2019/2/28,1,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,酸碱平衡与酸碱滴定,Acid-Base Equilibrium and Acid-Base Titration,第 四 章,2019/2/28,2,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,4.1 电解质溶液 4.2 酸碱理论 4.3 溶液酸度的计算 4.4 缓冲溶液 4.5 弱酸(碱)溶液中各型体的分布 4.6 酸碱滴定法,2019/2/28,3,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,1.熟悉弱电解质平衡，了解活度、离子强度等概念。 2.了解近代酸碱理论的基本概念。 3.掌握各种平衡的计算原理与方法。 4.掌握缓冲溶液的缓冲原理与配制方法。 5.掌握酸碱滴定的基本原理与实际应用。,学习要求,2019/2/28,4,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,4.1 电解质溶液 4.1.1 强电解质与弱电解质,电解质：熔融态或水溶液具有导电性的物质。 可分为强电解质和弱电解质。 一般认为强电解质可以完全解离，而弱电 解质只是小部分解离。 如：,2019/2/28,5,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,解离度(),例如：0.10 molL1 HAc的解离度是1.32%，则溶液 的c(H+)=0.10 molL11.32 % = 0.00132 molL1 pH = 2.88。,2019/2/28,6,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,4.1.2 活度与活度系数,离子氛：由于带不同电荷离子之间以及离子和溶液 分子之间的相互作用，使得每一个离子的 周围都吸引着一定数量带相反电荷的离子， 形成了离子氛。,2019/2/28,7,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,NaCl溶液中离子氛示意图,2019/2/28,8,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,由于离子氛的存在而使得离子参加化学反应的有效浓度要比实际浓度低，这种离子在化学反应中起作用的有效浓度称为活度。,活度,2019/2/28,9,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,在强电解质溶液中，应该用活度代替浓度，但当离子强度小于104时，离子间牵制作用就降低到极微弱的程度，活度系数可以近似地认为是1，所以对于稀溶液通常用浓度代替活度。对于强电解质溶液，若浓度比较大时，则必须采用活度。 离子强度I：反映离子间牵制作用强弱的物理量。,2019/2/28,10,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,4.2 酸碱理论,酸碱理论简介 1 . 酸碱电离理论(1880-1890 阿仑尼乌斯) 酸：解离的正离子全部为H+的物质； 碱：解离的负离子全部为OH的物质。 2 . 酸碱质子理论(1923年 布朗斯特、劳莱) 酸：能给出质子(H+)的物质； 碱：能接受质子(H+)的物质。 3 . 酸碱电子理论(1923年 路易斯) 酸：能接受电子对的物质； 碱：能给出电子对的物质。 4 . 软硬酸碱理论(1963年 皮尔逊) 根据酸碱电子理论，结合授受电子对的难易程度进行软硬分类。,2019/2/28,11,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,4.2.1 酸碱质子理论,酸碱质子理论1923年由布朗斯 特(Brnsted)和劳 莱(Lowry)各自独 立地提出。,2019/2/28,12,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,酸碱定义 酸：凡是能给出质子的物质； 碱：凡是能接受质子的物质； 酸碱可以是阴离子、阳离子或中性分子。,2019/2/28,13,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,酸碱共轭关系,2019/2/28,14,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,共轭酸碱对 满足酸碱共轭关系的一对酸和碱称为共轭酸碱对，酸越强它的共轭碱就越弱，酸越弱，它的共轭碱就越强。,共轭碱,共轭酸,2019/2/28,15,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,2019/2/28,16,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,两性物质：同一物质在一个反应中它是酸，但在另一个反应中又是碱，这种在一定条件下可以失去质子，而在另一种条件下又可以接受质子的物质称为(酸碱)两性物质。,2019/2/28,17,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,“盐”：在酸碱质子理论中没有“盐”的概念,2019/2/28,18,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,酸碱反应的实质 两个共轭酸碱对之间的质子传递反应，即由强酸、强碱生成弱酸、弱碱的过程。,2019/2/28,19,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,1) 解离反应,2) 中和反应,3) 水解反应,2019/2/28,20,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,4.2.2 酸碱的相对强弱,2019/2/28,21,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,2019/2/28,22,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,1.水的解离平衡与离子积常数 1)水的离子积常数与温度的关系 水的解离是吸热反应，温度升高，离子积常数也升高。,室温下常采用此数值,2019/2/28,23,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,2) 溶液的酸碱性,c(H+)= c(OH)=1107molL1 溶液显中性 c(H+)1107molL1， c(H+) c(OH) 溶液显酸性 c(H+)1107molL1， c(H+) c(OH) 溶液显碱性,2019/2/28,24,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,2. 弱酸、弱碱的解离平衡 1) 弱酸、弱碱的解离常数,Ka：酸常数,2019/2/28,25,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,Kb：碱常数,NH3 + H2O NH4+ OH,2019/2/28,26,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,2) 酸碱的相对强弱,弱酸弱碱的解离常数Ki(一),2019/2/28,27,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,通常把 Ka=102 107的酸称为弱酸，把 Ka 107的酸称为极弱酸；同理，弱碱也可以按 Kb的大小进行分类。