第六章-酸碱平衡和酸碱滴定法-1课件

Mianyang normal university第第6 6章章 酸碱平衡和酸碱滴定法酸碱平衡和酸碱滴定法以酸碱反应为基础的滴定方法以酸碱反应为基础的滴定方法2024/7/171Mianyang normal university酸碱理论酸碱理论电离理论电离理论质子理论质子理论酸能电离出H+的物质碱电离出OH-的物质酸凡能给出质子(H+)的物质碱凡能接受质子的物质6-1 酸碱平衡的理论基础酸碱平衡的理论基础2024/7/172Mianyang normal university一一.Brsted-Lowry theory酸碱质子理论酸碱质子理论共轭酸共轭酸 共轭碱共轭碱 +H+conjugate acid conjugate base proton 酸碱共轭关系酸碱共轭关系 酸碱反应的实质酸碱反应的实质 酸碱的强度酸碱的强度理解质子酸碱理论：理解质子酸碱理论：HCl Cl-+H+2024/7/173Mianyang normal university1 1、酸碱定义（酸碱质子理论）：、酸碱定义（酸碱质子理论）：酸：凡是能给出质子（酸：凡是能给出质子（H+）的物质是酸的物质是酸碱：凡是能接受质子的物质是碱碱：凡是能接受质子的物质是碱2024/7/174Mianyang normal university酸酸碱碱半半反反应应 共轭酸共轭酸 碱碱 +质子质子 2.酸碱半反应酸碱半反应 酸酸 共轭碱共轭碱 +质子质子 Proton donor Proton acceptor Proton HAc Ac-+H+NH4+NH3 +H+HCO3-CO32-+H+H6Y2+H5Y+H+通式通式:HA A-+H+2024/7/175Mianyang normal university酸碱可以是阳离子，阴离子，也可以是中性分子酸碱可以是阳离子，阴离子，也可以是中性分子。有酸才有碱，有碱必有酸，酸中有碱，碱可变酸。有酸才有碱，有碱必有酸，酸中有碱，碱可变酸。NH4+、H2PO4-、HSO4-、H2O2024/7/176Mianyang normal university3、共轭酸碱对、共轭酸碱对2024/7/177Mianyang normal university 由得失一个质子而发生共轭关系的一对由得失一个质子而发生共轭关系的一对酸碱酸碱,称为称为共轭酸碱对共轭酸碱对 2024/7/178Mianyang normal university4、水分子的两性、水分子的两性质子自递常数质子自递常数2024/7/179Mianyang normal university5、酸碱反应实质酸碱反应实质实质实质:质子传递过程质子传递过程结果结果:各反应物转化为它们各自的共轭酸或共轭碱。各反应物转化为它们各自的共轭酸或共轭碱。2024/7/1710Mianyang normal university6.6.酸碱反应的方向酸碱反应的方向酸碱反应中，质子总是从强酸向强碱转移，酸碱反应中，质子总是从强酸向强碱转移，生成弱酸和弱碱。生成弱酸和弱碱。例如：例如：HCl+H2O=H3O+Cl-强酸强酸 强碱强碱 弱酸弱酸 弱碱弱碱HNO3+H2O=H3O+NO3-完全电离，在水中比完全电离，在水中比 H3O+更强的更强的 HNO3 一定会和强碱一定会和强碱 H2O 反应，生成反应，生成 H3O+和弱碱和弱碱 NO3-2024/7/1711Mianyang normal university二、酸碱解离平衡二、酸碱解离平衡1、解离常数：、解离常数：溶液中有以下弱酸、弱碱化学平衡溶液中有以下弱酸、弱碱化学平衡解离平衡是一种动态平衡解离平衡是一种动态平衡酸的解离常数酸的解离常数BOH B+OH-碱的解离常数碱的解离常数2024/7/1712Mianyang normal university2、酸碱的强弱、酸碱的强弱 酸碱的强弱定量地用酸碱的酸碱的强弱定量地用酸碱的离解常数离解常数 、的大的大小来表示。小来表示。强弱顺序：强弱顺序：HAc NH4+HS-2024/7/1713Mianyang normal university碱的离解常数碱的离解常数强弱顺序：强弱顺序：S 2-NH3 Ac-2024/7/1714Mianyang normal university3、共扼酸碱对、共扼酸碱对 、之间的关系之间的关系2024/7/1715Mianyang normal universityt 0C01020253040506014.9614.5314.1614.0013.8313.5313.2613.02 水的解离是一个吸热反应，随着温度升高解离常水的解离是一个吸热反应，随着温度升高解离常数升高。但一般室温下可不考虑温度的影响数升高。但一般室温下可不考虑温度的影响2024/7/1716Mianyang normal university4.