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第四章电解质溶液和离子平衡
4.1电解质溶液 4.2弱酸、弱碱的解离平衡 4.3缓冲溶液 4.4沉淀溶解平衡
酸碱理论
阿仑尼乌斯(Arrhenius)电离理论
富兰克3-林1-(1F酸ra碱nk的lin电)溶离剂理理论论
布朗斯泰德(Bronsted)质子理论 路易斯(Lewis)电子理论 皮尔逊(Pearson)软硬酸碱理论
2007-5-27
4.1电解质溶液 4.4.1酸碱理论
1.水－电离理论 1887年，阿累尼乌斯(S. A. Arrhenius 瑞典) 解离出的阳离子全部都是氢离子的物质称为酸
解离出的阴离子全部都是氢氧根离子的物质称为碱 中和反应的实质是 H+ 和 OH－ 中和生成 H2O 的反应
2.溶剂理论
富兰克林(E.C.Franklin)将水溶液中的酸碱 定义扩充到非水溶液体系，提出酸碱溶剂理论。
θ [c(HAc)/cθ ][c(OH )/cθ ]
Kb
[c(Ac )/cθ ]
水的解离反应
纯水或稀溶液中
3-1-2H水2O的(l) 解离H反+(a应q) 和+ O溶H液-(aq的) 酸 {c(H+)/c }{c碱(O性H-)/c }=Kw
Kw——水的离子积
Kw与温度有关 Kw(298.15K)=1.0×10-14
和 H 2 O + A c - O H - + H A c
HAc–Ac–，H3O+–H2O，H2O–OH– 均互称为共轭酸 碱对。 由于质子理论的基础是质子转移，对于非质子溶剂 中的酸碱反应就难以说明，因此质子理论也有其局 限性。
4.酸碱电子理论 同年，路易斯 (G. N. Lewis 美国)
凡是具有可供利用的孤对电子的物质都称为碱 能与这孤对电子结合的物质都称为酸
该理论扩大了酸碱范围。路易斯理论在有机化学 中应用得更为普遍，它常用亲电子试剂和亲核试剂来 代替酸和碱的概念。
Lewis酸碱反应
酸碱反应：Cu2+ + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+； BF3 + F- BF4H+ + OH- H2O， Ag+ + Cl- AgCl
取代反应：[Cu(NH3)4]2+ + H+ Cu2+ + 4NH4+，酸取代 [Cu(NH3)4]2+ + 2OH- Cu(OH)2↓ + 4NH3 碱取代 BaCl2 + Na2SO4 BaSO4 + 2NaCl 双取代
酸百度文库
碱 质子
HPO42－ ⇌ PO43－ + H+
酸
碱 质子
酸 ⇌ 质子 ＋ 碱
共轭酸碱（对）
酸 ⇄碱+ H+
例：HAc的共轭碱是Ac－ ， Ac－的共轭酸HAc， HAc和Ac－为一对共轭酸碱。
两性物质：既能给出质子，又能接受质子的。
如：HSO
4
, Fe(OH)(H 2 O ) 5
2
,
HCO
凡是能够提供质子的分子或离子都是酸 酸是质子的给予体
凡是能够接受质子的分子或离子都是碱 碱是质子的接受体
HAc ⇌ Ac－ + H+ 酸 碱 质子
NH3 ⇌ NH2－ + H+ 酸 碱 质子
[Al(H2O)6]3+ ⇌ [Al(H2O)5(OH)]2+ + H+
酸
碱
质子
H2PO4－ ⇌ HPO42－ + H+
⑶ 盐的水解
H+
H2O(l) Ac (aq)
H+
NH
4
(aq)
H 2 O(l)
HAc(aq) OH (aq) H3O (aq) NH3 (aq)
H+
Cu(H2O)4 2 H2O(l)
H3O (aq) Cu(OH)(H2O)3 (aq)
在 H A c + H 2 OH 3 O + + A c -
一种物质是酸或碱，应在具体反应中确定。几乎所有的正离子都 为酸，负离子都为碱，绝大多数物质均可归为酸、碱或酸碱配合物。 该理论过于笼统，不易区分各种酸碱的差别。
4.2弱酸、弱碱的解离平衡
除少数强酸、强碱外，大多数酸和碱在水溶液中 只能部分解离，属于弱电解质。当某弱电解质解离和 重新结合的速率相等时，就达到了动态平衡，这种平 衡称酸碱解离平衡，它的标准平衡常数称为酸或碱的 标准解离常数，分别用 Kaθ ，Kbθ 表示。
2
PO
4
Ac
HCO
3
NH 3
OH
酸碱反应的实质： 两个共轭酸碱对之间的质子传递。
–H+
酸1 + 碱2
酸2 + 碱1
+H+ H+
