酸碱平衡与酸碱滴定法.pptx

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1、强电解质和弱电解质强电解质和弱电解质 根据电解质在水溶液中的解离情况，可以将电解质分为强电解质和弱电解质强电解质和弱电解质两类。强电解质在溶液中完全解离；弱电解质在水溶液中只能部分解离成离子。电解质是指在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物。电解质溶解于溶剂中形成的溶液称为电解质溶液。第1页/共65页 电解质的解离程度可以用解离度来表示：强电解质与弱电解质并没有严格的界限，对于0.1 molL-1电解质溶液，常把解离度大于30的称为强电解质；解离度在 530之间的称为中强电解质；解离度小于5的称为弱电解质。第2页/共65页第一节第一节 酸碱理论酸碱理论一、酸碱电离理论二、酸碱质子理论 第3页/

2、共65页一、酸碱电离理论一、酸碱电离理论 酸碱电离理论认为：凡在水溶液中电离出的阳离子全部是H+的化合物是酸；电离出的阴离子全是OH-的化合物是碱。酸碱反应的实质就是H+与OH-作用生成H2O。优点：是能简便地说明酸碱在水溶液中的反应。缺陷：（1）由于该理论把酸碱仅限于水溶液 中，无 法 说 明 非 水 溶 剂 中 的 酸 碱 性。（2）电离理论把碱限制为氢氧化物，也无法解释氨水等呈碱性这一事实。第4页/共65页二、酸碱质子理论二、酸碱质子理论 酸碱质子理论认为：凡能给出质子的物质都是 酸，凡能接受质子的物质都是碱，酸是质子的给予 体，碱是质子的接受体。（1）酸失去质子后即成为其共轭碱，碱得到

3、质 子后即成为其共轭酸。HClH+Cl；H2O+H+H3O+；HAcH+Ac；NH3HNH4HCO3HCO32；HCO3HH2CO3 酸 碱第5页/共65页（2）酸和碱可以是中性分子，也可以是阳离子 或阴离子。（3）有些物质既可以作为酸给出质子，又可以作为碱接受质子，这些物质称为两性物质。（4）在质子理论中没有盐的概念。第6页/共65页 酸碱反应是较强的酸与较强的碱作用，生成较弱的碱和较弱的酸的过程：较强酸+较强碱=较弱碱+较弱酸 酸碱反应的实质是两对共轭酸碱对之间的质子传递：第7页/共65页HCl（aq）H(aq)Cl（aq）H（aq）H2O(l)H3O（aq）HCl（aq）H2O（l）H3

4、OCl（aq）酸1 碱2 酸2 碱1第8页/共65页H2O(l)OH(aq)H(aq)NH3(aq)H(aq)NH4(aq)NH3与H2O之间发生的质子转移反应可表示为：H2O(l)NH3(aq)OH(aq)NH4(aq)酸1 碱2 碱1 酸2扩大了酸和碱的范围，解决了非水溶液和气体间的酸碱反应。但是酸碱质子理论把酸碱只限于质子的给予或接受，不能解释没有质子传递的酸碱反应。第9页/共65页水的解离平衡和水溶液的水的解离平衡和水溶液的 一、水的解离平衡 二、水溶液的第10页/共65页一、水的解离平衡一、水的解离平衡 发生在同种溶剂分子之间的质子传递反应称为质子自递反应。水的质子自递反应，也称水的

5、解离反应，可表示为：在一定温度下，水的解离反应达到平衡时：水的解离反应是吸热反应，温度升高，随 之增大。第11页/共65页不同温度下水的离子积常数不同温度下水的离子积常数 T/K T/K 当温度在室温附近变化时，变化不大，一般可认为 。第12页/共65页二、水溶液的二、水溶液的 对于 H3O+浓度较低的溶液，常用 pH来表示溶液的酸碱性。pH的定义为：与 pH相对应的还有 pOH和 pKw，它们的定义分别为：第13页/共65页pH，pOH和 pKw之间的关系为：pHpOHpKw pH和 pOH都可以表示溶液的酸碱性，但习惯上采用 pH。pH=pOH=7，溶液呈中性；pHpOH，pHpOH，pH

