第六章 酸碱理论与解离平衡-2008
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(完整版)第6章酸碱理论与解离平衡习题及全解答
第6章 酸碱理论与解离平衡习题及全解答1. 根据酸碱质子理论，判断下列物质那些是酸，那些是碱，哪些是两性物质，哪些是共轭酸碱对？HCN,H 3AsO 4,NH 3,HS —,HCOO —,[Fe(H 2O)6]3+，CO 32-，NH 4+，CN —，H 2O ，H 2PO 4—，ClO 4—，HCO 3—，NH 2-NH 2（联氨），[Zn(H 2O)6]2+,PH 3,H 2S,C 2O 42—,HF,HSO 3—,H 2SO 3答：酸：HCN, H 3AsO 4, [Fe(H 2O)6]3+, NH 4+, H 2O, [Zn(H 2O)6]2+, H 2S, HF, H 2SO 3, HS —, H 2PO 4—, HCO 3—, HSO 3—，H 2O碱：NH 3, CO 32—,CN —,ClO 4—,NH 2-NH 2, PH 3, C 2O 42—, HCOO —, HS —, H 2PO 4—, HCO 3—, HSO 3—，H 2O两性：HS —, H 2PO 4—, HCO 3—, HSO 3—，H 2O共轭酸碱对：NH 3-NH 4+, HCO 3——CO 32—, HSO 3——H 2SO 3, HS ——H 2S,HCN-CN —2. 在酸碱质子理论中为什么说没有盐的概念？下列各物质是质子酸还是质子碱？指出它们的共轭物质。
Ac —,CCl 4,[Al(H 2O)6]3+,[Al(H 2O)4(OH)2]+,HC 2O 4—,HPO 42—答：在酸碱质子理论中，盐也可以看作是离子酸或离子碱，故没有盐的概念。
酸： HC 2O 4—,HPO 42—，[Al(H 2O)6]3+, (共轭碱：C 2O 42—,PO 43—，[Al(H 2O)5(OH)]2+)碱：Ac —,CCl 4,SO 2,[Al(H 2O)4(OH)2]+,（共轭酸： HAc,[Al(H 20)5(OH)] 2+）3.根据酸碱质子理论：酸越强，其共轭碱就越 __________ ；碱越强，其共轭酸就越 ________ 。
6第六章 酸碱平衡
例如： HAc 在水中为弱酸， 但在液氨中为强酸！
酸碱的强弱 用 Ka 和Kb(电离平衡常数）来表征
在水溶液中, HAc电离： HAc + H2O = H3O+ + AcHAc 酸电离常数
[H3O ][Ac ] Ka [HAc]
Ac –碱电离常数
Ac H2O HAc OH
[HAc][OH ] Kb [Ac ]
一些“溶液”的pH值 ： 人血液 雨 葡萄酒 胃液 7.4 5.7 3.4 1.3 牛奶 番茄汁 柠檬汁 6.8 4.2 2.2
人血液 pH 超出±0.4将有生命危险。
pH 标度适用范围: 0 ≥ pH ≥ 14.0
1 ≥ [ H+]≥ 1 10-14 如超出此适用范围，应使用c(H+) 或 c(OH-)
四、酸碱反应的实质—质子传递 酸1 + 碱2 ＝ 碱1 + 酸2 HAc +H2O = Ac- +H3O+ 电离反应 NH3 + H2O = NH4+ +OHHCl + NH3=NH4+ + Cl中和反应 Ac- + H2O = HAc + OH水解反应 NH4+ + H2O = NH3 + H3O+
酸碱指示剂
借助颜色变化指示溶液酸碱性的物质，称为 “酸碱指示剂”。
6.3 弱酸弱碱的电离平衡
电离度：电离平衡时电解质的解离百分率。
从理论上讲，强电解质的 ＝ 1 ，弱电解质 的<<1。
表示电解质在指定条件下电离的程度（类似于 “化学平衡”讨论中的“转化率”），它不但与 K有关，而且与电解质的起始浓度有关。
酸碱理论
酸碱理论查看“酸碱理论”的最新版∙历史版本：2 编辑时间：2008-08-02 14:33:33 作者：不3不4∙内容长度：3450字图片数：14个目录数：6个∙修改原因：新增内容美化页面∙评审意见：页面美观内容丰酸碱理论阐明酸、碱本身以及酸碱反应的本质的各种理论。
最早提出酸、碱概念的是英国R.玻意耳。
法国A.L.拉瓦锡又提出氧是所有酸中普遍存在的和必不可少的元素，英国H.戴维以盐酸中不含氧的实验事实证明拉瓦锡的看法是错误的，戴维认为：“判断一种物质是不是酸，要看它是否含有氢。
”这个概念带有片面性，因为很多有机化合物和氨都含有氢，但并不是酸。
德国J.von李比希弥补了戴维的不足，为酸和碱下了更科学的定义：“所有的酸都是氢的化合物，但其中的氢必须是能够很容易地被金属所置换的。
碱则是能够中和酸并产生盐的物质。
”但他不能解释为什么有的酸强，有的酸弱。
这一问题为瑞典S.A.阿伦尼乌斯解决。
目录∙•质子理论∙•路易斯酸碱理论∙•其他酸碱理论∙•酸碱食物合理搭配∙•相关条目∙•参考资料酸碱理论-质子理论1923年丹麦科学家J.N.布仑斯惕和英国科学家T.M.劳里同时提出酸碱质子理论:酸(A)是具有给出质子倾向的物质,而碱(B)是具有接受质子倾向的物质，例如：相差一个质子的两种物质（即A和B）叫共轭酸碱对。
