第二章酸堿解離平衡_第1頁
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文檔簡介

第二章酸堿解離平衡第一頁,共六十九頁,2022年,8月28日一、常用的三種酸堿理論:

1887Arrhenius(阿侖尼烏斯)1923Bronsted(布郎斯特和勞萊)同年Lewis(路易斯)1.酸堿電離理論2.酸堿質(zhì)子理論3.酸堿電子理論第一節(jié)酸堿理論第二頁,共六十九頁,2022年,8月28日1.

酸、堿定義凡是能給出質(zhì)子的分子或離子是酸如:NH4+

、HAc、H3O+

、H2PO4-

、HPO42-酸是質(zhì)子的給予體如:NH3

、HPO42-

、CO32-

、OH-堿是質(zhì)子的接受體二.酸堿質(zhì)子理論凡是能接受質(zhì)子的分子或離子是堿第三頁,共六十九頁,2022年,8月28日HB(酸)H+(質(zhì)子)+B-(堿)HClH++Cl-HAcH++Ac-NH4+H++NH3[Al(H2O)6]3+H++[Al(H2O)5(OH)]2+

H2PO4-H++HPO42-

HPO42-H++PO43-H3O+H++H2O酸堿的關(guān)系HB/B-:共軛酸堿對相差一個質(zhì)子H2O

H++OH-第四頁,共六十九頁,2022年,8月28日共軛酸堿對

共軛酸堿對H++B-HBHB/B-相差一個質(zhì)子(A、D、F)

練習(xí):下列各組屬于共軛酸堿對的是

A.H3PO4—H2PO4-B.H3PO4—HPO42-

C.H3PO4—PO43-D.H2PO4-—HPO42-

E.H2PO4-—PO43-F.HPO42-—PO43-第五頁,共六十九頁,2022年,8月28日(1)酸分子酸陽離子酸堿分子堿陽離子堿在共軛酸堿對中(2)既給出質(zhì)子又接受質(zhì)子兩性物質(zhì)或兩性離子HPO42-、H2O(3)無鹽概念NH4AcNH4+共軛酸堿的強(qiáng)度互成反比(4)共軛酸堿的轉(zhuǎn)化是可逆的(5)

′′是酸、堿半反應(yīng),不能單獨(dú)進(jìn)行。離子酸Ac-離子堿陰離子酸陰離子堿第六頁,共六十九頁,2022年,8月28日酸的強(qiáng)度:全部給出質(zhì)子部分給出質(zhì)子水溶液中最強(qiáng)的酸是H3O+堿的強(qiáng)度:全部接受質(zhì)子部分接受質(zhì)子水溶液中最強(qiáng)的堿是OH-2.

酸、堿的強(qiáng)度酸給出質(zhì)子能力的量度——強(qiáng)酸——弱酸堿接受質(zhì)子能力的量度——強(qiáng)堿——弱堿第七頁,共六十九頁,2022年,8月28日H2CO3、H3PO4、HAc部分給出質(zhì)子弱酸相對強(qiáng)弱:用解離常數(shù)大小衡量酸:H2CO3H3PO4HAc酸的強(qiáng)弱:H3PO4>HAc>H2CO3解離常數(shù):4.3×10-77.5×10-31.76×10-5第八頁,共六十九頁,2022年,8月28日3.酸堿反應(yīng)實(shí)質(zhì):質(zhì)子轉(zhuǎn)移方向:較強(qiáng)酸1+較強(qiáng)堿2

較弱酸2+較弱堿1共軛酸堿對共軛酸堿對HCl+NH3=NH4ClCu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+酸堿反應(yīng)不是酸堿反應(yīng)第九頁,共六十九頁,2022年,8月28日練習(xí):畫出下列反應(yīng)中H+的轉(zhuǎn)移方向、比較酸堿強(qiáng)度、指出反應(yīng)進(jìn)行的方向第十頁,共六十九頁,2022年,8月28日⑴HAc+H2OH3O++Ac-H+H+酸的強(qiáng)度:堿的強(qiáng)度:逆反應(yīng)趨勢大,HAc不易解離⑵H2O+NH3NH4++OH-H+H+酸的強(qiáng)度:堿的強(qiáng)度:逆反應(yīng)趨勢大,NH3不易解離H3O+>HAc,Ac->H2ONH4+>H2O,OH->NH3第十一頁,共六十九頁,2022年,8月28日⑶HAc+NH3NH4++Ac-H+H+酸的強(qiáng)度:堿的強(qiáng)度:反應(yīng)向右⑷H2O+Ac-HAc+OH-H+H+酸的強(qiáng)度:堿的強(qiáng)度:反應(yīng)向左HAc>NH4+