弱酸弱碱解离的程度弱酸弱碱解离的程度酸性酸性 电离度电离度 酸碱的强度用电离度（解离度）来表示。根据解酸碱的强度用电离度（解离度）来表示。根据解离度的大小分为强电解质和弱电解质。离度的大小分为强电解质和弱电解质。强酸强碱是强酸强碱是完全解离完全解离的强电解质；的强电解质；弱酸弱碱是弱酸弱碱是部分解离部分解离的弱电解质；的弱电解质；=已解离的分子数已解离的分子数/解离前原电解质的分子总解离前原电解质的分子总100%2024/7/1717Mianyang normal university表观解离度表观解离度 强电解质（强电解质（KCl、NaOH、HCl）在水中的解离度应）在水中的解离度应该是该是100%，但是由实验测得解离度都小于，但是由实验测得解离度都小于100%？强强电电解解质质溶溶液液，离离子子浓浓度度大大，离离子子间间距距离离较较小小，离离子子间间的的吸吸引引力力和和排排斥斥力力显显著著，阳阳离离子子周周围围吸吸引引较较多多阴阴离离子子、阴阴离离子子周周围围吸吸引引较较多多阳阳离离子子，互互相相牵牵制制，非非完完全全自自由由，所所以以测测得得“解解离离度度”小小于于100%，不不代代表表实际解离情况实际解离情况表观解离度。表观解离度。？2024/7/1718Mianyang normal university小结小结 !酸碱半反应不可能单独发生酸碱半反应不可能单独发生酸碱反应是两对酸碱反应是两对共轭酸碱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 酸碱的强弱定量地由解离常数大小来决定酸碱的强弱定量地由解离常数大小来决定2024/7/1719Mianyang normal university练习题练习题1、H2O的共轭酸是的共轭酸是 ()A.H2O B.HAc C.H3O+D.OH-C2、根据酸碱质子理论，正确的说法是根据酸碱质子理论，正确的说法是 ()A.酸愈强，则其共轭碱愈弱酸愈强，则其共轭碱愈弱 B.H3O+是水溶液中的最强酸是水溶液中的最强酸 C.H3O+的共轭碱是的共轭碱是OH-D.OH-是水溶液中的最强碱是水溶液中的最强碱A、B、D 3、根据酸碱质子理论下列化合物中不属于酸的是、根据酸碱质子理论下列化合物中不属于酸的是（）A.HCO3-B.NH4+C.HAc D.Ac-D2024/7/1720Mianyang normal university一、基本概念一、基本概念6-2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡 分析浓度：分析浓度：分析浓度：分析浓度：分分析析浓浓度度是是指指在在一一定定体体积积(或或质质量量)的的溶溶液液中中所所含含溶溶质质的的量量，亦亦称称总总浓浓度度或或物物质质的的量量浓浓度度。通通常常以以molL-1或或moldm-3为单位，用为单位，用c表示。表示。平衡浓度：平衡浓度：平衡浓度：平衡浓度：平平衡衡浓浓度度是是指指平平衡衡状状态态时时，在在溶溶液液中中存存在在的的每每种型体的浓度，用符号种型体的浓度，用符号 表示，其单位同上。表示，其单位同上。2024/7/1721Mianyang normal university（一）质子平衡方程（一）质子平衡方程（proton balance equation,PBE）1、定义：定义：按照酸碱质子理论，酸碱反应的按照酸碱质子理论，酸碱反应的实质实质是质子的转是质子的转移，则得质子后的产物移，则得质子后的产物得到质子的摩尔数得到质子的摩尔数与失去质子与失去质子后的产物后的产物失去质子的摩尔数失去质子的摩尔数相等，按此列出的方程称相等，按此列出的方程称质子平衡方程质子平衡方程（或称质子条件）（或称质子条件）,以以PBE为符号。为符号。2、用、用 途：途：根据质子条件，可得到溶液中浓度与有关组分浓根据质子条件，可得到溶液中浓度与有关组分浓度的关系式，即计算公式。度的关系式，即计算公式。二、处理水溶液中酸碱平衡的方法二、处理水溶液中酸碱平衡的方法2024/7/1722Mianyang normal university3、方法：、方法：根据参考水准来写质子平衡方程。根据参考水准来写质子平衡方程。参考水准的选择：参考水准的选择：选选择择一一些些酸酸碱碱组组分分做做参参考考，以以它它们们作作为为水水准准来来考考虑虑质质子子的的得得失失。通通常常是是原原始始的的酸酸碱碱组组分分，大大量存在并与质子转移直接有关的酸碱组分。量存在并与质子转移直接有关的酸碱组分。如原始酸碱组分本身及溶剂水等。如原始酸碱组分本身及溶剂水等。