按照这个理论,HCl、H3PO4是分子酸,NH嬃、Al(H2O)扟是阳离子酸,H2PO嬄是阴离子酸；而NH3是分子碱,Al(OH)(H2O)崬是阳离子碱，H2PO嬄、Cl-是阴离子碱。
有些物质（如H2PO嬄）在某一共轭酸碱对（如 H3PO4-H2PO嬄）中是碱，而在另一共轭酸碱对(H2PO嬄-HPO娸)中是酸。
酸给出质子的倾向愈强，则其共轭碱接受质子的倾向愈弱；若碱接受质子的倾向愈强，则其共轭酸给出质子的倾向愈弱。
质子传递反应只能发生在两个共轭酸碱对之间：若A(1)是强酸,B(2)是强碱，则质子传递反应向右进行；若B(1)、A(2)是弱碱和弱酸，则质子传递反应也能向右进行。
第六章酸碱平衡
H O + HAc 2
+ NH H O 3 2
+ H O Ac 3 +
在氨水溶液中加入NH4Cl；
+ NH + 4 OH
这种在弱酸或弱碱水溶液中加入含有相同离子的易 溶性强电解质，使弱酸或弱碱的解离度降低的现象 称为同离子效应。 例题
若在醋酸溶液中加入不含相同离子的强电解 质： + H O A H O + 3 + HAc 2 由于离子强度I增大，导致溶液中离子间 的相互作用增大，使HAc的解离度略有增大。 这种效应称为盐效应。 解释：
不同温度下，纯水的pH值： 25℃时，Kw＝1.0×10－14，pH=7.00 T＞25 ℃， Kw ＞ 1.0×10－14， [H+] ＞1.0×10-7， pOH=-lg[OH-] 判断题：pH＜7的溶液一 水溶液： 定是酸性溶液。 K [ H][ OH ] W pH＜7.00
两边取负对数， pK pH pOH W
25℃时，pH+pOH=14
返回
第三节
弱酸弱碱电离平衡
（一）一元弱酸在水中的质子转移平衡 （二）一元弱碱在水中的质子转移平衡 （三）共轭酸碱对的Ka与Kb之间的关系 （四）多元弱酸(碱)在水溶液中的质子转移 平衡 （五）质子转移平衡的移动
（六）酸碱水溶液中相关离子浓度的计算
返 回
（一）一元弱酸在水中的质子转移平衡 一元弱酸HB在水中的质子转移平衡反应式： HB＋H2O＝H3O＋＋B－ 在一定温度下，Ki与 [H O ] [ B ] 3 Ki [H2O ]为常数。 [HB] [H 2O] [H ][B ] Ka [HB] Ka称为酸的质子转移平衡常数，酸的解离平衡 常数，简称酸常数。其大小与酸本身的性质、温度 有关。T增大，酸常数如何变化？ Ka越大，酸越容易失去质子，酸的酸性越强。 问题：是否溶液的酸度也越强？
+ NH H O 3 2
+ H O Ac 3 +
在氨水溶液中加入NH4Cl；
+ NH + 4 OH
这种在弱酸或弱碱水溶液中加入含有相同离子的易 溶性强电解质，使弱酸或弱碱的解离度降低的现象 称为同离子效应。 例题
若在醋酸溶液中加入不含相同离子的强电解 质： + H O A H O + 3 + HAc 2 由于离子强度I增大，导致溶液中离子间 的相互作用增大，使HAc的解离度略有增大。 这种效应称为盐效应。 解释：
不同温度下，纯水的pH值： 25℃时，Kw＝1.0×10－14，pH=7.00 T＞25 ℃， Kw ＞ 1.0×10－14， [H+] ＞1.0×10-7， pOH=-lg[OH-] 判断题：pH＜7的溶液一 水溶液： 定是酸性溶液。 K [ H][ OH ] W pH＜7.00
两边取负对数， pK pH pOH W
25℃时，pH+pOH=14
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第三节
弱酸弱碱电离平衡
（一）一元弱酸在水中的质子转移平衡 （二）一元弱碱在水中的质子转移平衡 （三）共轭酸碱对的Ka与Kb之间的关系 （四）多元弱酸(碱)在水溶液中的质子转移 平衡 （五）质子转移平衡的移动
（六）酸碱水溶液中相关离子浓度的计算
返 回
（一）一元弱酸在水中的质子转移平衡 一元弱酸HB在水中的质子转移平衡反应式： HB＋H2O＝H3O＋＋B－ 在一定温度下，Ki与 [H O ] [ B ] 3 Ki [H2O ]为常数。 [HB] [H 2O] [H ][B ] Ka [HB] Ka称为酸的质子转移平衡常数，酸的解离平衡 常数，简称酸常数。其大小与酸本身的性质、温度 有关。T增大，酸常数如何变化？ Ka越大，酸越容易失去质子，酸的酸性越强。 问题：是否溶液的酸度也越强？
无机化学课件第6章 酸碱理论与解离平衡
共轭碱 -H+ NH3
两性物质 +H+ NH4Ac
NH4+ + H2O NH3 + H3O+ Ac－ + H2O HAc + OH－
共轭酸 HAc
无机化学
6.1 酸碱理论
小结：酸碱反应的类型
① 酸碱中和反应是质子转移反应
H+
H3O+(aq) + OH-(aq)
2H2O (l)
无机化学
6.1 酸碱理论
NH3+·CH2·COOH
