5 酸碱反应

KW 1.0 × 10 K b 2 (CO ) = θ = = 2.3 × 10 −8 K a1 4.3 × 10 −7
θ
2− 3
7
θ
−14
4.2 弱酸弱碱水溶液的解离平衡
一元弱酸碱溶液 多元弱酸碱溶液 两性物质 共轭酸碱共存
8
4.2.1 一元弱酸、弱碱水溶液 一元弱酸、
（monoprotic weak acids and base aqueous solution） ） 能给出（或接受）一个质子的物质为一元弱酸（弱碱） 能给出（或接受）一个质子的物质为一元弱酸（弱碱） （1）酸碱的离解平衡 ） HAc+H2O = H3O+ +Ac -
HAc+H2O = H3O+ +Ac -
c(H3O ) / c ⋅ c(Ac ) / c K = θ c(HAc / c )
θ θ a
+
−
θ
Ka 大, 酸的酸性越强。 酸的酸性越强。
NH3+H2O =NH4+ + OH -
c(NH4 ) / cθ ⋅ c(OH− ) / cθ Kb 大, 碱的碱性越强。 θ 碱的碱性越强。 Kb = θ c(NH3 ) / c
HB+H2O = H3O+ +B HB = H+ + B -
的初始浓度为c 的平衡浓度为x 设HB的初始浓度为 amol.L-1 ,H+的平衡浓度为 mol.L-1 ,则： 的初始浓度为 则
HB = H + + B − c eq /c θ
θ Ka
ca − x x2 = ca − x
通常，酸的初始浓度为ca , ca / c θ ≥ 500 θ Ka c ( H ) / c = K a × ca / c
+
x
x
θ
θ
θ
ca > 500 θ Ka x =
θ K a × ca
ca − x ≈ ca
10
弱一元碱
B + H2O=HB+ + OH-
cb / c ≥ 500 θ Kb c(OH ) / c ≈ K b × cb / c
−
θ
θ
θ
θ
11
计算0.1mol.L-1HAc溶液中 溶液中c(H3O+)及离解度。 及离解度。 例2 计算 溶液中 及离解度 HAc Ka =1.8.×10-5 × 解：HAc c =0.1mol.L-1 Ka =1.8×10-5 × (c/c ) / Ka = 5.1×103>500 ×
c(H =
+
)/ cθ =
−5
K
θ a
× ca / c θ
−1
1.8 × 10
× 0.1mol.L
/1.0mol.L
−1
= 1.3 × 10 − 3 pH = 2 . 87 1.3 × 10 − 3 mol.L α = 0.1mol.L − 1
−1
= 1 .3 %
12
计算c(NaCN)=0.10mol⋅L-1 NaCN水溶液的 水溶液的pH 例3 计算 ⋅ 水溶液的 × 值。 Ka (HCN)=6.17×10-10。
共轭酸碱对
(conjugate acid-base pair)
2
两性物质( 两性物质(amphoteric compound) compound)
既能给出质子又能接受质子的物质
两性物质
H2O HS-
酸
H3O+ H 2S
碱
OHS2是否共轭 酸碱对？
3
4.1.2 质子酸碱的强弱
(1) 水的质子自递反应 水的质子自递反应(autoionization of water) H2O +H2O = H3O+ +OH(水的自递反应） 水的自递反应） 水的自递反应
22
溶液时， 如pH=8溶液时，c(H+)=10-8<Ka ， 溶液时
一元弱碱： 一元弱碱：
如已知NH3 pKb =4.75,当溶液的 如已知 当溶液的pH=4.3 时，溶 当溶液的 液中NH3主要的以那种型体存在？ 主要的以那种型体存在？ 液中
23
4.4.4 酸碱缓冲溶液 acid-base buffer solution
c( H 3O + ) / c θ ⋅ c( Ac − ) / c θ θ Ka = θ c( HAc) / c
NH3+H2O = NH4+ + OH -
c( NH 4 ) / c ⋅ c(OH ) / c K = c( NH 3 ) / c θ
θ θ b
+
−
θ
9
(2) 一定浓度的弱一元酸碱水溶液 计算 一定浓度的弱一元酸碱水溶液pH计算
练习
