第五章 酸堿解離平衡3

1、第四節(jié)第四節(jié) 酸、堿溶液酸、堿溶液H H3 3O O+ +,OH,OH- -濃度濃度的計算的計算-以以HB為例為例一、一一、一元弱酸溶液元弱酸溶液H H3 3O O+ +濃度濃度的計算的計算HB的濃度的濃度=c(HB)， 酸解離常數(shù)酸解離常數(shù)=HB+H2OH3O+ + B-=H2O+ H2OH3O+OH-1. 當當 c(HB) w時，時， 忽略水的質子自遞平衡忽略水的質子自遞平衡。=)(c- )()(eq2HHBcHceqceq(H+)2 + Kaceq(H+) Kac(HB)= 0aKaK)()()(3HBcBcOHceqeqeq = cceqeq(H(H+ +)c)ceqeq(OH(OH-

2、 -) ) wKaK)()()(3HBcBcOHceqeqeqaK=基礎化學- 第五章ceq(H+) =2)(4-2HBcKKKaaa近似式近似式且且c(HB) /Ka 400時，時，c(HB)-ceq(H+) c(HB)=)()(2HBcHceqceq(H+)=)(HBcKa最簡式最簡式2.當當Kac(HB) w， 二、一元弱堿溶液中二、一元弱堿溶液中OHOH- -濃度濃度的計算：的計算：如如 NH3, Ac-, CN-B-+H2OHB + OH-H2O+ H2OH3O+OH-以以B-為例為例aK=)()()(BcHBcOHceqeqeqbK = cceqeq(H(H+ +)c)ceqeq(

3、OH(OH- -) ) wK基礎化學- 第五章1. 當當 c(B) w時，時， 忽略水的質子自遞平衡忽略水的質子自遞平衡。ceq(OH-)2 + Kb ceq(OH-) Kbc(B)=0 =)()()(2OHcBcOHceqeq=ceq(OH-)=2)(4K-2bBcKKbb近似式近似式ceq(OH-) =)(BcKb最簡式最簡式且且c(B) /Kb 400時，時，2. 當當 c(B) w，c(B)-ceq(OH-) c(B)bK)()()(BcHBcOHceqeqeqbKbK基礎化學- 第五章例例:計算濃度為計算濃度為1.0 10-3 molL-1的乳酸溶液的的乳酸溶液的pH值。值。解：解：

4、=1.4010-4 1) c(HB)=1.4010-41.0 10-3 =1.4010-720Kw2) c(HB) / = 1.0 10-3 / 1.4010-4 20Kw2) c(HB) /Ka= 0.1/ 5.59 10-10 400ceq(H+)=)(HBcKa=.-10=7.48 10-6 （molL-1）pH=5.13已知已知KNH3=1.79 10-5 用最簡式用最簡式基礎化學- 第五章pOH=5.12 pH=14.00-5.12=8.88100. 01074. 11000. 1514例例: 計算計算0.100 mol L-1NaAc溶液的溶液的pH。Ka（HAc）= 1.74 1

5、0-5解：解： = 1.00 10-14/ 1.74 10-5 Kbc(B)= 5.57 10-10 0.100 =5.57 10-1120Kw2) c(B) /Kb= 0.1/ 5.57 10-10 400ceq(OH-)=)(BcKb=用最簡式用最簡式awbKKK/= 5.57 10-10 基礎化學- 第五章例：例：1）0.20molL-1HCl與與0.20molL-1NH3 H2O等體積混合，其等體積混合，其pH值是多少？值是多少？ 2）0.20molL-1HAc與與0.20molL-1NaOH等體積混合，其等體積混合，其pH值是多少？值是多少？基礎化學- 第五章6. 按酸堿的質子理論，

6、下列物質中屬于兩性物質的有按酸堿的質子理論，下列物質中屬于兩性物質的有（ ）（）（1）H2O （2）NH4+ （3） NaHCO3 （4）Ac-A、(1)(2)(3) B、(1)(3) C、(2)(4) D、(4) E、(1)(2)(3)(4)7.在水溶液中屬于二元弱堿的是（在水溶液中屬于二元弱堿的是（ ）A、NH4Cl B、NaHCO3 C、Na2CO3 D、Na3PO4A. H3O+和和HPO42- B. H2PO4-和和H3O+ C. H2PO4-和和HPO42- D. H2O和和HPO42-9.在酸堿反應式：在酸堿反應式：H2PO4-+ H2O H3O+ + HPO42-中都是酸的物質

