普通化学第五章-酸碱平衡课件

6/28/20241主页下页上页第一第一节 酸碱酸碱质子理子理论第二第二节 水溶液的酸碱平衡水溶液的酸碱平衡第三第三节 酸碱平衡的移酸碱平衡的移动第四第四节 缓冲溶液冲溶液第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡*第五第五节 酸碱酸碱电子理子理论第一节 酸碱质子理论第二节 水溶液的酸碱平衡第三节 酸6/28/20242主页下页上页掌握质子酸碱、酸碱共轭关系、酸碱离解常数等概念。掌握质子酸碱、酸碱共轭关系、酸碱离解常数等概念。熟练运用近似方法计算酸碱水溶液的酸度及有关离子熟练运用近似方法计算酸碱水溶液的酸度及有关离子浓度。浓度。掌握同离子效应、介质对酸碱平衡的影响，熟练掌握掌握同离子效应、介质对酸碱平衡的影响，熟练掌握和理解缓冲溶液的计算和原理；掌握简单缓冲溶液的和理解缓冲溶液的计算和原理；掌握简单缓冲溶液的配制方法。配制方法。本章基本要求本章基本要求本章基本要求本章基本要求第五章第五章 酸碱平衡酸碱平衡掌握质子酸碱、酸碱共轭关系、酸碱离解常数等概念。本章基本要求6/28/20243主页下页上页教教 师师 参参 考考基本要求基本要求1.了解酸碱理论历史发展概况，掌握酸碱质子理论了解酸碱理论历史发展概况，掌握酸碱质子理论2.掌掌握握弱弱酸酸（碱碱）的的离离解解平平衡衡，离离子子酸酸（碱碱）的的离离解解平平衡衡，pH及有关离子浓度的计算。及有关离子浓度的计算。3.理理解解同同离离子子效效应应、盐盐效效应应，掌掌握握缓缓冲冲作作用用原原理理和和有有关关计计算及缓冲溶液的选择和配制。算及缓冲溶液的选择和配制。教学重点、教学重点、*难点难点酸碱质子理论酸碱质子理论 酸碱平衡及其计算酸碱平衡及其计算*酸碱平衡及其计算酸碱平衡及其计算 缓冲溶液缓冲溶液pH值及其配制值及其配制教学建议教学建议本本章章内内容容多多，计计算算繁繁杂杂，讲讲解解宜宜精精勿勿繁繁，突突出出计计算算实实例例，建议多讲解例题。边学边练，加大练习力度，加强辅导。建议多讲解例题。边学边练，加大练习力度，加强辅导。（本章学时本章学时 6 ）教 师 参 考基本要求（本章学时 6 ）6/28/20244主页下页上页普通化学第五章-酸碱平衡课件6/28/20245主页下页上页普通化学第五章-酸碱平衡课件6/28/20246主页下页上页酸碱反应的实质：酸碱反应的实质：酸酸 H+碱碱 质子酸与质子碱间的相互依存关系称为质子酸与质子碱间的相互依存关系称为酸碱共轭关系酸碱共轭关系。一对相。一对相应的酸和碱称为应的酸和碱称为共轭酸碱对共轭酸碱对。酸碱半反应不能独立存在，有酸给出。酸碱半反应不能独立存在，有酸给出质子；一定就有碱接受质子。质子；一定就有碱接受质子。酸碱反应的实质是两个共轭酸碱对之酸碱反应的实质是两个共轭酸碱对之间进行的质子传递。间进行的质子传递。例如例如:1、HCl(aq)H+(aq)+Cl(aq)H2O(l)+H+(aq)H3O+(aq)反应为：反应为：HCl(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Cl(aq)2、H2O(l)H+(aq)+OH(aq)NH3(aq)+H+(aq)NH4+(aq)反应为：反应为：H2O(l)+NH3(aq)NH4+(aq)+OH(aq)第一节第一节 酸碱质子理论酸碱质子理论酸碱反应的实质：酸 H+碱 6/28/20247主页下页上页酸碱质子传递反应的通式：酸碱质子传递反应的通式：酸酸（1）+碱碱（2）酸酸（2）+碱碱（1）H+H+（二）、酸碱的强弱（二）、酸碱的强弱酸碱本身给出或接受质子的能力酸碱本身给出或接受质子的能力溶剂接受或给出质子的能力溶剂接受或给出质子的能力 酸碱强度酸碱强度由两方面决定由两方面决定 2.影响因素影响因素1.酸碱反应的方向酸碱反应的方向强酸强酸（1)+强碱强碱（2）弱酸弱酸（2）+弱碱弱碱（1）H+H+强酸与强碱相遇，前者极易给出质子强酸与强碱相遇，前者极易给出质子,后者非常容易结合质后者非常容易结合质子，这样强酸和强碱进行的反应程度就很大。子，这样强酸和强碱进行的反应程度就很大。第一节第一节 酸碱质子理论酸碱质子理论酸碱质子传递反应的通式：酸（1）+碱（2）6/28/20248主页下页上页 酸碱可以是分子、阴离子、阳离子，如Ac是离子碱，是离子酸；两性物质，如 等。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 NH4Cl 中的 是离子酸，Cl是离子碱。