溶液中的质子酸碱平衡.ppt

1、第九章溶液中的质子酸碱平衡第九章第九章 溶液中的质子酸碱平衡溶液中的质子酸碱平衡9.1 强电解质溶液理论强电解质溶液理论9.2 酸碱质子理论9.3酸碱平衡体系中各组分浓度的计算9.4 酸碱滴定9.5 非水滴定简介9.1.1 电解质的分类电解质的分类强电解质强电解质：在溶液中几乎能完全电离的物质。在溶液中几乎能完全电离的物质。弱电解质弱电解质：在水溶液中仅能部分电离的物质。在水溶液中仅能部分电离的物质。电离度电离度a a：表示弱电解质在平衡状态时的电离程度。：表示弱电解质在平衡状态时的电离程度。a=100%已电离的分子数已电离的分子数 电离前的分子总数电离前的分子总数电解质电解质 化学式化学式

2、电离度电离度 电解质电解质 化学式化学式 电离度电离度 草酸 H2C2O431%碳酸 H2CO30.17%磷酸 H3PO426%氢硫酸 H2S0.07%亚硫酸 H2SO320%溴 酸 H B r O3 0.0 1%氢氟酸 HF15%氢氰酸 HCN0.007%醋酸 HAc1.33%氨水 NH3H2O1.33%几种弱电解质溶液的电离度几种弱电解质溶液的电离度a291K,0.1molL-1）对不同物质，电离度对不同物质，电离度a a反映了电解质的强弱，反映了电解质的强弱，a越大电解质越强。越大电解质越强。溶液浓度溶液浓度（molL-1）H+浓度（浓度（molL-1）电离度电离度a a 1.000.0

3、0420.42%0.100.01331.33%0.010.000424.2%不同浓度醋酸的电离度不同浓度醋酸的电离度（298K）对相同物质，对相同物质，a的大小与浓度有关，的大小与浓度有关，浓度越小，浓度越小，a越大。越大。某几种盐的水溶液的冰点下降情况某几种盐的水溶液的冰点下降情况DTf=Kfm9.1.2 电解质的依数性电解质的依数性几种电解质不同浓度水溶液的几种电解质不同浓度水溶液的i值值i强电解质弱电解质电解质电解质 KCI ZnSO4 HCl HNO3 H2SO4 NaOH Ba(OH)2 表观表观电离度电离度 86 40 92 92 61 91 81 (%)几种强电解质的表观电离度几

4、种强电解质的表观电离度(0.1molL-1,298K)为何有如此误差？为何有如此误差？+德拜德拜和休克尔和休克尔强电解质在水溶液中完全电离强电解质在水溶液中完全电离.+离子的浓度越大离子的浓度越大,离子所带电荷数目越多离子所带电荷数目越多,离子与它的离子氛作用越强离子与它的离子氛作用越强.离离子子氛氛9.1.3 强电解质溶液理论 弱电解质的电离度表示电离了的分弱电解质的电离度表示电离了的分子百分数；子百分数；强电解质的电离度仅反映溶液中离强电解质的电离度仅反映溶液中离子间相互牵制作用的强弱程度，称表观子间相互牵制作用的强弱程度，称表观电离度。电离度。离子强度离子强度 II=mizi212I的单

5、位:molL1例例:求下列溶液的离子强度(1)0.01molL1的BaCl2溶液。(2)0.1molL1盐酸和0.1molL1CaCl2溶液等体积混合后形成的溶液。解解:(1)mBa2+=0.01molkg1mCl=0.02molL1zBa2+=2zCl=1根据I=mizi212I=0.5(0.0122+0.0212)=0.03(molL1)(2)混合溶液中mH+=0.05molL1mCa2+=0.05molL1mCl=0.15molL1zH+=1 zCa2+=2zCl=1根据I=mizi212I=0.5(0.0512+0.0522+0.1512)=0.2(molL1)活度和活度系数活度和活度

6、系数活度活度:电解质溶液中离子实际发挥作用的浓度a=c活度活度系数浓度当溶液的I相同时,离子自身的电荷越高,则的数值越小.I=1.0 104molL1时时离子电荷对活度系数离子电荷对活度系数 的影响的影响离子zi价数 值1价2价3价0.990.950.904价0.83同一离子的值随溶液的I 增大而减小.I(molL1)值1.01031.01021.01010.960.890.78不同不同I值下一价值下一价离子的活度系数离子的活度系数 第九章第九章 溶液中的质子酸碱平衡溶液中的质子酸碱平衡9.1 强电解质溶液理论9.2 酸碱质子理论酸碱质子理论9.3酸碱平衡体系中各组分浓度的计算9.4 酸碱滴定

