第三章酸碱解离平衡PPT课件

二、溶液的pH
在水溶液中同时存在H+和OH-，它们 的含量不同，溶液的酸碱性也不同。 pH：定义为氢离子活度的负对数值。
pH lgaH
在稀溶液中，浓度和活度的数值十分接 近，可用浓度的数值代替活度。 pH = -lg[H+]
21
由于 [H+]· [OH-]＝ Kw 对 [H+]· [OH-]＝ Kw 两边取负对数得： （－lg[H+]）＋（－lg[OH-] ）=－lg Kw
中性物质，如金属离子Na+，Ca+等。

(3) 在酸碱质子理论中，排除了盐的概念。

(4) 酸碱质子理论体现了酸和碱这对矛盾相互转化
和相互依存的关系，并且扩大了酸碱物质的范围。
5
（二）酸碱反应的本质
酸碱半反应式 : 酸 H+ + 碱
例如HAc在水溶液中的存在两个酸碱半反应：
酸碱半反应1
酸碱半反应2
+
－ 4 － 4
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将各种不同强度的酸拉平到溶剂化质子
（在这里是水化质子H3O+）水平的效应 称为拉平效应(leveling effect)。
具有拉平效应的溶剂称为拉平性溶剂。
13
区分效应：酸碱强度被溶剂区分开来的 作用。
在冰醋酸中，酸的强度顺序：
14
HClO4＞HBr＞HCl＞H2SO4＞HNO3 区分溶剂 ：可把酸碱强度区分开来的溶剂。
§3.4 水的解离平衡和溶液的pH
Dissociation equilibrium of Water
and pH of Solution
17
§3.4 水的解离平衡和溶液的PH
一、水的解离平衡 H2O＋H2O 质子自递反应

②质子酸碱两性物质。 ③分子酸、分子碱，离子酸、离子碱；排除盐的概念。
3
中国石油大学 《无机及分析化学》 课件 2、酸碱反应的实质、方向 酸碱反应的实质: 两个共轭酸碱对之间的质子传递。
H3O+ + OH− → H2O + H2O HCl + NH3 → NH4+ + Cl− HCl + H2O → H3O+ + Cl－ HAc + H2O H3O+ + Ac− NH3 + H2O OH− + NH4+ Ac− + H2O OH− + HAc NH4+ + H2O H3O+ + NH3
c eq ( H 3O + ) ⋅ c eq ( HS − ) =1.07×10−7 K a1 ( H 2 S ) = eq c (H2 S )
HS −(aq) +H2O(l)
H3O+(aq) + S2− (aq)
c eq ( H 3O + ) ⋅ c eq ( S 2 − ) ϑ =1.26×10－13 Ka2 ( H2 S ) = c eq ( HS − )
c eq ( H 3 O + ) ⋅ c eq ( Ac − ) 简写: K a ( H Ac ) = c eq ( H Ac )
ϑ
NH3 (aq) + H2O(l)
NH4+ (aq) + OH－ (aq)
+ c eq (OH − ) ⋅ c eq ( NH 4 ) ϑ K b ( NH 3 ) = c eq ( NH 3 )
6
中国石油大学 《无机及分析化学》 课件 思考：根据酸碱质子理论，下列分子或离子： PO43-、NH4+、H2O、HCO3-、S2-、Ac-中，哪 些是酸(不是碱)、哪些是碱(不是酸) 、哪些是 两性物质？写出各自的共轭碱或共轭酸。 酸: NH4+ NH3 HPO42-、 HS-、HAc H3O+、H2CO3

