普通化學-第七章-酸堿反應

2023/10/22第七章酸堿反應1第七章酸堿反應主講：李瓊芳2023/10/22第七章酸堿反應2本章內(nèi)容第一節(jié)酸堿質(zhì)子理論第二節(jié)水溶液中的重要酸堿反應第三節(jié)酸堿平衡的移動第四節(jié)酸堿緩沖溶液第五節(jié)強電解質(zhì)溶液簡介2023/10/22第七章酸堿反應3教學目標酸堿理論：1.掌握質(zhì)子酸堿、酸堿共軛關系、酸堿電離常數(shù)等概念。2.熟練運用近似方法計算酸堿水溶液的酸度及有關離子濃度。3.掌握無機酸強度與結構的關系。2023/10/22第七章酸堿反應4酸堿平衡的移動：1.掌握同離子效應、介質(zhì)酸度對酸堿平衡的影響，熟練掌握有關近似計算，定性掌握介質(zhì)酸度與酸堿存在型體的關系。2.理解稀釋作用，了解鹽效應。酸堿緩沖溶液：1.了解緩沖溶液的性質(zhì)，理解緩沖作用原理。2.掌握簡單緩沖溶液的配制方法。2023/10/22第七章酸堿反應5

酸堿質(zhì)子理論

1887年阿侖尼斯（Arrhenius）酸堿電離理論酸——在水溶液中電離出的陽離子全部是H+的物質(zhì)。堿——在水溶液中電離出的陰離子全部是OH-的物質(zhì)。如：

HCl=H++Cl-、

H2O=H++OH-

NaOH=Na++OH-、HCO3-=H++CO32-

酸堿反應（實質(zhì)）：H++OH-=

H2O局限性：僅限于水溶液中。2023/10/22第七章酸堿反應6第一節(jié)

酸堿質(zhì)子理論一、質(zhì)子酸堿概念二、酸堿反應2023/10/22第七章酸堿反應71923年布朗斯特和勞萊（Br?nsted-Lowry）酸堿質(zhì)子理論酸——凡能給出質(zhì)子的物質(zhì)叫做酸（又稱質(zhì)子酸）。堿——凡能接受質(zhì)子的物質(zhì)叫做堿（又稱質(zhì)子堿）。酸質(zhì)子（H+）+堿如：HCl=H++Cl-NH3=H++NH2-

H2O=H++OH-NH4+=H++NH3酸堿共軛關系和酸堿的相對強弱酸質(zhì)子（H+）+堿共軛酸共軛堿2023/10/22第七章酸堿反應8軛2023/10/22第七章酸堿反應9二、酸堿反應酸1+堿2=酸2+堿1共軛H+共軛2023/10/22第七章酸堿反應10第二節(jié)

水溶液中的重要酸堿反應一、水的質(zhì)子自遞反應（水的電離平衡）二、一元弱酸、弱堿的離解

1．一元弱酸的電離平衡

2．一元弱堿的電離平衡三、多元弱酸、弱堿的離解平衡2023/10/22第七章酸堿反應11第二節(jié)水溶液中的重要酸堿反應一、水的質(zhì)子自遞反應H2O(l)+H2O(l)=H3O+(aq)+OH-(aq)平衡時：通常簡寫為：稱為水的離子積。2023/10/22第七章酸堿反應12不同溫度下水的離子積常數(shù)2023/10/22第七章酸堿反應13受溫度的影響較小，在常溫下可認為酸性溶液c(H+)>c(OH-)c(H+)>1.0010-7mol·L-1

中性溶液c(H+)=c(OH-)c(H+)=1.0010-7mol·L-1c(OH-)=?

堿性溶液c(H+)<c(OH-)c(H+)<1.0010-7mol·L-1

2023/10/22第七章酸堿反應14溶液的pH值pH=-logc(H+)類似的有：pOH=-logc(OH-)pK

=-logK

等。因室溫下：所以：-logc(H+)-logc(OH-)=-logKw

=14.00

pH+pOH=pKw

=14.00

2023/10/22第七章酸堿反應15pH值越大，酸性越？pH值越小，酸性越？如：c(H+)=0.1mol·L-1c(H+)=0.001mol·L-1pH=-logc(H+)=1pH=-logc(H+)=32023/10/22第七章酸堿反應16二、弱一元酸、堿的離解1.一元弱酸的電離平衡HA(aq)+H2O(l)=H3O+(aq)+A-(aq)可簡寫為：HA(aq)=H+(aq)+A-(aq)平衡時：下面以濃度為c的HA水溶液為例，討論如何計算一元弱酸的酸度。2023/10/22第七章酸堿反應17HA(aq)=H+(aq)+A-(aq)起始濃度/(mol·L-1)c00平衡濃度/(mol·L-1)c-c(H+)c(H+)c(A-)忽略水的電離時，c(H+)=c(A-)。2023/10/22第七章酸堿反應18精確式精確式2023/10/22第七章酸堿反應19若，則。故有：最簡式最簡式2023/10/22第七章酸堿反應20例7-1

