1046水溶液中的酸碱平衡

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,4.6 水溶液中的酸碱平衡,4.6.1,酸碱理论,4.6.2,一元弱酸,(,碱,),的电离平衡,4.6.3,多元弱酸,(,碱,),的电离平衡,4.6.4,酸碱电离平衡的移动及应用,1,4.6.1,酸碱理论,1.,酸碱电离理论,Arrhenius,提出,“,电离学说,”,认为,:,Acid:,在水溶液中电离产生的阳离子全部是,H,+,的化合物,Base:,电离时产生的阴离子全部是,OH,-,的化合物,2,4.6.1,酸碱理论,2.,酸碱质子理论,酸,:,给出质子,(H,+,),的分子或离子,质子给体,碱,:,能与质子结合的分子或离子,质子受体,共轭酸碱对,:,3,4.6.1,酸碱理论,A),酸和碱可以是分子、阳离子或阴离子,如,:,B),有的离子在某对共轭酸碱对中是碱,但在另一对共轭酸碱对中是酸。如,:,4,4.6.1,酸碱理论,另例, H,2,O,在共轭酸碱对,H,2,O,OH,-,中是酸、而在共轭酸碱对,H,3,O,+,H,2,O,中是碱,; HCO,3,-,的共轭碱是,CO,3,2-,、其共轭酸是,H,2,CO,3,; HPO,4,2-,及,H,2,PO,4,-,等都既可作为酸又可作为碱,C),在共轭酸碱对中,酸越强,给出质子的能力越强,它的共轭碱,接受质子的能力越弱,(,碱性越弱,);,反之,5,4.6.1,酸碱理论,例,水溶液中酸性,:,HCl H,3,PO,4, H,2,CO,3, NH,4,+, H,2,O,它们的共轭碱的碱性,:,Cl,-, H,2,PO,4,-, HCO,3,-, NH,3, OH,-,D),酸碱反应的实质是,传递质子,反应总是由较强的酸碱作用,向生成较弱的酸碱方向自发进行,6,4.6.1,酸碱理论,7,4.6.1,酸碱理论,D),H,2,O,的自偶电离和离子积常数,i),H,2,O,的自偶电离和离子积常数,:,简写为,:,平衡常数,:,8,4.6.1,酸碱理论,实验测得,在,298 K,纯水中,称为,“,水的离子积常数,”,.,水电离吸热,温度升高离子积常数增大,.,但,RT,范围内,可近似认为,K,w,= 1,10,-14,9,4.6.1,酸碱理论,ii),溶液的,pH,:,在纯水中加入酸,使溶液,H,+,浓度增大,水的电离平衡向左移动,导致,OH,-,浓度减小,但温度不变时,平衡常数,K,w,不变,所以在任一酸碱溶液中,都有,10,4.6.1,酸碱理论,对上式取负常用对数,并定义,可得,pK,w,= pH + pOH = 14.0 (RT),举例,:,0.1 mol,dm,-3,HCl,溶液,0.1 mol,dm,-3,NaOH,溶液,11,4.6.1,酸碱理论,E),酸碱指示剂,12,4.6.1,酸碱理论,3.,酸碱电子理论,Lewis,“,酸碱电子理论,”,认为,:,酸,:,接受,电子对,的分子、原子团、离子,是电子对受体,碱,:,给出,电子对,的物质,是电子对的给体,13,4.6.2,一元弱酸,(,碱,),的电离平衡,1),弱电解质的电离平衡和电离常数,:,弱电解质部分电离,溶液存在未电离的分子和电离生成的阴阳离子,在一定温度下达到的化学平衡状态,例,CH,3,COOH (HAc),14,4.6.2,一元弱酸,(,碱,),的电离平衡,对于指定的酸,电离平衡常数,K,a,简称该酸的,酸常数,在一定温度下是一常数,下标,a,表示,acid,电离过程吸热,随温度升高,K,a,增大,在接近,RT,范围数值改变不大,可以,298 K,的数据代替,15,4.6.2,一元弱酸,(,碱,),的电离平衡,对于碱氨水的电离, K,b,= 1.7610,-5,:,弱碱的,“,电离平衡常数,K,b,”,“,碱常数,”,下标,b,表示,“,碱,”,(base),16,4.6.2,一元弱酸,(,碱,),的电离平衡,2),电离度,(,离解度,),:,是,“,转化率,”,应用于,“,电离过程,”,的一种具体形式,表示弱电解质在一定条件下的离解百分率,随弱电解质的浓度而变化,i),到达平衡时弱电解质的电离百分率,:,17,4.6.2,一元弱酸,(,碱,),的电离平衡,ii),电离常数与电离度之间关系,:,18,4.6.2,一元弱酸,(,碱,),的电离平衡,例,4.7 (p. 