2024/7/1723Mianyang normal university例例1 写出写出c molL-1 弱酸弱酸HB溶液的溶液的PBE参考水准参考水准得质子得质子失质子失质子HBH2OHHOHBHH+PBE：2024/7/1724Mianyang normal university例例2 写出写出c molL-1 Na2HPO4溶液的溶液的PBE参考水准参考水准得质子得质子失质子失质子H2OHPO42-HHOHPO43-HH2HH+H2PO4-H3PO4PBE：2024/7/1725Mianyang normal university例：例：NaHCO3(0.10molL-1)溶液中存在如下平衡关系：溶液中存在如下平衡关系：NaHCO3=Na+HCO3-HCO3-+H2O=H2CO3+OH-HCO3-=H+CO32-（二）物料平衡（二）物料平衡(MBE)(补充）补充）在平衡状态时，物质各型体的平衡浓度之和，在平衡状态时，物质各型体的平衡浓度之和，必然等于其分析浓度。必然等于其分析浓度。物质在化学反应中所遵守的物质在化学反应中所遵守的这一规律，称为这一规律，称为物料平衡物料平衡(MBE)。物料平衡规律，平衡时：物料平衡规律，平衡时：Na+0.10 molL-1 HCO3-+H2CO3+CO32-0.10 molL-12024/7/1726Mianyang normal university例：写出含有例：写出含有2.0 10-3mol/LCu(NO3)2和和0.20 mol/L NH3的混合溶液的的混合溶液的MBE。Cu(NO3)2=Cu2+NO3-NH3+H2O=NH4+OH-Cu2+NH3=Cu(NH3)2+Cu2+2NH3=Cu(NH3)22+Cu2+3NH3=Cu(NH3)32+Cu2+4NH3=Cu(NH3)42+Cu2+5NH3=Cu(NH3)52+2024/7/1727Mianyang normal university（三）电荷平衡方程（补充）（三）电荷平衡方程（补充）Charge Balance Equation CBECharge Balance Equation CBE 在平衡状态，溶液中正离子所带电荷总数与在平衡状态，溶液中正离子所带电荷总数与负离子所带电荷总数相等的数学表达式。负离子所带电荷总数相等的数学表达式。例：写出例：写出 c mol/LNaCN溶液的溶液的CBE。Na+,H+,CN-,OH-CBE：2024/7/1728Mianyang normal university例：写出例：写出c mol/L 的的Na2HPO4的的CBE。Na，HPO42，H2PO4，PO43，H，OHCBE：2024/7/1729Mianyang normal university 物料平衡物料平衡电荷平衡电荷平衡质子条件质子条件c(H+)的精确表达式的精确表达式近似式近似式最简式最简式化学平衡关系化学平衡关系近似处理近似处理进一步近似处理进一步近似处理Proton Condition:溶液中溶液中酸失去质酸失去质子的数目子的数目等于碱得等于碱得到质子的到质子的数目数目。Material Balance:物质各型物质各型体的平衡浓体的平衡浓度之和等于度之和等于其分析浓度。其分析浓度。Charge Balance:溶液中正溶液中正离子所带正离子所带正电荷的总数电荷的总数等于负离子等于负离子所带负电荷所带负电荷的总数。的总数。2024/7/1730Mianyang normal university6-3 溶液的酸碱性溶液的酸碱性（掌握）（掌握）一、强酸强碱溶液一、强酸强碱溶液pH计算计算二、一元弱酸弱碱溶液二、一元弱酸弱碱溶液pH计算计算三、多元酸碱溶液三、多元酸碱溶液pH的计算（了解）的计算（了解）四、两性物质的溶液四、两性物质的溶液(了解了解)五、缓冲溶液的五、缓冲溶液的pH计算溶液计算溶液2024/7/1731Mianyang normal university 现以现以HCl为例为例,在在cmolL-1HCl溶液中存在以下离解作用：溶液中存在以下离解作用：该溶液体系该溶液体系CBE为：为：一、强酸一、强酸(强碱强碱)溶液溶液pH计算计算H2O+H2O H3O+OH-HCl H+Cl-H+OH-+Cl-Cl-=c pH=-lgc 近似求解近似求解精确式（精确式（c10-6molL-1）u一般一般HCl溶液浓度溶液浓度c10-6molL-1，忽略水的解离，近似求解。，忽略水的解离，近似求解。