酸堿平衡及其PH值計算學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1酸堿平衡酸堿平衡(pnghng)及其及其PH值計算值計算第一頁，共47頁。HAAHKa解離解離(ji l)平衡是一種動態(tài)平平衡是一種動態(tài)平衡衡BOHOHBKb解離常數(shù)解離常數(shù)酸的解離常數(shù)酸的解離常數(shù)堿的解離常數(shù)堿的解離常數(shù)第2頁/共47頁第二頁，共47頁。 酸堿的強弱取決于酸給出質(zhì)子或堿接受質(zhì)子的能力。用酸堿的強弱取決于酸給出質(zhì)子或堿接受質(zhì)子的能力。用解離常數(shù)解離常數(shù) Ka 和和 Kb 可以可以(ky)定量地說明酸堿的強弱程度定量地說明酸堿的強弱程度。 HAc + H2O H3O+ + Ac5a1081 .K HAc 的共軛堿的解離的共軛堿的解離(ji l)常數(shù)常數(shù) Kb 為：為： A

2、c+ H2O HAc + OH Kb KaKb = c(H+)c(OH) = Kw = 10-14 （25） Ka HAc)()Ac()H(+ccc-)Ac()HAc()OH(-ccc第3頁/共47頁第三頁，共47頁。 HAc + H2O H3O+ + Ac- NH4+ + H2O H3O+ + NH3 HS- + H2O H3O+ + S2-104334106 . 5)()()()(NHcNHcOHcNHKa1523101 . 7)()()()(HScScOHcHSKa53108 . 1)()()()(HAccAccOHcHAcKa比較下列弱酸弱堿比較下列弱酸弱堿(ru jin)的強弱的強弱

3、aK越大，酸的強度越大，酸的強度(qingd)(qingd)越大越大, ,由由)(HAcKa)(4NHKa)(HSKa可知可知(k zh)(k zh)酸的強弱順序為：酸的強弱順序為：HAcHAcNH4+NH4+HS-HS-。第4頁/共47頁第四頁，共47頁。 Ac- + H2O OH- + HAc NH3 + H2O OH- + NH4+ 稱為(chn wi)堿的解離常數(shù)。 越大，堿的強度越大。一種酸的酸性越強，其 值越大，則其相應(yīng)的共軛堿的堿性越弱，其 值越小。 10106 . 5)()()()(AccOHcHAccAcKb5433()()()1.810()bc NHc OHKNHc NHa

4、KbKbKbK第5頁/共47頁第五頁，共47頁。多元弱酸、弱堿多元弱酸、弱堿(ru jin)(ru jin)在水溶液中是逐級解離的在水溶液中是逐級解離的: :H3PO4 + H2O H3O+ + H2PO4-H2PO4- + H2O H3O+ + HPO42- HPO42- + H2O H3O+ + PO43-三種三種(sn zhn)酸的強度為：酸的強度為：H3PO4 H2PO4- HPO42- 3)()()(106 . 743421POHcPOHcHcaK8)()()(103 . 642242POHcHPOcHcaK13)()()(104 . 424343HPOcPOcHcaK第6頁/共47

5、頁第六頁，共47頁。 可見，在共軛酸堿對中，若酸的酸性可見，在共軛酸堿對中，若酸的酸性(sun xn)(sun xn)越強，則其共軛堿的堿越強，則其共軛堿的堿性就越弱；若堿的堿性越強，則其共軛酸的酸性性就越弱；若堿的堿性越強，則其共軛酸的酸性(sun xn)(sun xn)就越弱。就越弱。酸酸H3PO4H + H2PO4+-H2PO4H + HPO4HPO4H+PO42-2-3-+Ka1Kb3Ka2Kb2Ka3Kb1堿堿Ka1Kb3=KwKa2Kb2=KwKa3Kb1=Kw指同一反應(yīng)，編碼順序不一樣指同一反應(yīng)，編碼順序不一樣K Ka1a1KKa2a2 K Ka3a3K Kb1b1KKb2b2

