8 2009第八章酸碱平衡 ppt课件.ppt

电荷平衡
• 溶液中正、负离子浓度相等，溶液保持电中性 • 醋酸水溶液：[H+] = [Ac-] + [OH-] • Na2CO3的水溶液： • [Na+] + [H+] = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-]
质子平衡式
• 酸碱反应中酸失去的质子和碱得到的质子 的物质的量相等（PBE）。
δ
(HA
)
[HA ] cH2A
[H
]2
Ka,1[H ] Ka,1[H ]
K a,1K a,2
δ
(A2
)
[A2 ] cH2A
[H
]2
K K a,1 a,2 Ka,1[H ]
K a,1K a,2
δ
(H2A)
[H2A] cH2A
[H
]2
[H ]2 Ka,1[H ]
Ka,1Ka,2
H+浓度的计算
• 首先列出质子平衡式 • 然后代入平衡常数表达式 • 整理后得计算[H+]的精确式 • 再经简化省略一些次要项即可得近似式
酸(1) 碱(2) 酸(2) 碱(1)
(4) 非水溶液中的酸碱反应，如NH4Cl的生成：
H+
HCl NH 3
NH
4
Cl
酸(1) 碱(2)
酸(2) 碱(1)
液氨中的酸碱中和反应：
H+
NH4Cl NaNH2
2NH3 NaCl
酸和碱的相对强度 酸给出质子的能力和碱接受质子的能力的强弱。
δ (HA) cHA [HA] [A ] [H ] Ka
δ
(A
)
[A ] cHA
[A ] [HA] [A
]
Ka [H ]
Ka
pH = pKa ：δ(HA)=δ(A-)= 0.5，两物种各占一 半 pH < pKa：主要为HA（酸型） pH > pKa：主要为以A-（碱型）
一元弱酸（碱）
二元弱酸
例：HAc的共轭碱是AcAc-的共轭酸是HAc HAc和Ac- 一对共轭酸碱
两性物质：既能给出质子，又能接受质子的物质。
如：Fe(OH)(H2O)5 2 , HCO3, H2O, HS 等。
质子论的酸碱反应
(1) 酸碱解离反应是质子在两种酸碱之间 的转移反应。传递的方向与酸碱强度有关。
HF(aq) H+ + F－(aq) H+ + H2O(l) H3O+(aq) HF(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + F－(aq) (2) 水是两性物质，它的自身解离反应也是 质子转移反应(自耦电离平衡)：
H+
H2O(l)+H2O(l) H3O+(aq) +OH－(aq) 酸(1) 碱(2) 酸(2) 碱(1)
(3) 盐类水解反应也是的质子转移反应。例 如NaAc水解：
H+
Ac－+H2O OH－ + HAc
碱(1) 酸(2) 碱(2) 酸(1)
NH4Cl水解:
H+
NH
4
+
H2O
H3O+
+
NH3
物料平衡
• 某组分的分析浓度（在溶液中总浓度）等于 该组分在各物中浓度之和。
• 醋酸的水溶液 [HAc] + [Ac－] = c
• Na2CO3 的水溶液 • CO32- 的物料平衡： • [H2CO3] + [HCO3－] + [CO32 － ] = c • Na+的物料平衡：[Na+] = 2c
• 也可在列出质子平衡式时先进行简化直 接得近似式
• 也可根据物料平衡和电离平衡式计算。
强酸 HA（碱）溶液（Ka > 10）
• 强酸完全电离，H+来自强酸和水的电离 • 质子平衡式， [H+] = [OH-] + [A-]
[A ]=cA ,
[OH
]
Kw [H
]
[H
]
Kw [H
]
cA
• [H+]精确计算 [H ]2 cA[H ] Kw 0
• [H+]近似计算
•
cA 106mol dm3,
[H+ ] cA
cA 108mol dm3,
纯水中 [H ] [OH ] Kw 107.00
pH lg107.00 7.00
酸碱平衡计算
• 在溶液中往往发生同时平衡，如醋酸电离：
HAc H Ac
Ka
[H ][Ac- ] [HAc]
H2O H OH
Kw [H ][OH ]
• 4 个物质 HAc、Ac－、H+、OH－，2 个方程 • 需建立另外 2 个方程求算各物浓度 • 一般为 “物料平衡” 、“电荷平衡”
HI HClO4 HCl H2SO4 HNO3
酸越强 其共轭碱越弱 碱越强 其共轭酸越弱
酸性：HClO 4 H2SO4 H3PO4
HAc H2CO3 NH4 H2O
碱性：ClO
4
HSO
4
H 2 P O4
Ac
HCO
3
NH3
OH
pH 定义
pH lg[H ]
Kw：水的离子积常数，其值与温度有关 0℃ 1.15310-15 25℃ 1.01210-14 100℃ 5.44510-13
• H2O
H3O＋
OH-
• CO32-
HCO3-
•
H2CO3
• H2CO3同参考水准相比得2个质子，浓度乘2
• 质子平衡式：
• 2[H2CO3] + [HCO3-] + [H+] = [OH-]
酸度对弱酸（碱）各物种分布的影响
• 一元弱酸（碱） cHA= [HA] + [A-]
[HA] [HA]
[H ]
HAc
HCN
Ka
1.8 105 5.8 1010
溶剂的区分效应：能区分酸或碱的相对强弱。 例如，H2O可以区分HAc，HCN酸性的强弱。
溶剂的拉平效应：将酸或碱的强度拉平的作用。
水不能区分强酸：水能同等程度地将HClO4， HCl，HNO3等强酸的质子全部夺取过来。
冰醋酸（碱性比水弱）为溶剂对水中的强酸 可体现出区分效应。例如在冰醋酸中不完全解离， 酸性强度依次为：
• 选择溶液中大量存在并参与质子传递的物 质作为参照物（零水准）。如：
• 参考水准 质子后的产物 失质子后的产物
• H2O
H3O+
OH-
• HAc
Ac-
• 质子平衡式 [H3O+] = [OH-] + [Ac-]
•
或 [H+] = [OH-] + [Ac-]
质子平衡
• 浓度为c的Na2CO3水溶液： • 参考水准 得质子后的产物 失质子后的产物
第八章 酸碱平衡
• 酸碱理论 酸碱电离理论 酸碱质子理论 Lewis酸碱概念 软硬酸碱理论
酸碱质子理论
• 酸：凡是能释放出质子（H+）的任何含 氢原子的分子或离子的物种。
•
（质子的给予体）
• 碱：凡是能与质子（H+）结合的分子或 离子的物种。
•
（质子的接受体）
Baidu Nhomakorabea 酸
H+ + 碱
共轭酸碱
酸
H+ + 碱