无机化学~第七章酸碱平衡
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酸碱平衡酸碱是⽆机化学重要的组成部分,在有机化学中仍然是学习的⼀个重点。
酸和碱在初中,⾼中,⼤学,甚⾄到了研究⽣都会逐步的学习,因此,可以说任何时候学习到的化学理论,⼏乎都是不完善的,在此,我介绍⼤家学习⼀下这个由⼀位外国教师编写的⼀课酸碱理论。
其知识的深度以及⼴度我认为都是⾮常好的。
虽然难度很⼤,不过仍然有很多是⾼中学⽣可以看的懂的。
在这⾥,我要提醒各位,不⼀定要全看懂,但是希望你阅览以后有收获,谢谢。
1.⾃然⽔中存在的酸和碱的例⼦最重要的碱:HCO3-其他碱:硼酸根,磷酸根,氨,砷酸根,硫酸根,碳酸根,等等最终要的酸: CO2(aq)或者H2CO3其他酸:硅酸,铵根,硼酸,硫酸,⼄酸(醋酸),⼄⼆酸(草酸)。
⼤多数的酸碱反应在⽔溶液中是⾮常快速的(⼏乎是瞬时的);达到热⼒学平衡并且根据热⼒学原理可以计算出正确的收率.酸-碱反应牵涉到质⼦,可是⼀个裸露的质⼦(氢原⼦)是不会在⽔溶剂中存在的,它是被⽔合,⽐如:成为⽔合氢离⼦或者更有可能⽣成H9O4+2.Bronsted 定义酸:⼀种物质可以释放出⼀个质⼦给任何其他的物质。
碱:⼀种物质可以从任何其他的物质那⾥接受⼀个质⼦。
3.酸和碱总是成对的进⾏反应H2CO3 + H2O = H3O+ + HCO3-NH4+ + H2O = H3O+ + NH3CH3COOH + H2O = H3O+ + CH3COO-H2O + H2O = H3O+ + OH-4.⼀些定义两性物——⼀种物质既可以作为酸也可以作为碱,⽐如:⽔,碳酸氢根离⼦。
多元酸或碱-⼀种酸或者碱可以分别释放或者接受多余⼀个质⼦,⽐如:H3PO4, H2CO3,H4EDTA (EDTA酸)5.简单的⾦属离⼦也是酸所有的⾦属离⼦在⽔溶液中都被⽔合。
被⽔合吸附的⽔分⼦可以丢失⼀个质⼦,因此⾦属离⼦是⼀种酸。
⽽⾦属离⼦的电荷决定了酸的强弱。
Zn(H2O)62+ + H2O = H3O+ + Zn(H2O)5(OH)+Cu(H2O)42+ + 3H2O = 3H3O+ + Cu(H2O)(OH)3-6.★共扼酸碱对HCl, Cl-H2CO3, HCO3-HSO4-, SO42-CH3COOH, CH3COO-Zn(H2O)62+, Zn(H2O)5(OH)+7.路易斯定义酸:任何可以接受电⼦对的物质。
教案•酸碱平衡基本概念与原理•弱电解质电离平衡•缓冲溶液原理及应用•沉淀溶解平衡与溶解度计算目•酸碱滴定法原理与实践操作•酸碱平衡在日常生活和工业生产中应用录酸碱平衡基本概念与原理酸碱酸碱的强弱030201酸碱定义及性质酸碱反应类型中和反应酸和碱互相交换成分,生成盐和水的反应,也称为酸碱中和。
酸碱与金属的反应酸能与金属活动性顺序中排在氢前面的金属发生置换反应,生成盐和氢气;碱能与某些金属(如铝、锌等)反应生成偏铝酸盐和氢气。
酸碱与金属氧化物的反应酸能与金属氧化物反应生成盐和水;碱能与某些金属氧化物反应生成盐和水。
酸碱平衡原理酸碱平衡酸碱指示剂酸碱平衡的移动溶液pH值计算pH值定义01pH值计算方法02酸碱混合溶液pH值计算03弱电解质电离平衡弱电解质定义及分类弱电解质定义弱电解质分类电离平衡常数表达式电离平衡常数定义电离平衡常数表达式影响电离平衡因素浓度温度浓度改变会影响弱电解质的电离程度,但电离平衡常数只与温度有关。