6、K Kb3b3總結(jié)總結(jié)(zngji)第7頁/共47頁第七頁，共47頁。判斷同類型判斷同類型(lixng)的弱酸或弱堿的相對的弱酸或弱堿的相對程度程度 相同溫度下，相同溫度下， Ka越大表示酸性越強。越大表示酸性越強。 （Ka隨隨T升高升高(shn o)而增大）而增大）第8頁/共47頁第八頁，共47頁。ABBACCC 解離解離(ji l)平衡常數(shù)與電離度的關(guān)平衡常數(shù)與電離度的關(guān)系？系？第9頁/共47頁第九頁，共47頁。CKa時500aKC第10頁/共47頁第十頁，共47頁。酸堿溶液(rngy)PH的計算第11頁/共47頁第十一頁，共47頁。 對于一元弱酸，其cH+ 值計算(j sun)如下：2c

7、4KKKHHAcHAc2HAcHAcHAcAcHKHAc當(dāng)反應(yīng)達到平衡時當(dāng)反應(yīng)達到平衡時2HcHKHAcHAcH+=Ac-HAcHAccKHWKHAcHAccKH第12頁/共47頁第十二頁，共47頁。HAcHAccKH時即時當(dāng)%5,500akc2c4KKKHHAcHAc2HAcHAc即得：cHAc-H+cHAcHAcHAccHK2時即時當(dāng)%5,500akc2HcHKHAcHAcWHAcaKckc20,%5,500時即時當(dāng)WKHAcHAccKH第13頁/共47頁第十三頁，共47頁。例：計算例：計算(j sun)下列下列0.1 mol L-1的的HAc溶液的溶液的H+ 和電離度和電離度 已知：KH

8、AC=1.76 x x 1010-5-5HACHACKCHACH第14頁/共47頁第十四頁，共47頁。23423OHNHNHOHKOHNH當(dāng)反應(yīng)當(dāng)反應(yīng)(fnyng)達達到平衡時到平衡時OH-=NH4+OHNHOHNH-2323cKOHWKOHNHOHNH-2323cKOH2c4KKKOHOHNHOHNH2OHNHOHNH2323232323232OHcOHKOHNHOHNH第15頁/共47頁第十五頁，共47頁。bK例例4-6 計算計算(j sun)0.050 mol.L-1 NH3H2O溶液的溶液的pH值。值。已知已知 =1.810-50H-= =9.4910-4POH=3.02pH =14-

9、POH= 10.98bck5001078.2108.1050.035bKC第16頁/共47頁第十六頁，共47頁。1.1 10-12n Ka1 Ka2 = K = H+2S2-/H2S = 1.0 10-19第17頁/共47頁第十七頁，共47頁。 y = Ka2 = S2- = 7.1 10-15 酸根酸根(sungn)離離子濃度近似等子濃度近似等于二級電離常于二級電離常數(shù)數(shù)K1/K2102可做一可做一元弱酸元弱酸(ru sun)處處理理第18頁/共47頁第十八頁，共47頁。第19頁/共47頁第十九頁，共47頁。)(21,202121aaaaaPKPKPHKKHKC時，當(dāng)結(jié)論：兩性物質(zhì)溶液結(jié)論：

10、兩性物質(zhì)溶液(rngy)的的PH值與溶液值與溶液(rngy)自身的濃度大小無關(guān)。自身的濃度大小無關(guān)。第20頁/共47頁第二十頁，共47頁。HAcHAc第21頁/共47頁第二十一頁，共47頁。HHAcOHHAcAcOHHAckhkwkHAcHAcwhkkk第22頁/共47頁第二十二頁，共47頁。sscxxcx22awshskkcKcOH第23頁/共47頁第二十三頁，共47頁。第24頁/共47頁第二十四頁，共47頁。NH4+ +Ac-+H2O NH3H2O +HAc Kh Kh=KW/(Ka Kb)第25頁/共47頁第二十五頁，共47頁。第26頁/共47頁第二十六頁，共47頁。第27頁/共47頁第

