第四章酸碱平衡与沉淀溶解平衡(1)

Ka
c(HA)≥20Kw
忽略水的解离
学 应 用
c(HA) Ka

500，不忽略，ceq
(HA)

c(HA)

ceq
(A－)

c(HA)

ceq
(H )
化
学
ceq (H+ ) Ka (HA) ceq (HA) Kw
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机
[ceq (H+)]2 Ka (HA) [c(HA) ceq (H+)] Kw

[ceq (H )]2 Ka1 [ceq (H )]
Ka1
Ka2
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机
及
分
析
化 学
（HA－）
ceq (HA－)

Ka1 ceq (H )
湖 南
c(H2A) [ceq (H )]2 Ka1 ceq (H ) Ka1 Ka2
农
业 大
(A2－) ceq (A2－)
Ka
(HA) ceq (A ) ceq (H ) ceq (HA)
湖
南 农 业
（HA）
ceq (HA) c(HA)

ceq (HA) ceq (HA) ceq (A－)

ceq (H ) ceq (H ) Ka
大 学 应
（A－）
ceq (A－) c(HA)

ceq
ceq (A－) (HA) ceq (A－)
用
NH3
H+
NH
+ 4
化 学
OH H+ H2O +H+ H3O+
系
条件式 ceq (H3O+ ) ceq (H2CO3 ) ceq (CO32 ) ceq (NH3 ) ceq (OH )
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机 及
例：写出二弱酸 H2B 溶液的质子条件式
析 化
例：HAc水溶液（以HAc 和水作零水准）
学
OH H+ H2O +H+ H3O
湖 南
A H+ HA
农
ceq (H+ ) ceq (A ) ceq (OH )
业 大
例：NH4HCO3水溶液
学 应
CO32 H+ HCO3 +H+ H2CO3
c
c
应
用 化
[ceq (H )] [ceq (OH－] Kw
学
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无 机
2.溶液的pH
及 水溶液的H+或者OH-浓度的变化会引起水的解离平衡移动. 分
析 化
在纯水有: ceq (H ) ceq (OH)
学 如果在纯水中加入少量的酸或碱形成稀溶液时,当达到新
c(HAc) Ka

0.10 1.8 10－5
500
南 农
ceq (H ) Ka c(HAc) mol L－1 1.8105 0.10 mol L－1
业
1.3103 mol L－1
大
学
pH=3－lg1.3=2.89
应 用
（2）1.0×10－5 mol·L－1 HAc水溶液
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机 （1） Ka c(HA) 20Kw 水的解离较小，可忽略
及 分 析
c(HA) 500，酸的解离较小，可忽略： Ka
化 学
ceq (HA) c(HA) ceq (A－) c(HA)
湖 南
ceq (H+ ) Ka c(HA) 最简公式
农
业 （2） 大
(1.8105)2 41.8105 1.0105
mol L－1
2
南 农
7.2106 mol L－1
业
大
学
pH=6－lg7.2=5.14
应
用
化
学
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机 一元弱碱水溶液的OH－浓度计算:
及
分 析
ceq (OH－) Kb c(B)
化
学

ceq (H2A)

ceq (H2A) ceq (HA－)

ceq (A2－)
湖 南 农 业

1
1 ceq (HA－)

ceq (A2－)
ceq (H2A) ceq (H2A)
大 学 应 用
1

1
Ka1 ceq (H
)

K K a1 a2 [ceq (H )]2
化 学 系

[ceq (H )]2
析 化 学
Ka1
(H2A)
ceq (HA－)ceq (H ) ceq (H2A)
湖
HA－ (aq) H + (aq) + A2－(aq)
南 农 业 大
Ka2
(H2A)

ceq (A2－)ceq (H+ ) ceq (HA－)
学 应
H2A (aq) 2H + (aq) + A2－(aq)
用
化 学
析
化 学
象 HCl、HAc、NH4+、H2SO3、[Al(H2O)6]3+等都能 给出质子，都是酸；
湖
南 农
Cl-与HCl为共轭酸碱对,HAc与Ac-为共轭酸碱对.
业 大 4.1.2 酸碱反应
学 应
酸碱反应的实质是两对共轭酸碱对之间质子的转递。
用
化 学
HCl(酸)＋NH3 (碱) Cl－ (碱) ＋ NH4+ (酸)
南 农
⑵ 一元弱碱的离解：
业
大 学
B(aq) + H2O(l) BH+ (aq) + OH－(aq)
应 用 化
Kb
(B) ceq (BH ) ceq (OH ) ceq (B)
学
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无 机
(3)
多元弱酸的离解：分步进行
及 分
H2A (aq)
H + (aq) + HA－(aq)
南
农
业 HCO－3 (aq) + H2O(l) OH－(aq) + H2CO3(aq)
大
学 应 用 化
Kb2
(CO32- )

ceq
(H2CO3) ceq (OH－) ceq (HCO－3 )

2.4 10－8
学
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无 机 4.1.5.酸碱的强度、共轭酸碱对与 Ka Kb
K K a1 a2
学 应
c(H2A) [ceq (H )]2 Ka1 ceq (H ) Ka1 Ka2
用
化 学
(H2A) （HA－） (A2－) 1
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机 及
4.2.3 酸（碱）水溶液酸度的计算
分 1.一元弱酸水溶液：设分析浓度为 cHA 的一元弱酸水溶液
Ka Ka1 Ka2
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机 (4) 多元碱的离解：分步进行
及
分 析
CO32－(aq) + H2O(l) OH－(aq) + HCO－3 (aq)
化 学
湖
Kb1
(CO32- )

ceq (HCO－3 ) ceq (OH－) ceq (CO32－)
1.810－4

ceq
Ka (H )

