化學(xué)原理 精品課件

1、化學(xué)原理 第1頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15第一節(jié) 酸堿理論基礎(chǔ) 酸堿理論，較重要的有：阿侖尼烏斯的電離理論；富克林的溶劑理論；布朗斯特和勞萊的質(zhì)子理論；路易斯的酸堿電子理論；軟硬酸堿理論等。第2頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15一、酸堿電離理論 電離理論：電解質(zhì)在水溶液中電離時(shí)，產(chǎn)生的陽(yáng)離子全都是H+的化合物叫做酸；電離時(shí)產(chǎn)生的陰離子全都是OH-離子的化合物叫做堿。 電解質(zhì)一般可分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)兩類(lèi)。 強(qiáng)電解質(zhì)在水溶液中能完全電離。 弱電解質(zhì)在水溶液中僅部分電離，其電離過(guò)程是可逆的。第3頁(yè)，共85頁(yè)

2、，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 酸堿電離理論的局限性: 科學(xué)實(shí)驗(yàn)中在許多情況下使用非水溶劑。按照電離理論，離開(kāi)水溶液就沒(méi)有酸、堿及酸堿反應(yīng)。即電離理論無(wú)法說(shuō)明物質(zhì)在非水溶液中的酸堿問(wèn)題。第4頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15二、酸堿質(zhì)子理論1酸堿的定義和共軛酸堿對(duì) 質(zhì)子理論認(rèn)為：凡能給出質(zhì)子(H+)的物質(zhì)都是酸；凡是能接受質(zhì)子的物質(zhì)都是堿。例如，HCl、HCO3-、NH4+都是酸；Cl-、CO32-、NH3都是堿。酸堿質(zhì)子理論中的酸和堿不是孤立的，而是相互依存的。酸(HB)給出質(zhì)子后變?yōu)閴A(B-)，堿(B-)接受質(zhì)子后

3、變?yōu)樗?HB)。酸和堿這種相互依存關(guān)系叫做共軛關(guān)系:酸1質(zhì)子堿1HClH+Cl-HAcH+Ac-NH4+H+NH3第5頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 一對(duì)相互依存的物質(zhì)HB-B-稱(chēng)為共軛酸堿對(duì)，酸(HB)是堿(B-)的共軛酸，堿(B-)是酸(HB)的共軛堿。例如HAc是Ac-的共軛酸。而Ac-是HAc的共軛堿。 共軛酸堿對(duì)之間只差一個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子理論中的酸堿可以是分子或離子。第6頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/152酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì) 酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是兩個(gè)共軛酸堿對(duì)之間質(zhì)子傳遞的反應(yīng)，即：質(zhì)子從一種物質(zhì)傳遞到另一種

4、物質(zhì)的反應(yīng)。例如，HAc在水溶液中的離解反應(yīng) 酸1 堿2 堿1 酸2式中酸1、堿1表示一對(duì)共軛酸堿，酸2、堿2表示另一對(duì)共軛酸堿。單獨(dú)的一個(gè)共軛酸堿對(duì)是不能進(jìn)行反應(yīng)的。第7頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 共軛酸堿對(duì) 滿足酸堿共軛關(guān)系的一對(duì)酸和堿稱(chēng)為共軛酸堿對(duì)，酸越強(qiáng)它的共軛堿就越弱，酸越弱，它的共軛堿就越強(qiáng)。共軛堿共軛酸第8頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 質(zhì)子的傳遞過(guò)程，可以在水溶液、非水溶劑或無(wú)溶劑等條件下進(jìn)行，例如HCl和NH3的反應(yīng)，無(wú)論是在水溶液中，還是在苯溶液或氣相條件下進(jìn)行，其實(shí)質(zhì)都是一樣的

5、。HCl是酸，給出質(zhì)子轉(zhuǎn)變成為它的共軛堿Cl-；NH3是堿接受質(zhì)子轉(zhuǎn)變成它的共軛酸NH4+。 HCl+NH3 Cl- + NH4+第9頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/153酸堿的強(qiáng)度 兩個(gè)共軛酸堿對(duì)之間的質(zhì)子傳遞反應(yīng)，即由強(qiáng)酸、強(qiáng)堿生成弱堿、弱酸的過(guò)程。例如：HCl+NH3 Cl- + NH4+ 質(zhì)子酸或堿的強(qiáng)度，是指它們給出或接受質(zhì)子的能力。酸或堿的相對(duì)強(qiáng)度用其在水溶液中的離解常數(shù)Ka或Kb表示。第10頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15例如，HAc在水溶液中的離解平衡HAcH2OH3O+Ac- HAc離解常數(shù)為

