第八章弱酸和弱堿的解離平衡

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1、18.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解8.3 電解質(zhì)溶液理論和酸堿理電解質(zhì)溶液理論和酸堿理論的發(fā)展論的發(fā)展第 8 章 酸堿解離平衡(Acid-Base Dissolution Equilibrium)第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡Acid-Base Dissolution Equilibrium28.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡8.1.1 一元弱酸、堿的解離平衡1、解離平衡常數(shù)a. 解離平衡解離平衡 (Dissolution Equilibriu

2、m)HAc(aq) + H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq)(HAc)/)/(Ac)/O(H(HAc)3accccccK3Ka ：一元弱酸解離常數(shù)(Dissolution Constant of Weak Acid)簡寫簡寫(HAc)(Ac)O(H(HAc)3acccK第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡對于一元弱堿的解離平衡： NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH -(aq) )(NH)(OH)(NH)(NH3-43bcccK4第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解

3、離平衡Kb (NH3)：一元弱堿的解離常數(shù) (Dissolution Constant of Weak Base)b. 計算公式計算公式以HAc為例： 假定HAc的初始濃度為c mol/L，達到平衡時c(H+)為xmol/L，依據(jù)化學平衡的有關(guān)知識可以得出：5 c 0 0c-x x x起始濃度/(molL-1)平衡濃度/(molL-1)HAc(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + Ac(aq) / )-/( (HAc)(Ac)O(H(HAc)22-3acxxcxcccK（條件：c 400Ka )第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡6

4、2、解離度、解離度(HAc)100%(HAc)O(H%100 a3cKcc溶液中原電解質(zhì)分子數(shù)已解離的電解質(zhì)分子數(shù)（Ka =c2)a-3)(Ac)O(HcKcc即：(Degree of Dissolution)第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡7 說明：說明：Ka和和均可表示酸的強弱，但均可表示酸的強弱，但隨隨c而變，而而變，而Ka只是溫度的函數(shù)，在只是溫度的函數(shù)，在溫度一定時，是一個常數(shù)，它不隨溫度一定時，是一個常數(shù)，它不隨c而變。而變。第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡8 例：計算2

5、98K時0.10molL-1 HAc 溶液中H3O+,Ac- HAc,OH- pH, (Ka =1.810-5)。HAc(aq)+H2O(l) H3O+ (aq) +Ac(aq)解：解： )L(mol 101.3 101.80.1 (HAc)(Ac)O(H1 -3-5-a-3cKccc(HAc)=0.1-c(H3O+)0.1(molL-1)第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡9)L(mol107.7 101.3101)(OH112-3-14-c1.3%100%0.1101.3 100%(HAc)O(H3-3ccpH = -lgc(H3O+)=

6、2.89第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡10對于一元弱堿：條件：(c 400 Kb ) )(NH)(OHb4-cKcc100%)(NH)(OHb3-cKcc第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡11例：已知298K下0.200molL-1氨水的解離度為0.934%,計算溶液中OH-的濃度和氨的解離常數(shù)Kb 。c(OH-)=c(NH3) =0.200 0.934% =1.8710-3 molL-1 解解:=c(OH-)/c(NH3)100%=0.934%522b1077.1%934.01%)

7、934.0(2 .0-1 cK第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡12 在弱酸或弱堿溶液中,加入與其具有相同離子的易溶強電解質(zhì),而使平衡向左移動,弱電解質(zhì)的解離度降低的現(xiàn)象稱為同離子效應(yīng)。（a） 定義定義(Common Ion Effect)3、同離子效應(yīng)第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡13結(jié)果：Ac-濃度增大，平衡左移，HAc解離度減小，酸性減弱，這就是同離子效應(yīng)。HAc(aq) + H2O(l) H3O+(aq ) +Ac-(aq)加入強電解質(zhì)NaAc(s) Na+(aq) + Ac

8、- (aq) H2O(l)例如在平衡體系中第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡14結(jié)果：NH4+濃度增大, 平衡左移, NH3解離 度減小，這也是同離子效應(yīng)。 NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)NH4Cl(s) NH4+(aq) + Cl-(aq)H2O(l)加入強電解質(zhì)又如在平衡體系中第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡15（b）計算）計算 比較在比較在純純0.10molL-1HAc和在和在0.10molL-1HAc中加入中加入NaAc晶體，使晶體，使N