6、7，溶液呈碱性。H3O+浓度与 pH之间有如下关系：第14页/共65页 酸碱溶液的酸碱溶液的 pH 的计算的计算 一、一元弱酸溶液 H3O+浓度的计算 二、一元弱碱溶液 OH-浓度的计算 三、多元酸溶液 H3O+浓度的计算 四、多元弱碱溶液 OH-浓度的计算 五、两性物质溶液 H3O+浓度的计算 六、同离子效应和盐效应 第15页/共65页 基础化学中计算H3O+浓度或 浓度时通常允许有不超过5%的相对误差。当两个数相加减时，若其中的较大数大于较小数的20倍时，可以将较小数忽略不计。第16页/共65页一、一元弱酸溶液一、一元弱酸溶液 H3O+浓度的计算浓度的计算 在一元弱酸 HA溶液中，存在下列

7、质子转移平衡：由H2O解离产生的 H3O+浓度等于OH-浓度；由HA解离产生的 H3O+浓度等于 A-浓度。第17页/共65页当 ，即 时，可以忽略不计。上式简化为：由一元弱酸HA的解离平衡表达式得：由上式可得：第18页/共65页 当 ，且 ，即 时，。所以:例题500第19页/共65页二、一元弱碱溶液二、一元弱碱溶液 OH-浓度的计算浓度的计算 在一元弱碱 A的水溶液中，存在下述质子转移平衡：溶液中存在下列关系：第21页/共65页当 时：当 ,且 时：例题第22页/共65页三、多元酸溶液三、多元酸溶液 H3O+浓度的计算浓度的计算 二元弱酸 H2A在水溶液中存在下列质子转移平衡：根据得失质子

8、相等的原则：第24页/共65页水的解离：如果又能同时满足 即当 时，可以忽略，上式可以进一步简化为：第25页/共65页此时二元弱酸可按一元弱酸处理。H3O+相对浓度计算公式为：除了满足上述两个条件外，若还能满足 时，可进一步简化为：例题500第26页/共65页四、多元弱碱溶液四、多元弱碱溶液 浓度的计算浓度的计算 当 时，可以忽略水的解离；当 时，可以忽略多元弱碱的第二级解离。相对浓度的近似计算公式为：在满足上述两个条件的情况下，若又能满足 例题，上式可进一步简化为：500第29页/共65页五、两性物质溶液五、两性物质溶液 H3O+浓度的计算浓度的计算 两性物质 NaHA在溶液中完全解离：溶液

9、中存在下列质子转移平衡：根据得失质子相等的原则，得到：第32页/共65页将平衡关系代入上式得：整理后，得：给出质子或得到质子得能力都很小，故 。上式可改写为：第33页/共65页例题如果则上式可以简化为：第34页/共65页六、同离子效应和盐效应六、同离子效应和盐效应 HAc是一种弱电解质，在溶液中存在下述解离平衡：若在 HAc溶液中加入 NaAc晶体，Ac-与 H3O+结合，生成HAc和H2O，使HAc的解离平衡逆向移动，HAc的解离度降低。这种在弱电解质溶液中加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，使弱电解质的解离度降低的现象成为同离子效应。例题（一）同离子效应第37页/共65页 若在 HAc溶

10、液中加入 NaCl晶体，溶液的离子强度增大，使 Ac-与 H3O+结合为 HAc的速率减慢，HAc的解离度略有增大。这种在弱电解质溶液中加入不具有相同离子的强电解质，使弱电解质的解离度增大的现象称为盐效应。由于盐效应对弱电解质的解离度影响较小，不显著，因此在计算中可以忽略盐效应。例题 （二）盐效应第41页/共65页第五节第五节缓冲溶液缓冲溶液一、缓冲溶液的组成及作用机理 二、缓冲溶液 的计算 三、缓冲容量和缓冲范围 四、缓冲溶液的选择与配制 五、标准缓冲溶液 第45页/共65页一、缓冲溶液的组成及作用机理一、缓冲溶液的组成及作用机理 能抵抗外加少量强酸或强碱，而维持pH基本不发生变化的溶液称为