計算25℃時，0.1mol·L-1HAc溶液的H+、Ac-和HAc的濃度及溶液的pH值。解：⑴用精確式來解⑵用最簡式來解2023/10/22第七章酸堿反應21c(Ac-)=c(H+)=1.32x10-3mol·L-c(HAc)=c-c(H+)=0.10-1.32x10-3≈0.1mol·L-pH=-lgc(H+)=-lg(1.3210-3)=2.892023/10/22第七章酸堿反應222.一元弱堿的電離平衡精確式最簡式2023/10/22第七章酸堿反應23下面以質(zhì)子酸(HA)及其共軛堿(A-)為例，來推導出共軛酸堿對強弱的定性關系式。HA+H2O=H3O++A-對于質(zhì)子酸的反應：其平衡常數(shù)為：2023/10/22第七章酸堿反應24A-+H2O=HA+OH-對于共軛堿的反應：其平衡常數(shù)為：將兩反應相加得：H2O+H2O=H3O++OH-其平衡常數(shù)為：2023/10/22第七章酸堿反應25由此可見，水溶液中一切共軛酸堿對的電離常數(shù)Ka,Kb之積等于水的離子積Kw。Ka越大，則Kb越??；反之亦然。2023/10/22第七章酸堿反應26三、弱多元酸的離解以H2S為例：因遠遠大于是，可以當作一元弱酸來處理。弱多元酸的離解2023/10/22第七章酸堿反應27例7-2

在室溫時，飽和H2S水溶液的濃度為0.10mol·L-1，求該溶液中c(H+)、c(S2-)和pH值。解：因pH=-lgc(H+)=-lg(1.1510-4)=3.942023/10/22第七章酸堿反應28第三節(jié)

酸堿平衡的移動一、電離度和稀釋定律二、同離子效應2023/10/22第七章酸堿反應29

介質(zhì)酸度對酸堿平衡的影響HB=H++B-2023/10/22第七章酸堿反應302023/10/22第七章酸堿反應3100.20.40.60.81.01.762.763.764.765.766.767.76xpHx(HAc)x(Ac-)醋酸的型體分布圖00.20.40.60.81.002468101214xpH磷酸型體分布圖x(H3PO4)x(H2PO4-)x(HPO42-)x(PO43-)2023/10/22第七章酸堿反應33一、電離度和稀釋定律設弱酸HA溶液的起始濃度為c，電離度為

，則HA(aq)=H+(aq)+A-(aq)起始濃度/(mol·L-)

c00平衡濃度/(mol·L-)c-c

c

c

2023/10/22第七章酸堿反應34當

<5%時，1-1，則有稀釋定律2023/10/22第七章酸堿反應35例7-3

在0.10mol·L-1HAc溶液中加入NaAc晶體，使其濃度與HAc的相同，試計算該溶液的pH值和HAc的電離度（固體體積忽略不計）。解：HAc(aq)+H2O(l)=H3O+(aq)+Ac-起始濃度/mol·L-10.1000.10平衡濃度/mol·L-10.10-xx0.10+x二、同離子效應2023/10/22第七章酸堿反應36pH=-logc(H3O+)=-log(1.75×10-5)=4.76(未加入NaAc晶體時，c(HAc)=0.10mol·L-1的

HAc溶液電離度為（HAc)=1.3%。）HAc(aq)+H2O(l)=H3O+(aq)

+Ac-(aq)NaAc平衡移動在弱電解質(zhì)溶液中，加入與弱電解質(zhì)含有相同離子的強電解質(zhì)后，而使弱電解質(zhì)的電離平衡向左移動，降低弱電解質(zhì)電離度的作用，稱為同離子效應。鹽效應（了解）2023/10/22第七章酸堿反應37共軛酸堿溶液酸度的求算公式HB=H++B-2023/10/22第七章酸堿反應38第四節(jié)

酸堿緩沖溶液一、緩沖溶液的組成和緩沖原理二、緩沖溶液的配制三、其它類型的緩沖溶液

2023/10/22第七章酸堿反應39

酸堿緩沖溶液實驗現(xiàn)象①100mLH2O+0.1mLc(HCl)=1mol·L-1HCl，溶液的pH值由原來pH=7.0的下降為pH=3.0。②100mLH2O+0.1mLc(NaOH)=1mol·L-1NaOH，溶液的pH

值由原來pH=7.0的上升為pH=11.0。③如果在100mL由

c(HAc)=0.1mol·L-1

的HAc與c(NaAc)=0.1mol·L-1的NaAc組成的混合液中加入0.1mLc(HCl)=1mol·L-1HCl或0.1mLc(NaOH)=1mol·L-1NaOH，溶液的pH值幾乎不變。原pH=4.76,加鹽酸后為:4.75,加氫氧化鈉后為:4.77一、酸堿緩沖溶液的組成和緩沖原理2023/10/22第七章酸堿反應40

像這樣由弱酸（或弱堿）及其鹽（即共軛酸堿對）所組成的能夠抵抗外加小量酸、堿或稀釋，而本身pH值不發(fā)生顯著變化的溶液稱為緩沖溶液。緩沖溶液使pH值保持基本不變的作用稱為緩沖作用。緩沖溶液為什么有緩沖作用？（請大家思考）2023/10/22第七章酸堿反應41以HAc-NaAc的緩沖體系為例：HAc(aq)+H2O(l)=H3O+(aq)