9、aAc濃度為濃度為0.10molL-1時的時的c(H3O+)，并做出結(jié)論。并做出結(jié)論。-33(H O )1.310100%100%1.3%(HAc)0.1cc解：解： 純純0.10molL-1HAc )L(mol 101.3 101.80.1)(Ac)O(H1-3-5-a-3cKcc第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡16在0.10molL-1HAc中加入NaAc晶體起始濃度起始濃度/(molL-1) 0.1 0.1平衡濃度平衡濃度/(molL-1) 0.1-x x 0.1+xHAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq) +Ac-(aq)x

10、= Ka =1.810-50.018%100%0.1101.8100%(HAc)O(H53ccxxxcccK0.10)(0.10(HAc)(Ac)O(H(HAc)-3a0.1x0.10c(H3O+)=1.810-5molL-1第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡178.1.2 水的解離平衡和溶液的水的解離平衡和溶液的pH1. 水的離子積常數(shù)水的離子積常數(shù) H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH- (aq)水的自身解離平衡Kw =c(H3O+)c(OH-)=1.010-14平衡常數(shù)表達式：平衡常數(shù)表達式：Kw =c(H3O+

11、)c(OH-)KW 為水的離子積常數(shù)(Ion-product for Water)298.15K時時第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡18在純水中，在純水中，c(H3O+)與與c(OH-)相等；相等；若在純水中加入某種電解質(zhì)若在純水中加入某種電解質(zhì)(HCl、NaOH)形成稀溶液，形成稀溶液，c(H3O+)c(OH-)，但但c(H3O+)c(OH-)=Kw 的關(guān)系依然成立。的關(guān)系依然成立。第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡19平衡常數(shù)平衡常數(shù)Kw 的性質(zhì)的性質(zhì) B、水的離子積常數(shù)不隨濃度變

12、，隨溫度、水的離子積常數(shù)不隨濃度變，隨溫度的升高而增大。的升高而增大。 A、 一定溫度下，水中一定溫度下，水中H3O+濃度與濃度與OH-濃濃度的乘積為一常數(shù)；度的乘積為一常數(shù)； 如100純水：Kw =5.4310-13第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡202. 溶液的溶液的pH（1） 定義定義水溶液的pH就是該溶液所含氫離子濃度的負對數(shù)。pOH = -lgc(OH-) pH =-lgc(H3O+)Kw =c(H+)c(OH-)=1.010-14 pKw =pH+pOH=14.0025 C：令令第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1

13、弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡21（2） 性質(zhì)性質(zhì)表示水溶液中酸堿性強弱的標度，pH越小，酸性越強。（3） 范圍范圍僅表示氫離子或氫氧根離子濃度1molL-1以下的溶液的酸堿性。（4） 應(yīng)用應(yīng)用第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡22常見液體的常見液體的pH 名名 稱稱 pH 名名 稱稱 pH胃液胃液1.0 2.0唾液唾液6.4 7.5檸檬酸檸檬酸2.4牛奶牛奶6.5醋醋3.0純水純水7.0葡萄汁葡萄汁3.2血液血液7.35 7.45橙汁橙汁3.5眼淚眼淚7.4尿液尿液4.8 7.5氧化鎂乳氧化鎂乳10.6暴露在空暴露在空氣中的水氣

14、中的水5.5第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡23（1） 組成組成有機弱酸或有機弱堿。（2） 作用原理作用原理HIn(aq)+H2O(l) H3O+(q) +In-(aq)3. 酸堿指示劑酸堿指示劑第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡24 當溶液H+離子濃度發(fā)生變化時，平衡發(fā)生移動，導致指示劑結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使指示劑顏色發(fā)生變化，這就是指示劑的變色原理。(HIn)(In)O(H (HIn)3cccK第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡2

15、5（3） 變色范圍變色范圍HIn(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + In-(aq)(HIn)(In)O(H (HIn)-3cccK(HIn)(In )O(H (HIn)-3cccK若若顯堿式色顯堿式色pH pK (HIn)+110(HIn)-(Incc第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡261(HIn)(In-cc若若pH pK (HIn)1變色范圍：pH=pK (HIn)1若若顯酸式色1 .0(HIn) )(In-ccpH=pK (HIn)理論變色點第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿

16、的解離平衡27常用的酸堿指示劑常用的酸堿指示劑指示劑指示劑變色范圍變色范圍 顏色顏色(酸酸/堿堿) pK (HIn)甲基橙3.1-4.4紅/黃 3.4甲基紅4.4-6.2紅/黃 5.2酚酞8.0-9.6無/紅 9.1溴百里酚藍6.0-7.6黃/藍7.3第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡一般說來指示劑的變色范圍越窄越好一般說來指示劑的變色范圍越窄越好。288.1.3 多元弱酸的解離平衡多元弱酸的解離平衡a. 解離平衡解離平衡 (Dissolution Equilibrium)多元酸的解離是分步進行的：H3PO4(aq) + H2O (l) H