6、 又如，NH3在水溶液中的離解平衡NH3H2ONH4+OH-NH3離解常數(shù)為 第11頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 利用酸或堿的離解常數(shù)可以比較酸或堿的相對(duì)強(qiáng)弱。一般其Ka或Kb值大于10時(shí)為強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，Ka或Kb值小于10時(shí)為弱酸或弱堿。 如：HCl、HClO4、HNO3等都是強(qiáng)酸，而它們的共軛堿都很弱，幾乎不能獲得質(zhì)子。 酸的Ka值越大，酸的酸性越強(qiáng)，其相應(yīng)的共軛堿的堿性就越弱，即Kb值越小。 常見(jiàn)弱酸及弱堿的離解常數(shù)見(jiàn)附錄6。第12頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15【例7-1】比較水溶液中HAc、NH

7、4+、HS- 三種酸的酸性及其共軛堿的堿性強(qiáng)弱。解： HAcH2O H3O+Ac- 簡(jiǎn)寫(xiě)為 HAcH+Ac- 離解常數(shù)為 第13頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15NH4+H2ONH3H3O+簡(jiǎn)寫(xiě)為 NH4+ NH3H+離解常數(shù)為 HS-H2OH3O+S2-簡(jiǎn)寫(xiě)為 HS-H+S2-離解常數(shù)為 第14頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15由Ka值的大小可知這三種酸的酸性強(qiáng)弱順序?yàn)?HAcNH4+HS-Ac-H2OHAcOH-上述三種酸的共軛堿分別為Ac-、NH3、S2-第15頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)

8、34分，星期一2022/9/15NH3H2ONH4+OH-S2-H2OOH-HS-由Kb值的大小可知三種共軛堿的堿性強(qiáng)弱順序?yàn)?S2-NH3Ac- 可見(jiàn)酸的酸性越強(qiáng)，則其相應(yīng)的共軛堿的堿性越弱。第16頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15共軛酸堿對(duì)的Ka與Kb之間的關(guān)系KaKb=c(H+)c(OH)= Kw=1.01014水溶液中同時(shí)存在： H2O H+OH-Ka Kb = Kw第17頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15NH3 +H2O NH4+OHNH4+ +H2O NH3+H3O+例：第18頁(yè)，共85頁(yè)，2022

9、年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15多元弱酸弱堿的解離多元弱酸的解離逐級(jí)減弱。第19頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15多元弱堿的解離逐級(jí)減弱。第20頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15第21頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15三元酸：二元酸：第22頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/154區(qū)分效應(yīng)和拉平效應(yīng) 酸堿的強(qiáng)度首先取決于物質(zhì)的本性，其次與溶劑的性質(zhì)等因素也有關(guān)系。例如在HAc水溶液和HCN水溶液中，存在如下反應(yīng)：

10、HAcH2OH3O+Ac-HCNH2OH3O+CN-HAc、HCN給出質(zhì)子，是酸；H2O接受質(zhì)子，是堿。通過(guò)比較HAc和HCN在水溶液中的Ka值(見(jiàn)附錄6)，可以確定HAc是比HCN較強(qiáng)的酸。以這個(gè)堿(H2O)作為比較標(biāo)準(zhǔn)，可以區(qū)分HAc和HCN給出質(zhì)子能力的差別，這就是區(qū)分效應(yīng)。 具有區(qū)分效應(yīng)的溶劑稱(chēng)為區(qū)分性溶劑，上例中的水H2O。第23頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 再如HClO4、HCl和HNO3 (強(qiáng)電解質(zhì))在無(wú)水醋酸溶劑中，質(zhì)子的傳遞反應(yīng)進(jìn)行的程度不大，HXHAcX-H2Ac+(HX表示HClO4、HCl、HNO3) HAc的堿性較H2O