11、缓冲溶液。缓冲溶液所具有的抵抗外加少量强酸或强碱的作用称为缓冲作用。缓冲溶液是由弱酸和它的共轭碱所组成，而且它们的浓度都比较大。习惯上把组成缓冲溶液的共轭酸碱对称为缓冲对，缓冲溶液是由足够浓度的缓冲对组成的混合溶液。（一）缓冲溶液的组成第46页/共65页（二）缓冲作用机理 在 HA-NaA混合溶液中，HA和 A-的浓度都较大，而 H3O+浓度却很小。溶液中存在下述解离平衡：向此缓冲溶液中加入少量强酸时，强酸解离出的 H3O+与 A-结合生成HA和H2O，使解离平衡逆向移动，H3O+浓度不会显著增大，溶液的 pH基本不变。共轭碱A-起到抵抗少量强酸的作用，称为缓冲溶液的抗酸成分。第47页/共65

12、页 向此缓冲溶液中加少量强碱时，强碱解离产生的OH-与溶液中的 H3O+结合生成H2O，HA的解离平衡正向移动，H3O+浓度也不会显著减小，pH也基本不变。共轭酸HA起到抵抗少量强碱的作用，称为缓冲溶液的抗碱成分。缓冲溶液之所以具有缓冲作用，是因为溶液中同时存在足量的共轭酸碱对，它们能够抵抗外加的少量强酸或强碱，从而保持溶液的pH基本不变。如果加入大量的强酸或强碱，缓冲溶液中的抗酸成分或抗碱成分将耗尽，缓冲溶液就丧失了缓冲能力。第48页/共65页二、缓冲溶液二、缓冲溶液 pH 的计算的计算在 缓冲溶液中，存在下列质子转移平衡：缓冲溶液中存在下述关系：第49页/共65页整理得：在 缓冲溶液中：由

13、上式得：第50页/共65页 缓冲溶液中 较大：上式简化为：取负常用对数：常改写成如下通式：例题或第51页/共65页三、缓冲溶液的选择与配制三、缓冲溶液的选择与配制 （1）选择合适的缓冲对，使所配制的缓冲溶液的pH在所选择的缓冲对的缓冲范围内，且尽量接近弱酸的 ，使缓冲溶液具有较大的缓冲容量。（2）缓冲溶液的总浓度要适当，一般在0.050.2molL-1之间。（3）所选择的缓冲对不能与反应物或生成物发生作用。第58页/共65页 （4）选定缓冲对后，计算出所需共轭酸、碱的量。（5）根据计算结果把共轭酸、碱溶液混合，就可配成一定体积所需pH的缓冲溶液。若要求精确配制时，可用pH计或精密pH试纸对所配

14、制缓冲溶液的pH进行校正。例题第59页/共65页五、标准缓冲溶液五、标准缓冲溶液 用pH计测定溶液的pH时，需要用标准缓冲溶液进行校正。标准缓冲溶液是由规定浓度的某些标准解离常数较小的单一两性物质或由共轭酸碱对组成，其 pH是在一定温度下通过实验准确测定的。第62页/共65页习 题1.根据酸碱质子理论判断下列物质在水溶液中哪些是酸?哪些是碱?写出它们的共轭酸或共轭碱。HAc，HF，HCl，NH4，NaAc，NH3，CO32，HCO32，F，Cl，H3PO4，H2PO4 2.2.计算下列溶液的pH值：（1）0.05 mol/L NaAc；（2）0.05 mol/L NH4Cl；（3）0.05 m

15、ol/L H3BO3；（4）0.05 mol/L NaCl；第63页/共65页作业题10.05mol/LNaAc(HAc的Ka=1.8105)的溶液的pH值是多少？2.根 据 酸 碱 质 子 理 论，写 出 一 个 共 轭 酸 碱 对，其中酸在水中的质子转移反应是，其共轭碱在水中的质子转移反应是。3、在氨水中加入下列物质时，NH3.H2O的质子转移平衡将向何方移动？（1）加NH4Cl（2）加NaOH（3）加HCl4、配制pH10.0的缓冲溶液1000mL，用去15mol/L氨 水 350 mL，问 需 要 加 入 NH4Cl多 少 g？(氨 水 的Kb=1.8105)第64页/共65页感谢您的观看！第65页/共65页