17、2PO4- (aq) + H3O+ (aq)H2PO4- + H2O HPO42- + H3O+3-433-4243a1107.1)PO(H)O(H)PO(H)PO(HcccK8-423-2443a2106.3)PO(H)O(H)(HPO)PO(HcccK第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡29酸性強弱酸性強弱 H3PO4 H2PO4- HPO42-Ka1 Ka2 Ka313-243-3443a3104.8)(HPO)O(H)(PO)PO(HcccKHPO42-+ H2O PO43- + H3O+溶液中溶液中H3O+主要來自第一步解離平衡，主

18、要來自第一步解離平衡，c(H3O+)的計算可按一元弱酸處理。的計算可按一元弱酸處理。第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡30c. 計算公式計算公式以以H2S為例：為例：Ka2 = 1.310-13H2S(aq)+H2O(l) H3O+(l) + HS-(aq)HS-(aq) + H2O(l) H3O+(l) + S2-(aq)Ka1=1.110-7S)(H)(HS)O(H S)(H 2-32a1cccK)(HS)(S)(H S)(H -22a2cccK第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡31

19、故 c(H+)c1(H+) 多元弱酸中多元弱酸中純二元弱酸中純二元弱酸中混合酸中混合酸中a1)(Hc Kcc(S2-) Ka2232a21a-2) O(H S)(H)(SccKKc由于 Ka1 Ka2與初始濃度無關(guān)（條件：c 400Ka )第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡32例：計算0.100molL-1H2S溶液中的H3O+，OH-，S2- 濃度和溶液pH 。（1）c(H3O+)7-23-a1101.32S)(H)O(H)(HScccKH2S(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + HS-(aq) HS-(aq) + H2O (

20、l) H3O+(aq) + S2-(aq) 15-3-2a2101 .7)(HS)O(H)(ScccK解：解：第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡333.94)O(H-lgpH3c)L(mol 108.7 101.15101)(OH1 -11-4-14-c（2）c(OH-)L(mol 101.15 1032. 11 . 0)(HS )O(H1 -4-7a1-3c Kcc第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡34 HS- (aq) +H2O(l) H3O+ (aq) + S2- (aq) 起始濃

21、度/(molL-1) 1.1510-4 1.1510-4 0 平衡濃度/(molL-1) 1.1510-4-x 1.1510-4+x xc(S2-)Ka2=7.110-15 (molL-1)a215-4-4-15-3-2a2 107.1 )-10(1.15 )10(1.15 107.1)(HS)O(H)(SKxxxxcccK （3）c(S2-) 第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡35例：在飽和例：在飽和H2S溶液中（溶液中（0.1molL-1）加入）加入HCl使?jié)舛葹槭節(jié)舛葹?.1molL-1, 計算計算c(S2-)。1 -18232a2a

22、1-2Lmol101)O(HS)(H )(SccKKc解：解：第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡3650 mLHAcNaAcc(HAc) = c(NaAc) =0.10moldm-3 pH = 4.74加入1滴(0.05ml) 1moldm-3 HCl加入1 滴(0.05ml)1moldm-3 NaOH50 ml 純水純水 pH =7pH = 4.75pH = 3pH = 11pH = 4.738.1.4 緩沖溶液緩沖溶液1. 定義定義 緩沖溶液：能抵抗外來少量強酸或強堿或稍緩沖溶液：能抵抗外來少量強酸或強堿或稍加稀釋，而使溶液的加稀釋，而

23、使溶液的pHpH基本不變的溶液?；静蛔兊娜芤?。第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡372. 組成組成NH3 NH4+，PO43- HPO42-HAc NaAcHCO3- CO32-H3PO4 H2PO4-弱酸 共軛堿：弱堿 共軛酸：第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡38 由于存在大量Ac-，對平衡產(chǎn)生同離子效應(yīng)，平衡左移，HAc解離度減小。 緩沖溶液中存在了大量的抗酸成分和大量的抗堿成分。3. 緩沖原理少量少量大量大量加入強電解質(zhì)在平衡體系中HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)

