珍貴無機化學第6章 酸堿平衡課件

珍貴無機化學第6章酸堿平衡本章學習要求：了解酸堿質子理論的概念掌握弱酸、弱堿解離平衡的概念掌握酸堿平衡常數、平衡濃度的計算方法掌握鹽溶液的解離和水解平衡的意義和計算方法掌握緩沖溶液的實質及緩沖溶液的計算和配制方法掌握配合物的組成和命名方法珍貴無機化學第6章酸堿平衡6－1酸堿質子理論

反應物－產物酸堿質子理論：凡是能釋放出質子的任何含氫原子的分子或離子的物種都是酸；任何能與質子結合的分子或離子的物種都是堿。——Bronsted－Lowry酸堿理論

酸堿質子理論認為：酸堿解離反應是質子轉移反應

共軛酸堿對珍貴無機化學第6章酸堿平衡舉例1）水溶液中酸堿的電離珍貴無機化學第6章酸堿平衡珍貴無機化學第6章酸堿平衡舉例2）鹽類水解反應

舉例3）酸堿中和反應珍貴無機化學第6章酸堿平衡6－2水的解離平衡和pH值一、水的解離平衡KW0=C(H+)×C(OH-)水的離子積常數298K(25℃)時，KW0=1.0×10-14隨溫度的升高而增大（水解離為吸熱反應）珍貴無機化學第6章酸堿平衡二、溶液的pH值

KW0=C(H+)×C(OH－)－lgKW0=－lgC(H+)－lgC(OH－)pKW0=pH+pOH=14.00已知C(H+)或C(OH－)可得溶液的pH取負對數珍貴無機化學第6章酸堿平衡三、弱酸、弱堿的解離平衡只能給出一個質子的酸——一元弱酸；能給出多個質子的酸——多元弱酸；只能接受一個質子的堿——一元弱堿；能接受多個質子的堿——多元弱堿。1）一元弱酸的解離平衡解離度

α＝C(HA)/C0(HA)珍貴無機化學第6章酸堿平衡推導一元弱酸的解離平衡常數與解離度之間的關系

解：設解離度為α，HA的初始濃度為C，則

當K<10-4時，表示解離程度較小，1－α≈1珍貴無機化學第6章酸堿平衡2）多元弱酸的解離平衡

二個表達式中的H+、HS－的濃度是一致的。由于K1比K2大得多，所以第一步電離的H+比第二步要大得多，并抑制第二步電離，所以，H+可以按第一步計算。珍貴無機化學第6章酸堿平衡（1）計算0.1mol.L-1的H2S中的H+濃度。解：設達到平衡時H+濃度為x由于K1

》K2

，

由于K1較小，0.1-x≈0.1珍貴無機化學第6章酸堿平衡（2）計算0.1mol.L-1的H2S中的S2-濃度珍貴無機化學第6章酸堿平衡（3）如果0.1mol.L-1的H2S中的飽和溶液中H＋濃度為0.3mol.L-1，求S2-濃度解：珍貴無機化學第6章酸堿平衡四、鹽溶液的酸堿平衡

1）強酸弱堿鹽（離子酸）例如NH4Cl珍貴無機化學第6章酸堿平衡例：計算0.1mol.L-1的NH4Cl的pH值和NH4＋的解離度解：查表得：

珍貴無機化學第6章酸堿平衡2)弱酸強堿鹽（離子堿）

如乙酸鈉、碳酸鈉、亞硫酸鈉在水中呈堿性

如：又如：注意共軛酸堿對應的平衡常數珍貴無機化學第6章酸堿平衡例如：計算25℃時，0.1mol.L-1的Na2CO3的pH值解：他的解離常數是：就可計算出OH-的濃度，從而得到pH值

珍貴無機化學第6章酸堿平衡3)酸式鹽如碳酸氫鈉，磷酸二氫鈉，磷酸氫二鈉，鄰苯二甲酸氫鉀

珍貴無機化學第6章酸堿平衡4)弱酸弱堿鹽pH≈7：強酸強堿鹽，如NaCl,KNO3,BaI2弱酸弱堿鹽Ka=KbNH4AcpH<7：強酸弱堿鹽，NH4Cl,AlCl3,Fe(NO3)3酸式鹽，NaH2PO4弱酸弱堿鹽，Ka>Kb,NH4FpH>7：弱酸強堿鹽,NaAc,Na2CO3酸式鹽,Na2HPO4,NaHCO3弱酸弱堿鹽,(NH4)2CO3,NH4CN(水解的相互促進)

