第七章 酸碱平衡

H3O+ + F酸2 碱1
NH4+ + OH酸1 碱2
H3O+ + OH酸2 碱1
H2O + H2O 酸2 碱1
《无机及分析化学》 第七章 酸碱平衡
H+
HAc
酸1
+碱2NH3 酸2
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N碱H14+ + Ac-
H+
盐的水解:
H酸21O
+ Ac-
碱2
HAc + OH-
酸2 碱1
H+
N酸H14+ +碱H22O
酸H2 3O+
+
碱1
NH3
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《无机及分析化学》 第七章 酸碱平衡
二、质子平衡式-PBE
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- - -重点
酸失质子总数＝碱得质子总数
PBE三步书写法：
1. 选好质子基准态物质(零水准)；
2.以质子基准态物质为准，列出得
失质子后的产物及得失质子的数目;
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《无机及分析化学》 第七章 酸碱平衡
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PBE: ce(H3O+) = ce(Cl-) + ce(OH-)
cr,e
(H3O
)
cr
(H=Clc)r(Hcr,Ce (HKl)3wθ+O
ce(OH-)
)
c2r,e (H3O ) cr (HCl) cr,e (H3O ) Kwθ 0
H2A + 2H+
;C2O42 - 等
H3O+ + H+ H2O - H+ OH-
PBE: ce(HA-) +2ce(H2A) + ce(H3O+)
= ce(OH-)
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例6 写出多元酸H3PO4溶液的PBE
解： H3O+ + H+
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《无机及分析化学》 第七章 酸碱平衡
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一、酸碱质子理论 水溶液、非水体系
1.概念
凡是能给出质子的分子或离子称为酸； 凡是能接受质子的分子或离子称为碱。
酸
质子 ＋ 碱
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例3 写出NH4Cl 水溶液的PBE
解： H3O+ + H+
NH4+ - H+ NH3 H2O - H+ OH-
PBE: ce(H3O+) = ce(NH3) + ce(OH-)
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例4 写出NaA(Ac-、CN-) 溶液的PBE
⑵离子强度1921路易斯
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衡量溶液中离子之间相互牵制作用的强弱。
I
1 2
bi zi2
I 为离子强度
bi 表示溶液中第i种离子的质量摩尔浓度 zi 表示溶液中 第i 种离子的电荷数。
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2.活度(a) 对于稀溶液：γ ≈ 1 a ≈ c
⑴溶液的浓度(c)：分析浓度或总浓度
⑵活度(a) ：溶液中离子实际发挥作用的浓 度，有效浓度
a =γc γ: 活度系数
γ: 0~ 1，通常a < c
c 越大，离子间相互作用愈强，活度系 数γ越小，活度a与浓度c差别愈大
c 越小，离子间相互作用愈弱，活度系 数γ越大，活度a与浓度c差别愈小
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§7-3 酸碱解离平衡及溶液pH值
主 强酸(碱)溶液 要 一元弱酸(碱)溶液
内 多元弱酸(碱)溶液pH值的计算 容 两性物质的解离平衡及溶液pH值
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第七章 酸碱平衡
§7-1 电解质溶液
一、强、弱电解质
强电解质：完全电离
电解质
化合物
弱电解质：部分电离
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非电解质
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二、强电解质溶液
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一、强酸、强碱溶液的pH值
• 完全解离: e.g. HCl + H2O = H3O+ + Cl-
通常浓度: ce(H3O+) = c(HCl)
极稀浓度: e.g. cr(HCl) <1×10-6 mol·L-1
水的电离就不能忽略！
解：
HCl - H+ Cl-
H3O+ + H+ H2O - H+ OH-
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例:计算1.0×10-7mol·L-1NaOH溶液的pH
∵ cr(NaOH)=1.0×10-7＜1.0×10-6
cr,e (OH－ ) cr (NaOH)
cr2
(NaOH)
4K
θ w
)
2
1.010－7 (1.010－7 )2 41.010－14
2 1.6107
pOH= 6.8 pH= 7.2
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H+
酸的电离： 碱的电离： 水的电离：
HF + H2O 酸1 碱2
H+ NH3 + H2O 碱1 酸2
H+
H2O + H2O 酸1 碱2
H+
中和反应： H3O+ + OH酸1 碱2
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平衡浓度计算公式推导思路
• 平衡常数 Ka⊖、Kb⊖
Kaθ
(HA)
cr,e
(H )cr,e (A ) cr,e (HA)
以H+表示各组分浓度
质子平衡式 PBE
近似、简化
→ cr,e(H+) ， pH
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HAc
NH4+ H2O
H+ + AcH+ + NH3 H+ + OH-
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2.酸碱反应和共轭酸碱对
• 酸碱反应本质：两个共轭酸碱对之间质
H+
子传递
酸给出质子生成相应的碱，而碱结合质子后又 生成相应的酸；酸与碱之间的这种依赖关系称 共轭关系。相应的一对酸碱被称为共轭酸碱对
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⑶水的质子自递反应：
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H2O+ H2O H3O++OH-