HCl NH3 酸(1) 碱(2)
NH
4
Cl
酸(2) 碱(1)
⑴ 酸、碱的解离
H+
HAc(aq) H2O(l)
H+
H 2O(l) NH3 (aq)
H+
H2O(l) H2O(l)
H3O (aq) Ac (aq)
NH
4
(aq)
OH (aq)
H3O (aq) OH( aq )
⑵ 酸、碱的中和
H+
H3O (aq) OH (aq)
H+
H3O (aq) NH3 (aq)
H 2O(l) H 2O(l)
NH
4
(aq)
H 2 O(l)
H+
HAc(aq) OH (aq)
H2O(l) Ac (aq)
2007-5-27
溶液的酸碱性和pH
溶液的酸碱性
溶液酸碱性 酸性 中性 碱性
c(H+)/mol·L-1 >1.0×10-7 1.0×10-7 <1.0×10-7
c(OH-)/pmHol·越L-1小<1，.0×溶10液-7 1酸.0×性10越-7 >强1.0×10-7 pH=[c-(lpHgH+[)c/c越(H][+大c)/(cO，H] -)溶/c 液]= 1碱.0×性10越-14强= Kw
3
, H 2 O , HS 等。
这种酸和碱的相互依存、相互转化关系被称为酸 碱共轭关系，酸(或碱)与它共轭的碱(或酸)一起被称为 共轭酸碱对。
酸越强 其共轭碱越弱 碱越强 其共轭酸越弱
酸性：HClO4 H 2SO4 H 3PO4
HAc
H 2CO3
NH
4
H2O
碱性：ClO
4
HSO
4
H
例如： H A c + H 2 OH 3 O + + A c 达平衡时，其标准解离常数的表达式为：
1.75 10 Kaθ
[c
(H3O [c
)/cθ ][c(Ac (HAc)/cθ ]
)/c
θ
]
5
同理，对于 HAc 的共轭碱 Ac¯的解离平衡式为： H 2 O + A c - O H - + H A c
酸：电离出溶剂正离子者。
碱: 电离出溶剂负离子者。
酸碱反应：溶剂正、负离子结合为溶剂分子。
如：液氨溶剂中
NH4Cl(酸)＋NaNH2 (碱)
2NH3+NaCl
NH4＋＋NH2－
2NH3
3.酸碱质子理论
1923年，化学家布朗斯特 (J. N. Brφnsted 丹麦) 和化学家劳莱 (T. M. Lowry 英国)
4.1电解质溶液 4.2弱酸、弱碱的解离平衡 4.3缓冲溶液 4.4沉淀溶解平衡
酸碱理论
阿仑尼乌斯(Arrhenius)电离理论
富兰克3-林1-(1F酸ra碱nk的lin电)溶离剂理理论论
布朗斯泰德(Bronsted)质子理论 路易斯(Lewis)电子理论 皮尔逊(Pearson)软硬酸碱理论
2007-5-27
4.1电解质溶液 4.4.1酸碱理论
1.水－电离理论 1887年，阿累尼乌斯(S. A. Arrhenius 瑞典) 解离出的阳离子全部都是氢离子的物质称为酸
解离出的阴离子全部都是氢氧根离子的物质称为碱 中和反应的实质是 H+ 和 OH－ 中和生成 H2O 的反应
2.溶剂理论
富兰克林(E.C.Franklin)将水溶液中的酸碱 定义扩充到非水溶液体系，提出酸碱溶剂理论。
θ [c(HAc)/cθ ][c(OH )/cθ ]
Kb
[c(Ac )/cθ ]
水的解离反应
纯水或稀溶液中
3-1-2H水2O的(l) 解离H反+(a应q) 和+ O溶H液-(aq的) 酸 {c(H+)/c }{c碱(O性H-)/c }=Kw
Kw——水的离子积
Kw与温度有关 Kw(298.15K)=1.0×10-14
和 H 2 O + A c - O H - + H A c
HAc–Ac–，H3O+–H2O，H2O–OH– 均互称为共轭酸 碱对。 由于质子理论的基础是质子转移，对于非质子溶剂 中的酸碱反应就难以说明，因此质子理论也有其局 限性。
4.酸碱电子理论 同年，路易斯 (G. N. Lewis 美国)
凡是具有可供利用的孤对电子的物质都称为碱 能与这孤对电子结合的物质都称为酸
该理论扩大了酸碱范围。路易斯理论在有机化学 中应用得更为普遍，它常用亲电子试剂和亲核试剂来 代替酸和碱的概念。
Lewis酸碱反应
酸碱反应：Cu2+ + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+； BF3 + F- BF4H+ + OH- H2O， Ag+ + Cl- AgCl