7、9.5 非水滴定简介不同理论对酸碱的定义不同理论对酸碱的定义酸能电离出H+的物质碱电离出OH-的物质酸酸凡能给出质子的物质凡能给出质子的物质碱碱凡能接受质子的物质凡能接受质子的物质质子理论质子理论电离理论电离理论酸凡能接受电子的物质碱凡能给出电子的物质电子理论电子理论1923年,布朗斯特(Brnsted),劳莱(Lowrey)酸酸:凡是能凡是能给出给出质子质子(H+)的物质。的物质。如:HCl,NH4+,H2PO4碱碱:凡是能凡是能接受接受质子质子(H+)的物质。的物质。如:NH3,HPO42,CO32,Al(H2O)5OH2+9.2.1 酸碱的定义和共扼酸碱对酸碱的定义和共扼酸碱对酸酸 H+

8、碱碱-+ClHHCl-+-+2442HPOHPOH-+-+3424POHHPO+34NHHNH+2333NHCHHNHCH+252362O)Fe(OH)(HHO)Fe(H+422252O)(HFe(OH)HO)Fe(OH)(H共轭酸碱共轭酸碱两性物质两性物质 9.2.2质子质子酸碱反应的实质酸碱反应的实质酸碱半反应酸碱半反应:酸给出质子或碱接受质子的反应酸给出质子或碱接受质子的反应 醋酸在水中的离解：醋酸在水中的离解：半反应半反应半反应半反应1 1 1 1HAcHAc（酸酸酸酸1 1 1 1）AcAc-（碱碱碱碱1 1 1 1）+H+H+半反应半反应半反应半反应2 2 2 2HH+H+H2 2

9、OO（碱碱碱碱2 2 2 2）HH3 3OO+（酸酸酸酸2 2 2 2）HAcHAc（酸酸酸酸1 1 1 1）+H+H2 2O O（碱碱碱碱2 2 2 2）HH3 3OO+（酸酸酸酸2 2 2 2）+Ac+Ac-（碱碱碱碱1 1 1 1）共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对 氨在水中的离解：氨在水中的离解：氨在水中的离解：氨在水中的离解：半反应半反应半反应半反应1 1 1 1NHNH3 3（碱碱碱碱1 1）+H+H+NHNH4 4+（酸酸酸酸1 1 1 1）半反应半反应半反应半反应2 2 2 2HH2 2OO（酸酸酸酸2 2 2 2）OHOH-（碱碱碱碱2 2 2 2）+H+H+NHNH3

10、 3（碱碱碱碱1 1 1 1）+H+H2 2O O（酸酸酸酸2 2 2 2）OHOH-（碱碱碱碱2 2 2 2）+NH+NH4 4+（酸酸酸酸1 1 1 1）共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对共轭酸碱对 9.2.2质子酸碱反应的实质质子酸碱反应的实质酸碱半反应酸碱半反应:酸给出质子或碱接受质子的反应酸给出质子或碱接受质子的反应酸碱反应的实质酸碱反应的实质质子的转移（或得失）质子的转移（或得失）酸的离解：酸的离解：碱的离解：碱的离解：水的自递：水的自递：中和反应：中和反应：H+H+H+H+H+H+水的质子自递常数水的质子自递常数KW=c（H+）c（OH-）=10-14（25）即即 pKW=14（25

11、）H+半径小，电荷密度半径小，电荷密度高，不能单独存在或高，不能单独存在或只能瞬间存在只能瞬间存在 盐的水解反应是质子转移反应盐的水解反应是质子转移反应酸酸I碱碱II酸酸II碱碱IH2O+AcHAc+OH液氨的自偶电离是质子转移反应液氨的自偶电离是质子转移反应NH3+NH3NH4+NH2H+H+酸酸I碱碱II酸酸II碱碱I HClO4在冰在冰HAc中的平衡是质子转移反应中的平衡是质子转移反应酸酸I碱碱II酸酸II碱碱IHClO4+HAcH2Ac+ClO4H+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

