6-第四章-解離平衡課件

4.1酸堿理論4.2弱酸弱堿的解離平衡4.3強(qiáng)電解質(zhì)溶液4.4緩沖溶液4.5沉淀溶解平衡章總目錄第四章解離平衡1精選2021版課件復(fù)習(xí)酸堿電離理論：酸、堿的定義？

4.1酸堿理論2精選2021版課件4.1.1酸堿質(zhì)子論：1923年由布朗斯特和勞萊各自獨(dú)立提出

定義：凡是給出質(zhì)子（H+）的物質(zhì)是酸，凡是接受質(zhì)子的物質(zhì)是堿。酸、堿并非孤立，酸是堿和質(zhì)子的結(jié)合體,這種關(guān)系稱(chēng)為酸堿的共軛關(guān)系。右邊的堿是左邊酸的共軛堿,左邊的酸是右邊堿的共軛酸。酸H++堿3精選2021版課件HCO3-H++CO32-H2OH++OH–H3O+H++H2O

NH4+H++NH3[Al(H2O)6]3+H++[Al(H2O)5(OH)]2+

酸H++堿

HClH++Cl–HAcH++Ac–H2CO3H++HCO3-

共軛酸堿對(duì)4精選2021版課件如在H3PO4－H2PO4-共軛體系中，H2PO4-是堿，在H2PO4-－HPO42-共軛體系中，H2PO4-是酸。酸堿可以是中性分子、正離子或負(fù)離子。H2O、HCO3-、HSO3-、H2PO4-等既能給出質(zhì)子，又能接受質(zhì)子的物質(zhì)就是兩性物質(zhì)。由此看出：在質(zhì)子理論中沒(méi)有鹽的概念。酸、堿兩者互為存在的條件，彼此通過(guò)H+（質(zhì)子）聯(lián)系在一起，我們把它們稱(chēng)為共軛酸堿對(duì)。如HCl和Cl-，NH4+和NH3，以及H2PO4-和HPO42-均互為共軛酸堿對(duì)。5精選2021版課件

酸堿強(qiáng)度:

給出H+能力強(qiáng)的叫強(qiáng)酸；接受H+能力強(qiáng)的叫強(qiáng)堿。酸越強(qiáng)，其共軛堿越弱；反之，酸越弱，其共軛堿越強(qiáng)(它們的定量關(guān)系,下一節(jié)再講)。酸堿反應(yīng)總是由較強(qiáng)的酸與較強(qiáng)的堿作用，向著生成較弱的酸和較弱的堿的方向進(jìn)行。

酸堿的相對(duì)性:在不同介質(zhì)中酸堿的強(qiáng)度不同。如在水中乙酸鹽酸硝酸酸性強(qiáng)弱;在乙酸中氨﹑氫氧化鈉的堿性強(qiáng)弱;在高氯酸中,硫酸顯堿性.6精選2021版課件酸堿反應(yīng)實(shí)質(zhì)：任何酸堿反應(yīng)都是兩個(gè)共軛酸堿對(duì)之間的質(zhì)子傳遞反應(yīng)。

HAcH++Ac-

酸1堿1H2O+H+H3O+

堿2酸2

總反應(yīng)為HAc+H2OH3O++Ac-

酸1堿2酸2堿1NH3+H2OOH-

+NH4+

堿1酸2堿2酸12.酸堿反應(yīng):7精選2021版課件

酸1+堿2=酸2+堿1解離反應(yīng)：

HCl+H2O=H3O++Cl-

HAc+H2O=H3O++Ac–水解反應(yīng)：NH4++2H2O=H3O++NH3·H2OH2O+Ac-=HAc+OH–復(fù)分解反應(yīng)：HF+Ac-=HAc+F–上述反應(yīng)都可以看作為酸堿反應(yīng)。有關(guān)酸堿的強(qiáng)度等放在4.1.2后講8精選2021版課件4.1.2酸堿電子理論1．Lewis的酸堿電子理論的提出質(zhì)子理論無(wú)法解釋:如SnCl4、AlCl3等的酸堿性行為2．理論要點(diǎn)：凡可以接受電子對(duì)的分子、原子團(tuán)、離子為酸（electronpairacceptor）；凡可以給出電子對(duì)的物質(zhì)為堿（electronpairdonor）。9精選2021版課件3．酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：

酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是形成配位鍵的反應(yīng)；堿提供電子對(duì)，酸以空軌道接受電子對(duì)形成配位鍵。

H＋＋:OH–HOHAlCl3

＋Cl–

AlCl4–

Cu2++4:NH3

Cu2+4(NH3)4．Lewis的電子理論有關(guān)酸、堿的劃分凡金屬陽(yáng)離子及缺電子的分子都是酸；凡與金屬離子結(jié)合的陰離子或中性分子都是堿。10精選2021版課件5．Lewis的酸堿電子理論的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：一切化學(xué)反應(yīng)都可概括為酸堿反應(yīng)缺點(diǎn)：太籠統(tǒng)，不易掌握酸堿的特性無(wú)法判斷酸堿性的強(qiáng)弱

硬軟酸堿規(guī)則:硬親硬,軟親軟.用于元素性質(zhì)分析11精選2021版課件強(qiáng)電解質(zhì)在水中全部解離，如：NaCl→Na++Cl–

HCl→H++Cl-H3O+→H+弱電解質(zhì)在水中部分解離，解離過(guò)程是可逆的，如HAcH++Ac-4.2弱酸弱堿的解離平衡

當(dāng)V解離=V分子化

達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，這種平衡稱(chēng)為解離平衡。12精選2021版課件1、解離平衡常數(shù)HAcH++Ac-,稱(chēng)為弱酸.弱堿的解離平衡常數(shù)NH3·H2ONH4++OH-4.2.1一元弱酸、弱堿的解離平衡[H3O+][Ac–]=————————[HAc]13精選2021版課件2、解離平衡常數(shù)的意義：（1）解離平衡常數(shù)反映了弱電解質(zhì)解離趨勢(shì)的大小。（2）反映了弱酸、弱堿的酸堿性相對(duì)強(qiáng)弱。（3）同一溫度下，解離平衡常數(shù)不變。溫度對(duì)K雖有影響但較小。室溫下，一般不考慮T對(duì)K

的影響。14精選2021版課件

x2=———c-x當(dāng)c/≥380,即弱酸的解離程度很小時(shí)，c-x≈c對(duì)于一元弱酸:HAH++A-初：c00平：c-xxx同理:當(dāng)c/≥380,即弱堿的解離程度很小時(shí)，15精選2021版課件當(dāng)c/K≥380時(shí)，一元弱酸、弱堿最簡(jiǎn)計(jì)算公式：一元弱酸：一元弱堿：

當(dāng)c/K≤380時(shí)，

c-x≠c，則必須求算一元二次方程組來(lái)求解

x

，否則會(huì)引起較大的誤差。16精選2021版課件HAH++A-初：c00平:c–cαcαcα當(dāng)α很小時(shí)，1－α≈1=cα2此式為稀釋定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。平衡時(shí)，弱電解質(zhì)的解離程度,用α表示：

已解離的分子數(shù)

α=—————————×100%

解離前的總分子數(shù)解離度:17精選2021版課件1、解離度的大小與電解質(zhì)的本性有關(guān)。同濃度的不同電解質(zhì)，其離解度不同；電解質(zhì)越弱，解離度越小。2、弱電解質(zhì)的解離度受其濃度的影響，濃度愈小，解離度愈大。并非解離度越大，酸（堿）性就越強(qiáng)。3、與溶劑有關(guān)。上式同樣適用于弱堿的解離，只需將變?yōu)樽⒁?解離度與解離平衡常數(shù)的聯(lián)系和區(qū)別

18精選2021版課件HAc+H2OH3O++Ac–[H3O+][Ac–]=————————[HAc]

稱(chēng)為弱酸的解離平衡常數(shù)。越大，酸性越強(qiáng)。

Ac-

+H2OHAc+OH–[HAc][OH–]=———————[Ac-]

稱(chēng)為弱堿的離解平衡常數(shù)。越大，堿性越強(qiáng)。酸堿質(zhì)子理論:3.酸堿的強(qiáng)弱19精選2021版課件H2O+H2OH3O++OH-