83),3),酸碱度的计算,:,一元弱酸,HA(,一元弱碱,BOH),在,很小的条件下,电离平衡时溶液中,H,+,离子或,OH,-,离子的相对浓度,:,19,4.6.2,一元弱酸,(,碱,),的电离平衡,4),共轭酸碱对间电离常数的关系,:,A,-,+ H,2,O,HA + OH,-,即,20,4.6.2,一元弱酸,(,碱,),的电离平衡,例,4.8 (p. 83),21,4.6.3,多元弱酸,(,碱,),的电离平衡,多元弱酸,(,如,H,2,S, H,2,C,2,O,4, H,3,PO,4,等,),分步电离,22,4.6.3,多元弱酸,(,碱,),的电离平衡,第一级电离平衡常数远远大于第二级常数,溶液中氢离子主要来自第一级电离,且第一级电离产生的,H,+,将抑制第二级电离,计算溶液中的,H,+,浓度时,第二,(,三,),级电离产生的,H,+,可以忽略不计,例,4.9 (p.85),23,4.6.3,多元弱酸,(,碱,),的电离平衡,24,4.6.3,多元弱酸,(,碱,),的电离平衡,25,4.6.3,多元弱酸,(,碱,),的电离平衡,26,4.6.4,酸碱电离平衡的移动及应用,1.,稀释和浓缩对电离平衡的影响,Ac,-,+ H,2,O,HAc + OH,-,正反应为,(,除溶剂水外,),粒子数增多的反应,所以,稀释溶液时,平衡向右,(,正反应方向,),移动,NH,4,+,+ Ac,-,+ H,2,O = NH,3,H,2,O + HAc,反应前后,(,除溶剂水外,),粒子数不变,所以,等温稀释或浓缩溶液对平衡无影响,27,4.6.4,酸碱电离平衡的移动及应用,2.,同离子效应,例,: HAc,溶液中加入强电解质,NaAc,由于,NaAc,全部电离,溶液中,Ac,-,大大增加,从而使,HAc,的电离平衡向左移动,降低了,HAc,的电离度,同离子效应,:,向弱电解质溶液中加入具有共同离子的强电解质,而使电离平衡向左移动,从而降低弱电解质电离度的现象,28,4.6.4,酸碱电离平衡的移动及应用,例,4.10 (p. 86),29,4.6.4,酸碱电离平衡的移动及应用,30,4.6.4,酸碱电离平衡的移动及应用,3.,盐效应,对弱电解质的电离平衡,如,HAc = H,+,+ Ac,-,当加入,NaCl,时,平衡向电离方向移动,电离度增大,盐效应,:,弱电解质溶液中加入强电解质时,该弱电解质的电离度增大,不仅盐可以产生盐效应,任何电解质都会或大或小地引起盐效应,.,在,(,如,NaAc),产生同离子效应的同时,也会有盐效应,.,但同离子效应超过盐效应,31,4.6.4,酸碱电离平衡的移动及应用,4.,缓冲溶液,举例,:,向,1 dm,3,纯水中加,2,滴,(,约,0.1 cm,3,) 1mol,dm,-3,的,HCl/NaOH, pH,显著改变,.,向,1.0 dm,3,的,HAc-NaAc,混合溶液,(0.1 mol,dm,-3,),中加,2,滴,1.0 mol,dm,-3,的,HCl/NaOH,溶液的,pH,几乎不变,32,4.6.4,酸碱电离平衡的移动及应用,能够抵抗外加少量酸、碱或稀释,而本身,pH,不发生显著变化的现象,称为,“,缓冲作用,”,这一溶液称为,“,缓冲溶液,”,弱酸及其盐,(,如,NaAc-HAc, NaHCO,3,-H,2,CO,3,),、多元弱酸酸式盐及其次级盐,(,如,NaH,2,PO,4,-Na,2,HPO,4, NaHCO,3,-Na,2,CO,3,),、弱碱及其盐,(NH,3,H,2,O-NH,4,Cl),的水溶液都有缓冲作用,33,4.6.4,酸碱电离平衡的移动及应用,NaAc-HAc,缓冲溶液,:,HAc=H,+,+Ac,-,平衡浓度 高 高,加少量酸, H,+,浓度,平衡左移受高浓度,HAc,拟制, pH,稳定,加少量碱,中和,H,+,平衡右移受高浓度,Ac,-,拟制, pH,稳定,加少量水,平衡右移受高浓度,Ac,-,拟制, pH,稳定,34,4.6.4,酸碱电离平衡的移动及应用,缓冲溶液,pH,的计算,35,4.6.4,酸碱电离平衡的移动及应用,36,4.6.4,酸碱电离平衡的移动及应用,类似地,对于弱碱及强酸弱碱盐,(,即弱碱及其共轭酸,),构成的缓冲体系,:,缓冲溶液的,pH,取决于两个因素,即,K,a,(,或,K,b,),及,c,酸,r,/c,盐,r,(,或,c,碱,r,/c,盐,r,),值,本节作业,: 15-18(p.96),37,