酸碱可以是分子、阴离子、阳离子，6/28/20249主页下页上页HA +B A +HB酸酸（1）碱碱（2）碱碱（1）酸酸（2）HB +C B +HC酸酸（2）碱碱（3）碱碱（2）酸酸（3）由于上述反应均正向进行，故以上所有酸碱的强弱序为：由于上述反应均正向进行，故以上所有酸碱的强弱序为：HA酸（酸（1）HB酸（酸（2）HC酸（酸（3）酸的强弱序酸的强弱序C 碱（碱（3）B碱（碱（2）A 碱（碱（1）碱的强弱序碱的强弱序 规律规律：在任意一对在任意一对共轭酸碱对共轭酸碱对中，若中，若共轭酸共轭酸的酸性的酸性很强很强，则其对应的则其对应的共轭碱共轭碱的碱性就的碱性就很弱很弱，反之亦然。，反之亦然。例如：例如：（1）溶剂相同时溶剂相同时，酸碱的强弱决定于酸碱给出或接受质，酸碱的强弱决定于酸碱给出或接受质子能力的强弱。给出质子能力强的酸是强酸，结合质子能力子能力的强弱。给出质子能力强的酸是强酸，结合质子能力强的碱是强碱。强的碱是强碱。第一节第一节 酸碱质子理论酸碱质子理论HA +B A +6/28/202410主页下页上页酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱。酸越强，其共轭碱越弱；6/28/202411主页下页上页 （2）同一物质在不同溶剂中的酸碱性有很大的差别，甚）同一物质在不同溶剂中的酸碱性有很大的差别，甚至于酸碱的性质会发生变化。至于酸碱的性质会发生变化。水溶液中，水溶液中，HClO4、HCl、HBr、HNO3、H2SO4等强等强酸均能与水（作碱）发生质子传递作用，反应通式为：酸均能与水（作碱）发生质子传递作用，反应通式为：HB(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+B(aq)H+由于上述酸给质子的能力特强，这些强酸一旦溶于水后，由于上述酸给质子的能力特强，这些强酸一旦溶于水后，立即与水反应，生成酸性次于它们的弱酸立即与水反应，生成酸性次于它们的弱酸 H3O+(aq)。这样，。这样，不论物质的酸性有多强（当然要比不论物质的酸性有多强（当然要比H3O+(aq)强）在水溶液强）在水溶液中，它们统统被水拉平到同一强度的酸中，它们统统被水拉平到同一强度的酸（H3O+(aq)）水平。）水平。上述效应称为溶剂的上述效应称为溶剂的拉平效应拉平效应。第一节第一节 酸碱质子理论酸碱质子理论 （2）同一物质在不同溶剂中的酸碱性有很大的差别，6/28/202412主页下页上页 水溶液中有一些物质的酸性位于水溶液中有一些物质的酸性位于 H3O+(aq)以下，它们都以下，它们都是比是比 H3O+(aq)酸性更弱的酸，当它们溶于水后也与水发生质酸性更弱的酸，当它们溶于水后也与水发生质子传递反应，反应进行的程度很小，并会随它们与水作用的子传递反应，反应进行的程度很小，并会随它们与水作用的强弱而体现出水溶液的酸性大小，从而可以区别出它们的酸强弱而体现出水溶液的酸性大小，从而可以区别出它们的酸性强弱。性强弱。这种溶剂能区别不同酸碱之间相对强度差别的作用叫做这种溶剂能区别不同酸碱之间相对强度差别的作用叫做溶剂的溶剂的区分效应区分效应。问题：问题：水溶液中同浓度的水溶液中同浓度的 HClO4 的酸性比的酸性比 HCl强吗？强吗？第一节第一节 酸碱质子理论酸碱质子理论 水溶液中有一些物质的酸性位于 H3O+(aq6/28/202413主页下页上页问题：问题：水作溶剂时，溶液中最强的酸是什么？最强的碱是水作溶剂时，溶液中最强的酸是什么？最强的碱是什么？什么？水作溶剂溶于强酸时，水是作为碱接受质子的，由于水的碱水作溶剂溶于强酸时，水是作为碱接受质子的，由于水的碱性比一般的弱酸要强，因此，水溶剂不能区别出性比一般的弱酸要强，因此，水溶剂不能区别出 HCl、H2SO4、HNO3、HClO4的酸性强弱。但若将它们溶于纯醋酸中，由于的酸性强弱。但若将它们溶于纯醋酸中，由于醋酸的碱性比水弱，接受质子能力差，醋酸的碱性比水弱，接受质子能力差，HClO4就比就比 HCl更易给更易给出质子从而表现出更强的酸性。出质子从而表现出更强的酸性。第一节第一节 酸碱质子理论酸碱质子理论HClO4 Ka=2.0107、H2SO4 Ka=1.3106HCl Ka=1.0103、HNO3 Ka=22问题：水作溶剂时，溶液中最强的酸是什么？最强的碱是什么？