+Ac-(aq)NaAc(s)+H2O(l)

Na+(aq)

+Ac-(aq)較大量較大量加入少量酸平衡移動方向同理加入少量堿后，平衡向右移動。緩沖溶液對酸堿之所以能保持相對的穩(wěn)定性，是依賴于溶液中有相當大量的能用于消耗OH-和H+的抗堿成分(HAc)和抗酸(Ac-)成分，通過平衡移動來實現(xiàn)的。緩沖溶液的pH值以弱酸及其鹽（NaAc-HAc）所組成的緩沖溶液為例：HAc(aq)=H+(aq)+Ac-起始濃度/mol·L-1c(酸)0c(鹽)平衡濃度/mol·L-1c(酸)-xxc(鹽)+x由于同離子效應，HAc的電離度很小，有所以：2023/10/22第七章酸堿反應43寫成通式：兩邊取負對數(shù)得：同理，對弱堿及其鹽（如NH3-NH4Cl）所組成的緩沖溶液，其例7-4

在含有濃度均為0.10mol·L-1HAc和NaAc的100mL混合溶液中，分別加入2滴1.0mol·L-1HCl和NaOH溶液后，混合溶液的pH值有何變化。解：①在未加入酸堿之前溶液的pH值為②在加入HCl之后，混合液的體積為100+0.1(2滴）=100.1mLHAc(aq)+H2O(l)=H3O+(aq)

+Ac-(aq)起始濃度/mol·L-10.10+0.00100.10-0.001平衡濃度/mol·L-10.101-xx0.099+x③在加入NaOH之后，HAc濃度減少0.001mol·L-1，而Ac-濃度增加0.001mol·L-1，該溶液例7-5

計算10mL0.30mol·L-1NH3與10mL0.10mol·L-1

HCl混合后溶液的pH值。解：HCl+NH3=NH4Cl

起始濃度/mol·L-10.010.10/0.020.010.30/0.0200.050.15結束濃度/mol·L-10(0.15-0.05)0.0500.100.05根據(jù)：pH=14.00-POH=9.552023/10/22第七章酸堿反應48緩沖溶液中求pH值的公式有時寫為：2023/10/22第七章酸堿反應49緩沖容量通常把能引起1L緩沖溶液原有的pH值變化一單位所需的外來酸或堿的量稱為緩沖容量。二、緩沖溶液的配制在配制緩沖溶液時，首先應根據(jù)所要求的pH值選擇適當?shù)木彌_對，緩沖對中酸的pKa

（或堿pKb

的）應于緩沖溶液的pH值（或pOH值）相等或接近。2023/10/22第七章酸堿反應50例7-6

欲配制pH=5.0的緩沖溶液，應在1Lc(HAc)=0.1mol·L-1醋酸溶液中加入多少固體NaAc？（假設加入NaAc后溶液的體積不變）解：設加入x克NaAc。則x=0.171.082=13.94g例7-7

欲配制中性緩沖溶液，如果用c(Na2HPO4)=0.1mol·L-1的Na2HPO4溶液100mL，應加入c(HCl)=0.1mol·L-1的HCl多少？解：H3PO4-H2PO4-

、H2PO4--HPO42-

、HPO42--PO43-查表知：pK2

(H3PO4)=7.20，接于中性（pH=7.0），所以應選用：反應前n/mmol0.101000.10V0反應后n/mmol0.10100-0.10V00.10V2023/10/22第七章酸堿反應52解得：Ｖ=61.4mL2023/10/22第七章酸堿反應53其他類型的酸堿緩沖溶液COOHCOOKCOOHCOO--H+COO-COO-+H++H+-H+COOHCOOH鄰苯二甲酸氫鉀pKa1=2.96pKa2=5.412023/10/22第七章酸堿反應54第五節(jié)

強電解質(zhì)溶液2023/10/22第七章酸堿反應55選擇題：1.比較兩弱酸酸性強弱時：

。A濃度大者酸性必較強B電離度大者酸性必較強C電離常數(shù)大者酸性較強D多元弱酸強于一元弱酸2.在H2S飽和水溶液中，各物質(zhì)濃度關系正確的為

。3.下列陰離子堿性最強的是

。4.某一弱酸水溶液，c(H+)為1.410-3，用水稀釋一倍后，

c(H+)為

。CBDC2023/10/22第七章酸堿反應565.在相同溫度下，下列水溶液滲透壓最小的是

。

6.用NaOH中和pH相同的等體積HCl溶液和HAc溶液，則NaOH消耗量

。AHCl溶液多于HAc溶液BHAc溶液多于HCl溶液C兩溶液相同D無法判斷7.向醋酸溶液中加入一些醋酸鈉晶體后，會使HAc的

。8.0.2mol·L-1HAc與0.2mol·L-1NaAc溶液等體積混合后其pH值為

，如將此溶液再與等體積水混合后，該溶液的值為A2.4B4.8C7.0D9.6ABBB2023/10/22