NH3+·CH2·COO－+H2O NH2·CH2·COO－ + H3O+ Ka = 1.56×10－10 NH3+·CH2·COO－+ H2O NH3+·CH2·COOH +OH－ Kb′= 2.24×10－12
无机化学
两性物质4---弱酸弱减盐---如：NH4Ac
凡能接受质子H+的分子或离子是碱。
实例：HAc
H+ + Ac－（反应不能独立存在）
实质：HAc + H2O 2。质子传递反应
H3O+ + Ac－
通式： 酸1 + 碱2 酸2 + 碱1
H+ 无机化学
质子传递反应说明： （1）口诀1：有碱才有酸，有酸才有碱。 酸半反应---酸给出质子形成共轭碱的反应 碱半反应---碱接受质子形成共轭酸的反应 质子传递反应由酸半反应和碱半反应组成，
6.1.1 酸碱理论的发展
人们对酸碱的认识经历了一个由浅入深、由低级到 高级的认识过程。 ◆ 最初
酸：有酸味，能使蓝色石蕊试纸变红的物质 碱：有涩味、滑腻感，使红色石蕊试纸变蓝，并能与酸
无机化学第6章酸碱理论与解离平衡
无机化学
6.2 弱酸弱碱的解离平衡
（2） 溶液的 ） 溶液的pH pH = -lgc(H3O+) pOH = -lgc(OH-) 298K的纯水中： 的纯水中： 的纯水中 KӨw = c(H+) c(OH-) = 1.0×10-14 × 等式两边同取负对数： 等式两边同取负对数： pKӨw = pH +pOH = 14.00
无机化学
6.1 酸碱理论
6.1.2 酸碱质子理论 (1) 定义 定义:
的分子或离子。 酸：凡是能释放出质子(H+)的分子或离子。 凡是能释放出质子 的分子或离子 碱：凡是能与质子(H+)结合的分子或离子。 结合的分子或离子。 凡是能与质子 结合的分子或离子 质子酸) 质子的给予体； 即：酸(质子酸 —— 质子的给予体； 质子酸 质子碱) 质子的接受体。 碱(质子碱 —— 质子的接受体。 质子碱 两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质。 两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质。
无机化学
6.1 酸碱理论
酸碱反应的实质是酸碱之间以共价配键相结合， 酸碱反应的实质是酸碱之间以共价配键相结合，生 是酸碱之间以共价配键相结合 成酸碱配合物的过程，并不发生电子转移。 成酸碱配合物的过程，并不发生电子转移。 H ∣ HCl + :NH3 → [H—N→H]+ + Cl∣ H F ∣ BF3 + :F- → [F—B←F]∣ F NH3 ↓ Cu2+ + 4:NH3 → [H3N→Cu←NH3]2+ ↑ NH3 无机化学
H+ (aq) + OH－(aq)
∅ KW = c(H3O+ ) ⋅ c(OH− )
1、水的质子自递反应是吸热反应，故水的离子积随 、水的质子自递反应是吸热反应， 温度的升高而增大。 的纯水中： 温度的升高而增大。298K的纯水中：c(H+) = c(OH-) 的纯水中 =1.0×10-7mol·L-1 × KӨw = c(H+) c(OH-) = 1.0×10-14 × 2、任何稀水溶液中同时存在H+和OH–，且 、任何稀水溶液中同时存在 KӨw = c(H+) c(OH-)
6.2 弱酸弱碱的解离平衡
（2） 溶液的 ） 溶液的pH pH = -lgc(H3O+) pOH = -lgc(OH-) 298K的纯水中： 的纯水中： 的纯水中 KӨw = c(H+) c(OH-) = 1.0×10-14 × 等式两边同取负对数： 等式两边同取负对数： pKӨw = pH +pOH = 14.00
无机化学
6.1 酸碱理论
6.1.2 酸碱质子理论 (1) 定义 定义:
的分子或离子。 酸：凡是能释放出质子(H+)的分子或离子。 凡是能释放出质子 的分子或离子 碱：凡是能与质子(H+)结合的分子或离子。 结合的分子或离子。 凡是能与质子 结合的分子或离子 质子酸) 质子的给予体； 即：酸(质子酸 —— 质子的给予体； 质子酸 质子碱) 质子的接受体。 碱(质子碱 —— 质子的接受体。 质子碱 两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质。 两性物质：既能给出质子又能接受质子的物质。
无机化学
6.1 酸碱理论
酸碱反应的实质是酸碱之间以共价配键相结合， 酸碱反应的实质是酸碱之间以共价配键相结合，生 是酸碱之间以共价配键相结合 成酸碱配合物的过程，并不发生电子转移。 成酸碱配合物的过程，并不发生电子转移。 H ∣ HCl + :NH3 → [H—N→H]+ + Cl∣ H F ∣ BF3 + :F- → [F—B←F]∣ F NH3 ↓ Cu2+ + 4:NH3 → [H3N→Cu←NH3]2+ ↑ NH3 无机化学
H+ (aq) + OH－(aq)
∅ KW = c(H3O+ ) ⋅ c(OH− )