12、反应的实质是酸碱反应的实质是质子的转移质子的转移 质子的转移是通过质子的转移是通过溶剂合质子溶剂合质子来实现的来实现的 9.2.3 酸碱的强弱酸碱的强弱酸碱的强弱取决于酸碱本身的性质和溶剂。酸碱的强弱取决于酸碱本身的性质和溶剂。1.当以水为溶剂时，可根据酸碱的电离平衡常数当以水为溶剂时，可根据酸碱的电离平衡常数来判断来判断例如，例如，HAc+H2O=H3O+Ac-Ka=H3O+Ac-HAcKa=H+Ac-HAc或比较：比较：HAcNH4+HS-Ka1.810-55.610-101.110-15这三种酸的强度是：HAcNH4+HS-通常，把通常，把10-2 10-7的酸称为弱酸，的酸称为弱酸，把

13、小于把小于10-7的酸称为极弱酸。的酸称为极弱酸。酸的酸的Ka和其共扼碱的和其共扼碱的Kb的关系是：的关系是：KaKb=Kw故，Ac-NH3S2-Kb5.610-101.810-59.1碱性渐强 2.同一酸碱在不同溶剂中的相对强弱由溶同一酸碱在不同溶剂中的相对强弱由溶剂的性质决定。剂的性质决定。区分效应区分效应：用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来，称为溶剂的“区分效应”。例如：H2O可以区分HCl、HAc酸性的强弱。拉平效应拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的作用，称为溶剂的“拉平效应”。例如：在H2O中HCl、H2SO4和HNO3的强度相同；在液氨中HCl、HAc都是强酸。酸碱的强度酸碱的

14、强度酸碱强度决定于酸碱强度决定于：酸或碱的性质酸或碱的性质溶剂的性质溶剂的性质酸性酸性溶剂碱性溶剂碱性HAcHAc的酸性：的酸性：溶剂的碱性相同溶剂的碱性相同第九章第九章 溶液中的质子酸碱平衡溶液中的质子酸碱平衡9.1 强电解质溶液理论9.2 酸碱质子理论9.3 酸碱平衡体系中各组分浓度的计算酸碱平衡体系中各组分浓度的计算9.4 酸碱滴定9.5 非水滴定简介9.3 酸碱平衡体系中各组分浓度的计算酸碱平衡体系中各组分浓度的计算9.3.1 平衡浓度及分布系数平衡浓度及分布系数9.3.2 酸碱平衡系统的处理方法酸碱平衡系统的处理方法9.3.3 酸碱溶液酸碱溶液H+的计算的计算1.酸度和酸的浓度酸度和

15、酸的浓度酸的浓度酸的浓度：酸的分析浓度，包含未解离的和已酸的分析浓度，包含未解离的和已 解离的酸的浓度解离的酸的浓度 对一元弱酸对一元弱酸：cHAHA+A-酸度酸度：溶液中溶液中H的平衡浓度或活度，通常用的平衡浓度或活度，通常用 pH表示表示pH=-lg H+分布系数分布系数：溶液中某酸碱组分的平衡浓度占其分：溶液中某酸碱组分的平衡浓度占其分 析浓度的分数，用析浓度的分数，用表示表示“”将平衡浓度与分析浓度联系起来将平衡浓度与分析浓度联系起来 HA HA c HA,A-=A-c HA 水溶液中酸碱的分布系数水溶液中酸碱的分布系数 =(某种型体平衡浓度某种型体平衡浓度)/分析浓度分析浓度2.分布

16、系数分布系数HAcHAcKaHAc+H+=分布系数一元弱酸分布系数一元弱酸HAc Ac-H+cHAc=HAc+Ac-HAcHAc=cHAcdefH+=H+Ka HAcHAc+Ac-HAc=Ac-Ac-Ac-=cHAcHAc+Ac-defH+Ka Ka=Ac-分布系数的一些特征分布系数的一些特征 仅是仅是pH和和pKa 的函数，与酸的分析浓度的函数，与酸的分析浓度c无关无关 对于给定弱酸，对于给定弱酸，仅与仅与pH有关有关H+=H+Ka HAH+Ka Ka=A-HA A-1例例 计算计算pH4.00和和8.00时时HAc的的HAc、Ac-解解:已知已知HAc的的Ka=1.7510-5 pH=4.00时时 pH=8.00时时 HAc=5.710-4,Ac-1.0H+HAc=0.85H+Ka Ka Ac-=0.15H+Ka 对于给定弱酸，对于给定弱酸，对对pHpH作图作图分布系数图分布系数图pH HAA-pKa-2.00.990.01*pKa-1.30.950.05 pKa-1.00.910.09*pKa0.500.50 pKa+1.00.090.91*pKa+1.30.050.95 pKa