24、+Ac-(aq)大量大量NaAc(s) Na+(aq) + Ac-(aq)H20(l)大量大量第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡39(HAc)(Ac)O(H(HAc)3acccK若在緩沖溶液中加入少量強酸HClHAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac-(aq)結(jié)果：結(jié)果：c(Ac-)略有減小，c(HAc)略有增加，比值基本不變，c(H3O+)基本不變，pH基本不變。移項)(Ac(HAc)(HAc) )O(Ha3ccKc第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡大量的Ac-與H+反應(yīng)，

25、生成解離度很小的HAc。40HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac-(aq)c(H3O+)略有減少, c(HAc)略有減少；c(Ac-)略有增加，比值基本不變；c(H3O+)基本不變， pH基本不變。結(jié)果：結(jié)果：若在緩沖溶液中加入少量強堿NaOH)(Ac(HAc)(HAc) )O(Ha3ccKc第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡41HAc(aq)+H2O(l) H3O+(l) + Ac-(aq)4. 緩沖溶液緩沖溶液pH值計算值計算共軛堿）酸）(lgppHaccK共軛酸）堿）(lg p14pHor bccK )(Ac(HAc)

26、lgppHaccK 由于HAc解離度很小, 加之同離子效應(yīng),使HAc解離度更小, 故c(HAc), c(Ac-)可認為是其原始濃度。 )(Ac(HAc)(HAc) )O(Ha3ccKc第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡42例：若在例：若在50.00mL0.150molL-1NH3(aq)和和0.200molL-1NH4Cl組成的緩沖溶液中，加入組成的緩沖溶液中，加入0.100mL1.00molL-1的的HCl，求加入，求加入HCl前后前后溶液的溶液的pH各為多少？各為多少？解：解：加入加入HCl前前c(B)c(BH+)pH = 14 pKb

27、 - lg =14-(-lg1.810-5)+lg =9.26+(-0.12) = 9.140.1500.200第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡43加入加入HCl后后11L0.0020molLmol50.100.1001.00(HCl)cNH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq)加入加入HCl前濃前濃度度/(molL-1)0.1500.200平衡濃度平衡濃度/(molL-1)0.200+0.0020+xx0.150-0.0020-x加入加入HCl后初始后初始濃度濃度/(molL-1)0.150-0.00200.

28、200+0.00205108 . 1148. 0)202. 0(xxxx = 1.310-5 c(OH-) = 1.310-5 pOH = 4.89 pH = 9.11第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡44衡量緩沖溶液的緩沖能力大小的尺度稱為緩沖能力。5. 緩沖能力緩沖能力(容量容量)濃度：共軛酸堿的濃度要適當?shù)拇?，其緩沖能力才能足夠的大。 （2）影響因素）影響因素)()(lgppHa共軛堿酸ccK （1）定義）定義(Buffer Capacity)第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡45

29、比值：緩沖組分的比值為11，才有最大的緩沖能力，此時pH = pKa 。有效緩沖范圍有效緩沖范圍 通常比值在1 10 10:1之間有足夠的緩沖能力，此時)()(lgppHa共軛堿酸ccK pH = pKa 1所以：緩沖溶液的pH應(yīng)在緩沖范圍內(nèi)且盡可能接近緩沖溶液的pK a 。最大緩沖容量最大緩沖容量第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡46常用的緩沖溶液常用的緩沖溶液弱酸弱酸共軛堿共軛堿pKapH范圍范圍鄰苯二甲酸鄰苯二甲酸氫鉀2.881.93.9醋酸醋酸鈉4.753.75.8 磷酸二氫鈉 磷酸氫二鈉7.206.28.2氯化銨氨水9.258.3

30、10.2磷酸氫二鈉磷酸鈉12.311.313.3第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡47例：求例：求300mL0.50molL-1H3PO4和和500ml 0.50molL-1NaOH的混合溶液的的混合溶液的pH 。解：解： 先分析反應(yīng)先分析反應(yīng)生成生成0.15molNaH2PO4余下余下0.10molNaOH生成生成0.10molNa2HPO4余下余下0.05molNaH2PO4得到 H2PO4- HPO42- 緩沖溶液。0.15molH3PO40.25molNaOH反應(yīng)反應(yīng)繼續(xù)反應(yīng)繼續(xù)反應(yīng)第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱

