第五章酸碱平衡与沉淀平衡

酸碱的强度---酸碱的强度 酸碱共轭关系
例： HAc − ⇔ H + + Ac − 在溶液中： HAc电离 电离： 在溶液中： HAc电离： 碱常数
−
HAc + H 2 O ⇔ H 3O + Ac
酸常数
+
[ HAc][OH − ] Kb( Ac ) = [Ac − ]
−
[ H 3O + ][ Ac − ] Ka ( HAc) = [ HAc]
③ 同一物质在不同溶剂中，表现强度不同。 同一物质在不同溶剂中，表现强度不同。 溶剂的拉平效应(leveling effect)和区分效应 ④ 溶剂的拉平效应 和区分效应 (differentiating effect)
1．拉平效应 ．
强 HClO4 + H2O H2SO4 + H2O HCl + H2O HNO3 + H2O H3O+ + ClO4－ H3O+ + SO42－ H3O+ + Cl－ H3O+ + NO3－ 强度相近
第五章
酸碱平衡与沉淀平衡
酸和碱一. 酸和碱-酸碱理论 二. 酸碱平衡 三. 缓冲溶液 四. 难溶强电解质的形成和溶解
第一节 酸和碱
酸碱理论： 一、S.Arrhenius 酸碱理论（经典酸碱理论） 28岁的瑞典科学家S.Arrhenius于1887年提出 二、酸、碱质子理论（Proton Theory of Acid and Base） 1923年由丹麦化学家Brønsred（布朗斯特）和英国化学家 Lowry（劳莱）提出 三、酸碱电子理论 1923年，由美国物理化学家Lewis提出，又称“Lewis”酸碱理 论
练 习：
写出下列物质的共轭酸或共轭碱。 写出下列物质的共轭酸或共轭碱。 HCO3- ，SO32 - ，H3PO4 ，H2O ， OHH2S ，NH4 + ， H2PO4- ， PO4酸(1) + 碱(2) = 碱(1) + 酸(2)
HAc + H2O = Ac- + H3O+
+
H 2 O ⇔ H + + OH − H 3O + ⇔ H + + H 2 O
讨 论:
酸碱可以是分子，正离子或负离子； ① 酸碱可以是分子，正离子或负离子； 酸碱并非孤立， ② 酸碱并非孤立，其间相差一个 H+ ,构成 构成 共轭酸碱对 (conjugate acid-base pair），其化学式仅相差一个质子。 ），其化学式仅相差一个质子 ），其化学式仅相差一个质子。 同一物质既可当酸,又能当碱的即为 又能当碱的即为两 ③ 同一物质既可当酸 又能当碱的即为两 性物质（ 性物质（amphoteric substance, 如 HCO3- ） 无盐的概念。 ④ 无盐的概念。
NH4+ + H2O = NH3 + H3O+ H2O + NH3 = OH- + NH4+ H2O + Ac- = OH+HAc
酸碱反应的实质 酸碱反应的实质: 酸碱反应的实质 质子在两对共轭酸碱对之间的传递过程。 之间的传递过程 是质子在两对共轭酸碱对之间的传递过程。
NH3+H2O HAc+ H2O NH3(g)+HCl(g)
（二）酸碱反应的实质 ——通过电子对的授-受形成配位键，生成酸碱配合 通过电子对的授-受形成配位键， 通过电子对的授 物。 例: H+ + OH- → H+ + Cl- → H←OH H← Cl
（三）优、缺点 优点： 酸碱范围几乎无所不包， 优点： 酸碱范围几乎无所不包，既不局限 于某元素，也不受溶剂限制。 于某元素，也不受溶剂限制。
2．区分效应 ．
HClO4 + HAc H2SO4 + HAc HCl + HAc HNO3 + HAc H2Ac+ + ClO4－ H2Ac+ + SO42－ 强 + + Cl－ H2Ac H2Ac+ + NO3－
注：在HAc溶液中，四种酸的强度不相等 HAc溶液中 溶液中， HAc碱性 HAc碱性＜H2O，无法全部接受四种酸离解出的质子 碱性＜ 生成 H2Ac+，表现出酸性差别 区分效应： 区分效应：能区分酸碱强弱的效应 区分性溶剂： 区分性溶剂：能区分酸碱强弱的效应的溶剂
酸碱举例
酸 分子 HCl, H2SO4, H3PO4, H2O, NH3… 离子 NH4+, HSO4-, H2PO4-, HPO42-… 碱 分子 离子 H2O, NH3… OH-, HSO4-, H2PO4-, HPO42-…