11、弱，接收H+的能力也弱， HX在無(wú)水醋酸溶劑中傳遞質(zhì)子的程度不大，這三種酸都表現(xiàn)為弱酸。因此這三種酸就不能全部將質(zhì)子轉(zhuǎn)移給HAc，從質(zhì)子傳遞反應(yīng)進(jìn)行的程度可以確定這三種酸的強(qiáng)度以及差別。 這三種酸的強(qiáng)度按HClO4-HCl-HNO3順序減弱，即無(wú)水醋酸是這三種酸的區(qū)分性溶劑。第24頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 在水中，質(zhì)子傳遞反應(yīng)在稀溶液中幾乎進(jìn)行完全：HXH2O =X-H3O+(HX表示HClO4、HCl、HNO3) 強(qiáng)酸在水中完全解離，即水中并不存在這些酸的分子，這就是說(shuō)，它們的強(qiáng)度大體上被溶劑水“拉平”了，這種現(xiàn)象叫“拉平效應(yīng)”。在稀水溶液

12、中，是不能確定這些強(qiáng)酸的強(qiáng)度差別的。 具有拉平效應(yīng)的溶劑稱(chēng)為“拉平性溶劑”。結(jié)論: 酸堿的強(qiáng)度首先取決于物質(zhì)的本性，其次與溶劑的性質(zhì)等因素也有關(guān)系。第25頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15第二節(jié) 弱酸和弱堿的離解平衡計(jì)算一、溶液的酸堿性和pH 1水的電離 純水是一種很弱的電解質(zhì)，既可以是質(zhì)子酸又可以是質(zhì)子堿，該反應(yīng)稱(chēng)為水的離子自遞反應(yīng)。H2OH2OOH-H3O+上式可簡(jiǎn)寫(xiě)為H2OH+OH-第26頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 在一定溫度下，該質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H3O+和OH-的乘積是一定值 H3O+OH

13、-=Kw通常簡(jiǎn)寫(xiě)為 H+OH-=Kw Kw稱(chēng)為水的離子積。25時(shí)Kw=1.00810-14。 T/0254060KW0.11510141.008 10142.9510149.51014室溫下常采用此數(shù)值第27頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/152溶液的酸堿度和pH 不僅在純水中存在水的電離平衡，在以水為溶劑的稀溶液中都存在水的電離平衡，并且均符合H+OH-=Kw的關(guān)系式。 溶液中H+越大，表示溶液的酸度越強(qiáng)；OH-越大，表示溶液的堿度越強(qiáng)。由于H+OH-為一定值, H+的大小可表示溶液酸度或堿度的強(qiáng)弱。 在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液中，酸度可直接用H+或OH-的濃度

14、來(lái)表示。第28頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15令 pKw=lgKw，pKw=14pHpOH=pKw=14通常規(guī)定: pH=lgH+ pOH=lgOH-由于常溫下，在水溶液中: H+OH-=Kw=1.010-14第29頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15溶液的酸堿性與pH值的關(guān)系如下酸性溶液 H+OH-，H+1.010-7 pH7pOH中性溶液 H+=OH-，H+=1.010-7 pH=7=pOH堿性溶液 H+OH-，H+Ka2，說(shuō)明二級(jí)離解比一級(jí)離解困難得多。因此在實(shí)際計(jì)算中，當(dāng)c/Ka1500時(shí)，可按一元弱酸

15、作近似計(jì)算，即：第39頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15【例7-4】計(jì)算298K時(shí)，0.10molL-1H2S水溶液的pH及S2-的濃度。解：已知298K時(shí)， Ka1Ka2，計(jì)算H+濃度時(shí)只考慮一級(jí)離解H2SH+HS-又c/Ka1=0.1/ ( 9.110-8)500可用近似公式計(jì)算第40頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15因S2-是二級(jí)離解產(chǎn)物，設(shè)S2-=c molL-1HS- H+ S2-平衡時(shí) 9.510-5-c 9.510-5+c c由于Ka2極小，9.510-5c9.510-5 則:對(duì)二元弱酸如果Ka1