6/28/202414主页下页上页一、一、水的离解平衡水的离解平衡 纯水的离解反应在酸碱质子理论中也可以看成是水分纯水的离解反应在酸碱质子理论中也可以看成是水分子之间的质子自递反应，即：子之间的质子自递反应，即：H2O +H2O H3O+OH 上述自递反应在一定温度下达到平衡，其平衡常数为：上述自递反应在一定温度下达到平衡，其平衡常数为：(ceq(H3O+)/c)(ceq(OH)/c)(ceq(H2O)/c)2K 第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡一、水的离解平衡 纯水的离解反应在酸碱6/28/202415主页下页上页 Kw =(ceq(H3O+)/c)(ceq(OH)/c)因为因为 c =1 moldm-3,在不考虑常数单位时，可将上式简化：在不考虑常数单位时，可将上式简化：Kw =ceq(H3O+)ceq(OH)温度一定时纯水中温度一定时纯水中 H3O+和和 OH 的浓度乘积为一常数，此常数的浓度乘积为一常数，此常数不因体系中不因体系中 H3O+和和 OH 的浓度改变而改变。的浓度改变而改变。Kw只随温度变化只随温度变化而变化。而变化。问题：问题：水的离子积常数只随温度变化，此常数是不是只适用水的离子积常数只随温度变化，此常数是不是只适用于纯水中？当水溶液中引入其它离子（如于纯水中？当水溶液中引入其它离子（如 H3O+或或 OH）时，此常）时，此常数还是不变吗？数还是不变吗？Kw称为水的离子积常数称为水的离子积常数，简称，简称水的离子积水的离子积。第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡温度/K 273 295 373 Kw0.13 10-141.0 10-147.4 10-14 Kw =6/28/202416主页下页上页二、二、水溶液的酸碱性及水溶液的酸碱性及pH 298.15K时：时：Kw =ceq(H+)ceq(OH)=1.00 1014 ceq(H+)ceq(OH)或或 ceq(H+)=1.00 107 呈中性呈中性 ceq(H+)ceq(OH)或或 ceq(H+)1.00 107 呈酸性呈酸性 ceq(H+)ceq(OH)或或 ceq(H+)1.00 107 呈碱性呈碱性 pH=lg(ceq(H3O+)/c)or pH=lg ceq(H+)pKw =pH+pOH=14.00 pH=pOH 或或 pH=7.00 为中性为中性pH pOH 或或 pH 7.00 为酸性为酸性pH pOH 或或 pH 7.00 为碱性为碱性 第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡二、水溶液的酸碱性及pH 298.15K时：6/28/202417主页下页上页三、三、水溶液中共轭酸碱对的水溶液中共轭酸碱对的 Ka与与 Kb的关系的关系共轭酸的反应共轭酸的反应 HB(aq)+H2O(l)B(aq)+H3O+(aq)共轭碱的反应共轭碱的反应 B(aq)+H2O(l)HB(aq)+OH(aq)Ka=ceq(B)ceq(H3O+)ceq(HB)(1)Kb=ceq(HB)ceq(OH)ceq(B)(2)(1)式与式与(2)式相乘：式相乘：Ka Kb=Kw =ceq(H3O+)ceq(OH)结论：结论：对于共轭酸碱对来说它们有关系：对于共轭酸碱对来说它们有关系：Kw =Ka KbpKw =pKa+pKb或或 第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡三、水溶液中共轭酸碱对的 Ka与 Kb的关系共轭酸的6/28/202418主页下页上页 例题例题 已知已知 NH3 的的 Kb 为为1.8 105，求弱酸，求弱酸 NH4+的的 Ka 为多少？为多少？解：已知解：已知 NH3 和和 NH4+是一对共轭酸碱对，故是一对共轭酸碱对，故 Ka Kb=Kw Ka=Kw/Kb =1.0 1014/1.8 105 =5.6 109 问题：问题：质子理论中质子理论中 CO32 是质子碱，但其是质子碱，但其 Kb 无法查出，无法查出，请问你会设法求出吗？请问你会设法求出吗？提示：提示：CO32 的共轭酸是的共轭酸是HCO3，故，故 Kb(CO32)=Kw/Ka(HCO3)第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡 例题 已知 NH3 的 Kb 为1.816/28/202419主页下页上页一、一、弱酸的离解平衡弱酸的离解平衡 强酸：在水溶液中全部离解的酸称为强酸，强酸水溶液的强酸：在水溶液中全部离解的酸称为强酸，强酸水溶液的酸度计算很容易。如酸度计算很容易。如0.10moldm-3 HCl,c(H3O+)=0.10 moldm-3。弱酸：在水溶液中部分离解给出质子的分子、离子物质称弱酸：在水溶液中部分离解给出质子的分子、离子物质称为弱酸，弱酸离解只给出一个质子的称为一元弱酸，能给出两为弱酸，弱酸离解只给出一个质子的称为一元弱酸，能给出两个或两个以上的质子称为多元弱酸。