ceq (H3O+)= 7.48×10-6 mol·L-1
（二）一元弱碱
c0Kb≥20Kw c0/Kb ≥500
ceq(O H )K b(K b 2)24K bc0
近似式 ceq(OH) Kb c0
最简式
pH ＝ pKw － pOH
三、多元酸（碱）溶液
多元弱酸（碱）在水溶液中的质子传递反应 是分步进行的
(1.0108)24KW θ
2
x9.512108molL1
pH=6.978
（二）强、弱酸（碱）混合溶液
由于同离子效应，可忽略弱酸（碱）的电 离，混合溶液的pH值可直接根据强酸（碱） 求出
例题
计算0.20mol·L-1 HCl溶液和0.20mol·L-1 HAc溶液等体积混合后溶液的pH值。
ceq (H3O+)= 0.1 mol·L-1 pH ＝ 1
AlCl4 – Cu2+ 4(NH3)
在有机化学和配位化学中应用广泛
第二节 弱酸、弱碱的解离平衡
一、水的解离平衡和水溶液的pH （一）水的解离平衡
在水分子间发生质子传递反应
H+
H2O+H2O
H3O+ + OH-
酸1
水的质子自递 平衡常数，也
碱2
酸2 碱1
KWceqc,H3O+
ceq,OHc
称水的离子积
例题
计算0.10 mol·L-1 H2S溶液中H+、HS-和S2- 的浓度。 c0Ka1≥20Kw，可忽略水的解离平衡平衡 Ka1 /Ka2＞100，当作一元弱酸处理
c0Ka1 ≥20Kw c0/Ka1 ≥500 ceq(H3O) Ka1c0
ceq (H3O+)= 9.43 ×10－5 mol·L-1

概念
举例说明：
50 mL 纯水 pH = 7 50 mLHAc—NaAc (c(HAc)=c(NaAc)=0.10mol· -1) L pH = 4.74 加入1滴(0.05ml) 1mol· -1 HCl L pH = 3 加入1滴(0.05ml) 1mol· -1 NaOH L pH = 11
H2O H++OH-
实验测得295K时，1L纯水中仅有10-7 mol水分子电离， 所以[H+]=[OH-]=10-7 mol· -1。根据化学平衡原理， L
Kw=[H+] [OH-]=1.0×10-14
Kw称为水的离子积常数。简称水的离子积。
Kw意义：一定温度下，水溶液中[H+] 和[OH-]之积为 一常数，温度升高， Kw增大，但常温下一般可认为 Kw=1.0×10-14。
Ac–和H2O，当达到新平衡时， c(Ac–)略有增加， c(HAc)略有
19 减少， c ( Ac ) 变化不大，因此溶液的c(H+)或pH值基本不变。

c ( HAc )
缓冲溶液pH值的计算
弱酸弱碱盐组成的缓冲溶液:HAc—NaAc，H2CO3—NaHCO3
初始浓度 平衡浓度 HA ca ca – x H+ 0 x + A－ cs cs + x
x y x
( x y z )( x y ) 0 . 100 x x
2

x
2
0 . 100 x
K 1 1 . 32 10
θ 4
7
又 K 1 很小，
4 1
θ
则
0 . 100 x 0 . 100
4

例题
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四、多元弱碱溶液 浓度的计算
离
当 ；
Kb1cb
/
c
20Kw
时，可以忽略水的解
Kb1cb / c 40Kb2
当
时，可以忽略多元弱碱的
第
二级解c离eq (。OH ) 相K对b1浓 度(的Kb1近)2似 4计cb算Kb1公/ c式为：
c
2
若 cb /[Kb1c ] 400，上式可进一步简化为：
H2PO4 H3O+
Ka1
(H3PO4
)
[ceq
(H2PO4 ) / c ][ceq (H3O+ ceq (H3PO4 ) / c
)
/
c
]
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第二步解离：
H2PO4 H2O HPO42 H3O+
Ka2
(H3PO4
)
[ceq
(HPO42 ) / c ][ceq (H3O+ ceq (H2PO4 ) / c
利用软硬酸碱规则可以判断配合物的稳定 性和预测有关化学反应的方向。一切化学反应 都有朝着硬酸与硬碱结合或软酸与软碱结合的 方向进行的趋势。 第9页/共67页
第二节 弱酸、弱碱的解离平衡
一、一元弱酸、弱碱的解离平衡 二、多元弱酸、弱碱的解离平衡 三、共轭酸碱对 Ka 与 Kb 的关系
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OH H3O+
ceq (H3O+) ceq (HA) 2ceq (A2) ceq (OH)
根据得失质子相等的原则：
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水的解离c(：H当2A)Ka1 (H2A) / c 20Kw
时，可以忽略
ceq (H3O+ ) ceq (HA) 2ceq (A2)