,NH3

>Ac-HAc>H2O,OH->Ac-第十二頁,共六十九頁,2022年,8月28日⑸NH4++H2OH3O++NH3H+H+H3O+

>NH4+

NH3

>H2O反應(yīng)向左⑹H3O++OH-H2O+H2OH+H+H3O+

>H2OOH-

>H2O反應(yīng)向右⑺HCl+NH3NH4++Cl-H+H+HCl>NH4+

NH3

>Cl-反應(yīng)向右第十三頁,共六十九頁,2022年,8月28日lewis酸:lewis堿:lewis酸

+lewis堿三.酸堿電子理論可以接受電子對的分子、離子或原子如:Fe3+

、S、Ag+、BF3可以給出電子對的離子或分子如:

:X-、

:NH3、:CO、H2O:酸堿配合物配位鍵電子對的接受體電子對的給予體第十四頁,共六十九頁,2022年,8月28日????BF3

+

F-??Cu2++4NH3第十五頁,共六十九頁,2022年,8月28日一、解離度(α

)二、解離平衡和解離常數(shù)三、α和的關(guān)系稀釋定律四、

同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)第二節(jié)弱酸和弱堿的解離平衡第十六頁,共六十九頁,2022年,8月28日c、T相同,電解質(zhì)弱解離度(α)=解離部分的弱電解質(zhì)濃度(x)解離前弱電解質(zhì)濃度(c)×100%小,αα

大小本性濃度、溫度其它電解質(zhì)有關(guān)一、解離度第十七頁,共六十九頁,2022年,8月28日HAH++A-解離結(jié)合1.一元弱酸HA的解離:是T的函數(shù),——解離常數(shù)二、解離平衡和解離常數(shù)與濃度無關(guān)第十八頁,共六十九頁,2022年,8月28日實(shí)驗(yàn)測定熱力學(xué)數(shù)據(jù)酸性:

——小,

——弱酸的解離常數(shù),如25℃,HAc=1.75×10-5

≤10-4(弱電解質(zhì));=10-2~10-3(中強(qiáng)電解質(zhì))HAc>——弱堿的解離常數(shù)=1.3×10-10電解質(zhì)——弱;第十九頁,共六十九頁,2022年,8月28日2.H2S的解離:∵<<∴多元弱酸的強(qiáng)度決定于第二十頁,共六十九頁,2022年,8月28日區(qū)別:聯(lián)系:

不受濃度的影響,α:

HAH++A-[初

始]c00[平衡

]c–x=c(1–α)αcαc

三、α和的關(guān)系稀釋定律是常數(shù);T一定,c↑,α↓。xx第二十一頁,共六十九頁,2022年,8月28日稀釋定律當(dāng)c/>400時,適用條件:α很小,c/>4001-α≈1物理意義:同一弱電解質(zhì),c相同的不同電解質(zhì),第二十二頁,共六十九頁,2022年,8月28日不同濃度HAc溶液的α、[H+]和(25℃)濃度1.75×10-51.24×10-412.40.0011.75×10-54.2×10-44.20.011.75×10-51.32×10-31.320.1結(jié)果:c→大,→小,→大,→不變。第二十三頁,共六十九頁,2022年,8月28日四、同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)計(jì)算0.10mol·L-1HAc溶液的[H+]和α

Ka=1.75×10-5HAcH++Ac-=1.32×10-3(mol·L-1)第二十四頁,共六十九頁,2022年,8月28日

在弱電解質(zhì)溶液中加入與弱電解質(zhì)含有相同離子的、易溶的強(qiáng)電解質(zhì),使弱電解質(zhì)解離度降低的現(xiàn)象——同離子效應(yīng)。HAcH++Ac-NaAcNa++Ac-平衡左移[H+]、α降低第二十五頁,共六十九頁,2022年,8月28日解出

x=1.75×10-5(mol·L-1)例1:向1升0.10mol·L-1HAc溶液中加0.10mol固體NaAc,求HAc的[H+]和α各為多少?解:0.10-x[平衡]HAcH++Ac-設(shè)平衡時[H+]=xmol·L-1[初始]0.1000.10xx+0.1∵∴第二十六頁,共六十九頁,2022年,8月28日第二十七頁,共六十九頁,2022年,8月28日