个或两个以上的质子称为多元弱酸。（一）、一元弱酸的离解平衡（一）、一元弱酸的离解平衡HB(aq)+H2O(l)B(aq)+H3O+(aq)Ka=ceq(B)ceq(H3O+)ceq(HB)(5-5)第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡一、弱酸的离解平衡 强酸：在水溶液中全6/28/202420主页下页上页 Ka为酸的离解常数，它与酸的本性及温度有关，而与为酸的离解常数，它与酸的本性及温度有关，而与物质的浓度无关。物质的浓度无关。Ka愈大则表明酸的离解程度愈大，其酸性愈大则表明酸的离解程度愈大，其酸性也就愈强。也就愈强。化学上还经常用离解度（化学上还经常用离解度（）来表示酸的离解程度。其值）来表示酸的离解程度。其值为酸已离解的浓度与酸原始浓度之比。即为酸已离解的浓度与酸原始浓度之比。即：=(c0 ceq)/c0100%一元弱酸溶液的酸度计算就是求算溶液中一元弱酸溶液的酸度计算就是求算溶液中H3O+(aq)的浓的浓度，当弱酸的酸性不是十分弱且弱酸的浓度又不是很小时，度，当弱酸的酸性不是十分弱且弱酸的浓度又不是很小时，水溶剂自身的质子传递反应所产生的水溶剂自身的质子传递反应所产生的H3O+(aq)可以忽略不计可以忽略不计，溶液中的溶液中的H3O+(aq)主要来源于弱酸的离解，这样利用式（主要来源于弱酸的离解，这样利用式（5-5）就可求算出溶液中的）就可求算出溶液中的H3O+(aq)浓度。浓度。第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡 Ka为酸的离解常数，它与酸的本性及6/28/202421主页下页上页HB(aq)+H2O(l)B(aq)+H3O+(aq)c0/(moldm-3)c0(HB)0 0ceq/(moldm-3)ceq(HB)ceq(B)ceq(H3O+)Ka=ceq(B)ceq(H3O+)ceq(HB)对于纯酸来说，可以有：对于纯酸来说，可以有：ceq(HB)c0(HB)ceq(H3O+)，ceq(H3O+)ceq(B)，上式为：上式为：Ka=ceq2(H3O+)c0(HB)ceq(H3O+)ceq2(H3O+)+Ka ceq(H3O+)Ka c0(HB)=0解得：解得：+ceq(H3O+)=Ka2+Ka c0(HB)Ka221/2 第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡HB(aq)+H2O(l)B(6/28/202422主页下页上页 如果弱酸的如果弱酸的 Ka很小，而浓度不是很小时，一般认为很小，而浓度不是很小时，一般认为 c0(HB)/Ka 500，上式可以近似为：上式可以近似为：ceq(H3O+)=Ka c0(HB)=ceq(H3O+)c0(HB)100%=Ka/c0(HB)100%而离解度：而离解度：例题：例题：计算计算 0.10 mol/L的醋酸水溶液中的氢离子浓度、的醋酸水溶液中的氢离子浓度、溶液的溶液的 pH 值及醋酸的离解度。已知醋酸的值及醋酸的离解度。已知醋酸的Ka为为1.76 10-5。解：解：由于由于 c0(HB)/Ka 500，故可以用近似式计算：，故可以用近似式计算：ceq(H3O+)=Ka c0(HB)=1.76 10-50.10=1.3 10-3 mol/L 问题问题一元弱碱溶液一元弱碱溶液 的酸度计算公的酸度计算公式与此式相同式与此式相同吗？吗？22 第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡 如果弱酸的 Ka很小，而浓度不是很小时，一6/28/202423主页下页上页 （二）、多元弱酸的离解平衡（二）、多元弱酸的离解平衡 多元弱酸的离解是分步进行的，每一级离解都给出一个多元弱酸的离解是分步进行的，每一级离解都给出一个质子。如：质子。如：一级离解：一级离解：H2B(aq)+H2O(l)HB(aq)+H3O+(aq)二级离解：二级离解：HB(aq)+H2O(l)B2(aq)+H3O+(aq)Ka1=ceq(H3O+)ceq(HB)ceq(H2B)Ka2=ceq(H3O+)ceq(B2)ceq(HB)pH=lg ceq(H3O+)=lg 1.3 10-3=2.89 =Ka/c0(HB)100%=1.3%第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡 （二）、多元弱酸的离解平衡 多元6/28/202424主页下页上页 对无机弱酸来说，对无机弱酸来说，一般一般Ka1 远远大于远远大于Ka2。因此多元弱酸溶液。