1、水的质子自递反应是吸热反应，故水的离子积随 、水的质子自递反应是吸热反应， 温度的升高而增大。 的纯水中： 温度的升高而增大。298K的纯水中：c(H+) = c(OH-) 的纯水中 =1.0×10-7mol·L-1 × KӨw = c(H+) c(OH-) = 1.0×10-14 × 2、任何稀水溶液中同时存在H+和OH–，且 、任何稀水溶液中同时存在 KӨw = c(H+) c(OH-)
第六章酸碱反应及酸碱平衡
H+
H2O(l)+H2O(l)
酸(1) 碱(2)
H3O+(aq) +OH－(aq)
酸(2) 碱(1)
10
③ 盐类水解反应也是离子酸碱的质子转移反应。 例如NaAc水解：
H+
Ac－+H2O 碱(1) 酸(2) NH4Cl水解：
H+
OH－ + HAc 碱(2) 酸(1)
NH + H2O 酸(1) 碱(2)
θ K a ( HAc)
[c( Ac - ) / c θ ][c( H 3O + ) / c θ ] [c( HAc) / c θ ]
1.8 10 -5
θ K a 1.76 10-5 (实验测定）
15
溶剂对酸碱强弱的影响：
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HAc，HCN酸性的强弱。
17
溶剂的区分效应 (Differentialing Effect)
HClO4 + HAc(l) H2Ac+ + ClO4-
K a 1.58 10
-6
H2SO4 + HAc(l) HCl + HAc(l)
H2Ac+ + SO42H2Ac+ + ClH2Ac+ + NO3-
K a 6.31 10 -9 K a 1.58 10 -9
Kb1Ө = 2.3 × 10-2
HPO42- + H2O = OH - + H 2PO4-
Ka2 = 6.2 ×
HPO42+ H2O = H3O
H2O(l)+H2O(l)
酸(1) 碱(2)
H3O+(aq) +OH－(aq)
酸(2) 碱(1)
10
③ 盐类水解反应也是离子酸碱的质子转移反应。 例如NaAc水解：
H+
Ac－+H2O 碱(1) 酸(2) NH4Cl水解：
H+
OH－ + HAc 碱(2) 酸(1)
NH + H2O 酸(1) 碱(2)
θ K a ( HAc)
[c( Ac - ) / c θ ][c( H 3O + ) / c θ ] [c( HAc) / c θ ]
1.8 10 -5
θ K a 1.76 10-5 (实验测定）
15
溶剂对酸碱强弱的影响：
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HAc，HCN酸性的强弱。
17
溶剂的区分效应 (Differentialing Effect)
HClO4 + HAc(l) H2Ac+ + ClO4-
K a 1.58 10
-6
H2SO4 + HAc(l) HCl + HAc(l)
H2Ac+ + SO42H2Ac+ + ClH2Ac+ + NO3-
K a 6.31 10 -9 K a 1.58 10 -9
Kb1Ө = 2.3 × 10-2
HPO42- + H2O = OH - + H 2PO4-
Ka2 = 6.2 ×
HPO42+ H2O = H3O
0601-02酸碱质子理论与酸碱平衡
酸 HCl NH4+ H2SO4 HSO4－ H2PO4－
质子 + 碱 H+ + C1－ H+ + NH3 H+ + HSO4－ H+ + SO42－ H+ + HPO42－
共轭酸碱：
酸给出H+后成为碱，碱接受 H+后成为酸，互 为共轭关系；共轭酸碱之间只差一个H+。
特点： 1）具有共轭性
第六章 酸碱平衡与酸碱滴定
1
本章学习要求
①弄清各种概念；
②学会正确应用[H+]计算公式；
理解和掌握酸碱滴定原理，并能运用所
学知识解决实际问题。
6.1 酸碱制粒理论
6.2 弱酸弱碱的解离平衡 6.3 缓冲溶液
6.4 酸碱滴定法
3
6.1
酸碱质子理论
酸——能电离出H+的物质 碱——电离出OH-的物质 酸——凡能接受电子的物质 碱——凡能给出电子的物质
解： NH 4 + - NH 3 为共轭酸碱对，故 pK b = 14.00 - pK a = 14.00 - 9.24 = 4.76
例2：计算HS-的pKb值。
解： HS -为两性物质，K b 是它作为碱的离解常数，即 HS- + H 2 O H 2S + OH 其共轭酸是H 2S。HS -的K b即S2-的K b2 ,可由H 2S的K a1求得。 又附表 H 2S的pK a1 ,为7.05，故 pK b2 = 14.00 - pK a1 = 14.00 - 7.05 = 6.95
c 是活度， 是活度系数，c是浓度 和c单位均可采用mol / L
影响电离度（解离平衡）的因素：
第六章 酸碱平衡
第三节
弱酸弱碱电离平衡
（一）一元弱酸在水中的质子转移平衡 （二）一元弱碱在水中的质子转移平衡 （三）共轭酸碱对的Ka与Kb之间的关系 （四）多元弱酸(碱)在水溶液中的质子转移 平衡 （五）质子转移平衡的移动