Ka
用
化
显然有： （HA） （A－） 1
学
系 一元弱碱，只要将解离常数和浓度相应替换即可
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无 2.多元弱酸（碱）水溶液中各型体的分布系数 机
及 例 H2A H2A达解离平衡时有三种型体：H2A、HA-、A2分
析
化 学

(H2A)

ceq (H2A) c(H2A)
常温时（25℃) pH pOH 14
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无 4.1.4.酸碱的离解及离解平衡常数： 机
及 ⑴ 一元弱酸的离解：
分
析 HA（aq） + H2O（l） H3O（+ aq） + A－（aq）
化 学
湖
Ka
HA ceq (A ) ceq (H )
ceq (HA)
(HA) ceq (OH－) ceq (A－)
大 学
ceq (H ) ceq (OH－)
应
用 化
即 Ka (HAc) Kb (Ac ) Kw
学
则 pKa (HAc) pKb (Ac ) pKw
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机
及
分 析 化
H3PO4
－H+ ,Ka1 H+ ,Kb3
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机 4.1.3 水的解离与溶液的pH
及
分 1.水的解离
析
化
水作为重要的溶剂,既有接受质子又有提供质子的能
学
湖 力, 因此在水中存在水分子间的质子转移反应.
南 农
H2O
H OH
业
大 学
水的离子积常数关系
Kw
ceq (H ) ceq (OH ) 1.0 1014
ceq (H+ ) ceq (H3PO4 ) ceq (OH ) ceq (H2PO4 ) 2ceq (PO34 )
学
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机 4.2.2 酸度对弱酸（碱）各型体分布的影响
及 分
1.一元弱酸（碱）水溶液中各型体的分布系数
析 化 学
例：A = H＋+A－
学
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机 例 计算常温下浓度分别为0.10 mol·L－1与1.0×10－5 mol·L－1 及
分 HAc水溶液的pH值。 已知 Ka HAc 1.810－5
析 化 解：（1）0.10 mol·L－1 HAc水溶液
学 湖
Ka c(HAc) 1.8105 0.10 20Kw
H2PO－4
－H+ ,Ka2 H+ ,Kb2
学
湖 南
HPO24－
－H+ ,Ka3 H+ ,Kb1
PO34－
农
业
大 学
Ka1 Kb3 Ka2 Kb2 Ka3 Kb1 Kw
应
用
化
学
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无 机
4.2 酸碱水溶液酸度的计算
及 分
4.2.1 质子条件式
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机
及
分
析
化 学
第四章
湖 南
酸碱平衡与沉淀溶解平衡
农
业
大
学
应
用
化
学
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无 机
4.1 酸碱质子理论
及 分
4.1.1 质子酸碱的定义
析 化 酸：凡是能给出质子的物质都是酸 H+ H2S
学 碱：凡是能接受质子的物质都是碱 OH - 、 S2-
湖 南
分
析
c(H3O+ ) c(OH ) c(HB ) 2c(B2 )
化
学 湖
例：写出NaH2PO4的质子条件式
南 农
OH H+ H2O +H+ H3O+
业 大
HPO24 H+ H2PO4 +H+ H3PO4
学 应
PO34 2H+
用 化
湖 南 农
的平衡时 ceq(H) ceq(OH) 但 ceq (H) ceq(OH－) Kw 溶液中H+ 浓度的大小反映了溶液酸碱性的强弱
业 大
pH lgceq (H )
学 应
与pH相对的还有pOH，即 pOH lgceq (OH－)
用
pH pOH pKw
化
学 系
及
分 析 化
ceq (H+ ) Ka

(Ka )2 4Ka c(HA) 2
近似公式
学 湖 （3）Ka c(HA) 20Kw
水的解离不能忽略，
南 农 业
c(HA) 500，酸的解离较小忽略： Ka
大 学
ceq (HA) c(HA) ceq (A－) c(HA)
应
用 化
ceq (H+ ) Ka c(HA) Kw
两性物质： 既能给出质子又能接受质子的物质
农
业
HA(酸） H+ A (碱）
大
学 共轭酸碱对：只相差一个质子
应
用 例如:HA 与A-为一对共轭酸碱对 化
学
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机
[Al(H2O)6 ]3 H+ [Al(H2O)5 (OH)]2
及 分
HPO
2 4
H+ PO34
化 学
Ka c(HAc) 1.810－5 1.0 10－5 20Kw
系
c(HAc) 1.010－5 Ka 1.810－5 500
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机
及
分
析 化
ceq (H ) Ka

(Ka )2 4Ka c(HAc) 2
mol L－1
学 湖
1.8105
湖 南
ceq (OH－) Kb

(Kb )2 4Kb c(B) 2
农
业
大
ceq (OH－) Kb c(B) Kw
学
应
用
化
学
系
第四章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
无
机 及
例
计算常温下0.10mol·L－1NaCN水溶液的pH值。
分 析
解:查表 Kb (CN－) 1.6 10－5
析
化 学
其PBE为 ceq (H ) ceq (A－) ceq (OH－)
湖
南 农 业
ceq (H+ ) Ka
(HA) ceq (HA) Kw
ceq (H+ )
ceq (H+ )
大
学 应
即 ceq (H+ ) Ka (HA) ceq (HA) Kw 精确计算式
用
化
学
及 分
例： HA (酸) 与 A－(碱)
析 化
HA (aq) H + (aq) + A－(aq)
Ka (HA)
学 湖
A－(aq) + H 2O(l) HA (aq) + OH－(aq) Kb (A)
南 农 业
Ka
(HA) Kb
(A
)

ceq
(A ) ceq (H ceq (HA)
)

ceq