在弱電解質(zhì)溶液中加入與弱電解質(zhì)無關(guān)的強(qiáng)電解質(zhì)鹽類,而使弱電解質(zhì)的電離度增大的效應(yīng)—鹽效應(yīng)。0.1molNaCl→1L0.1mol·L-1HAc[H+]:1.32×10-3→1.82×10-3α:1.32%→1.82%第二十八頁,共六十九頁,2022年,8月28日NaClHAcH++Ac-Na++Cl-離子數(shù)體積增多相反離子的牽制作用增強(qiáng)離子活動性降低H++Ac-HAc機(jī)會減小α(HAc)增大第二十九頁,共六十九頁,2022年,8月28日發(fā)生同離子效應(yīng)的同時,注意:存在鹽效應(yīng),兩種效應(yīng)相反。二者相比:同離子效應(yīng)主要,鹽效應(yīng)很?。徊惶厥庵该?,不考慮鹽效應(yīng)第三十頁,共六十九頁,2022年,8月28日一.水的解離和溶液的酸堿性第三節(jié)酸堿溶液中離子濃度的計(jì)算二.酸堿指示劑和pH試紙三.溶液中離子濃度的計(jì)算第三十一頁,共六十九頁,2022年,8月28日一.水的解離和溶液的酸堿性平衡時水的離子積2H2O(l)H3O+(aq)+OH-(aq)H2OH++OH-純水中[H+]和[OH-]的乘積為一常數(shù),是T的函數(shù)。第三十二頁,共六十九頁,2022年,8月28日酸性:中性:堿性:室溫下(25℃)第三十三頁,共六十九頁,2022年,8月28日pH→小,[H+]→大,酸度高pH→大,[H+]→小,酸度低室溫下:酸性:pH<7中性:pH=7堿性:pH>7第三十四頁,共六十九頁,2022年,8月28日水溶液:①②pH適用于

[H+]、[OH-]<1.0mol·L-1的溶液>1.0mol·L-1③純水:pH=7注意:第三十五頁,共六十九頁,2022年,8月28日酸堿指示劑有機(jī)弱酸(HIn)有機(jī)弱堿(InOH)特點(diǎn):酸式、堿式顏色不同二.酸堿指示劑和pH試紙第三十六頁,共六十九頁,2022年,8月28日紅色蘭色↑[H+]↑[OH-]當(dāng)當(dāng)指示劑理論變色點(diǎn)HInH++In-左移紅色(酸性)右移蘭色中性紅、蘭混合色(紫色)(堿性)第三十七頁,共六十九頁,2022年,8月28日混合色指示劑的變色范圍(變色域)堿色酸色指示劑理論變色點(diǎn)石蕊

7.0甲基橙

3.7酚酞

9.1甲基紅

5.0第三十八頁,共六十九頁,2022年,8月28日8.0~9.68.1~10.19.14.4~6.24.0~6.05.03.1~4.42.7~4.73.7pK(HIn)指示劑甲基橙甲基紅酚酞變色范圍理論實(shí)測酸色堿色紅色紅色紅色黃色黃色無色注意:指示劑變色范圍越窄,顏色變化越明顯。混合指示劑:由兩種或兩種以上的指示劑混合而成。優(yōu)點(diǎn):顏色變化敏銳,容易觀察。指示劑的變色范圍第三十九頁,共六十九頁,2022年,8月28日1.強(qiáng)酸(堿)溶液pH的計(jì)算特點(diǎn):全部解離cmol·L-1HCl(NaOH)[H3O+]=[OH-]+[Cl-]精確公式[H3O+]2-c·[H3O+]-Kw=0三.溶液中離子濃度的計(jì)算HCl:第四十頁,共六十九頁,2022年,8月28日精確公式[OH-]=c(NaOH)近似公式忽略水的解離[H3O+]=c(HCl)近似公式NaOH:當(dāng)c>10-6時,忽略水的解離當(dāng)c>10-6時,第四十一頁,共六十九頁,2022年,8月28日2.一元弱酸(弱堿)溶液pH的計(jì)算一元弱酸(HA):H2O+H2OH3O++OH-HA+H2OA-+H3O+溶液中的H3O+:[H3O+]=[A-]+[OH-]整理:精確公式第四十二頁,共六十九頁,2022年,8月28日近似公式當(dāng)cKa>20Kw時當(dāng)α<5%2K4)K(K]H[a2aac++-=+最簡公式注意:公式的適用條件>400忽略H2O的解離第四十三頁,共六十九頁,2022年,8月28日一元弱堿(BOH):精確公式:近似公式:最簡公式:注意:公式的適用條件當(dāng)α<5%>400當(dāng)cKb

>20Kw時第四十四頁,共六十九頁,2022年,8月28日以H2S為例:3.多元弱酸、弱堿溶液pH的計(jì)算H2SH++HS-HS-H++S2-①<0.05②當(dāng)cKa1>20Kw時忽略二級解離忽略水的解離>400③第四十五頁,共六十九頁,2022年,8月28日例2:計(jì)算1.0×10-8mol·L-1HCl溶液的pH值。解:c=1.0×10-8<10-6=1.05×10-7(mol·L-1)pH=-lg[H+]=-lg1.05×10-7=6.98近似計(jì)算會出現(xiàn)酸溶液的pH>7第四十六頁,共六十九頁,2022年,8月28日例3:分別計(jì)算0.10mol·L-1HAc和NH3·H2O溶液的pH值和。解:HAc:第四十七頁,共六十九頁,2022年,8月28日NH3·H2O:第四十八頁,共六十九頁,2022年,8月28日例4:計(jì)算25℃時0.04mol·L-1H2CO3溶液中[H+]、[HCO3-]和[CO32-]各為多少?