（六）酸碱水溶液中相关离子浓度的计算
返 回
（一）一元弱酸在水中的质子转移平衡 一元弱酸HB在水中的质子转移平衡反应式： HB＋H2O＝H3O＋＋B－ 在一定温度下，Ki与 [H3O ] [B ] Ki [H2O ]为常数。 [HB] [H2O] [H ] [B ] Ka [HB] Ka称为酸的质子转移平衡常数，酸的解离平衡 常数，简称酸常数。其大小与酸本身的性质、温度 有关。T增大，酸常数如何变化？ Ka越大，酸越容易失去质子，酸的酸性越强。 问题：是否溶液的酸度也越强？
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（四）多元弱酸(碱)在水溶液中的质子转移平衡 特点：在水溶液中的解离是分步进行的。
H3P O4 + H2O H2P O4- + H2O HP O42- + H2O
H3O H3O
+
+
H2P O4HP O423P O4
H3O+ +
+
+
[H2 PO4 ][H3O ] Ka1 6.92103 [H3PO4 ]
K W [H ] ([H ] [B ]) KW [B ] [H ] (4) [H ]
KW [H ] ([H ] ) [H ] 将(4)代入(1)中，K a KW c ([H ] ) [H ] K a K W 化简：K a c K a [H ] [ H ]2 K W [H ]
酸碱理论与解离平衡
酸碱的定义
01
阿累尼乌斯酸碱理论
认为凡是在水溶液中电离出的阳离子全部是氢离子的物质就是酸，电离
出的阴离子全部是氢氧根离子的物质就是碱。
02 03
酸碱质子理论
认为凡是可以释放质子（氢离子）的任何物质（分子或离子）都是酸； 凡是能接受质子的任何物质都是碱。简单地说，酸是质子的给予体，而 碱是质子的接受体。
在生物化学中的应用
1 2
生物酶活性
酸碱解离平衡在生物化学中具有重要应用，如酶 的活性受pH值影响，可以通过调节pH值来控制 酶促反应的速度。
生物分子结构
生物分子如蛋白质、核酸等在酸碱环境中会发生 解离和结合，从而影响其结构和功能。
3
生物代谢过程
酸碱平衡对于生物体的正常代谢过程至关重要， 如酸碱平衡失调可能导致代谢紊乱和疾病。
详细描述
酸解离常数通常用$K_a$表示，其计算公式为$K_a = frac{[H^+][A^{}]}{[HA]}$，其中$[H^+]$、$[A^{-}]$和$[HA]$分别表示氢离子、酸根离子和 未解离的酸的浓度。
碱解离常数的计算
总结词
碱解离常数是描述碱解离能力的参数， 其值越大表示该碱的解离能力越强。
VS
详细描述
碱解离常数通常用$K_b$表示，其计算公 式为$K_b = frac{[B^{-}] [OH^{}]}{[HB]}$，其中$[B^{-}]$、$[OH^{-}]$ 和$[HB]$分别表示碱根离子、氢氧根离子 和未解离的碱的浓度。
酸碱解离平衡的计算实例
总结词
通过具体的计算实例，可以深入理解酸碱解离平衡的计算方法。
酸碱电子理论
认为酸是任何可以接受电子的分子或离子，而碱则是任何可以给出电子 的分子或离子。
第6章 酸碱平衡 (1)
14
另一个半反应是作为碱的NH3 分子接受质子生成它 的共轭酸NH4+ NH3 + H+
• 酸碱反应指质子由给予体向接受体的转移过程。 • 酸给出质子的能力越强，生成的共轭碱越弱，反 之亦然；碱接受质子的能力越强，生成的共轭酸 越弱， 反之亦然。 • 酸碱反应的本质是二个共轭酸碱对之间（半反应） 的质子传递反应，强碱夺取强酸中的质子，生成 更弱的酸及碱的反应
11
酸碱理论发展历程的启示
• 科学研究循序渐进、不断深入 电离理论 →质子理论 →电子理论 →软硬酸碱理论 → …… • 针对现象的主要特征采用不同的视角剖析 酸碱平衡——质子理论 配位平衡——电子理论
12
酸碱质子理论的几点说明
• 在一定条件下，既有给出质子能力的又有结合质 子能力的称为两性物质。 • H2O是典型的两性物质，在不同的半反应中表现 出不同的酸碱性 H2O H+ + OHH2O + H+ H3O+ • 酸碱可以是中性分子、阴离子或阳离子。
27
例：NH4HCO3在水溶液中的质子平衡式
NH4+ + H2O HCO3- + H2O HCO3- + H2O H2O + H2O H3O+ + NH3 H3O+ + CO32H2CO3 + OHH3O+ + OH-
得 失 [H3O+ ] + [H2CO3] = [NH3] + [CO32-] + [OH-]
14 5
1 .8 1 0
5 .6 1 0
10
500 K a cr
6
[ H ]r
另一个半反应是作为碱的NH3 分子接受质子生成它 的共轭酸NH4+ NH3 + H+
• 酸碱反应指质子由给予体向接受体的转移过程。 • 酸给出质子的能力越强，生成的共轭碱越弱，反 之亦然；碱接受质子的能力越强，生成的共轭酸 越弱， 反之亦然。 • 酸碱反应的本质是二个共轭酸碱对之间（半反应） 的质子传递反应，强碱夺取强酸中的质子，生成 更弱的酸及碱的反应