16、Ka2，則其酸根離子濃度近似等于Ka2。 第41頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15多元弱堿溶液pH的計(jì)算與此類(lèi)似。例如計(jì)算0.20molL-1Na2CO3水溶液的pH。第42頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/155兩性物質(zhì)溶液pH的計(jì)算 NaHCO3、K2HPO4、NaH2PO4及鄰苯二甲酸氫鉀等在水溶液中，既可給出質(zhì)子，顯出酸性，又可接受質(zhì)子，顯出堿性。以NaHCO3為例，溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)有：一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)NaHCO3濃度較高時(shí)，溶液的H+濃度可按下式作近似計(jì)算：第43頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22

17、點(diǎn)34分，星期一2022/9/15【例7-5】計(jì)算0.20molL-1NaH2PO4溶液的pH。解：已知H3PO4的 則第44頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15又如NH4Ac亦是兩性物質(zhì)，它在水中發(fā)生下列質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡。以Ka表示正離子酸(NH4+)的離解常數(shù)，Ka表示負(fù)離子堿(Ac-)的共軛酸(HAc)的離解常數(shù)，這類(lèi)兩性物質(zhì)的H+濃度可按類(lèi)似于上式計(jì)算，即：第45頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15【例7-6】計(jì)算0.10molL-1HCOONH4溶液的pH。解：已知 NH4+的Ka=5.6410-10，pKa

18、=9.25HCOOH Ka=1.7710-4，pKa=3.75作業(yè)：13,14第46頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15第三節(jié) 酸堿緩沖溶液一、酸堿平衡的移動(dòng)同離子效應(yīng) 酸堿平衡是有條件的，條件一旦改變，平衡被破壞并發(fā)生移動(dòng)，直至建立新的平衡。 若在HAc溶液中加入NaAc，由于NaAc與HAc含有相同的Ac-，使得溶液中c(Ac-)增大，從而導(dǎo)致HAc的離解平衡向逆向移動(dòng)。達(dá)到新的平衡時(shí)，溶液中c(HAc)比原平衡中c(HAc)大，即HAc的離解度降低了。 同理，若在NH3H2O中加入NH4Cl也會(huì)使NH3H2O的離解度降低。這種在弱酸或弱堿溶液中，加

19、入含有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，使得弱酸或弱堿的離解度降低的現(xiàn)象稱(chēng)為同離子效應(yīng)。HAc H+Ac-NH3H2ONH4+OH-第47頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15【例7-7】在0.10molL-1HAc溶液中，加入少量NaAc晶體，使其濃度為0.10molL-1(忽略體積變化)，比較加入NaAc晶體前后H+濃度和HAc的電離度變化。解：(1)加入NaAc晶體前HAcH+Ac-第48頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 (2)加入NaAc晶體后，設(shè)溶液中H+濃度為x molL-1 平衡濃度molL-1 HAcH+A

20、c-0.10-x x 0.10+x由于HAc的很小，加NaAc后，變得更小，則 0.10 x0.10 0.10 x0.10第49頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15上式變?yōu)?同離子效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響。在實(shí)際中，可以利用同離子效應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的酸堿性。x=第50頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 若在HAc溶液中加入不含相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，如NaCl，由于溶液中離子的數(shù)目增多，不同電荷的離子之間相互牽制作用增強(qiáng)，從而使H+和Ac-結(jié)合成HAc分子的機(jī)會(huì)減小，結(jié)果表現(xiàn)為弱電解質(zhì)HAc的電離度增大。這種在

21、弱電解質(zhì)溶液中加入易溶強(qiáng)電解質(zhì)使弱電解質(zhì)電離度增大的現(xiàn)象，稱(chēng)為鹽效應(yīng)。 同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)是兩種完全相反的作用。在發(fā)生同離子效應(yīng)的同時(shí)，必伴有鹽效應(yīng)的發(fā)生。只是同離子效應(yīng)影響比鹽效應(yīng)強(qiáng)得多，在一般計(jì)算中，可以忽略鹽效應(yīng)。第51頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15二、酸堿緩沖溶液1緩沖溶液及緩沖作用 含有弱酸及共軛堿或弱堿及共軛酸的溶液體系能夠抵抗外加少量酸、堿或加水稀釋?zhuān)旧韕H基本保持不變的溶液，稱(chēng)為緩沖溶液。 緩沖溶液的作用是控制溶液的pH。第52頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/1550mLHAc-NaAc(