7、是中都是酸的物質是_, 都是堿的物質是都是堿的物質是_。5.在在HAc溶液中加入鹽酸，則有（溶液中加入鹽酸，則有（ ）A、同離子效應、同離子效應 B、鹽效應、鹽效應 C、二者兼有、二者兼有 D、二者兼無、二者兼無BCBDC基礎化學- 第五章1.在酸堿質子理論中沒有鹽的概念。（在酸堿質子理論中沒有鹽的概念。（ ）2.某弱酸溶液稀釋時，其解離度增大，溶液的酸度某弱酸溶液稀釋時，其解離度增大，溶液的酸度也增大。（也增大。（ ）3.任何一元弱酸的任何一元弱酸的H+都等于都等于 。 aacK基礎化學- 第五章4.室溫下室溫下,0.10mol L-1的的HB（Ka=1.0 10-5）溶液中的）溶液中的 =

8、_，H+=_ mol L-1，pH值是值是_。HB的共軛堿的的共軛堿的Kb等于等于_。 10-3310-910-4三、多元酸三、多元酸(堿堿)水溶液水溶液pH計算計算多元弱酸多元弱酸在水中的解離是分步進行的。在水中的解離是分步進行的。 第一級第一級解離常數(shù)解離常數(shù)遠遠大于遠遠大于后續(xù)解離，故后續(xù)解離，故溶液酸度溶液酸度主要取決于主要取決于一級解離常數(shù)一級解離常數(shù)的大小。的大小。如：如：H2BH2B + H2OH3O+ + HB-=)()()(2-3BHcHBcOHceqeqeqHB- + H2OH3O+ + B2-=)()()(-23HBcBcOHceqeqeqH2O+ H2O H3O+ +

9、OH-1aK2aK = cceqeq(H(H+ +)c)ceqeq(OH(OH- -) ) wK基礎化學- 第五章條件：條件：1. 當當 20 時，時， 可可忽略水的解離忽略水的解離。2. 當當 102時，按時，按一元弱酸一元弱酸處理。處理。4. 若若 400時：用時：用最簡式最簡式ceq(H+)=)(21BHcKa)(21BHcKawK12/ )(aKBHc21/aaKK基礎化學- 第五章3. 若若 20KwKa1 /Ka2 102-.=7720Kw忽略水的解離忽略水的解離H2O+ H2O H3O+ + OH-Kw = H3O+ OH- 102按一元弱酸處理按一元弱酸處理 =81019 .

10、810. 0 400ceq(H+)=1 . 01091. 88= 9.4410-5(molL-1 )pH=4.02ceq(HS-) = ceq(H+) =9.4410-5(molL-1 )ceq(S2-)=Ka2(molL-1)用最簡式用最簡式21/aaKK12/ )(aKSHc)(21BHcKa基礎化學- 第五章總結：總結：1. 多元酸多元酸 ，當當 時，時，可當成可當成一元弱酸一元弱酸處理：處理：用用最簡式最簡式 10221/aaKK 若若 400時：時：ceq(H+)=)(21BHcKa在計算在計算ceq(B2-)時，時，因因ceq(H+) ceq(HB-)，ceq(B2-) Ka212

11、/ )(aKBHc12/ )(aKBHcceq(H+) =2)(4-21211BHcKKKaaa基礎化學- 第五章多元堿情況相似，求多元堿情況相似，求ceq(OH-)濃度時，同樣處理。濃度時，同樣處理?？偨Y：總結：1. 多元堿多元堿 ，當當 時，時，可當成可當成一元弱堿一元弱堿處理：處理：用用最簡式最簡式 10221/bbKK 若若 400時：時：ceq(OH-)=)(21BcKb因因ceq(OH-) ceq(HB-)， ceq(H2B) Kb212/ )(bKBcceq(OH-) =2)(4-21211BcKKKbbb12/ )(bKBc基礎化學- 第五章例：例： 計算計算0.100molL

12、-1Na2CO3溶液溶液pH值。值。解：解： CO32- +H2OHCO3-+ OH-Kb1=awKK=-.=2.1410-4HCO3- +H2OH2CO3 + OH-Kb2=awKK=-.=2.2410-8因為：因為：cbKb1 20Kw , Kb1 /Kb2102，cb /Kb1400ceq(OH-)=)(231COcKb=.-= 4.6310-3 （molL-1）pOH=2.33pH =14 - pOH=11.67ceq(HCO3- )= ceq(OH-) = 4.6310-3 molL-1ceq(H2CO3 )=Kb2= 2.2410-8 molL-1基礎化學- 第五章四、兩性物質溶液