11
酸碱理论发展历程的启示
• 科学研究循序渐进、不断深入 电离理论 →质子理论 →电子理论 →软硬酸碱理论 → …… • 针对现象的主要特征采用不同的视角剖析 酸碱平衡——质子理论 配位平衡——电子理论
12
酸碱质子理论的几点说明
• 在一定条件下，既有给出质子能力的又有结合质 子能力的称为两性物质。 • H2O是典型的两性物质，在不同的半反应中表现 出不同的酸碱性 H2O H+ + OHH2O + H+ H3O+ • 酸碱可以是中性分子、阴离子或阳离子。
27
例：NH4HCO3在水溶液中的质子平衡式
NH4+ + H2O HCO3- + H2O HCO3- + H2O H2O + H2O H3O+ + NH3 H3O+ + CO32H2CO3 + OHH3O+ + OH-
得 失 [H3O+ ] + [H2CO3] = [NH3] + [CO32-] + [OH-]
14 5
1 .8 1 0
5 .6 1 0
10
500 K a cr
6
[ H ]r
第六章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡
四、软硬酸碱理论
软硬酸碱（HSAB）由1963年美国化学家
皮尔逊（Pearson R G）根据Lewis酸碱
理论和实验观察而提出。皮尔逊把路易斯 酸碱分成软硬两大类，即硬酸、软酸、硬 碱、软碱。
第二节 弱酸、弱碱的解离平衡
一、共轭酸碱对的 K 1．水的质子自递反应
Θ a 与
K
Θ b 的关系
Ө
由于c0／ KbӨ ≫ 400，同时可认为 0.20＋x ≈ 0.20 ， 0.10－x ≈0.10 。故平衡常数表达式变为：
0.20 x Ka 0.10
Ө
0.10 Ka 0.10 1.8 10 x 0.20 0.20
Ө
5
9.0 10
6
即 [H+]＝9.0×10–6 mol· –3 dm
Θ Θ
[ceq (NH3 )/c ][ceq (H )/c ] ceq (NH )/c
4 Θ
5.7 10
10
（2）一元弱碱的解离 、的共轭碱分别 为、，它们与水的反应及相应的值如下：
NH3 H 2O
K Θ(NH3 ) b
NH OH
4
[ceq (NH )/cΘ][ceq (OH )/cΘ] 4 ceq (NH3 )/cΘ
1.
酸碱的解离及解离平衡常数
( 1) 一元弱酸的解离平衡
醋酸 CH3COOH (经常简写做 HAc) 溶液中存 在着平衡：
HAc ＋ H2O 或： H3O+ ＋ Ac－
HAc
H+ ＋ Ac－
其平衡常数表达式可写成：
酸碱解离平衡
酸碱质子理论认为，能给出质子的物质是酸，能结合质子的物质是碱。在此理论基础上，我们深入探讨了弱酸和弱碱的解离常数，这是描述酸碱解离程度的重要参数。弱酸或弱碱在水溶液中部分解离，其解离程度可用解离常数来衡量。对于一元弱酸或弱碱，其解离常数与溶液的酸碱度（pH值）有着密切的关系。通过设定弱酸的浓度为c，解离度为α，我们可以推导出溶液达到解离平衡时各组分的浓度，并进一步计算出溶液的pH值。值得注意的是，溶液的浓度越小，其解离度越大，这意味着在稀溶液中，弱酸或弱碱的解离程度会更高。此外，我们还引入了pOH的概念，它是描述溶液中氢氧根离子浓度的负对数值，与pH值有着互补的关系。最后，我们以H3PO4为例，探讨了多元弱碱体系的解离行为。
第六章 酸碱平衡
1.4 软硬酸碱理论（SHAB） 软硬酸碱理论（ ）
皮尔逊把路易斯酸碱分为软硬两大类。 （1）把受电子原子或给电子原子对外层电子的 吸引力强，不易极化和变形的酸碱称为硬酸或硬碱。 把对外层电子的吸引力弱，易极化和变形的酸或碱 称为软酸或软碱，介于两者之间的酸碱称为交界酸 碱。 （2）软亲软，硬亲硬（软硬结合不稳定），交 软亲软，硬亲硬 软亲软 界酸碱两边管。可以通过这些规则判断化学反应的 可能性、方向性和程度。这里“亲”有两层意思。 一是稳定性，二是反应速率。
一般来说：共轭酸越强，它的共轭碱就越弱； 共轭酸越强，它的共轭碱就越弱； 共轭酸越强 共轭碱越强，它的共轭酸就越弱。 共轭碱越强，它的共轭酸就越弱。 如：H2O H+ + OH水为最弱的酸，它的共轭碱是最强的碱。 酸的强度：用给出质子的能力来量度。 用给出质子的能力来度。 用给出质子的能力来量度 强酸具有高度给出质子的能力。如HClO4、 HCl、HNO3、H2SO4等。 碱的强度：用接受质子的能力来量度。 用接受质子的能力来量度。 用接受质子的能力来量度 强碱具有高度接受质子的能力。如OH-、 PO43-离子等。
硬酸：半径小， 硬酸：半径小，电荷高的离子如碱土金 属离子和Ti 属离子和 4+, Fe3+, Al3+, Ln3+等 软酸：半径大， 软酸：半径大，电荷低的离子如 Ag+, Pt2+, Hg2+等 硬碱：半径小，变形小的阴离子如 硬碱：半径小，变形小的阴离子如F–, O2–等 软碱：半径大，变形大的阴离子如I – , Br – 软碱：半径大，变形大的阴离子如 ClO4– 等 优点： 优点：①比电子理论更广泛的范围 ②可以解释化合物的稳定性 规则：硬亲硬， 规则：硬亲硬，软亲软