H2OH++OH-4.水的解離平衡（水的質(zhì)子自遞反應(yīng)）稱(chēng)為水的離子積常數(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)離子積)，隨溫度的變化而變化。298.15K時(shí)，20精選2021版課件（一）一元酸（堿）HAcH++Ac-Ac-+H2OHAc+OH-

酸愈強(qiáng)，其共軛堿愈弱。反之亦然。5.共軛酸堿對(duì)中與的關(guān)系21精選2021版課件對(duì)于共軛酸堿對(duì)，酸強(qiáng)則堿弱，酸弱則堿強(qiáng)。例：NH3~NH4+NH3+H2ONH4++OH-

已知NH3的為1.78×10-5，則NH4+的為：22精選2021版課件（二）二元酸（堿）H2AH++HA-A2-+H2OHA-+OH-

HA-H++A2-HA-+H2OH2A+OH-

23精選2021版課件例：計(jì)算Na2CO3的和。解：Na2CO3為二元堿，其共軛酸堿對(duì)分別為

CO32-

～HCO3-

HCO3-

～H2CO3共軛堿共軛酸共軛堿共軛酸查表知H2CO3:=4.3×10-7，=5.6×10-11。24精選2021版課件（三）三元酸（堿）同理可推導(dǎo)出：×=×=×=例：計(jì)算Na3PO4的、、?！?5精選2021版課件NH4Cl水溶液的pH值NH4Cl→NH4++Cl-NH4++H2ONH3+H3O+

NH4++H2ONH3?

H2O+H+平衡：c–xxx鹽的水解:按照酸堿質(zhì)子理論可歸為弱酸或弱堿26精選2021版課件因?yàn)閏/Ka>380,c–x≈c所以27精選2021版課件NaAc溶液的pH值NaAc→Na++Ac-Ac-+H2OHAc+OH-平衡：c-xxxc-x≈c28精選2021版課件1、同離子效應(yīng)：

在弱電解質(zhì)中加入與弱電解質(zhì)具有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)，使得弱電解質(zhì)的解離度降低，這一現(xiàn)象稱(chēng)為同離子效應(yīng)。例：HAc+

NaAc,HAc的解離度降低。NH3·H2O+NH4Cl，NH3·H2O的解離度降低。HAc+

HCl

，HAc的解離度降低。4.2.2同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)29精選2021版課件例：在1升0.1mol/LHAc溶液中加入0.1molNaAc晶體（體積不變），計(jì)算溶液中氫離子濃度及解離度。解：HAcH++Ac-

初：0.100.1平：0.1-xx0.1+x

x(0.1+x)=—————=1.76×10-50.1－x30精選2021版課件0.1+x≈0.10.1－x≈0.1pH=4.75α=1.76×10-5/0.1=0.0176%x=1.76×10-5(mol/L)y=1.33×10-3(mol·L-1)pH=2.88α=1.33×10-3/0.1=1.33%(1.76×10-5)

/(1.33×10-3)=1/75未加NaAc時(shí)，

HAcH++Ac-

初：0.100平：0.1-yyy31精選2021版課件2、鹽效應(yīng)在弱電解質(zhì)溶液中加入與弱電解質(zhì)不相同的鹽類(lèi)，使弱電解質(zhì)的離解度稍稍增大，這種作用稱(chēng)為鹽效應(yīng)。例：HAc+NaClHAc的離解度稍增大。

HAc+NaAc

既有同離子效應(yīng)也有鹽效應(yīng)。只不過(guò)同離子效應(yīng)比鹽效應(yīng)大得多。32精選2021版課件分步解離：H2SH++HS-HS-H++S2-

由于>>

，H+主要來(lái)源于第一步解離，因此計(jì)算溶液中[H+]時(shí)，只考慮第一步解離，可近似把它作為一元弱酸，用來(lái)計(jì)算。4.2.3多元弱酸、弱堿的解離平衡H2S2H++S2-33精選2021版課件例：計(jì)算0.1mol/LH2S溶液的pH值和S2-濃度。

pH=3.98

解：因?yàn)閏/≥380，且?因?yàn)椤炙?=1.0×10-14（mol/L）注意：

=，只能用于H2S水溶液中。HS-H++S2-34精選2021版課件解：[S2-]=(1.1×10-21×0.1)/0.32=1.2×10-21(mol/L)求二元弱堿CO32－在水溶液中的各離子濃度：課本P79CO32－＋H2OHCO3－＋OH－