22、c(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1) pH = 4.74 緩沖溶液的特性：向緩沖溶液中加入少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿或?qū)⑷芤哼m當(dāng)稀釋?zhuān)芤罕旧韕H值能保持相對(duì)穩(wěn)定。緩沖溶液的概念加入1滴(0.05ml) 1molL-1 HCl加入1滴(0.05ml) 1molL-1 NaOH實(shí)驗(yàn)：50ml純水pH = 7 pH = 3 pH = 11 pH = 4.73 pH = 4.75第53頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2緩沖溶液的類(lèi)型和組成 緩沖溶液包含有弱酸及其共軛堿或弱堿及其共軛酸，如HAcAc-，NH3NH4+， H2PO4-HPO42-等緩沖溶液體系。緩沖溶液體

23、系中酸、堿物質(zhì)的濃度較大(一般為0.11molL-1)，而且彼此接近。 緩沖原理:根據(jù)HAc的電離， HAcH+Ac-第54頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 c(H+)取決于Ka和c(HAc)與c(Ac-)的比值。當(dāng)加入少量強(qiáng)酸時(shí)，c(HAc)略有增加，c(Ac-)略有降低，但其比值幾乎不變。當(dāng)加入少量強(qiáng)堿時(shí)，c(HAc)略有降低，c(Ac-)略有增加，但比值幾乎不變。溶液適當(dāng)稀釋時(shí)，c(HAc)、c(Ac-)以相同的比例減小，其比值亦基本不變。因此緩沖溶液的特點(diǎn)是在一定范圍內(nèi)既能抗酸，又能抗堿，當(dāng)適當(dāng)稀釋時(shí)或濃縮時(shí)，溶液的pH都改變很小。 如果加入

24、強(qiáng)酸的濃度接近Ac-的濃度，或加入強(qiáng)堿濃度接近HAc濃度時(shí)，或過(guò)分稀釋?zhuān)彌_溶液將失去緩沖作用，緩沖溶液的緩沖能力是有限的。 HAcH+Ac-第55頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15弱酸-弱酸鹽 弱堿-弱堿鹽 第56頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15例：將與溶液混合后，求溶液的pH值。已知HAc的pKa=4.75。解: 混合后發(fā)生反應(yīng) HAc+NaOH=NaAc+H2O這時(shí)溶液中剩余HAc的濃度及生成NaAc的濃度分別為第57頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15【例7-8

25、】(1)計(jì)算由0.10molL-1HAc和0.1molL-1NaAc組成的緩沖溶液的pH值，(2)若在50mL此緩沖溶液中加入0.050mL 1.0molL-1的HCl求此時(shí)的pH值。(3)若在50mL此緩沖溶液中加入0.050mL 1.0molL-1的NaOH，此時(shí)的pH值。解：(1)c(HAc)=0.10molL；c(Ac-)=0.10molL-1；Ka=1.7510-5所以 第58頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 (2)若向50mL該緩沖溶液中加入0.050mL 1.0molL-1的HCl， c(HCl)=0.051/50=0.0010molL

26、-1；因?yàn)镠Cl完全離解，所以H+離子濃度為c(H+)=0.0010molL-1；由于加入的H+與體系中Ac-生成了分子HAc，可以先假設(shè)溶液中Ac-濃度減低了0.0010molL-1，HAc分子濃度增加了0.0010molL-1。平衡時(shí)H+濃度為x 。HAc(aq)H2O(l)H3O+(aq)Ac-(aq)起始濃度 0.1平衡濃度 0.101x x 0.099+x第59頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15(3)若向50mL該緩沖溶液中加入0.050mL 1.0 molL-1的NaOH，則c(NaOH) =0.051/50=c(OH-)=0.0010 m

27、olL-1；則加入的NaOH與HAc 生成NaAc和H2O。 HAc(aq)H2O(l)H3O+(aq)Ac-(aq)起始濃度 0.1-0.0010 0 0.10+0.0010平衡濃度 0.099-x x 0.101+x第60頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15結(jié)論：緩沖溶液本身的pH值主要取決于弱酸(堿)的離解常數(shù)Ka(或Kb)；緩沖溶液的緩沖能力與其中弱酸、共軛堿或弱堿、共軛酸的濃度有關(guān)。弱酸或弱堿及共軛酸、堿的濃度越大，加入酸、堿后，c(酸)/c(共軛堿)或c(堿)/c(共軛酸)改變?cè)叫?，pH值變化越??；第61頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，