25℃
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关于Ka⊖ Kb⊖：
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①表示弱酸、弱碱与H2O 之间质子传递反应程 度大小的标志
② Kaө Kb ө 越大，酸性、碱性越强 ③Kaө Kb ө 表达式中为各型体的相对平衡浓度 ④H2O 为溶剂,浓度为常数,不出现在表达式中
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二、 弱酸、弱碱溶液中pH计算
1.一元弱酸、弱碱的离解平衡
⑴一元弱酸Kaθ
HA + H2O
A- + H3O+
HA
A- + H+
HAc 1.8×10-5
HSO4- 1.0×10-2
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p-237~239 附表2
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Kaө Kb ө pKaө pKbө
《无机及分析化学》 第七章 酸碱平衡
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一元共扼酸、碱Kaθ(HA) Kbθ (A-) 间关系
HA A- + H+ A- + H2O HA + OH-
K
w
Kb
Ka (HA) Kb (A ) Kw 11014
H3PO4 H2O
- H+ H2PO4- 2H+ HPO42- 3H+ PO43- H+ OH-
PBE: ce(H3O+) = ce(H2PO4-) + 2ce(HPO42-) + 3ce(PO43-) + ce(OH-)
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知识点复习： 化学平衡
aA + bB dD + eE Le.Chatelier 平衡移动原理
ΔrGmӨ(T ) = -RT lnK Ө
K Ө=
引入新课：
crd,e (D)cre,e (E) cra,e ( A)crb,e (B)
★酸碱电离平衡 ★氧化-还原平衡
★沉淀-溶解平衡 ★配位-离解平衡
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第七章 酸碱平衡
Acid-Base Equilibria
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主要内容
酸碱质子理论要点 酸碱反应本质 弱电解质电离规律 溶液pH值计算 缓冲溶液定义、作用原理、pH计算
解：
HA + H+ H3O+ + H+
AH2O
- H+ OH-
PBE: ce(HA) + ce(H3O+) = ce(OH-)
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例5 写出多元碱Na2A溶液的PBE
解： HA-
+ H+
A2 - A2 -:S2 -;CO32 -
1.离子互吸和离子氛理论
⑴离子氛理论
HCl = H+ + Cl-
1.0mol/L
1.0mol/L 1.0mol/L 0.98mol/L 0.98mol/L
溶液中离子实际发挥作用的浓度，有效浓度
正负离子互吸---离子氛，1923年德拜和休克尔
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§7-2 酸碱质子理论及质子条件
• S.A.Arrhenius 电离理论—水溶液
• J. N. Brønsted- T. M. Lowry 质子理论—水溶液、非水体系
• G. N. Lewis 电子理论---有机、配位化学
• R.G.Pearson 软硬酸碱理论---无机化合物
例7 写出两性物质NaNH4HPO4溶液的PBE
解：
NH4+ - H+ NH3
H2PO4- + H+ HPO42- - H+ PO43-
H3PO4 H3O+
+ 2H+ + H+
H2O
- H+ OH-
PBE: ce(H2PO4-) +2ce(H3PO4) + ce(H3O+) = ce(NH3)+ ce(PO43-) +ce(OH-)
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例2 写出NH3 水溶液的PBE
解：
NH4+ H3O+
+ H+ + H+
NH3 H2O
- H+ OH-
PBE: ce(NH4+) + ce(H3O+) = ce(OH-)
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第17张共90张
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3.根据得失质子数相等写出PBE。
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例1 写出一元弱酸HA溶液的质子条件
解： HA - H+ A-
H3O+ + H+ H2O - H+ OH-
PBE: ce(H3O+) = ce(A-) + ce(OH-)
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第七章 酸碱平衡
§7-1 电解质溶液溶液概述 §7-2 质子理论及质子条件 §7-3 酸碱平衡及溶液的pH计算 §7-4 酸碱离解平衡的移动 §7-5 缓冲溶液
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第3张共90张
《无机及分析化学》 第七章 酸碱平衡
cr,e (H ) cr,e (H3O ) cr (H Cl)
cr2
(H
Cl)
4K
θ w
2
任c任r,意e意(H一一元)元c强r,强ec(碱rO,酸e (HBHHO3)AOH::c) r(BcOr (HA) )
cr2c(r2B(OHAH)) 22
4K
θ w
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第26张共90张
《无机及分析化学》 第七章 酸碱平衡
两性物质:既能给出质子又能接受质子.
H2PO4- HPO42- NH4Ac H2O等
共轭酸碱对:组成上相差一个质子的一对物质
共轭酸HCl C质l-子+共轭碱
conjugHateAaccid Apcro-ton conjugate base
注意：
HCNlH4+ NHH+3 + Cl-
质子理论 中无盐的 概念!
HF 6.6×10-4 NH4+ 5.5×10-10
《无机及分析化学》 第七章 酸碱平衡
⑵一元弱碱 Kbθ A- + H2O
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HA + OH-
NaAc NaF
5.5×10-10 1.5×10-11
NaCN 1.6×10-5 NH3 1.8×10-5
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第29张共90张