例：在0.1mol/LH2S溶液中加入HCl，使c(H+)為0.3mol/L，計(jì)算該溶液中的S2-濃度。H2S2H++S2-0.10.300.1-x≈0.10.1-x0.3+2xx0.3+2x≈0.335精選2021版課件1.NaHnA類(lèi)如NaHCO3HCO3-=H++CO32-=5.61×10-11HCO3-+H2O=H2CO3+OH-由于>，作為堿占主導(dǎo)地位，溶液顯堿性。比較解離常數(shù)和的相對(duì)大小，便可以確定酸式鹽水溶液的酸堿性。4.2.4兩性物質(zhì)的濃度計(jì)算

36精選2021版課件經(jīng)過(guò)比較復(fù)雜的運(yùn)算，推導(dǎo)出計(jì)算酸式鹽的的近似計(jì)算公式：酸式鹽的水溶液，其pH值與鹽溶液的濃度無(wú)關(guān)。例如：NaH2PO4=6.23×10-8>溶液顯酸性（二元酸）37精選2021版課件又如Na2HPO4=2.20×10-13<溶液顯堿性38精選2021版課件2.NH4Ac類(lèi)兩性物質(zhì)當(dāng)=,溶液呈中性,如NH4Ac。當(dāng)>,溶液呈酸性,如HCOONH4當(dāng)<,溶液呈堿性,如NH4CN.39精選2021版課件離子氛示意圖++++++++++———————————+

一般認(rèn)為強(qiáng)電解質(zhì)的電離度是100%，但實(shí)驗(yàn)證明強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中的電離度小于100%，這種電離度稱(chēng)為強(qiáng)電解質(zhì)的表觀電離度。

4.3強(qiáng)電解質(zhì)溶液強(qiáng)電解質(zhì)的電離度與弱電解質(zhì)的電離度的意義完全不同，它僅表示了離子間相互牽制作用的能力，故稱(chēng)為表觀電離度。40精選2021版課件活度與實(shí)際濃度間的關(guān)系如下：α＝γ·b/bθ或α＝γ·c/cθα-----活度，即有效濃度；c-----實(shí)際濃度，γ-----活度系數(shù)。

為了表示電解質(zhì)溶液中離子的有效濃度，路易斯提出了“活度”的概念，活度和活度系數(shù)41精選2021版課件多離子體系中，其相互影響與溶液中的各種離子濃度及其電荷數(shù)有關(guān)：I-----離子強(qiáng)度.ci,Zi分別為離子i的濃度和電荷數(shù)目。離子平均活度系數(shù)與離子強(qiáng)度I有關(guān)。離子強(qiáng)度越大,活度系數(shù)越小.離子強(qiáng)度42精選2021版課件對(duì)比實(shí)驗(yàn)：一升HAc+NaAc混合液

加0.01molHCl或加0.01molNaOHpH基本不變（pH試紙檢測(cè)）一升純水加0.01molHCl，pH=2

pH=7pH=2加0.01molNaOH，pH=12pH=7pH=12

0.1mol/L4.4緩沖溶液43精選2021版課件實(shí)驗(yàn)證明：

HAc與NaAc的混合液具有抗酸、抗堿、抗稀釋的能力。NH3.H2O與NH4Cl的混合液,多元酸的酸式鹽及其次級(jí)鹽的混合液,也具有抗酸抗堿抗稀釋的能力。它們都是共軛酸堿對(duì).具有抵抗少量酸、堿或稀釋而保持pH值基本不變的作用稱(chēng)為緩沖作用,具有緩沖作用的溶液稱(chēng)為緩沖溶液。緩沖溶液一般由共軛酸堿對(duì)組成.稱(chēng)為緩沖對(duì)或緩沖系。4.4.1緩沖溶液的組成及緩沖原理