因此多元弱酸溶液中的中的 H3O+(aq)主要来自于其一级离解主要来自于其一级离解，计算该溶液的酸度时只须，计算该溶液的酸度时只须计算一级离解出的计算一级离解出的 H3O+(aq)，例题：例题：计算计算 0.10 mol/L H2S 溶液中的溶液中的 H3O+(aq)、HS(aq)、S2(aq)的浓度和溶液的的浓度和溶液的 pH 值。值。(Ka1=1.32 10-7,Ka2=7.10 10-15)解：解：计算二元弱酸的计算二元弱酸的 H3O+(aq)和和 HS(aq)浓度可用近似法浓度可用近似法H2S(aq)+H2O(l)HS(aq)+H3O+(aq)c0/(mol/L)0.10 0 0ceq/(mol/L)0.10 ceq(H3O+)ceq(HS)ceq(H3O+)Ka1=ceq(H3O+)ceq(HS)ceq(H2B)=ceq2(H3O+)0.10 ceq(H3O+)第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡 对无机弱酸来说，一般Ka1 远远大于Ka26/28/202425主页下页上页 =(1.32 10-7 0.10)=1.15 10-4 ceq(H3O+)=ceq(HS)=1.15 10-4 mol/L pH=lg ceq(H3O+)=lg 1.15 10-4 =3.94Ka2=ceq(H3O+)ceq(S2)ceq(HS)1.15 10-4 ceq(S2)1.15 10-4=ceq(S2)=Ka2=7.10 10-15 mol/L由于由于 c0(HB)/Ka 500，故可以用近似式计算：，故可以用近似式计算：ceq(H3O+)=Ka1 c0(H2S)第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡要求要求 S2(aq)的浓度必须用到二级离解平衡式：的浓度必须用到二级离解平衡式：HS(aq)+H2O(l)S2(aq)+H3O+(aq)6/28/202426主页下页上页围绕上一例题，我们还可以进行以下讨论：围绕上一例题，我们还可以进行以下讨论：(1)H2S(aq)+H2O(l)HS(aq)+H3O+(aq)Ka1(2)HS(aq)+H2O(l)S2(aq)+H3O+(aq)Ka2(1)+(2)H2S(aq)+2H2O(l)S2(aq)+2H3O+(aq)K 由平衡合成原理有：由平衡合成原理有：K =Ka1 Ka2ceq2(H3O+)ceq(S2)ceq(H2S)=ceq(S2)=Ka1 Ka2 ceq(H2S)ceq2(H3O+)结论：结论：在饱和的硫化氢水溶液中，硫离子的浓度取决于在饱和的硫化氢水溶液中，硫离子的浓度取决于该溶液的酸度，酸度越大，硫离子的浓度就越小。该溶液的酸度，酸度越大，硫离子的浓度就越小。第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡围绕上一例题，我们还可以进行以下讨论：(1)H2S6/28/202427主页下页上页ceq(H3O+)Ka1 c0(H2S)。1）对多元无机弱酸来说，对多元无机弱酸来说，一般一般 Ka1 Ka2 Ka3 ,因此因此,多元弱酸溶液中的多元弱酸溶液中的 H3O+(aq)主要来自于其一级离解，计主要来自于其一级离解，计其计算方法同一元弱酸的计算方法。其计算方法同一元弱酸的计算方法。2)对二元弱酸来说，其溶液中酸根浓度对二元弱酸来说，其溶液中酸根浓度ceq(B2)Ka2 3）调整溶液的酸度（调整溶液的酸度（pH），可以控制酸根浓度），可以控制酸根浓度ceq(B2)。如：如：H2S(aq)中加入强酸中加入强酸HCl，ceq(S2)明显下降。明显下降。小结小结 第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡ceq(H3O+)Ka1 c0(H2S)6/28/202428主页下页上页 （三）、离子酸的离解平衡（三）、离子酸的离解平衡 定义：定义：若强电解质阳离子或阴离子在水溶液中能离解给出质子，若强电解质阳离子或阴离子在水溶液中能离解给出质子，则它们就称为离子酸。同样道理，阳（阴）离子能接受质子，则此则它们就称为离子酸。同样道理，阳（阴）离子能接受质子，则此离子就称为离子碱。离子就称为离子碱。当某强电解质溶液中的阴离子接受质子的能力很弱，而阳离子当某强电解质溶液中的阴离子接受质子的能力很弱，而阳离子或水合阳离子给出质子的能力很强时，就可以忽略阴离子或水合阳离子给出质子的能力很强时，就可以忽略阴离子(碱碱)的离的离解作用，而只须考虑阳离子或水合阳离子解作用，而只须考虑阳离子或水合阳离子(酸酸)的离解作用。的离解作用。