同离子效应多元弱酸、弱碱电离平衡多元弱酸电离平衡多元弱碱电离平衡缓冲溶液原理及应用缓冲溶液组成及作用机制组成作用机制当向缓冲溶液中加入少量酸或碱时,弱酸或弱碱的解离平衡发生移动,从而减弱了溶液pH值的变化,保持溶液的酸碱度相对稳定。
缓冲容量与缓冲范围缓冲容量指缓冲溶液所能抵抗外来酸或碱对溶液pH值影响的能力,与缓冲组分的浓度及解离度有关。
缓冲范围指缓冲溶液能够有效维持pH值稳定的pH值范围,通常与弱酸或弱碱的解离常数有关。
常见缓冲体系及其应用常见缓冲体系应用维持生理pH 值稳定人体内的血液、细胞液等都具有缓冲作用,能够维持生理pH 值的稳定,保障正常生理功能。
要点一要点二药物制剂与储存在药物制剂过程中,缓冲溶液常用于调节药物的酸碱度,提高药物的稳定性和疗效;在药物储存过程中,缓冲溶液也能够减缓药物因酸碱度变化而引起的降解和失效。
生物实验与研究在生物实验中,缓冲溶液常用于细胞培养基、酶反应体系等的配制,为生物实验提供稳定的酸碱环境;在生物医学研究中,缓冲溶液也发挥着重要作用,如用于蛋白质纯化、DNA 提取等实验操作中。
无机化学《酸碱平衡》教案[ 教学要求]1 .掌握酸碱质子理论。
2 .掌握一元弱酸、弱碱在水溶液中的质子转移平衡和近似计算;熟悉多元酸、多元碱、两性物质的质子转移平衡和近似计算。
3 .掌握同离子效应和盐效应的概念;了解pH 对溶质存在状态的影响。
4 .掌握缓冲溶液的作用和组成、缓冲作用机制、能熟悉地计算缓冲溶液pH 值;掌握缓冲能力的影响因素及缓冲范围;掌握缓冲溶液的配制原则、方法及计算;熟悉人体正常pH 值的维持和失控。
[ 教学重点]1 .酸碱质子理论。
2 .弱酸、弱碱在水溶液中的质子转移平衡和近似计算。
3 .同离子效应、盐效应、缓冲溶液。
[ 教学难点]多元酸、多元碱、两性物质的质子转移平衡和近似计算。
[ 教学时数] 6 学时[ 主要内容]1 .酸碱质子理论:酸碱的定义,共轭酸碱间的基本关系,酸碱反应的本质,酸碱强弱的相对性,酸度平衡常数和碱度平衡常数。
2 .一元弱酸、弱碱在水溶液中的质子转移平衡和近似计算;酸度、碱度、分析浓度概念;多元酸、多元碱、两性物质的质子转移平衡和近似计算。
3 .同离子效应和盐效应的概念;pH 对溶质存在状态的影响。
4 .缓冲溶液的作用和组成、缓冲作用机制、缓冲溶液pH 值的计算;缓冲溶液的缓冲作用能力的影响因素及缓冲作用范围;缓冲溶液的配制原则、方法及计算;人体正常pH 值的维持和失控。
[ 教学内容]9-1 酸碱质子理论1923 年,丹麦Brinsred 和英国Lowry1 、酸碱质子理论凡是能给出质子的分子或离子称为酸,凡是能接收质子的分子或离子称为碱。
酸= 质子+碱[Al(H2O)6]3+ =H+ + [Al(H2O)5(OH)]2+酸= 质子+ 碱HPO42- = PO43- + H+HCl 、HAc 、NH4+、H2SO3、Al(H2O)6+等都能给出质子,都是酸;而OH-、Ac-、NH3、HSO3-、CO32-等都能接受质子,都是碱:共轭酸碱:酸碱存在着对应的相互依存的关系;物质的酸性或碱性要通过给出质子或接受质子来体现。
第七章 酸碱解离平衡本章总目标:1:了解酸碱理论发展的概况2:了解同离子效应和盐效应对解离平衡的影响。
3:掌握酸、碱、盐以及缓冲溶液的pH 值的相关计算。
4:了解离子活度、活度因子、离子强度等概念。