44精選2021版課件例：HAc—NaAc溶液HAc=H++Ac-NaAc→Na++Ac-加酸、加堿時(shí)的緩沖原理：1、Ac-(NaAc）是抗酸成份。2、HAc是抗堿成份。

例:NH3.H2O=NH4++OH–NH4Cl→NH4++Cl–1、NH3.H2O是抗酸成份。2、NH4+(NH4Cl)是抗堿成份。45精選2021版課件HAc=H++Ac-

c酸0c堿

c酸-xxc堿+x因?yàn)閤很小4.4.2緩沖溶液的pH值計(jì)算

46精選2021版課件例：等體積的0.2mol/LHAc與0.2mol/LNaAc混合，計(jì)算其pH值。解：例：在濃度各為0.1mol/L的一升HAc和Ac-的混合溶液中分別加入0.01molHCl;0.01molNaOH(設(shè)體積不變)和稀釋5倍后，問(wèn)pH值變化如何？pH=4.75+lg（0.1/0.1）=4.7547精選2021版課件解：原來(lái)的pH=4.75+lg0.1/0.1=4.75

加酸后：HCl+NaAc=HAc+NaCl0.010.01pH=4.75+lg（0.09/0.11）=4.66加堿后：NaOH+HAc=NaAc+H2O0.010.01pH=4.75+lg（0.11/0.09）=4.84

稀釋5倍后pH=4.75+lg（0.02/0.02）=4.7548精選2021版課件：用NaH2PO4和Na2HPO4制備pH=7.51的緩沖溶液，問(wèn)NaH2PO4和Na2HPO4的濃度比是多少？解：此混合液中，NaH2PO4是酸，Na2HPO4是堿。因?yàn)椋篘aH2PO4→Na++H2PO4-

H2PO4-=H++HPO42-

Na2HPO4→2Na++HPO42-應(yīng)查H3PO4的p=7.21

7.51=7.21+lgC堿/C酸lgC堿/C酸=0.3C堿/C酸=2Na2HPO4濃度是NaH2PO4濃度的2倍。例49精選2021版課件例：5ml1mol/LNH3·H2O和15ml0.2mol/LNH4Cl混合，計(jì)算混合液的pH.=1.76×10-5解：混合后，c(NH3·H2O)=5×1/20=0.25(mol/L)c(NH4Cl)=0.2×15/20=0.15(mol/L)pH=(14–4.75)+lg(0.25/0.15)=9.4750精選2021版課件例：將0.3mol/LHAc10ml和0.1mol/LNaOH10ml混合，計(jì)算溶液的pH。解：HAc+NaOH=NaAc+H2O生成的c(NaAc)=0.1×10/(10+10)=0.05(mol/L)剩余的c(HAc)=(0.3×10-0.1×10)/20=0.1(mol/L)

pH

=4.75+lg(0.05/0.1)=4.4551精選2021版課件例：等體積的0.2mol/LNH3.H2O與0.05mol/LHCl混合，計(jì)算溶液的pH.解：NH3.H2O+HCl=NH4Cl+H2Oc(NH4Cl)=0.05/2=0.025(mol/L)c(NH3.H2O)=(0.2-0.05)/2=0.075(mol/L)pH=(14–

4.75)+lg(0.075/0.025)=9.7352精選2021版課件緩沖容量：用來(lái)衡量緩沖能力的大小。使一升緩沖溶液pH值改變一個(gè)單位所加強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的物質(zhì)的量。4.4.3緩沖容量和緩沖范圍緩沖容量的大小取決于：1.酸與共軛堿（堿與共軛酸）的總濃度；2.緩沖比：c酸/c堿共軛酸堿對(duì)的總濃度越大，緩沖容量越大。c酸/c堿

越接近1,緩沖容量越大，為1時(shí)最大。53精選2021版課件例：下述兩組HAc—NaAc緩沖液濃度各為：①0.1:0.1②0.01:0.01③0.25:0.25①0.05:0.15②0.1:0.1③0.02:0.18第一組中③的緩沖容量最大，第二組中②的緩沖容量最大。總濃度選在：0.05～0.5mol/L之間緩沖