血液中（ 血液中 （ H2CO3—NaHCO3 ） 缓冲对的功能之一是从细 胞组织中迅速地除去运动以后产生的乳酸（ 胞组织中迅速地除去运动以后产生的乳酸（HLac），已 ） 知： Ka (HLac)=8.4×10-4, × Ka1 (H2CO3)=4.3×10-7, Ka2 (H2CO3)=5.6×10-11, × × (1)计算 计算HLac + HCO3- =H2CO3 + Lac- -的平衡常数。 的平衡常数。 计算 (2)正常血液的 正常血液的pH=7.4，分析血液中 2CO3主要的存 正常血液的 ，分析血液中H 在形态。 在形态。 （3）若血液中碳酸的总浓度为 ）若血液中碳酸的总浓度为2.8 ×10-2 mol.L-1，计算血 液中c(H2CO3)和c(HCO3-) 液中 和
5
+
(3) 共轭酸碱对酸碱强弱的关系
① HAc+H2O=H3O++Ac② Ac-+H2O=HAc+OHKa Kb
①+② H2O+H2O=H3O+ + OH- KW ②
Ka .Kb =KW
Ka 大， 共轭碱 b 小 共轭碱K Ka 小， 共轭碱 b 大 共轭碱K
6
例1：计算下列酸（碱）共轭碱酸的酸碱常数 ：计算下列酸（
14
分析H 分析 2PO4-水溶液的酸碱性 H2PO4- + H2O = H3O+ + HPO42- Ka =6.31×10-8 × × H2PO4- + H2O = OH- + H3PO4 Kb =1.41×10-13 Ka > Kb
Ka > Kb Ka < Kb Ka ≈ Kb 酸性 碱性 近中性
HCl、NH4+、HPO42-、H2CO3、[Fe(H2O)6]3+ 、 ——酸 酸 Cl-、NH3、PO43-、HCO3-、[Fe(OH)(H2O)5]2+ ——碱 碱
1
质子酸碱的共轭关系： 质子酸碱的共轭关系：
给出质子或接受质子的能力
共轭酸 共轭碱 + 质子
强酸——弱碱 弱碱 强酸 强碱——弱酸 弱酸 强碱
（1）NH3
θ
=1.7× Kb =1.7×10-5
+ 4
Ka ( NH4+)
Kw K a ( NH ) = θ = 5.7 × 10 −10 Kb
θ
（2）H2CO3
K
-7 a1=4.3×10
K
-11 a2=5.6×10
Kb1 (CO32-) Kb2 (CO32-)
θ KW 1.0 × 10 −14 θ 2− −4 K b1 (CO3 ) = θ = = 1.8 × 10 −11 K a2 5.6 × 10
θ KW 10 −14 θ 解： K（CN ) = θ （ = = 1.62 × 10 − 5 b K a (HCN) 6.17 × 10 −10
c
0.10 cθ = > 500 θ −5 Kb 1.62 × 10
∴
用最简式计算：
c(OH − ) cθ
pOH = 2.90
θ = Kb ×
cb
cθ
= 1.62 × 10 − 5 × 0.10 = 1.27 × 10 − 3
NH4Ac??
17
4.3 酸碱平衡的移动 （shift of acid －base equilibrium） ）
• 同离子效应 同离子效应 • 盐效应 • 缓冲溶液
18
同离子效应（ 4.3.1 同离子效应（colons effect ）
溶液中， 平衡会有什么变化呢？ 在HAc溶液中，加入少量 溶液中 加入少量NaAc平衡会有什么变化呢？ 平衡会有什么变化呢 平衡： 平衡：HAc+H2O= H3O++AcNaAc = Na++Ac结果： 的电离度大大降低。 结果：HAc的电离度大大降低。 在弱酸、 在弱酸、弱碱溶液中加入含有相同离子的强电解 质，从而使其离解度降低的现象，叫同离子效应。 从而使其离解度降低的现象，叫同离子效应。
15
酸性
试分析HCO3-水溶液的酸碱性 试分析
K a1 ( H 2CO3 ) = 4.36 × 10
θ
−7
θ K a2 ( H 2 CO3 ) = 4.68 ×10 −11
Ka =4.68×10-11, × Kb =2.29×10-8 × HCO3-的水溶液显碱性。 的水溶液显碱性。
16
计算公式——最简式 最简式 计算公式
pH = 14-pOH = 14-2.90 = 11.10
13
4.2.3 两性物质
（能给出质子，也能接受质子的物质） 能给出质子，也能接受质子的物质） 常见的两性物质有：酸式盐（ 常见的两性物质有：酸式盐（HCO3-)， ， 弱酸弱碱盐(NH4Ac). 弱酸弱碱盐 两性物质水溶液的酸碱性由什么决定？ 两性物质水溶液的酸碱性由什么决定？