可以忽所以当有同离子效应存在时，盐效应可以忽略，只考虑同离子效应，这不会引起大的误差。略，只考虑同离子效应，这不会引起大的误差。必须说明，诸如平衡常数的表达式、化学反必须说明，诸如平衡常数的表达式、化学反应速率方程等公式中，应速率方程等公式中，反应物的浓度均应为活度反应物的浓度均应为活度，为了简化，用浓度代替活度进行计算为了简化，用浓度代替活度进行计算。活度与浓度的应用 在同离子效应发生的同时，也必谢谢谢谢普通化学7酸碱反应课件