酸：凡能给出质子（H+）的物质；质子的给予体 。(proton donor) 碱：凡能接受质子（H+）的物质；质子的接受体 。(proton acceptor)
酸
如： HCl
质子 + 碱
H+ + Cl-
HAc
H+ + Ac-
酸碱半反应
NH4+ H2CO3 HCO3H3O + H2O
H+ + H+ + H+ + H+ + H+ +
在一元弱酸 HB 溶液中，存在 HB 与 H2O
之间的质子转移反应：
HB + H2O B H3O+
达到平衡时：
Ka
(HB) [ceq (B ) / c ][ceq (H3O ) / c ceq (HB) / c
]
一元弱酸的标准解离常数越大，它的酸性
就越强。
二、弱酸、弱碱的解离平衡
（二）一元弱碱的解离平衡
一元弱酸 HB 和其共轭碱 B- 在水溶液中存在 如下质子转移反应：
HB + H2O B + H3O+
B + H2O
HB + OH
达到平衡时：
Ka
(HB) [ceq (B ) / c ][ceq (H3O ) / c ceq (HB) / c
]
Kb
(B
)
[ceq
(HB)
/c ceq
][ceq (OH (B ) / c
)
/
c
]
以上两式相乘得：
Ka (HB) Kb (B ) Kw
第三节 弱酸弱碱溶液H3O+和OH-浓度的计算

HB + H2O B- + H3O+ ceq(B-) ·ceq(H3O+) Ka (HB) = ceq(HB)
Ka (HB) —弱酸HB的标准解离常数， Ka ↑，酸性↑ ceq(B-) , ceq(H3O+) , ceq(HB) — B-, H3O＋, HB的平衡浓度
HSO4- + H2O
HAc + H2O NH4+ + H2O
解： HS－ + H2O H2S+OH－
查表得：H2S 的 Ka1= 5.1×10-8
KW 1.001014 7 K b2 2 . 0 10 K a1 5.1108
三、弱酸、弱碱溶液 pH 的计算
氢离子浓度和 pH
纯水：ceq(H3O+) = ceq(OH-) = K c = 1.0×10-7 mol· L-1
Kb (Ac-) = 5.6×10-10 Kb (NH3) = 1.8×10-5
碱性：NH3 > Ac- > SO42-
多元弱酸解离平衡 多元弱酸：能给出2个或2个以上质子的弱酸
第一步解离：H3PO4 + H2O H3PO4的一级标准解离常数
Ka1 (H3PO4) = H2PO4- + H3O+
ceq(H2PO4-) ·ceq(H3O+) ceq(H3PO4)
Kb1 (CO32-) >> Kb2 (CO32- ) 2.1×10-4 2.4×10-8 溶液中的OH-主要来自CO32- 的第一步质子转移反应
多元弱碱的相对强弱取决于一级标准解离常数Kb1 Kb1越大,溶液中OH- 浓度越大,多元弱碱的碱性越强
3. Ka(HB) 与 Kb(B-) 的关系