31、酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡48H2PO4-(aq)+H2O(l) HPO42-(aq) + H3O+(aq)Ka2 = 6.210-8c(H2PO4-) = molL-10.05000.800c(HPO42-) = molL-10.1000.800pH = pKa2 - lg =-lg6.210-8-lg =7.21+0.30=7.51c(H2PO4-)c(HPO42-)0.05000.100計算：計算：第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡49緩沖溶液的應(yīng)用緩沖溶液的應(yīng)用 工業(yè)應(yīng)用工業(yè)應(yīng)用 農(nóng)業(yè)應(yīng)用農(nóng)業(yè)應(yīng)用 科研應(yīng)用科研應(yīng)用 生物

32、學應(yīng)用生物學應(yīng)用第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.1 弱酸和弱堿的解離平衡弱酸和弱堿的解離平衡50第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解8.2 鹽的水解鹽的水解8.2.1 水解平衡常數(shù)水解平衡常數(shù)1.弱酸強堿鹽弱酸強堿鹽（離子堿的水解，溶液呈堿性）（離子堿的水解，溶液呈堿性） )(Ac)(OH(HAc)(Ac-hcccK以NaAc為例：Ac-(aq) + H2O(l) HAc(aq) + OH-(aq) 51可以利用多重平衡原則可以推導出：whaKKKhK稱為水解常數(shù)。2. 強酸弱堿鹽強酸弱堿鹽（離子酸水解溶液呈酸性）（離子酸水解溶液呈酸性） 以以NH4Cl

33、為例：為例：NH4+(aq) + H2O(l) NH3 (aq) + H3O+(aq) 第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解52第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解 )(NH)(H)(NH)(NH434hcccK同樣可以得到：3. 弱酸弱堿鹽弱酸弱堿鹽以NH4Ac為例：NH4+ + Ac- + H2O NH3H2O + HAcwhbKKK533-4+-3-+-4(NH ) (HAc)(NH ) (Ac )(NH ) (HAc) (H ) (OH )(NH ) (Ac ) (H ) (OH )hhabccKccccccccccKK K211

34、211ln()KHKRTT鹽類水解為吸熱過程，由：可得：可得：升高溫度可以促進水解的進行。升高溫度可以促進水解的進行。第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解548.2.2 水解度及水解平衡的計算水解度及水解平衡的計算1、單水解過程的計算NH4+(aq) + H2O(l) NH3 (aq) + H3O+(aq) c 0 0起始濃度起始濃度/(molL-1) c-x x x平衡濃度平衡濃度/(molL-1)3h442 (NH ) (H )(NH) (NH )ccKcxcx第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解55水解常數(shù)很小，則：c-xc2hxK

35、chxK c()hwbKKc HhccK c即：水解度h為：+(H )whbK ccK cK第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解56同理可以求出強堿弱酸鹽的水解情況：-(OH )whaK ccK cK()hwaKKc OHhccK c從計算公式可以看出：鹽的初始濃度對水解有 影響。第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解571、平衡常數(shù)的影響 （1）水解平衡常數(shù)或弱酸或弱堿的離解平衡 常數(shù)； （2）溫度對平衡常數(shù)的影響（水解一般為吸 熱過程）2、外界條件的影響（溫度不變時） （1）鹽的起始濃度； （2）溶液酸度。影響水解平衡的因素有：第第8

36、8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解58NH4+ (aq) + H2O (aq) NH3 (aq) + H3O+ (aq)例：計算例：計算0.10molL-1NH4Cl溶液的溶液的pH和和NH4+的解離度。的解離度。(Kb (NH3)=1.810-5) 314561(H O )0.1 1.0 101.8 107.5 10(mol L )hccK解解:第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解59344(H O )(NH )100%(NH )0.0075%chc5.12)O(HlgpH3c第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解6

37、0c(Ac-) = 0.1-7.510-6 0.1(molL-1)pH = 14 - pOH=8.88pOH = - lgc(OH -) = 5.12解解:例：計算例：計算0.10molL-1NaAc溶液的溶液的c(OH-)，pH和和c(Ac-)。(K a(HAc)=1.810-5)14-5-6-10.1 1.0 10(OH )1.8 107.5 10 (mol L )hccK第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解612、雙水解過程的計算、雙水解過程的計算以MA為例：M+ + H2O MOH + H+ A- + H2O HA + OH-c(H+) = c(MOH) -

38、 c(HA)+(MOH) (H )(M )(M )whbKccKKc第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解62+(M )(MOH)(H )wbKcK c-(HA) (OH )(A )(A )whaKccKKc第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解-+-(A )(A ) (H )(HA)(OH )waaK ccccK cK將其帶入： c(H+) = c(MOH) - c(HA)63第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解+-+(M )(A ) (H )(H )(H )wbaK ccccK cK+-(M )(H )(A )