例如，例如，NH4Cl 溶液中存在溶液中存在 NH4+(aq)和和 Cl(aq)，NH4+(aq)是离子酸能给出质子，是离子酸能给出质子，Cl(aq)是极弱的碱，几乎不能从水中获是极弱的碱，几乎不能从水中获得质子，故忽略不作考虑。与水发生的质子传递反应：得质子，故忽略不作考虑。与水发生的质子传递反应：NH4+(aq)+H2O(l)NH3(aq)+H3O+(aq)Ka=ceq(NH3)ceq(H3O+)ceq(NH4+)第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡 （三）、离子酸的离解平衡 定义：若6/28/202429主页下页上页 Ka是离子酸是离子酸 NH4+(aq)的离解平衡常数，其值在有关手的离解平衡常数，其值在有关手册中并未列出，但由于册中并未列出，但由于 NH4+(aq)与与 NH3(aq)是共轭关系，是共轭关系，故可利用故可利用 NH3(aq)的的 Kb 来求得：来求得：Ka =Kw/Kb 例题：例题：298K时，时，0.10 mol/L的的NH4Cl溶液的溶液的pH值为多少？值为多少？解：解：Cl(aq)离子几乎不与水作用，只有离子几乎不与水作用，只有 NH4+(aq)离子离子与水进行质子传递反应。此时与水进行质子传递反应。此时 NH4+(aq)的的 Ka 为：为：Ka =Kw/Kb =1.0 10-14/1.76 10-5=5.68 10-10 Ka=ceq(NH3)ceq(H3O+)ceq(NH4+)=ceq2(H3O+)/0.10ceq(H3O+)=7.54 10-6,pH=lg 7.54 10-6 =5.12 第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡 Ka是离子酸 NH4+(aq)的离解平衡常6/28/202430主页下页上页二、二、弱碱的离解平衡弱碱的离解平衡 （一）、一元弱碱的离解平衡（一）、一元弱碱的离解平衡 一元弱碱的离解平衡同一元弱酸的离解平衡相似，在大多数情一元弱碱的离解平衡同一元弱酸的离解平衡相似，在大多数情况下可以用最简式进行计算：况下可以用最简式进行计算：B(aq)+H2O(l)HB+(aq)+OH(aq)c0/(moldm-3)c0(B)0 0ceq/(moldm-3)ceq(B)ceq(HB+)ceq(OH)Kb=ceq(HB+)ceq(OH)ceq(B)如果弱碱的如果弱碱的 Kb 很小，弱碱的浓度又不是很小时，一般认为很小，弱碱的浓度又不是很小时，一般认为 c0(B)/Kb 500 时上式可以近似为：时上式可以近似为：ceq(OH)=Kb c0(B)此时溶液中氢离子此时溶液中氢离子H3O+(aq)浓度为：浓度为：ceq(H3O+)=Kw/ceq(OH)第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡二、弱碱的离解平衡 （一）、一元弱碱的6/28/202431主页下页上页 例题：例题：298K时，时，0.10 mol/L的氨水溶液的的氨水溶液的pH值和离解度值和离解度为多少？为多少？解：解：由于由于c0(NH3)/Kb 500,故计算可用最简式：故计算可用最简式：ceq(OH)=Kb c0(NH3)=(1.76 10-5 0.10)=1.33 10-3 pOH=lg 1.33 10-3 =2.88,pH=14.00 2.88=11.12 =Kb/c0(NH3)100%=1.33%or =ceq(OH)/c0(NH3)100%=1.33%第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡 例题：298K时，0.10 mol/L的氨水溶6/28/202432主页下页上页 （二）、离子碱的离解平衡二）、离子碱的离解平衡 能接受质子的离子溶于水后与水发生质子传递反应，夺能接受质子的离子溶于水后与水发生质子传递反应，夺取水中的质子而成离子碱。例如取水中的质子而成离子碱。例如 Ac、CN、F 等。等。B(aq)+H2O(l)HB(aq)+OH(aq)Kb=ceq(HB)ceq(OH)ceq(B)由于由于 B(aq)的共轭酸是的共轭酸是 HB(aq)，故这对共轭酸碱的离，故这对共轭酸碱的离解平衡常数有关系，解平衡常数有关系，Kb(B)=Kw/Ka(HB)关于离子碱的有关计算，在求得关于离子碱的有关计算，在求得 Kb(B)后就同前面一后就同前面一元弱碱的计算完全一样了，此处不再重复。元弱碱的计算完全一样了，此处不再重复。