第六章酸碱平衡
[H+] =KaC = 2.95 ×10-8 × 0.05 =3.84 ×10-5 mol·L-1
[ClO-] = [H+] = 3.84 ×10-5 mol·L-1
[H+]
3.84 ×10-5
α= ———×100% =0.76C8%
=0.—05——————
×100%
一元弱酸溶液H+离子的计算公式： [H+] =KaC
6.2.1 水的解离平衡
6.2.2 溶液的pH
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6.2.1 水的解离平衡
H2O (l) + H2O(l)
或
H2O (l)
H3O+ (aq) + OH－(aq) H+ (aq) + OH－(aq)
KW
= c(H3O+ ) c
c(OH- ) c
或 K W = c(H3O+ ) c(OH- )
碱(1)
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④ 非水溶液中的酸碱反应，也是离子酸 碱的质子转移反应。例如气相反应：
H+
HC +N l3HN + 4H +C - l
酸 (1 ) 碱 (2)酸 (2)碱 (1)
液氨中的酸碱中和反应：
H+
N4 C H +N l a 2 N2 H N 3+N HaCl 酸 (1 ) 碱 (2)酸 (2)碱 (1)
[H+]1=K1C = 5.7×10-8 ×0.1 = 7.5×10-5
一步电离
[HS-]≈[H+]
饱和H2S浓度为0.1mol·L-1
显然，计算[HS-]时忽
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HAc+H 2O H3O Ac
+
+
H+
Ac H —共轭酸碱对1 酸1 碱 H O+ ClHCl+H 2O 1 3 H + +H O H O+ —共轭酸碱对2 2 3 酸1 碱 2 酸 2 碱1 碱2 酸2
-
H+ HAc
与Arrhenius电离理论相比
电离反应可以看作是与溶剂交换质子的反应
酸 共轭碱 质子
共轭酸碱对
酸
HAc
共轭酸
4
H+ + 碱
H Ac
2 4
H 2 PO HPO NH
H HPO H PO
3 4
共轭碱
2 4 4
CH 3 NH 3 3 Fe(H 2O) 6 2 Fe(OH)(H 2O) 5
H NH 3 H CH 3 NH 2
第六章
酸碱理论与解离平衡
第六章 酸碱理论与解离平衡
勘误：
自学内容： p109：软硬酸碱规则：下学期讲
引 言
溶液中的四大平衡： 酸碱、配位、沉淀溶解、氧化还原
1. |rHm|较小，K随温度变化较小，不考虑
2. 忽略压力对反应的影响
3. 反应速率快，易于达到平衡
浓度对平衡的影响
6.1 酸碱理论
+
Ka>10，强酸
HAc+H 2O H3O +Ac K 1.76 10 + + -10 NH 4 +H 2O H3O NH3 K 5.64 10 + -8 H 2S+H 2O H3O HS K 9.110 + 酸性强弱为： HAc>H 2S NH 4
+ a a a1 -5
可见，能够接受质子的Brø nsted碱必定含有电 子对，即Lewis碱；Brø nsted酸给出质子后形成 的共轭碱必定余下一电子对从而成为可以给出 电子对的Lewis碱 Lewis电子酸碱着眼于物质的结构，范围大为拓 宽，但不易掌握酸碱特征，也无法比较酸碱性 的强弱 软硬酸碱理论：下学期。
6.2 弱酸弱碱的解离平衡
二、质子酸碱理论 1. 酸碱的定义：
凡能提供质子(氢离子)的任何分子或离子称为 酸； 凡能够与质子化合(或接受质子)的分子或离子 称为碱 + 即：酸 碱 质子 HA A H
即酸给出质子后余下的部分是碱，碱接受质子后 成为酸。即酸为质子给予体，碱为质子接受体 酸和碱的相互依存关系叫作共轭关系。
2. 水的自耦电离平衡 H2O (l) + H2O(l) ⇆ H3O+ (aq) + OH－(aq)
K cH O cOH
w
3
Kw：水的质子自递常数，又称水的离子积 25℃纯水
cH cOH 1.0 10 mol L 14 K w 1.00 10
7
1
100℃纯水 K
3. 酸碱的强弱 强酸与弱酸 强碱与弱碱 质子酸或碱的强度：给出或接受质子的能 力。凡易给出或接受质子的是强酸或强碱， 反之为弱酸或弱碱
酸 共轭碱 质子
参考共轭酸碱对：H2O
酸 +H 2O H3O 共轭碱 酸的质子传递常数 c共轭碱 cH O+ 3 Ka 酸的解离常数 c酸 酸常数
+ 4 -
与Arrhenius电离理论相比
Arrhenius水－离子理论把物质分为酸、碱、盐； 质子酸碱理论把物质分为酸、碱、非酸非碱物 质，并且酸、碱既可以是分子型的，也可以是 离子型的。 如：水－离子论中的Na2CO3为盐，在质子论中 CO32-是碱，Na+是非酸非碱物质 若某种物质在某一共轭酸碱对中为酸，在另一 共轭酸碱对中为碱，则称为两性电解质，简称 两性物