鹽類酸堿性總結：珍貴無機化學第6章酸堿平衡作業(yè)：P150（5、7、9、12）珍貴無機化學第6章酸堿平衡

6-3緩沖溶液(BufferSolution)在弱酸或弱堿溶液中，加入與這種酸或堿含有相同離子的強電解質，使弱酸或弱堿的解離度下降，這種作用稱為同離子效應?！纠坑嬎?.1mol.L-1的HAc的解離度解：設達到平衡時HAc解離得到的Ac-和H+的濃度為xmol.L-1一、同離子效應珍貴無機化學第6章酸堿平衡【又例】如果加入NaAc使其濃度為0.1mol.L-1，計算HAc的解離度。解：設HAc產生的Ac-濃度為x,由于NaAc在水溶液中全部離解，因而Ac-的濃度為0.1+x珍貴無機化學第6章酸堿平衡緩沖溶液：由弱酸和弱酸鹽，或弱堿和弱堿鹽構成的溶液體系的pH值，并不因外加的少量的酸、堿而產生顯著的變化，這類溶液稱為—緩沖溶液。弱酸共軛堿pHHAcNaAc3.5-5.7NaH2PO4Na2HPO46.2-8.2NH4ClNH38.3-10.3Na2HPO4Na3PO411.3-13.3HCl檸檬酸鈉1.04-4.96硼酸硼砂6.77-9.42二、緩沖溶液珍貴無機化學第6章酸堿平衡緩沖能力分析：（1）假定緩沖溶液組成的濃度相同，總濃度為2mol.L-1在C酸：C鹽＝1：1時

C(H+)=C酸/C鹽×KHAc

＝1/1×KHAc=KHAc如果外加酸使每升產生0.001摩爾的H+C(H+)=C酸/C鹽×KHAc＝(1+0.01)/(1-0.01)×KHAc=1.02KHAc氫離子濃度提高了2％。如何得來？由弱酸強堿鹽的計算式得到珍貴無機化學第6章酸堿平衡（2）如果C酸：C鹽＝1：99時（大濃度比差異）C(H+)=C酸/C鹽×KHAc＝0.02/1.98×KHAc=0.0101KHAc在同樣的變化情況下，溶液中C(H+)=C酸/C鹽×KHAc＝(0.02+0.01)/(1.98-0.01)×KHAc=0.0152KHAc氫離子濃度提高了50％。（3）假定C酸：C鹽＝1：1時，總濃度為0.2mol.L-1（低濃度）在同樣變化的情況下，氫離子濃度提高了22％。為了配制一個緩沖能力大的緩沖溶液：C酸：C鹽之比應接近1緩沖混合物的濃度需要大些珍貴無機化學第6章酸堿平衡緩沖溶液的配制：【例】配制1升pH=5，CHAc=0.2mol.L-1的緩沖溶液，需1mol.L-1的醋酸和醋酸鈉各多少毫升？解：pH=5時，即C(H+)＝1.0×10－5mol.L-1，CHAc=0.2mol.L-1由C(H+)＝C酸/C鹽×KHAc可得珍貴無機化學第6章酸堿平衡由稀釋定律：C1V1=C2V2得對NaAc:0.36×1000ml=1×V2，V2＝360ml對HAc：0.2×1000ml＝1×V2，V2＝200ml即將360ml的1mol.L-1NaAc與200ml的1mol.L-1HAc混合，再用水稀釋至1000ml，即為pH=5的緩沖溶液。珍貴無機化學第6章酸堿平衡【又例】配制100ml，pH=4.5的緩沖溶液，需用0.5mol.L-1的醋酸和醋酸鈉各多少毫升？（不用水稀釋）解：pH=4.5時，即C(H+)＝3.2×10－5mol.L-1由C(H+)＝C酸/C鹽×KHAc可得