取代反应：[Cu(NH3)4]2+ + H+ Cu2+ + 4NH4+，酸取代 [Cu(NH3)4]2+ + 2OH- Cu(OH)2↓ + 4NH3 碱取代 BaCl2 + Na2SO4 BaSO4 + 2NaCl 双取代
酸百度文库
碱 质子
HPO42－ ⇌ PO43－ + H+
酸
碱 质子
酸 ⇌ 质子 ＋ 碱
共轭酸碱（对）
酸 ⇄碱+ H+
例：HAc的共轭碱是Ac－ ， Ac－的共轭酸HAc， HAc和Ac－为一对共轭酸碱。
两性物质：既能给出质子，又能接受质子的。
如：HSO
4
, Fe(OH)(H 2 O ) 5
2
,
HCO
凡是能够提供质子的分子或离子都是酸 酸是质子的给予体
凡是能够接受质子的分子或离子都是碱 碱是质子的接受体
HAc ⇌ Ac－ + H+ 酸 碱 质子
NH3 ⇌ NH2－ + H+ 酸 碱 质子
[Al(H2O)6]3+ ⇌ [Al(H2O)5(OH)]2+ + H+
酸
碱
质子
H2PO4－ ⇌ HPO42－ + H+
⑶ 盐的水解
H+
H2O(l) Ac (aq)
H+
NH
4
(aq)
H 2 O(l)
HAc(aq) OH (aq) H3O (aq) NH3 (aq)
H+
Cu(H2O)4 2 H2O(l)
H3O (aq) Cu(OH)(H2O)3 (aq)
在 H A c + H 2 OH 3 O + + A c -
一种物质是酸或碱，应在具体反应中确定。几乎所有的正离子都 为酸，负离子都为碱，绝大多数物质均可归为酸、碱或酸碱配合物。 该理论过于笼统，不易区分各种酸碱的差别。
4.2弱酸、弱碱的解离平衡
除少数强酸、强碱外，大多数酸和碱在水溶液中 只能部分解离，属于弱电解质。当某弱电解质解离和 重新结合的速率相等时，就达到了动态平衡，这种平 衡称酸碱解离平衡，它的标准平衡常数称为酸或碱的 标准解离常数，分别用 Kaθ ，Kbθ 表示。
2
PO
4
Ac
HCO
3
NH 3
OH
酸碱反应的实质： 两个共轭酸碱对之间的质子传递。
–H+
酸1 + 碱2
酸2 + 碱1
+H+ H+
HCl NH3 酸(1) 碱(2)
NH
4
Cl
酸(2) 碱(1)
⑴ 酸、碱的解离
H+
HAc(aq) H2O(l)
H+
H 2O(l) NH3 (aq)
H+
H2O(l) H2O(l)
H3O (aq) Ac (aq)
NH
4
(aq)
OH (aq)
H3O (aq) OH( aq )
⑵ 酸、碱的中和
H+
H3O (aq) OH (aq)
H+
H3O (aq) NH3 (aq)
H 2O(l) H 2O(l)
NH
4
(aq)
H 2 O(l)
H+
HAc(aq) OH (aq)
H2O(l) Ac (aq)
2007-5-27
溶液的酸碱性和pH
溶液的酸碱性
溶液酸碱性 酸性 中性 碱性
c(H+)/mol·L-1 >1.0×10-7 1.0×10-7 <1.0×10-7
c(OH-)/pmHol·越L-1小<1，.0×溶10液-7 1酸.0×性10越-7 >强1.0×10-7 pH=[c-(lpHgH+[)c/c越(H][+大c)/(cO，H] -)溶/c 液]= 1碱.0×性10越-14强= Kw
3
, H 2 O , HS 等。
这种酸和碱的相互依存、相互转化关系被称为酸 碱共轭关系，酸(或碱)与它共轭的碱(或酸)一起被称为 共轭酸碱对。
酸越强 其共轭碱越弱 碱越强 其共轭酸越弱
酸性：HClO4 H 2SO4 H 3PO4
HAc
H 2CO3
NH
4
H2O
碱性：ClO
4
HSO
4
H
例如： H A c + H 2 OH 3 O + + A c 达平衡时，其标准解离常数的表达式为：
1.75 10 Kaθ
[c
(H3O [c
)/cθ ][c(Ac (HAc)/cθ ]
)/c
θ
]
5
同理，对于 HAc 的共轭碱 Ac¯的解离平衡式为： H 2 O + A c - O H - + H A c
酸：电离出溶剂正离子者。
碱: 电离出溶剂负离子者。
酸碱反应：溶剂正、负离子结合为溶剂分子。
如：液氨溶剂中
NH4Cl(酸)＋NaNH2 (碱)
2NH3+NaCl
NH4＋＋NH2－
2NH3
3.酸碱质子理论
1923年，化学家布朗斯特 (J. N. Brφnsted 丹麦) 和化学家劳莱 (T. M. Lowry 英国)