28、22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15緩沖溶液只能在一定的范圍內(nèi)發(fā)揮其緩沖性能，實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)pH=pKa+1(或pOH= pKb+1)的范圍時(shí)，緩沖溶液具有緩沖能力。當(dāng)c(酸)/c(共軛堿)或c(堿)/c(共軛酸)的數(shù)值為1時(shí)，緩沖能力最大；將緩沖溶液適當(dāng)稀釋時(shí)由于c(酸)/c(共軛堿)或c(堿)/c(共軛酸)比值不變，所以溶液的pH值不變。第62頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/153緩沖溶液的配制選擇合適的緩沖對(duì)：原則是所選緩沖對(duì)中弱酸的pKa盡量接近于所需pH，并盡量在緩沖對(duì)的緩沖范圍內(nèi)(pH=pKa1)，所選緩沖對(duì)不能與溶液中其它物質(zhì)發(fā)生作用。緩沖溶

29、液的總濃度要適當(dāng)，一般0.1-0.5 molL-1之間。計(jì)算所需緩沖對(duì)的量. 為方便計(jì)算和配制，常用相同濃度的共軛酸、堿溶液。實(shí)際pH值與計(jì)算pH值常有出入，必要時(shí)用pH計(jì)(酸度計(jì)) 或精密pH試紙校正。第63頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15緩沖溶液的配制 為了使緩沖溶液具有較大的緩沖能力，所選用的弱酸的pKa應(yīng)盡可能接近緩沖溶液的pH值，或所選用的弱堿的pKb盡可能接近緩沖溶液的pOH值。 如需配制pH值在5.0左右的緩沖液，可選用HAc-NaAc緩沖體系(HAc的pKa=4.75)； 如需配制pH=9.0的緩沖液，可選用NH3-NH4Cl緩沖體系

30、(NH3的pKb= 9.25)。第64頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15常用緩沖溶液8.5109.25NH4+NH38.5109.24硼砂(H3BO3+H2BO3-)7.598.21三羥甲基甲胺+HCl6.587.21H2PO4-+HPO42-4.56.05.13六次甲基四胺+HCl45.54.76HAc+NaAc34.53.77甲酸+NaOH23.52.86氯乙酸+NaOH1.53.02.35氨基乙酸+HCl緩沖范圍pKa緩沖溶液第65頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15例：欲配制1.0L的pH=5.00, c

31、HAc0.20mol/L的緩沖溶液，問(wèn)需要用多少克NaAc3H2O晶體？需用多少升2.0mol/LHAc？ 已知HAc的pKa=4.75解： 5.00=4.75-lgHAc/Ac-=4.75-lg0.20/Ac- Ac-=0.35mol/L所需NaAc3H2O=0.35mol/L1.0L136.1g/mol=48g 需要2.0mol/LHAc溶液的體積為 0.20mol/L1.0L=2.0molL-1x x =0.20mol/L1.0L/2.0molL-1=0.10L第66頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 酸堿指示劑一、酸堿指示劑的變色原理1. 指示

32、劑的特點(diǎn) a本身是弱的有機(jī)酸或堿 b酸式體和堿式體顏色明顯不同 c溶液pH變化指示劑結(jié)構(gòu)改變顏色變化酸式體 堿式體 或堿式體 酸式體 2. 常用酸堿指示劑的變色原理第67頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15第68頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15 酸堿指示劑 變色范圍 酸色 中間色 堿色甲基橙3.1 4.4 紅橙 黃酚 酞8.0 10.0 無(wú)色 粉紅 紅石 蕊3.0 8.0 紅紫 藍(lán)第69頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15實(shí)驗(yàn)室常用試劑分類(lèi)級(jí)別 1級(jí) 2級(jí) 3級(jí) 生化試劑