得质子产物
零水准
失质子产物
2 H3PO4 H2PO4-
H3O+
HPO42H2O
PO43-
忘了什O么H-吗？
比如说系数？
例2 c mol/mL的NH4 H2PO4的质子条件式
零水准——NH4+，H2PO4-，H2O [H3PO4]+ [H+] = [NH3]+ [HPO42-]+ 2[PO43-]+ [OH-]
按得失质子 相等列式子
溶液中大量存在
参与质子转移
质子条件式书写方法
等式左边——得质子后产物 等式右边——失质子 后产物根据质子得失相等原则列出质子条件式
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例1： cmol/ml的Na2HPO4的质子条件式 零水准——HPO42-，H2O
[H2PO4-] + 2[H3PO4] + [H +] = [PO43-]+ [OH-]
水溶液的pH值
• 定义： pH= -lg［H+］ • 关系：pH+pOH=14 • 酸性pH<7 碱性pH >7 • 中性pH=7
二、弱酸、弱碱的解离平衡
• 根据酸碱质子理论，酸和碱的强度取决于物 质给出质子或接受质子能力的大小。
• 水溶剂系统中，酸或者碱给出接受质子能力 的的大小可用酸或碱的解离平衡常数Ka或Kb 来衡量。
1
强弱电解质
2
酸碱理论
3
水溶液中的酸碱平衡
4
酸碱溶液pH值的计算
5
缓冲溶液
第一节 强弱电解质
一、电解质溶液的定义及分类:
电解质 (electrolyte) 熔融或溶液状态下
强电解质

HCl
HNO3
92
92
NaCl
KNO3
84
83
NaOH
84
6
强电解质溶液理论要点
1923年Debye P和Hü ckel E提出了电解质离子相互作
用理论(ion interaction theory）。
其要点为：
①强电解质在水中是全部解离的；
②离子间通过静电力相互作用，每一个离子都被周围电
荷相反的离子包围着，形成所谓离子氛（ion atmosphere )。
± 10
规
律
溶液愈稀，离子间的距离愈大，离子间的牵制作用愈弱，离
子氛和离子对出现的机会愈少，活度与浓度间的差别就愈小。 （1）当溶液中的离子浓度很小时，活度接近浓度，即 γB ≈1。
（2）通常把中性分子的活度因子视为1。
（3）对于弱电解质，因其离子浓度很小， γB ≈1 。
11
离子强度(ionic strength)
2
1 1 2 1 2 [(0.020mol L)( 1) (0.020mol L)( 1) 2 1 2 1 2 (0.030mol L)( 2) (0.030mol L)( 2) ]
0.14mol L
1
15
试计算0.010mol· L-1NaCl溶液在25℃的离子强度、活度因
能完全解离成离子的化合物。 特点：1、不可逆性；
2、导电性强； 例如：NaCl HCl Na+ + Cl- （离子型化合物） H+ + Cl（强极性分子）
5
从一些实验结果表明，强电解质在溶液中 得解离度都小于100%。
实验测得几种强电解质溶液的解离度 （298K，浓度为0.1mol · L-1） 物质 解离度(%) 物质 解离度(%)

8
二、离子的活度和活度因子
（activity and activity coefficient) 一般来说，aB<cB， B <1。溶液愈稀，离子
间的距离愈大，阴、阳离子间的牵制作用愈
弱，离子氛和离子对出现的概率愈小，活度
与浓度间的差别就愈小。
当溶液中的离子浓度很小，且离子所带电荷
数也少时，活度接近浓度，即B 趋近于1
相同浓度的不同电解质，它们的离解度 分别与其离解平衡常数的平方根成正比。
22
2、多元弱酸碱的离解平衡
H3PO4
＋ H+ H2 PO4
θ Κ a1 [Η ][Η 2 PO4 ] 7.52 10 3 [Η 3 PO4 ]
H2 PO
4
2 HPO4 ＋ H+

Κ
2 HPO4
25
例 ：25℃时，向lL浓度为0.1mol· L-1HAc溶液 中加入0.1molNaAc，求HAc的解离度。(设溶 液总体积不变，KθHAc=1.76×10-5) 解、 HAc 0.100－x H+ ＋Acx 0.100+x
x(0.100 x ) 1.76 10 5 0.100 x
1 （3） I [b z 2 (K ) b z 2 (Br ) (Br ) 2 (K )
1 [(0.020mol kg1)( 1)2 (0.020mol kg1)( 1)2 2 (0.030mol kg1)( 2)2 (0.030mol kg1)( 2)2]
§3.2 弱电解质溶液
一、弱电解质的离解平衡 HA H + + A-
[H ][A ] θ Ki [HA]

40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
酸碱反应及酸碱平衡
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪ห้องสมุดไป่ตู้
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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