,弱酸弱碱的解离常数Ki(二),2019/2/28,28,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,3) 共轭酸碱对的Ka与Kb之间的关系,KaKb=c(H+)c(OH)= Kw=1.01014,2019/2/28,29,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,NH4+ +H2O NH3+H3O+,例：,NH3 + H2O NH4+ +OH-,2019/2/28,30,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,4)多元弱酸弱碱的解离,2019/2/28,31,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,2019/2/28,32,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,?,2019/2/28,33,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,三元酸：,二元酸：,2019/2/28,34,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,3. 解离度和稀释定律,1) 解离度和解离常数之间的区别,解离常数属平衡常数，其值不受电解质浓度的影 响；解离度属平衡转化率，表示弱电解质在一定条件 下的解离百分数，大小与电解质浓度有关。,HAc溶液的解离度与解离常数,2019/2/28,35,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,c0 0 0,对弱电解质：当 5% 时，1-1,2)解离度和解离常数之间的关系,2019/2/28,36,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,稀释定律,稀释定律:弱电解质溶液的解离度与其浓度的平方根成反 比，与其解离常数的平方根成正比。 （温度一定的条件下，浓度越稀，其解离度越大）,2019/2/28,37,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,例4-1：将300mL0.20molL1 HAc溶液稀释到 什么体积才能使解离度增加一倍？ 解：,2019/2/28,38,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,解： 因为解离度 5% ，所以可以用公式(43)计算，即 故,例4-2： 氨水是一弱碱，当氨水浓度为0.200 mol.L1时，NH3H2O的解离度为0.946，问 当浓度为0.100 mol.L1时NH3H2O的解离度为 多少？,2019/2/28,39,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,4.2.3* 酸碱电子理论,酸碱定义 酸电子对接受体，接受电子对的物质为酸； 碱电子对给予体，提供电子对的物质为碱。 酸碱反应 A + :B = A:B Lewis酸 Lewis碱 酸碱加合物 如： H+ + :OH = H2O BF3 + :F = BF4 SO3 + CaO: = CaSO4 Ag+ + :Cl = AgCl 等,2019/2/28,40,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,酸碱电子理论注意以下几点： 1. Lewis酸碱电子理论中只有酸、碱和酸碱络合物， 没有盐的概念。 2.应该在具体的环境中确认物质的酸碱归属。同一 种物质，在不同的反应环境中，既可以作酸，也 可以作碱。 3.正离子一般起酸的作用，负离子一般起碱的作用； AlCl3, SnCl2, FeCl3, BF3, SnCl4, BCl3, SbCl5等都是 常见的Lewis酸。 4.这一理论的不足之处在于酸碱的强度没有统一、明 了的标准。为此，皮尔逊(Pearson R G)等又提出了 “硬软酸碱规则”。,2019/2/28,41,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,4.3 溶液酸度的计算,酸性溶液： 中性溶液： 碱性溶液：,2019/2/28,42,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,质子平衡式：酸或碱溶液的平衡系统中，碱获得的质子数等于酸失去的质子数。,选择参考水平：溶液中大量存在并参与质子转移的物质 得失质子的物质分别归组，酸给出质子数等于碱得到质 子数，参考水平组分不在平衡式中出现。,4.3.1 质子平衡式,2019/2/28,43,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,一元弱酸水溶液,HAc水溶液： 参考水准：HAc、H2O 质子平衡式：,2019/2/28,44,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,NaAc水溶液,一元弱碱水溶液,2019/2/28,45,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,多元弱酸水溶液,H2S水溶液,2019/2/28,46,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,两性物质水溶液,Na2HPO4水溶液,2019/2/28,47,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,HCl + HAc混合溶液,2019/2/28,48,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,4.3.2 一元弱酸(碱)溶液酸度的计算,溶液中平衡： 质子平衡式：,2019/2/28,49,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,2019/2/28,50,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,近似式,最简式,2019/2/28,51,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,一元弱酸水溶液c(H+)计算公式：,一元弱碱水溶液c(OH)计算与弱酸类似，只需将 c(H+) c(OH)； ca cb；Ka Kb,2019/2/28,52,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,解：因为 所以,例4-3 已知HAc的 =1.8105，计算0.10molL1HAc溶液的pH与HAc的解离度。,2019/2/28,53,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,解：因为 所以,例4-4 计算0.10molL1CHCl2COOH(二氯代乙酸)溶液 的pH？已知CHCl2COOH的Ka=5.0102。,2019/2/28,54,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,解：,例4-5 已知Kb(NH3H2O)=1.8105，计算0.050molL1 NH4Cl 溶液的pH。,2019/2/28,55,第四章 酸碱平衡与酸碱滴定,解：,