39、wabaK K ccKKc整理后可得：進行化簡得：+(H )wabK KcK64第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解 在一定的條件下，弱酸弱堿鹽水溶液的H+與鹽溶液濃度無關(guān)，只與相應(yīng)酸或堿的解離常數(shù)有關(guān)。3. 酸式鹽（既電離又水解）酸式鹽（既電離又水解）2a1a3)O(HKKc65例：求例：求0.1molL-1NaHCO3溶液的溶液的pH。解：解：)L(mol104.42104.7104.2 )O(H19117-2a1a3 KKc第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.2 鹽的水解鹽的水解668.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿電解質(zhì)溶液理論及酸堿 理論的發(fā)展理論的發(fā)展

40、第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展8.3.1 強電解質(zhì)溶液理論電解質(zhì)：在水溶液里或熔化狀態(tài)下能夠?qū)?電的化合物。 強電解質(zhì)：在水中幾乎全部解離 。弱電解質(zhì)：在水中僅部分解離 。67電離度大小的影響因素：濃度 溫度100%已解離的分子數(shù)溶液中原有該弱電解質(zhì)分子總數(shù)電離度（）第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展1、離子強度離子強度 1923年，Debye 及Hckel提出強電解質(zhì)溶液理論。68 觀點：強電解質(zhì)在溶液中是完全電離的，但是由于離子間的相互作用

41、，每一個離子都受到相反電荷離子的束縛，這種離子間的相互作用使溶液中的離子并不完全自由，其表現(xiàn)是：溶液導電能力下降；溶液導電能力下降；電離度下降；電離度下降；依數(shù)性異常。依數(shù)性異常。第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展69bi ：溶液中第i種離子的濃度，Zi：第i種離子的電荷 離子強度 I 表示了離子在溶液中產(chǎn)生的電場強度的大小。 離子強度越大，正負離子間作用力越大。 21()2iiIbZ離子強度離子強度I：衡量溶液中正、負離子的作用情況。衡量溶液中正、負離子的作用情況。第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)

42、溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展70 活度：指有效濃度，即單位體積電解質(zhì)溶液中表現(xiàn)出來的表觀離子有效濃度，即扣除了離子間相互作用的濃度。以a（activity）表示。 f：活度系數(shù)，稀溶液中， f 1； 極稀溶液中，f 接近1。af c 2、活度與活度系數(shù)活度與活度系數(shù)第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展71規(guī)律： 離子強度越大，離子間相互作用越顯著，活度系數(shù)越??； 離子強度越小，活度系數(shù)約為1。稀溶液接近理想溶液，活度近似等于濃度。 離子電荷越大，相互作用越強，活度系數(shù) 越小。 第第8 8章章 酸堿

43、解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展72第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展3、鹽效應(yīng)（1） 定義： 在弱酸或弱堿溶液中,加入不含相同離子的易溶強電解質(zhì),而使平衡向右移動,弱電解質(zhì)的解離度增大的現(xiàn)象稱為鹽效應(yīng)。（2） 原因： 易溶強電解質(zhì)的加入,溶液中離子強度增大，使離子間相互作用增強。738.3.2 酸堿質(zhì)子理論第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展(Proton Theory of Acid-Bas

44、e)1. 酸堿的定義酸堿的定義 凡是能給出質(zhì)子(H3O+)的物質(zhì)都是酸酸 凡是能得到質(zhì)子(H3O+)的物質(zhì)都是堿堿既能給出質(zhì)子又能得到質(zhì)子的物質(zhì)是兩兩性物質(zhì)性物質(zhì)如如: : HCl HAC NH4+ Fe(H2O)63+如如: : Cl- AC- CO32- NH3 Fe(H2O)5(OH)2+ 如如: : HCO3-, H2O742. 酸堿反應(yīng)的術(shù)語酸堿反應(yīng)的術(shù)語l根據(jù)酸堿定義，酸失去質(zhì)子變成堿，堿得到質(zhì)子變成酸共軛關(guān)系。通式酸酸 H+ + 堿堿酸堿半反應(yīng)l因質(zhì)子得失而相互轉(zhuǎn)化的每一對酸堿共軛酸堿對共軛酸堿對。 (conjugated pair of acid-base)第第8 8章章 酸堿