11、二十七頁，共47頁。第28頁/共47頁第二十八頁，共47頁。第29頁/共47頁第二十九頁，共47頁。鹽效應(yīng)鹽效應(yīng) 在弱電解質(zhì)溶液中，加入不含有共同離子的強電解質(zhì)溶液，使其電離在弱電解質(zhì)溶液中，加入不含有共同離子的強電解質(zhì)溶液，使其電離(dinl)度稍有增加的現(xiàn)象。度稍有增加的現(xiàn)象。 “鹽效應(yīng)鹽效應(yīng)(xioyng)” “同離同離子效應(yīng)子效應(yīng)(xioyng)”如：把如：把NaCl(s)加入加入(jir)到到HAc溶液中溶液中 無共同離子AcHHAcClNaNaCl(s)aq 第30頁/共47頁第三十頁，共47頁。 50mLHAcNaAc c(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1 pH =

12、 4.74 緩沖溶液：具有能保持本身緩沖溶液：具有能保持本身pHpH值相對穩(wěn)定性能的值相對穩(wěn)定性能的溶液溶液( (也就是不因加入少量強酸也就是不因加入少量強酸(qin sun)(qin sun)或強堿或強堿而顯著改變而顯著改變pHpH值的溶液值的溶液) )。加入(jir)1滴(0.05ml) 1molL-1 HCl加入(jir)1滴(0.05ml) 1molL-1 NaOH實驗實驗 50ml純水pH = 7 pH = 3 pH = 11 pH = 4.73 pH = 4.75第31頁/共47頁第三十一頁，共47頁。p緩沖溶液按其緩沖范圍一般分為兩大類：緩沖溶液按其緩沖范圍一般分為兩大類： 弱酸

13、及其共軛堿弱酸及其共軛堿HAc-NaAc 、弱堿及其共軛酸、弱堿及其共軛酸NH3-NH4Cl 、 p 多元多元(du yun)弱酸的酸式鹽及次級鹽弱酸的酸式鹽及次級鹽（NaH2PO4Na2HPO4）組成。）組成。p 一般緩沖范圍：一般緩沖范圍：2pH12 p 強酸或強堿緩沖溶液強酸或強堿緩沖溶液強酸或強堿組成。強酸或強堿組成。p 如：如：HCl、HNO3、NaOH、KOH 等。等。 一般緩沖范圍：一般緩沖范圍：pH12第32頁/共47頁第三十二頁，共47頁。 緩沖溶液為什么能控制緩沖溶液為什么能控制(kngzh)溶液溶液PH值基本不變？值基本不變？ 以以HAcNaAc為例：為例：第33頁/共4

14、7頁第三十三頁，共47頁。溶液溶液(rngy)時時 HAc H+ + Ac- 0.1 0.1 c HAc cH+ = Ka c Ac- pH = pKa = 4.75aK=1.7610-5第34頁/共47頁第三十四頁，共47頁。第35頁/共47頁第三十五頁，共47頁。第36頁/共47頁第三十六頁，共47頁。與同離子與同離子效應(yīng)效應(yīng)(xioyng)的計算類的計算類似似 AMMA AHHA鹽鹽酸酸CCKHa 假設(shè)緩沖溶液由一元弱酸(ru sun)HA和相應(yīng)的鹽MA組成一元弱酸及其鹽組成的緩沖溶液一元弱堿及其鹽組成的緩沖溶液鹽鹽酸酸CCPKaPHlg 鹽鹽堿堿鹽鹽堿堿CCPKbPHCCPKbPOHl