在离子碱中有不少是属于多元离子碱，此类多元碱的离解在离子碱中有不少是属于多元离子碱，此类多元碱的离解也是分步进行的且一般来说一级离解远远大于二级及三级离解，也是分步进行的且一般来说一级离解远远大于二级及三级离解，故多元碱的离解的有关碱度计算中应以一级离解为主。故多元碱的离解的有关碱度计算中应以一级离解为主。第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡 （二）、离子碱的离解平衡 能接6/28/202433主页下页上页三、三、离子酸、离子碱的共离解平衡离子酸、离子碱的共离解平衡 1、若物质在水中溶解为阴、阳离子后，阴、阳离子均能、若物质在水中溶解为阴、阳离子后，阴、阳离子均能与水发生质子传递作用，则此溶液中与水发生质子传递作用，则此溶液中同时存在离子酸和离子碱，同时存在离子酸和离子碱，此溶液的酸碱性就由溶液中的离子酸和离子碱的强度来共同决此溶液的酸碱性就由溶液中的离子酸和离子碱的强度来共同决定。定。例如例如NH4Ac、NH4CN、(NH4)2CO3等。等。2、另外，水溶液中还有一种单一离子它既可以给出质子、另外，水溶液中还有一种单一离子它既可以给出质子给水，又可以接受来自水的质子，这种两性物质的水溶液的酸给水，又可以接受来自水的质子，这种两性物质的水溶液的酸碱性也由它们作为离子酸和离子碱的共离解来决定。碱性也由它们作为离子酸和离子碱的共离解来决定。以上两类溶液的酸碱性计算是比较复杂的，仅借助于离解以上两类溶液的酸碱性计算是比较复杂的，仅借助于离解方程是不能解出结果的，还要用质子衡等式帮助。此处就不作方程是不能解出结果的，还要用质子衡等式帮助。此处就不作讨论。讨论。第二节第二节 水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡 三、离子酸、离子碱的共离解平衡 1、若6/28/202434主页下页上页一、一、同离子效应同离子效应 定义：定义：在弱酸或弱碱的溶液中，加入与这些弱酸或弱在弱酸或弱碱的溶液中，加入与这些弱酸或弱碱离解后具有相同离子的强电解质，则会降低这些弱酸或弱碱离解后具有相同离子的强电解质，则会降低这些弱酸或弱碱的离解度，此现象称为同离子效应。碱的离解度，此现象称为同离子效应。醋酸溶于水后会与水发生质子传递反应：醋酸溶于水后会与水发生质子传递反应：HAc(aq)+H2O(l)Ac(aq)+H3O+(aq)在醋酸水溶液中加入强电解质在醋酸水溶液中加入强电解质 NaAc 时，溶液中时，溶液中Ac(aq)离子浓度大大增加，造成上述平衡向左移动，离子浓度大大增加，造成上述平衡向左移动，pH升高。升高。与同离子效应作用相反的另一种效应为异离子效应与同离子效应作用相反的另一种效应为异离子效应(也称也称盐效应盐效应)。它是指在弱酸或弱碱溶液中加入与其离解后的离。它是指在弱酸或弱碱溶液中加入与其离解后的离子相异的强电解质引起的弱酸弱碱离解度增大的现象。子相异的强电解质引起的弱酸弱碱离解度增大的现象。第三节第三节 酸碱平衡的移动酸碱平衡的移动 一、同离子效应 定义：在弱酸或弱6/28/202435主页下页上页二、二、缓冲作用原理缓冲作用原理 HAc NaAc、NH3H2O NH4Cl、NaHCO3 Na2CO3是由一对共轭酸碱组成的共轭酸碱体系。是由一对共轭酸碱组成的共轭酸碱体系。此体系的组成特点：此体系的组成特点：“两大一小两大一小”。即共轭酸碱体系。即共轭酸碱体系中酸的浓度大，碱的浓度也大，氢离子的浓度却小。例如：中酸的浓度大，碱的浓度也大，氢离子的浓度却小。例如：HAc(aq)+H2O(l)Ac(aq)+H3O+(aq)NaAc(s)Ac(aq)+Na+(aq)两大两大HAc(aq)Ac(aq)抵抗碱的作用抵抗碱的作用抵抗酸的作用抵抗酸的作用一小一小 H3O+(aq)几乎不变几乎不变 第四节第四节 缓缓 冲冲 溶溶 液液 二、缓冲作用原理 HAc Na6/28/202436主页下页上页50mLHAcNaAc 0.1molL-1pH=4.74 缓冲溶液：具有能保持本身缓冲溶液：具有能保持本身pH值相对稳定性能的溶值相对稳定性能的溶液液(也就是不因加入少量强酸或强碱而显著改变也就是不因加入少量强酸或强碱而显著改变pH值的溶值的溶液液)。加入加入1滴滴(0.05ml)1molL-1 HCl加入加入1滴滴(0.05ml)1molL-1 NaOH实验：实验：50ml纯水纯水pH=7 pH=3 pH=11 pH=4.73 pH=4.7550mLHAcNaAc 0.1molL-1pH=4.6/28/202437主页下页上页三、三、缓冲溶液的缓冲溶液的 pH（一）、缓冲方程（一）、缓冲方程 缓冲方程是指缓冲溶液的缓冲方程是指缓冲溶液的pH计算方程，实际上就是在同离子效计算方程，实际上就是在同离子效应存在下对酸碱平衡的酸碱度计算。