珍貴無機化學第6章酸堿平衡設需HAcxml，則NaAc為（100－x）ml那么緩沖溶液中，代入上式：得x=64即需HAc64ml，NaAc36ml。

珍貴無機化學第6章酸堿平衡

6－4酸堿電子理論與配合物一、酸堿電子理論

G.N.Lewis提出了酸堿電子理論：酸——是任何可以接受電子對的分子或離子物種，必須具有空軌道。堿——是電子對的給予體，具有未共享的孤對電子。

酸堿之間以共價鍵相結合，并不發(fā)生電子轉移。珍貴無機化學第6章酸堿平衡H+和OH-，OH-具有孤對電子，是堿；H+有空軌道，可接受電子，是酸。Na2O與SO3反應生成鹽Na2SO4。該反應是酸堿反應，此反應不能用質子理論說明。但電子理論：Na2O中的O2-具有孤對電子，SO3中的S能提供空軌道。H3BO4不是質子酸，在水中，B(OH)3與水反應并不是給出它自身的質子，而是B的空軌道接受了H2O的OH中的O提供的孤對電子形成的B(OH)4－。Lewis酸堿理論的缺點是：不能比較酸堿的相對強弱。珍貴無機化學第6章酸堿平衡二、配合物的組成與命名配離子＝中心離子(金屬離子)＋配位體(中性分子或酸根離子)Lewis酸Lewis堿常見的配位體：NH3F-Cl-Br-H2OOH-CN-配位體中的配位原子都是電負性大、原子半徑小的原子。配合物的組成定義：由中心離子和配位體所構成的復雜離子稱為配離子，包含配離子的化合物為配合物。珍貴無機化學第6章酸堿平衡中心離子與配位體的特點：中心離子一般過渡金屬離子配位體位于中心離子的周圍中心離子的配位數一般是2、4、6或8，常見的是4和6。配位數的多少取決于中心離子和配位體的性質：中心離子的半徑和配位體半徑配離子的電荷是中心離子與配位體電荷的代數和。配位體只有一個配位原子——單基配位體F－、Cl－、NH3配位體由二個以上配位原子——多基配位體：乙二胺乙二胺四乙酸根離子（EDTA）珍貴無機化學第6章酸堿平衡配合物的命名1）配陰離子化合物命名的次序：配位體——中心離子——外界有兩種以上配位體：先酸根離子、后中性分子。具體的：

酸根離子：簡單離子——復雜離子——有機酸分子中心分子：H2O——NH3——有機配位體配位體個數：用一、二、三等表示中心離子氧化數：用括號內的羅馬數字表示配位體后用“合”與中心離子連接起來。珍貴無機化學第6章酸堿平衡K2[PtCl6]六氯合鉑（IV）酸鉀K4[Fe(CN)6]六氰合鐵（II）酸鉀K[Co(NH3)2(NO2)4]四硝基二氨合鈷（III）酸鉀NH4[Cr(NH3)2(SCN)4]四硫氰二氨合鉻（III）酸銨珍貴無機化學第6章酸堿平衡2）配陽離子化合物次序：外界——配位體——中心離子[Ag(NH3)2]Cl氯化二氨合銀（I）[Cu(NH3)4]SO4硫酸四氨合銅（II）[Co(NH3)6]Cl3三氯化六氨合鈷（III）[Co(NH3)3(H2O)Cl2]Cl一氯化二氯一水三氨合鈷（III）[Pt(NH3)4(NO2)Cl]CO3碳酸一氯一硝基四氨合鉑（IV）珍貴無機化學第6章酸堿平衡3）配合物的分類簡單配合物：只有一個中心原子，每個配體只有一個配位原子與中心離子成鍵。[Ag(NH3)2]+Cl螯合物：配體為多基配體，配體與中心離子成鍵，形成環(huán)狀結構。珍貴無機化學第6章酸堿平衡

多核配合物：含兩個或兩個以上的中心離子，中心離子間以配體連接。μ-二羥基八水合二鐵（III）羰合物：配位體為CO。Mn(CO)4烯烴配合物：配位體是不飽和烯烴。[PdCl3(C2H4)]－多酸型配合物：一些復雜的無機含氧酸及其鹽類。磷鉬酸銨(NH4