15、g-14lg 1. 緩沖溶液本身的緩沖溶液本身的PH值主要取決于弱酸或弱堿的解離常數(shù)值主要取決于弱酸或弱堿的解離常數(shù)K;2. 緩沖溶液控制溶液的緩沖溶液控制溶液的PH值主要體現(xiàn)在值主要體現(xiàn)在lg值。值。3. 緩沖能力主要與其中弱酸或弱堿及其鹽的濃度有關(guān)。緩沖能力主要與其中弱酸或弱堿及其鹽的濃度有關(guān)。第37頁/共47頁第三十七頁，共47頁。1. 一元弱酸及其鹽組成(z chn)的緩沖溶液2. 一元(y yun)弱堿及其鹽組成的緩沖溶液鹽鹽酸酸CCPKaPHlg 鹽鹽堿堿鹽鹽堿堿CCPKbPHCCPKbPOHlg-14lg 第38頁/共47頁第三十八頁，共47頁。緩沖緩沖(hunchng)(hun

16、chng)能能力力緩沖容量的大小緩沖容量的大小(dxio)(dxio)取決于緩沖體系取決于緩沖體系 共軛酸堿對的濃度及其濃度比值。共軛酸堿對的濃度及其濃度比值。 當(dāng)緩沖組分濃度的比值為當(dāng)緩沖組分濃度的比值為1:11:1時，緩沖容量最大。時，緩沖容量最大。 當(dāng)濃度比為當(dāng)濃度比為1:11:1時，總濃度越大，緩沖能力越大。時，總濃度越大，緩沖能力越大。 常用的緩沖溶液各組分常用的緩沖溶液各組分(zfn)的濃度一般在的濃度一般在0.11.0 mol.L-1之間，之間， 共軛酸堿對比值在共軛酸堿對比值在1/1010之間。之間。使使1L1L或或1ml1ml緩沖溶液的緩沖溶液的pHpH值改變一個單值改變一個

17、單位所需加入一元強酸或一元強堿的物質(zhì)的量（位所需加入一元強酸或一元強堿的物質(zhì)的量（molmol或或m molm mol），稱為該緩），稱為該緩沖溶液的緩沖容量。沖溶液的緩沖容量。 表征表征緩沖溶液抵御外來強酸強堿的能力緩沖溶液抵御外來強酸強堿的能力鹽鹽酸酸CCPKaPHlg 第39頁/共47頁第三十九頁，共47頁。實驗和計算表明，當(dāng)緩沖比在實驗和計算表明，當(dāng)緩沖比在110和和101之間時，即溶之間時，即溶液的液的pH值在值在pKa-1和和pKa+1之時，之時， 溶液具有較大的緩沖能力溶液具有較大的緩沖能力。 各種緩沖溶液只能在一定的范圍各種緩沖溶液只能在一定的范圍(fnwi)內(nèi)發(fā)揮緩沖作內(nèi)發(fā)揮

18、緩沖作用。用。 pH=pKa1稱為緩沖溶液的緩沖范圍稱為緩沖溶液的緩沖范圍(fnwi)。第40頁/共47頁第四十頁，共47頁。緩沖溶液 pKa (pKb) pH值范圍HAc-NaAc 4.75 3.6-5.6NH3.H2O-NH4Cl 4.76 (pKb) 8.3-10.3NaHCO3-Na2CO3 10.33 9.2-11.0KH2PO4-K2HPO4 7.20 5.9-8.0H3BO3-Na2B4O7 9.20 7.2-9.2 控制控制(kngzh) pH=pKa 1 或或pOH=pKb 1第41頁/共47頁第四十一頁，共47頁。第42頁/共47頁第四十二頁，共47頁。 配制 pH = 7 的緩沖溶液(hun chn rn y)時, 選擇最合適的緩沖對是-( )( Ka HAc= 1.810-5 , Kb NH3= 1.810-5 ; H3PO4 : Ka1 = 7.5210-3 , Ka2= 6.2310-8 , Ka3= 4.410-13 ; H2CO3 : Ka1 = 4.3010-7 , Ka2= 5.6110-11) (A) HAc-NaAc (B) NH3-NH