以应存在下对酸碱平衡的酸碱度计算。以 HAc NaAc 缓冲体系为例：缓冲体系为例：HAc(aq)+H2O(l)Ac(aq)+H3O+(aq)c0/(moldm-3)c0(HAc)c0(Ac)0ceq/(moldm-3)ceq(HAc)ceq(Ac)ceq(H3O+)ceq(Ac)=c0(Ac)+ceq(H3O+)c0(Ac)ceq(HAc)=c0(HAc)ceq(H3O+)c0(HAc)Ka=ceq(Ac)ceq(H3O+)ceq(HAc)=c0(Ac)ceq(H3O+)c0(HAc)ceq(H3O+)=Kac0(HAc)c0(Ac)第四节第四节 缓缓 冲冲 溶溶 液液 三、缓冲溶液的 pH（一）、缓冲方程 缓6/28/202438主页下页上页pH=pKa lgc0(HAc)c0(Ac)pH=pKa lgc0(酸酸)c0(碱碱)推广推广有通式：有通式：对于像对于像 NH3 NH4Cl 组成的缓冲溶液，其缓冲方程同样有：组成的缓冲溶液，其缓冲方程同样有：pH=pKa lgc0(NH4+)c0(NH3)此处此处Ka为为 NH4+的离解常数的离解常数上述缓冲溶液的缓冲方程也有如下的表示：上述缓冲溶液的缓冲方程也有如下的表示：pOH=pKb lgc0(NH3)c0(NH4+)此处此处Kb为为 NH3 的离解常数的离解常数 第四节第四节 缓缓 冲冲 溶溶 液液 用水稀释时用水稀释时PH不变。不变。稀释稀释pH=pKa lgc0(HAc)c0(Ac 6/28/202439主页下页上页下列各混合溶液中,具有缓冲作用的是-()(A)HCl(1moldm-3)+NaAc(2moldm-3)(B)NaOH(1moldm-3)+NH3(1moldm-3)(C)HCl(1moldm-3)+NaCl(1moldm-3)(D)NaOH(1moldm-3)+NaCl(1moldm-3)下列各混合溶液中,具有缓冲作用的是-6/28/202440主页下页上页配制 pH=7 的缓冲溶液时,选择最合适的缓冲对是-()(Ka HAc=1.810-5,Kb NH3=1.810-5;H3PO4:Ka1=7.5210-3,Ka2=6.2310-8,Ka3=4.410-13;H2CO3:Ka1=4.3010-7,Ka2=5.6110-11)(A)HAc-NaAc (B)NH3-NH4Cl (C)NaH2PO4-Na2HPO4 (D)NaHCO3-Na2CO3配制 pH=7 的缓冲溶液时,选择最合适的缓冲对是-6/28/202441主页下页上页 例题例题：计算计算0.100 mol/L HAc 和和 0.200 mol/L NaAc 等体积混合等体积混合溶液的溶液的 pH。解：解：醋酸和醋酸钠混合后即为缓冲溶液，由于是等体积混合，醋酸和醋酸钠混合后即为缓冲溶液，由于是等体积混合，所以它们的浓度均减半。所以它们的浓度均减半。HAc(aq)+H2O(l)Ac(aq)+H3O+(aq)c0/(moldm-3)0.050 0.100 0ceq/(moldm-3)0.050 x 0.100+x x Ka=ceq(Ac)ceq(H3O+)ceq(HAc)=(0.100+x)x 0.050 x ceq(H3O+)=x =1.75 10-50.050/0.100=8.75 10-6 mol/L pH=lg 8.75 10-6=5.06也可以直接代入缓冲方程计算：也可以直接代入缓冲方程计算：pH=pKa lgc0(HAc)c0(Ac)=4.76 lg(0.050/0.100)=5.06 第四节第四节 缓缓 冲冲 溶溶 液液 例题：计算0.100 mol/L HAc 和6/28/202442主页下页上页四、四、缓冲溶液的选择和配制缓冲溶液的选择和配制 缓冲溶液不论在工、农业生产还是在科学研究上都有着缓冲溶液不论在工、农业生产还是在科学研究上都有着非常重要的应用意义。掌握缓冲溶液的配制是大家学习化学非常重要的应用意义。掌握缓冲溶液的配制是大家学习化学的基本要求。的基本要求。缓冲溶液的配制原则：缓冲溶液的配制原则：（1）选择合适的共轭酸碱对（缓冲对）。原则是）选择合适的共轭酸碱对（缓冲对）。原则是pH=pKa 1。（2）根据实际需要的）根据实际需要的pH，利用缓冲方程确定缓冲比并计，利用缓冲方程确定缓冲比并计算出相应的共轭酸碱对的浓度。算出相应的共轭酸碱对的浓度。（3）根据计算结果进行实验室实际配制。必要时使用仪器）根据计算结果进行实验室实际配制。必要时使用仪器进行校正。进行校正。EXC：1、2、6、7、8、9、10、12、13、14 第四节第四节 缓缓 冲冲 溶溶 液液 四、缓冲溶液的选择和配制 缓冲溶液