45、解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展75酸總是較堿多一個正電荷，酸堿可以是酸總是較堿多一個正電荷，酸堿可以是分子，陽離子，陰離子。分子，陽離子，陰離子。H2PO4- H+ + HPO42-NH4+ H+ + NH3 Fe(H2O)63+ H+ + Fe(H2O)5(OH)2+例如第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展763. 酸堿的強弱：酸堿的強弱： 給出質(zhì)子能力強的叫強酸； 接受質(zhì)子能力強的叫強堿。酸堿強度：根據(jù)給出或接受質(zhì)子的能力大小來 確定。拉平效應(yīng)：將不同強度的酸拉

46、平到溶劑化質(zhì)子 水平的效應(yīng)。分效應(yīng)：能區(qū)分酸、堿強度的效應(yīng)。 第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展774. 酸堿反應(yīng)的實質(zhì)酸堿反應(yīng)的實質(zhì)是質(zhì)子的轉(zhuǎn)移。是兩個共軛酸堿對共同作用的結(jié)果。是兩個酸堿半反應(yīng)組成一個酸堿總反應(yīng)。堿堿2 + H+ 酸酸2酸酸1 H+ + 堿堿1酸酸1 + 堿堿2 酸酸2 + 堿堿1+）5. 酸堿反應(yīng)的方向強酸強酸+強堿強堿 弱酸弱酸+弱堿弱堿第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展78例：例：HAc在水溶液中的解離是一個在水溶液中的解

47、離是一個HAc與與H2O的酸堿反應(yīng)。的酸堿反應(yīng)。酸堿半反應(yīng)酸堿半反應(yīng)酸堿半反應(yīng)酸堿半反應(yīng)共軛酸堿對共軛酸堿對HAc Ac-H2O H3O+共軛酸堿對共軛酸堿對HAc(aq) H+(aq)+Ac-(aq)H2O(l)+H+(aq) H3O+(aq)HAc(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + Ac-(aq)HAc(aq) H+(aq) + Ac-(aq)總反應(yīng)總反應(yīng)簡寫簡寫第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展79例：例：NH3在水溶液中的解離也是一個酸堿反應(yīng)。在水溶液中的解離也是一個酸堿反應(yīng)。酸堿半反應(yīng)酸堿半反應(yīng)H

48、2O OH-酸堿半反應(yīng)酸堿半反應(yīng)NH3 NH4+NH3 (aq) + H+ (aq) NH4+ (aq)H2O (l) H+ (aq) + OH- (aq)酸堿總反應(yīng)酸堿總反應(yīng)NH3 (aq) + H2O(l) NH4+ (aq) +OH- (aq)共軛酸堿對共軛酸堿對共軛酸堿對共軛酸堿對第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展80例：鹽類的水解實際上是一個離子的酸例：鹽類的水解實際上是一個離子的酸堿反應(yīng)。堿反應(yīng)。酸堿總反應(yīng)酸堿總反應(yīng)酸堿總反應(yīng)酸堿總反應(yīng)Ac - + H2O HAc+OH -NH4+ +H2O NH3 +H3O

49、+ NaAc Na+ +Ac -H2O(l)NH4Cl NH4+ +Cl-H2O(l)第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展81擴大了酸堿物質(zhì)的范疇擴大了酸堿反應(yīng)的范疇例：HCl與NH3的反應(yīng)無論是在溶液中還是在氣相中或是在非水溶劑苯中，其實質(zhì)都是質(zhì)子轉(zhuǎn)移，最終生成NH4Cl。HCl + NH3 NH4+ + Cl-優(yōu)越性：優(yōu)越性：局限性：局限性：所定義的酸必須含有可解離 的氫原子，不包括那些不交 換質(zhì)子而具有酸性的物質(zhì)。第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的

50、發(fā)展82第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展8.3.3 酸堿溶劑體系理論 美國科學家Franklin在阿氏電離理論的基礎(chǔ)上，提出了溶劑理論。立論：立論：在溶劑中（不僅是水）電解質(zhì)解離。概念：凡在溶劑中能解離出溶劑正離子的 物質(zhì)為酸；凡在溶劑中能解離出溶 劑負離子的物質(zhì)為堿。83第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展例如，液態(tài)NH3中有：2NH3(l) NH4+ + NH2- NH4Cl在液氨中：NH4Cl NH4+ + Cl- NH4Cl為酸NaNH2在