33、中文名 優(yōu)級(jí)純 分析純 化學(xué)純英文標(biāo)志 GR AR CP BR標(biāo)簽顏色 綠 紅 藍(lán) 咖啡色第70頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽 弱酸強(qiáng)堿鹽 強(qiáng)酸弱堿鹽 弱酸弱堿鹽 中性 堿性 酸性 中性第71頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15作業(yè)：6，7，8，9，10，11，16，22第72頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15第七章 酸堿平衡思考題與習(xí)題1酸堿電離理論的酸堿定義是什么？解：電解質(zhì)在水溶液中電離時(shí)，產(chǎn)生的陽(yáng)離子全都是H的化合物叫做酸；電離時(shí)產(chǎn)生的陰離子全都是O

34、H-離子的化合物叫做堿。2酸堿質(zhì)子理論的酸堿定義是什么？解：凡能給出質(zhì)子(H+)的物質(zhì)都是酸；凡是能接受質(zhì)子的物質(zhì)都是堿。3什么是水的離子積？溶液中c(H+)和c(OH-)的相對(duì)大小與溶液酸堿性有何關(guān)系？解：在一定溫度下，質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H+和OH-的乘積是一定值，即通常簡(jiǎn)寫(xiě)為H+OH-Kw，Kw稱(chēng)為水的離子積常數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)水的離子積。溶液中溶液中c(H+)越大，表示溶液的酸性越強(qiáng)；溶液中c(OH-) 越大，表示溶液的堿性越強(qiáng)。第73頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/154解離度和離解常數(shù)有何區(qū)別和聯(lián)系？解：解離度和電解質(zhì)的本性有關(guān)； 和濃度有關(guān)。 隨溶

35、液的稀釋而增大； 溫度對(duì)一般電解質(zhì)的影響不大。只有水例外，當(dāng)溫度升高時(shí)，水的明顯增大； 解離常數(shù)與電解質(zhì)溶液的濃度無(wú)關(guān)；與溫度有關(guān)。 利用酸或堿的離解常數(shù)可以比較酸或堿的相對(duì)強(qiáng)弱。解離度只是說(shuō)明一種酸或堿的解離的程度，不能通過(guò)這個(gè)來(lái)判斷酸堿的強(qiáng)弱。5氨水有哪些電離平衡？溶液中有哪些離子？其中哪種離子濃度最??？解：NH3H2O NH4+OH-，H2O H+OH- 離子：NH4+，OH-，H+其中H+濃度最小第74頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/156什么是同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)？它們對(duì)弱酸弱堿的離解平衡有何影響？解：在弱酸或弱堿溶液中，加入含有相同離子的易溶強(qiáng)

36、電解質(zhì)，使得弱酸或弱堿的離解度降低的現(xiàn)象稱(chēng)為同離子效應(yīng)。在弱電解質(zhì)溶液中加入易溶強(qiáng)電解質(zhì)使弱電解質(zhì)電離度增大的現(xiàn)象，稱(chēng)為鹽效應(yīng)。同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)是兩種完全相反的作用。在發(fā)生同離子效應(yīng)的同時(shí)，必伴有鹽效應(yīng)的發(fā)生。只是同離子效應(yīng)影響一般比鹽效應(yīng)強(qiáng)得多，在一般計(jì)算中，可以忽略鹽效應(yīng)。第75頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/157何謂緩沖溶液？緩沖作用的基本原理是什么？如何選擇緩沖溶液？解：含有弱酸及其共軛堿或弱堿及其共軛酸的溶液體系能夠抵抗外加少量酸、堿或加水稀釋?zhuān)旧韕H基本保持不變的溶液，稱(chēng)為緩沖溶液。緩沖溶液的重要作用是控制溶液的pH。緩沖溶液包含有弱

37、酸及其共軛堿或弱堿及其共軛酸，如HAc-Ac-，NH3-NH4+， H2PO4-HPO42-等緩沖溶液體系。緩沖溶液體系中酸、堿物質(zhì)的濃度較大(一般為0.11molL-1)，而且彼此接近。下面以HAc-Ac-緩沖溶液體系為例說(shuō)明緩沖原理。根據(jù)HAc的電離， HAc H+Ac-第76頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/15因此，c(H+)取決于Ka和c(HAc)與c(Ac-)的比值。當(dāng)加入少量強(qiáng)酸時(shí)，c(HAc)略有增加，c(Ac-)略有降低，但其比值幾乎不變。當(dāng)加入少量強(qiáng)堿時(shí)，c(HAc)略有降低，c(Ac-)略有增加，但比值幾乎不變。溶液適當(dāng)稀釋時(shí)，c(H