两性物 分子 H2O, NH3… 离子 OH-, HSO4-, H2PO4-, HPO42-… NH3 + H+ = NH4+ NH3 (l) = NH2-(l) + H+ (l)
酸碱共轭关系
普遍地，对于共轭酸碱对： 普遍地，对于共轭酸碱对：
Kw Kb = Ka
或
Kw = Ka ⋅ Kb
显然： ↑,则 显然：Ka↑,则Kb↓； Ka↓,Kb↑
酸碱的强度
①不同酸碱在同一溶剂(H2O)中强度不同 不同酸碱在同一溶剂 中强度不同 ②共轭酸碱对中，酸强碱就弱，酸弱碱就强 共轭酸碱对中，酸强碱就弱，
的电离理论： 一、Arrhenius 的电离理论： 定义: 定义: 水溶液中，能电离出H 水溶液中，能电离出H+的物质 —— 酸
水溶液中，能电离出OH-的物质 —— 碱 水溶液中，能电离出OH 反应实质： 反应实质： H+ + OH→ H 2O
优点： 优点： ①从物质的化学组成上揭示了酸碱的本质。 从物质的化学组成上揭示了酸碱的本质。 ②通过化学平衡的原理量度酸碱的强弱。 通过化学平衡的原理量度酸碱的强弱。 局限性： 把酸碱限制在水溶液中无法解释： 局限性： 把酸碱限制在水溶液中无法解释： 如 非水溶剂中的酸碱反应 NH3(g) + HCl (g) = NH4Cl(s) 如 NH4C1水溶液呈酸性； 水溶液呈酸性； 水溶液呈酸性 NaHCO3、Na3PO4等水溶液呈碱性
（2）在拉平溶剂中 溶剂中唯一存在的最强酸是溶剂合质子SH 溶剂中唯一存在的最强酸是溶剂合质子SH2+ 或H3O+ 溶剂中唯一存在的最强碱是溶剂合阴离子S- 或OH－ 溶剂中唯一存在的最强碱是溶剂合阴离子S （3）酸性溶剂是溶质酸的区分性溶剂， 酸性溶剂是溶质酸的区分性溶剂， 是溶质碱的拉平溶剂; 是溶质碱的拉平溶剂; 碱性溶剂是溶质碱的区分性溶剂， 碱性溶剂是溶质碱的区分性溶剂， 是溶质酸的拉平溶剂; 是溶质酸的拉平溶剂;
（1）区分效应和拉平效应与溶质和溶剂的酸碱相对强度有关 溶剂的酸、碱性相对溶质的酸、碱性越强， a. 溶剂的酸、碱性相对溶质的酸、碱性越强， 其区分效应就越强 b.溶剂的酸 碱性相对溶质的酸、碱性越弱， 溶剂的酸、 b.溶剂的酸、碱性相对溶质的酸、碱性越弱， 其均化效应就越强 例： HCl + H2O HAc + H2O 例： HCl + NH3 HAc + NH3 H3O+ + Cl－ H3O+ + Ac－ NH4+ + Cl－ NH4+ + Ac－ H2O为HCl和HAc的 HCl和HAc的 区分性溶剂 NH3为HCl和HAc的 HCl和HAc的 拉平性溶剂
C 2 H 5 ← OH −
+
缺点：太笼统，酸碱特征不易掌握。 缺点：太笼统，酸碱特征不易掌握。
NH4++OHH3O++AcNH4Cl(s)
3. 酸碱反应的方向
强酸1 + 强碱2 HC1 + NH3 弱酸2 + 弱碱1 NH4++ C1-
H 2O +
Ac-
HAc + OH-
中和
HAc + NH3 = Ac- + NH4+ OH3+ + OH- = H2O + H2O H2O + Ac- = OH- + HAc
凡“缺电子”的分子或离子都是酸——例如金属阳离 缺电子”的分子或离子都是酸 例如金属阳离 子 Mn+ , H+, BF3 ... 凡可给出“电子对”的分子或离子都是碱。 凡可给出“电子对”的分子或离子都是碱。 大多数无机和有机化合物可视为酸碱加合物（配合物）。 大多数无机和有机化合物可视为酸碱加合物（配合物）。 例如，乙醇C OH可视为 可视为： 例如，乙醇C2H5OH可视为：
水解
NH4+ + H2O = NH3 + HO3+
4. 酸碱的强度
酸性——给出质子的倾向或能力 酸性 给出质子的倾向或能力 碱性——接受质子的倾向或能力 碱性 接受质子的倾向或能力 酸碱的强弱具有相对性。 酸碱的强弱具有相对性。 物质的酸碱性既取决于物质的本性； 物质的酸碱性既取决于物质的本性；又 取决于质子转移的对象(或者是溶剂 或者是溶剂) 取决于质子转移的对象 或者是溶剂
（二）酸碱共轭关系
酸
碱 + 质子
共轭酸碱对 acidconjugate acid-base pairs
HCl ⇔ H + + Cl −
+ NH 4 ⇔ H + + NH 3
酸⇔H +碱
酸强度↑ 酸强度↑，其共轭碱 base）强度↓ （conjugate base）强度↓。 在水溶液中， 在水溶液中，共轭酸碱对的 强度还可以定量表示。 强度还可以定量表示。