51、液氨中：NaNH2 NH2- + Na+ NaNH2為堿酸堿反應(yīng)實質(zhì)：NH4+ + NH2- 2NH3(l)NH4Cl + NaNH2 NaCl + 2NH3 該理論是電離理論的擴展，但不能解釋無溶劑的體系。848.3.4 酸堿電子理論酸堿電子理論 凡是能接受電子對的分子、離子物種稱為酸； 凡是能給出電子對的分子、離子物種稱為堿。1. 酸堿的定義酸堿的定義2. 酸堿反應(yīng)的實質(zhì)酸堿反應(yīng)的實質(zhì) 電子接受體與電子給予體之間形成以配位共價鍵結(jié)合的酸堿配合物的反應(yīng)。第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展85電子對接受體電子對接受體 電

52、子對給予體電子對給予體 形成配位鍵形成配位鍵 H+ + OH - H OH酸酸 + 堿堿 酸堿配合物酸堿配合物Cu2+ + 4 NH3 NH3 Cu NH3NH3NH32+第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展863. 酸堿類型酸堿類型所有的金屬陽離子及H+元素原子未達到8電子構(gòu)型的分子如BF3、AlCl3能提供電子對的負離子：F 、Cl 、I、OH能提供電子對的中性分子：H2O、NH3含雙鍵和共軛體系的化合物：苯第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展87

53、4Lewis的酸堿電子理論的優(yōu)缺點：的酸堿電子理論的優(yōu)缺點： 優(yōu)點：優(yōu)點：一切化學反應(yīng)都可概括為酸堿一切化學反應(yīng)都可概括為酸堿 反應(yīng)。反應(yīng)。 缺點缺點：太籠統(tǒng)，不易掌握酸堿的特太籠統(tǒng)，不易掌握酸堿的特 性；無法判斷酸堿性的強弱。性；無法判斷酸堿性的強弱。第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡8.3 電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展電解質(zhì)溶液理論及酸堿理論的發(fā)展88A) 0.010molL-1HClB) 0.010molL-1H2SO4C) 0.010molL-1HAcD) 0.010molL-1H2C2O41. 下列溶液中，下列溶液中，pH最小的是（最小的是（ ）第第8 8章章 酸堿解離平衡酸

54、堿解離平衡自檢測題自檢測題892. 將將pH=5.00的強酸與的強酸與pH=13.00的強堿溶的強堿溶液等體積混合，則混合溶液的液等體積混合，則混合溶液的pH為（為（ ）A) 9.00B) 8.00C) 12.70D) 5.00第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡自檢測題自檢測題90A) NaAcB) Na2CO3C) Na2SD) Na3PO43. 下列溶液的濃度均為下列溶液的濃度均為0.100molL-1, 其中其中c(OH-)最大的是（最大的是（ ）第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡自檢測題自檢測題91在在1.0LH2S飽和溶液中加飽和溶液中加0.10mL0.010molL-1

55、HCl, 下列式子正確的是（下列式子正確的是（ ）B) c(Cl-) 1.010-6molL-1C) c(H+)=2c(S2-)122a,2Lmol)SH(2)S() KcA)S()SH()SH()SH()(H D)222a,22a,1ccKKc第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡自檢測題自檢測題92血液的組成及緩沖作用血漿血漿 55%血細胞血細胞 45%第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡化學視野化學視野93血漿血漿55%組成及百分比組成及百分比主要作用主要作用水：水：90%轉(zhuǎn)運物質(zhì)的溶劑轉(zhuǎn)運物質(zhì)的溶劑無機鹽：無機鹽：0.9%Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Cl-,HCO3-,HP

56、O42-,H2PO4-維持滲透平衡，維持滲透平衡，酸堿平衡，酸堿平衡，調(diào)節(jié)膜的透性調(diào)節(jié)膜的透性血漿蛋白：血漿蛋白：7%9%纖維蛋白質(zhì)纖維蛋白質(zhì)白蛋白白蛋白球蛋白（抗體）球蛋白（抗體）維持滲透平衡，維持滲透平衡，酸堿平衡，酸堿平衡，免疫免疫血液轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：血液轉(zhuǎn)運的物質(zhì)：營養(yǎng)物質(zhì)（如葡萄糖、脂肪酸、維生素）營養(yǎng)物質(zhì)（如葡萄糖、脂肪酸、維生素）代謝廢物代謝廢物呼吸氣體（呼吸氣體（O2和和CO2）激素激素血液的組成及緩沖作用第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡化學視野化學視野94血液的組成及緩沖作用第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡化學視野化學視野95第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡化學視野化學視野96第第 8 章章第7題第8題第10題第13題第15題第16題第17題第第8 8章章 酸堿解離平衡酸堿解離平衡本章習題本章習題