38、Ac)、c(Ac-)以相同的比例減小，其比值亦基本不變。因此緩沖溶液的特點(diǎn)是在一定范圍內(nèi)既能抗酸，又能抗堿，當(dāng)適當(dāng)稀釋時(shí)或濃縮時(shí)，溶液的pH都改變很小。當(dāng)然，如果加入強(qiáng)酸的濃度接近Ac-的濃度，或加入強(qiáng)堿濃度接近HAc濃度時(shí)，或過(guò)分稀釋?zhuān)彌_溶液將失去緩沖作用，也就是說(shuō)緩沖溶液的緩沖能力是有限的。另外，較高濃度的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿也能在一定條件下起到緩沖溶液的作用。選擇緩沖溶液？選擇合適的緩沖對(duì) 原則是所選緩沖對(duì)中弱酸的pKa盡量接近于所需pH，并盡量在緩沖對(duì)的緩沖范圍內(nèi)(pHpKa1)，所選緩沖對(duì)不能與溶液中其它物質(zhì)發(fā)生作用。緩沖溶液的總濃度要適當(dāng)，一般0.1-0.5 molL-1之間。計(jì)算所需緩沖

39、對(duì)的量，為方便計(jì)算和配制，常用相同濃度的共軛酸、堿溶液，分別取不同體積混合即可。實(shí)際pH值與計(jì)算pH值常有出入，必要時(shí)用pH計(jì)(酸度計(jì))或精密pH試紙校正。第77頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/158在純水中加入少量酸或堿，水的pH值是否改變？水的離子積常數(shù)是否改變？解：在純水中加入少量酸或堿，水的pH值改變，水的離子積常數(shù)不改變。9指出下列各酸的共軛堿：HAc，H2CO3，HCO3-，H3PO4，H2PO4-，NH4，H2S，HS-。解：HAc-Ac-，H2CO3- HCO3-，HCO3-CO2-，H3PO4-H2PO4-，H2PO4- HPO42-，

40、NH4- NH3，H2S-HS-，HS-S2-。10指出下列各堿的共軛酸：Ac-，CO32-，PO43-，HPO42-，S2-，NH3，CN-，OH-。解：Ac- HAc，CO32- HCO3-，PO43-HPO42-，HPO42-H2PO4-，S2- HS-，NH3-NH4，CN-HCN，OH- H2O。第78頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/1511根據(jù)下列反應(yīng)標(biāo)出共軛酸堿對(duì)。(1) H2O+H2O H3O+OH- (2) H3PO4+OH-H2PO4-+ H2O(3) CN-+ H2OHCN+ OH-(4) HAc+H2OH3O+Ac-解：先酸后堿：

41、(1) H2O-OH- ，H3O+- H2O (2) H3PO4- H2PO4-, H2O- OH-(3) HCNCN-, H2O-OH-(4) HAc- Ac- , H3O+- H2O 第79頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/1512指出下列物質(zhì)中的共軛酸、共軛堿，并按照強(qiáng)弱順序排列起來(lái)：HAc、Ac-；NH4+，NH3；HF，F(xiàn)-；H3PO4，H2PO4-；H2S，HS-。解：酸性：H3PO4，HF ，HAc，H2S，NH4+堿性：NH3，HS-，Ac-，F(xiàn)-，H2PO4-13已知下列各弱酸的pKa和弱堿的pKb值，求它們的共軛堿和共軛酸的pKb和pKa。(1)HCN pKa9.31 (2)NH4 pKa9.25(3)HCOOH pKa3.75 (4)苯胺 pKb9.34解：(1)HCN pKa9.31 pKb=4.69 (2)NH4 pKa9.25 pKb=4.75(3)HCOOH pKa3.75 pKb=10.25 (4)苯胺 pKb9.34 pKa=4.66第80頁(yè)，共85頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)34分，星期一2022/9/1514計(jì)算下列溶液的pH(1)0.05 molL-1HCl (2