13、四、兩性物質溶液兩性物質既可給出質子，又可接受質子。兩性物質既可給出質子，又可接受質子。如：如： HCO3-、H2PO4-、 HPO42-， NH4Ac，H3+NCHRCOO-。 （一）（一）多元弱酸的酸式鹽多元弱酸的酸式鹽溶液（兩性陰離子）：溶液（兩性陰離子）：基礎化學- 第五章（二）（二）弱酸弱堿鹽弱酸弱堿鹽溶液：溶液：（三）（三）氨基酸溶液氨基酸溶液：HCO3-、H2PO4-、 HPO42-，NH4Ac，H3+NCHRCOO-。 基礎化學- 第五章 作為酸的酸常數(shù)作為酸的酸常數(shù) 作為堿的共軛酸的酸常數(shù)作為堿的共軛酸的酸常數(shù)aKKaceq(H+) =aKaK總結：總結： 兩性物質溶液氫離子

14、濃度的兩性物質溶液氫離子濃度的近似計算公式近似計算公式當當 c 20Kw， 且且c 20 時，時，aKaK以以HCO3-為例為例HCO3-+H2O H3O+CO32-HCO3- +H2O H2CO3 +OH-當當 c20Kw， 且且c 20 時，時，2aK12awbKKK 2aK1aK（一）多元弱酸的酸式鹽溶液（兩性陰離子）：（一）多元弱酸的酸式鹽溶液（兩性陰離子）：ceq(H+) =21aaKK pH = (pKa1+pKa2)Ka1 、Ka2 為為H2CO3的一級和二級解離常數(shù)。的一級和二級解離常數(shù)。 H2PO4-ceq(H+) =HPO42-ceq(H+) =32aaKK 21aaKK

15、例：計算例：計算0.10molL-1NaH2PO4 溶液的溶液的pH值？值？已知已知H3PO4的的pKa1 =2.16， pKa2 =7.21，pKa3=12.32解：解：pH=4.68 H2PO4-ceq(H+) =pH =（pKa1 +pKa2） =（2.61+7.21）21aaKK 基礎化學- 第五章（二）弱酸弱堿鹽溶液：（二）弱酸弱堿鹽溶液： NH4Ac：NH4+ +H2O H3O+ +NH3Ac- +H2O HAc +OH- （NH4+） 當當c(NH4+ ) 20Kw，c(Ac- ) 20 時：時： ceq(H+) =)()(4HAcKNHKaapH=（pKa +pKa）aK)(/

16、)(HAcKKAcKawb （NH4+） aK)(HAcKa基礎化學- 第五章例例2：計算計算0.10molL-1NH4CN溶液的溶液的pH值。值。已知：已知：NH4+的的Ka=5.610-10，pKa=9.25HCN 的的Ka=5.8 10-10，pKa=9.21解：解：pH =（9.25+9.21）=9.23ceq(H+) =當當c(NH4+ ) 20Kw，c(CN- ) 20 時：時： （NH4+） aK)(HCNKaaKKa基礎化學- 第五章（三）（三）氨基酸溶液：氨基酸溶液：NH3+CHRCOO-NH3+可給出質子，顯酸性?？山o出質子，顯酸性。COO-可接受質子，顯堿性?？山邮苜|子，

17、顯堿性。甘氨酸：甘氨酸：H3+N-CH2-COO-H3+N-CH2-COO- +H2ONH2-CH2-COO-+H3O+=2.510-10H3+N-CH2-COO- +H2OH3+N-CH2-COOH +OH- =2.24 10-12aKbK基礎化學- 第五章 中性氨基酸中性氨基酸完全質子化完全質子化時，可以看作時，可以看作二元弱二元弱酸酸，在水溶液中存在兩步解離：，在水溶液中存在兩步解離： HOOCCHHOOCCH2 2NHNH3 3+ + + H + H2 2O O - -OCCHOCCH2 2NHNH3 3+ + + H + H3 3O O+ + - -OOCCHOOCCH2 2NHNH

18、3 3+ + + H + H2 2O O - -OOCCHOOCCH2 2NHNH2 2 + H + H3 3O O+ + =4.510-3 =2.510-10 中性氨基酸中性氨基酸在水溶液中的解離平衡與在水溶液中的解離平衡與二元弱二元弱酸的酸式鹽酸的酸式鹽溶液十分相似溶液十分相似 ceq(H+) =21aaKK pH = (pKa1+pKa2) 、 為為完全質子化完全質子化的的中性氨基酸中性氨基酸的一級和二的一級和二級級解離常數(shù)解離常數(shù)。1aK2aK2aK1aK基礎化學- 第五章（一）一元強酸與一元弱酸混合溶液（一）一元強酸與一元弱酸混合溶液例：計算例：計算0.20 molL-1HCl溶液和溶液和0.20 molL-1HAc溶溶液等體積混合后溶液的液等體積混合后溶液的pH。解：解： 混合后混合后c(HCl) = 0.10 molL-1c(HAc) = 0.10 molL-1設設HAc解離出的解離出的H+為為xmolL-1HAc+H2OH3O+ + Ac-0.10+x ceq(H+) =0.10 + 1.7410-5 0.1(molL-1)x 0.10