解:(mol·L-1)=8.54×10-7<0.05c·Ka1=0.04×4.3×10-7>20Kw=1.7×10-8

第四十九頁,共六十九頁,2022年,8月28日解:HSO4-H++SO42-H2SO4H++HSO4-0.0010-x0.0010+x

x=1.02×10-2x2+0.011x–10-5=0=0.0008(mol·L-1)例5:計(jì)算0.0010mol·L-1H2SO4溶液中的

和pH值(

)。第五十頁,共六十九頁,2022年,8月28日第五十一頁,共六十九頁,2022年,8月28日例6.計(jì)算0.100mol·L-1NH4Cl溶液中的[H+]及pH值NH4++H2ONH3(aq)+H3O+解:NH4+NH3+H+=5.65×10-10第五十二頁,共六十九頁,2022年,8月28日第四節(jié)緩沖溶液一.緩沖溶液的組成及作用原理二.緩沖溶液pH值的計(jì)算三.緩沖容量(β)四.緩沖溶液的選擇和配制第五十三頁,共六十九頁,2022年,8月28日①等體積的

H2OHAc-NaAc少滴HClHCl結(jié)果表明:HAc-NaAc具有抗酸能力,多滴HCl黃紅溶液H2O無抗酸能力。②等體積的

H2OHAc-NaAcNaOH多滴NaOH少滴NaOH無紅溶液結(jié)果表明:HAc-NaAc具有抗堿能力,H2O無抗堿能力。甲基橙2d酚酞2d第五十四頁,共六十九頁,2022年,8月28日③等體積的NaOH(?。?/p>

HCl(稀)HAc-NaAc測pH加水稀釋測pH△pH(大)△pH(大)結(jié)果表明:HAc-NaAc具有抗稀釋能力,稀NaOH、HCl無抗稀釋能力;△pH(?。┑谖迨屙摚擦彭?,2022年,8月28日具有抗酸、抗堿、抗稀釋能力的溶液。穩(wěn)定溶液的pH值緩沖溶液:作用:濃酸、濃堿具有緩沖能力第五十六頁,共六十九頁,2022年,8月28日一.緩沖溶液的組成及作用原理1.構(gòu)成緩沖溶液的必要條件:溶液中同時含有緩沖對、抗酸成分抗堿成分組成:(質(zhì)子論中的共軛酸堿對)H2CO3-HCO3-共軛酸共軛堿

HCO3--CO32-NH3-NH4+H2PO4--HPO42-緩沖偶、緩沖系緩沖混合物第五十七頁,共六十九頁,2022年,8月28日2.作用原理:HAcH++Ac-特點(diǎn)大量存在①加強(qiáng)酸(HCl)Ac-——抗酸成分H++Ac-→HAcNaAcNa++Ac-[H+]→小Ac-→大HAc→大H+平衡左移[H+]未↑pH未↓(同離子效應(yīng))(來自NaAc)第五十八頁,共六十九頁,2022年,8月28日②加強(qiáng)堿(NaOH)H++OH-→H2O[H+]減少HAc——抗堿成分補(bǔ)充[H+]的減少平衡右移HAc→H++Ac-NaAcNa++Ac-HAcH++Ac-[H+]未↓pH未↑緩沖系NH3·H2O——NH4+抗酸、抗堿成分?OH-第五十九頁,共六十九頁,2022年,8月28日二.緩沖溶液pH值的計(jì)算HAcH++Ac-NaAcNa++Ac-=c(共軛酸)=c(共軛堿

)c(共軛酸)c(共軛堿

)第六十頁,共六十九頁,2022年,8月28日緩沖公式:注意:③④①②HCO3--CO32-c(共軛酸)c(共軛堿

)c(共軛酸)c(共軛堿

)——共軛酸的解離常數(shù)H2CO3-HCO3-NH3-NH4+適當(dāng)稀釋緩沖溶液比值不變pH不變c(共軛酸)c(共軛堿

)→緩沖比第六十一頁,共六十九頁,2022年,8月28日例7:在1升0.20mol·L-1HAc溶液中,加入0.10mol固體NaOH,問能否配成緩沖溶液?求其溶液的pH值。(pKa=4.75)解:[初始]0.200.100.00HAc+NaOHNaAc+H2O[平衡]0.20-0.100.000.10∵平衡時溶液中有等量的HAc和NaAc

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