CaO(s)+SO3 (g) CaSO4 (s)
1923年，Lewis 酸碱电子理论
凡是能接受电子对的任何分子、离子或原子团称为酸， 如H+、Fe3+, Fe, Ag+, BF3等。 凡是能给出电子对的任何分子、离子或原子团称为碱， 如OH-、X-, :NH3, :CO, H2O: 等。 酸碱反应实质为酸碱间以配位键相结合，碱性物质提 供电子对，酸性物质接受电子对，以配位键的形 式形成酸碱加合物，如HCl、BF4-、Ag(NH3)2+等
-
cH+ cA-
a
H 2 O H OH K
+ -
w
cHA 物料平衡式(MBE)： c0,HA cHA cAcH+ cA- cOH电荷平衡式(CBE)： 思考：Na2CO3溶液(分析浓度为c0)的物料平衡 式和电荷平衡式怎么写？ 2MBE： c0,Na 2CO3 cH 2CO3 cHCO3 cCO3 CBE： cNa + cH + cHCO- 2cCO2- cOH3 3
多元酸呢？找准共轭酸碱对对应的Ka和Kb
H 2 CO3 H + +HCO3 K a1 2HCO3 H + +CO3 K a2 2CO3 +H 2 O HCO3 +OH K b1 HCO3 +H 2 O H 2 CO3 +OH - K b2
+
-
a b
K K K
HNO3 + H2SO4 H2NO3+ + HSO4- (HNO3为碱)
HClO4、H2SO4、HCl、HNO3在水中均为强酸
HClO4 + HAc ClO + H 2 Ac + 4 H 2SO4 + HAc HSO4 + H 2 Ac + HCl + HAc Cl + H 2 Ac + HNO3 + HAc NO3 + H 2 Ac +
a1 b2
w
K K K
a2 b1
w
共轭酸碱对Ka和Kb的关系
H3PO4 H + +H 2 PO-4 K a1 H 2 PO-4 H + +HPO2- Ka2 4 2PO3- +H 2O HPO4 +OH4 K b1 HPO2- +H 2O H 2 PO-4 +OH - K b2 4 H 2 PO-4 +H 2O H3PO4 +OH - K b3
HPO2- H + +PO34 4
K a1 K b3 K w
Ka3
K a2 K b2 K w
K a3 K b1 K w
酸性越强，其共轭碱碱性越弱
酸性： HClO 4 H 2SO 4 H 3PO 4 HAc H 2 CO3 NH 4 H 2O 碱性： ClO HSO H 2 PO 4 4 4 Ac HCO3 NH3 OH
NH +H 2O 酸1 碱 2 Ac +H 2O 碱1 酸 2
+ 4
H3O NH3 酸2 碱1 HAc OH 酸1 碱 2
+
酸式电离 碱式电离， 水解
以上反应在Arrhenius中为水解反应 中和反应是质子在酸和碱(非共轭酸碱对)之间 H+ 的传递
HAc+NH3 NH Ac 酸1 碱 2 酸 2 碱1
电离理论 强酸碱 一元弱酸弱碱 多元弱酸弱碱 强酸强碱盐 强酸弱碱盐 盐 弱酸强碱盐 弱酸弱碱盐 酸式盐 混合酸碱 质子酸碱理论 强酸碱 一元弱酸弱碱 多元弱酸弱碱 水 酸(离子酸)，一元或多元 碱(离子碱)，一元或多元 两性物质 两性物质 混合酸碱
一、一般原则
HA H +A K
K
a
+
H Fe(OH)(H 2 O) 5
2
H Fe(OH) 2 (H 2 O) 4
共轭酸碱对
与Arrhenius电离理论相比
酸和碱是通过给出和接受质子的共轭关系相互 依存和相互转化，即 不能单独进行，故称为 + HA A H 酸碱半反应 任何酸碱反应都可以看作是质子在两个共轭酸碱 对之间的传递，故又称为质子传递反应
一、 酸碱理论的历史演变
1. 酸碱概念： 最初把有酸味、能使蓝色石蕊变红的物质 称为酸；有涩味、滑腻感，使红色石蕊试 纸变蓝，并能与酸反应生成盐和水的物质 有称为碱 18世纪：所有的酸都含有O元素 19世纪：酸中的共同元素是H，而不是O
一、 酸碱理论的历史演变
2. 1887年，Arrhenius水－离子理论：凡是在
水溶液中能够电离出H+(且只有H+一种阳离子)的 物质叫作酸；能电离出OH-的物质叫作碱。其局 限在于： ① 并不是只有含OH-的物质才具有碱性，如 Na2CO3、Na2HPO4 + NH 4 NH 2 2NH3 ② 局限于水溶液体系 + -
H3O OH 2H 2O
3. 1923年，J. N. Brø nsted、 T. M. Lowry分 别 提出酸碱质子理论； 4. 1923年，Lewis 提出酸碱电子理论。
水中最强酸：H3O+；最强碱：OH水中最弱酸：H2O；最弱碱：H2O 酸碱的强弱：
酸碱本性：酸：给出质子能力；碱：接受质子能 力(溶剂是酸) 溶剂性质：接受质子能力
HNO3 + H2O
H3O+ + NO3-
(HNO3为强酸) (HNO3为弱酸)
HNO3 + HAc H2Ac+ + NO3-