2024/7/1732Mianyang normal university 一元强碱溶液一元强碱溶液pH的计算的计算 以以NaOH溶液为例：溶液为例：NaOH Na+OH-CBE:OH-=Na+H3O+c10-6molL-1(可忽略水的解离可忽略水的解离)OH-c pOH-lgc 近似解近似解 c10-6molL-1 H2O+H2O H3O+OH-2024/7/1733Mianyang normal university1、精确公式、精确公式PBE:H+=B-+OH-精确精确公式公式弱酸弱酸:c mol/L HB H+B-H2O+H2O H3O+OH-二、一元弱酸二、一元弱酸(弱碱弱碱)溶液溶液pHpH计算（掌握）计算（掌握）部分解离2024/7/1734Mianyang normal university2、近似公式、近似公式(弱酸初始浓度弱酸初始浓度 c mol/L)平衡时平衡时 近似公式近似公式2 近似公式近似公式12024/7/1735Mianyang normal university最简式最简式说明：说明：c/Ka500 时，最简式所得结果相对误差时，最简式所得结果相对误差2.2%，其准确满足通常计算的要求。，其准确满足通常计算的要求。2024/7/1736Mianyang normal university一元弱碱水溶液的碱度计算一元弱碱水溶液的碱度计算近似式近似式1近似式近似式2 2最简式最简式2024/7/1737Mianyang normal university例例 1 计算计算1.010-4 molL1的的 HAc溶液的溶液的pH值，已知值，已知Ka=1.76 10-5 解：解：又因：又因：=3.4010-5mol/L2024/7/1738Mianyang normal university(略略)将将0.2mol L-1 HAc与与0.2mol L-1 NaOH等体积混等体积混合后，求混合液的合后，求混合液的pH值值(HAc的的 Ka=1.810-5)。2024/7/1739Mianyang normal university 三、多元酸碱溶液三、多元酸碱溶液pHpH的计算的计算 （一）多元弱酸溶液（一）多元弱酸溶液（一）多元弱酸溶液（一）多元弱酸溶液 以二元弱酸（以二元弱酸（H2A）为例。该溶液的）为例。该溶液的PBE为：为：H+=OH-+HA-+2A2-因溶液为酸性，故因溶液为酸性，故OH-可忽略不计，由平衡关系：可忽略不计，由平衡关系：通通常常二二元元酸酸Ka1Ka2，即即第第二二步步电电离离可可忽忽略略，而而且且H2A=c-H+,于是上式可以写为：于是上式可以写为：2024/7/1740Mianyang normal university 求解：求解：与一元弱酸相似（因二元弱酸与一元弱酸相似（因二元弱酸Ka1Ka2）2024/7/1741Mianyang normal university(二二)多元弱碱溶液多元弱碱溶液 也可按一元弱碱处理也可按一元弱碱处理（因二元弱酸（因二元弱酸Kb1Kb2）2024/7/1742Mianyang normal university例例3：计算：计算0.1000 mol.L-1 Na2CO3溶液的溶液的pH值值.解：解：因：因：2024/7/1743Mianyang normal university五、同离子效应和盐效应五、同离子效应和盐效应同离子效应同离子效应 在在弱弱电电解解质质溶溶液液中中，加加入入与与该该弱弱电电解解质质含含有有相相同同离离子子的的强强电电解解质质后后，使使得得弱弱电电解解质质的的电电离离平平衡衡向左移动，从而降低弱电解质电离度的作用。向左移动，从而降低弱电解质电离度的作用。例：例：HAc +NaAc ,HAc的离解度降低。的离解度降低。NH3H2O +NH4Cl，NH3H2O的离解度降低。的离解度降低。HAc +HCl ，HAc的离解度降低。的离解度降低。2024/7/1744Mianyang normal university例例:在在1升升0.1mol/L HAc溶溶液液中中加加入入0.1mol NaAc晶晶体体（体体积积不不变变）,计计算算溶溶液液中中氢氢离离子子浓浓度度及离解度。及离解度。解：解：HAc =H+Ac-初：初：0.1 0 0.1 平：平：0.1-x x 0.1+x x(0.1+x)Ka=1.7610-5 0.1x因因 c/Ka500，故故 0.1+x0.1 0.1x0.1x=1.7610-5 (mol/L)a=1.7610-5/0.1=0.0176%未加未加NaAc时，时，c(H+)=1.3310-3 molL-1 pH=2.88 a=1.33 10-3/0.1 =1.33%2024/7/1745p经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量pStudyConstantly,AndYouWillKnowEverything.TheMoreYouKnow,TheMorePowerfulYouWillBe写在最后谢谢你的到来学习并没有结束，希望大家继续努力Learning Is Not Over.I Hope You Will Continue To Work Hard演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日