5:了解缓冲溶液的组成;缓冲作用原理;缓冲溶液的性质。
各小节的目标:第一节:弱酸和弱碱的解离平衡1:掌握一元弱酸的解离平衡常数的意义、用途和计算。
2a H K c θ+⎡⎤⎣⎦=2;掌握一元弱碱的解离平衡常数的意义、用途和计算。
20b OH K c OH θ--⎡⎤⎣⎦=⎡⎤-⎣⎦当0400b c K θ>时,OH -⎡⎤=⎣⎦3:解离度概念——平衡时已经解离的浓度与起始浓度之比。
4:同离子效应——在弱电解质的溶液中国,加入与其具有相同离子的强 电解质,使弱电解质的解离平衡左移,从而降低弱电解质的解离度。
5:掌握多元弱酸的解离平衡的计算。
6:了解水的离子积常数、溶液的pH 等基本概念。
7:熟练掌握缓冲溶液pH 值的计算:lg a pH pK θ=-(c 酸/c 盐);lg b pOH pK θ=-(C 碱/C 盐)8:可以解释缓冲溶液可以达到缓冲目的的原因。
第二节:盐的水解1:掌握水解平衡常数的计算:1.弱酸强碱盐:Wh aK K K θθθ=;2.强酸弱碱盐:W h b K K K θθθ=;3.弱酸弱碱盐:W h a b K K K K θθθθ=2:可以运用公式——211211ln ()K H K R T T θθ∆=-来解释升温促进水解的原因。
3:掌握单水解过程的计算——OH -⎡⎤=⎣⎦,H +⎡⎤==⎣⎦ 4;掌握双水解pH值的计算:H +⎡⎤=⎣⎦第三节:电解质溶液理论和酸碱理论的发展1:掌握离子强度、活度的概念和离子强度的计算212i i I b z =∑。
2:理解盐效应对弱电解质解离度的影响。
3:了解酸碱质子理论、酸碱溶剂体系理论和酸碱电子理论。
Ⅱ习题一 选择题1.某弱酸HA 的Ka=2.0×10-5,若需配制pH=5.00的缓冲溶液,与100ml ,1.0mol/L 的NaAc 相混合的1.0mol/LHA 体积应为( )A. 200mlB.50mlC.100mlD.150ml2.已知相同浓度的盐NaA ,NaB,,NaC ,NaD 的水溶液的pH 依次增大,则相同浓度的下列溶液中解离度最大的是()(《无机化学例题与习题》吉大版)A .HA B.HB C.HC D.HD3.pH=3和pH=5的两种HCl溶液,以等体积混合后,溶液的pH是()A .3.0 B.3.3 C.4.0 D.8.04.已知K b0(NH3)=1.8×10-5,其共轭酸的K a0值为()(《无机化学例题与习题》吉大版)A . 1.8×10-9 B. 1.8×10-10 C. 5.6×10-10 D. 5.6×10-55.难溶电解质M2X的溶解度S与溶度积Ksp之间的定量关系式为()A.S =KspB.S=(Ksp/2)1/3C. S =Ksp1/2D.S =(Ksp/4)1/36.下列物质中,既是质子酸,又是质子碱的是()(《无机化学例题与习题》吉大版)A.OH-B.NH4+C.S2-D.PO43-7.欲配制pH=13.00的NaOH溶液10.0L,所需NaOH固体的质量是()(原子量Na=23)A .40g B.4.0g C.4.0×10-11g D.4.0×10-12g8.H2AsO4-的共轭碱是()(《无机化学例题与习题》吉大版)A. H3AsO4B. HAsO42- C . AsO43- D. H2AsO3-9.往银盐溶液中添加HCl使之生成AgCl(Ksp=1.56×10-10)沉淀,直至溶液中Cl-的浓度为0.20mol/L为止。