珍贵无机化学课件第6章酸碱平衡.ppt

本章学习要求：了解酸碱质子理论的概念掌握弱酸、弱碱解离平衡的概念掌握酸碱平衡常数、平衡浓度的计算方法掌握盐溶液的解离和水解平衡的意义和计算方法掌握缓冲溶液的实质及缓冲溶液的计算和配制方法掌握配合物的组成和命名方法,61 酸碱质子理论,反应物产物,酸碱质子理论：凡是能释放出质子的任何含氢原子的分子或离子的物种都是酸；任何能与质子结合的分子或离子的物种都是碱。,BronstedLowry酸碱理论,酸碱质子理论认为：酸碱解离反应是质子转移反应,共轭酸碱对,举例1）水溶液中酸碱的电离,举例2）盐类水解反应,举例3）酸碱中和反应,62 水的解离平衡和pH值,一、水的解离平衡,KW0=C(H+)C(OH-)水的离子积常数298K(25)时，KW0=1.010-14随温度的升高而增大（水解离为吸热反应）,二、溶液的pH值,KW0=C(H+)C(OH)lg KW0=lg C(H+)lg C(OH)p KW0=pH+pOH=14.00已知C(H+)或C(OH)可得溶液的pH,取负对数,三、弱酸、弱碱的解离平衡,只能给出一个质子的酸 一元弱酸；能给出多个质子的酸 多元弱酸；只能接受一个质子的碱 一元弱碱；能接受多个质子的碱 多元弱碱。,1）一元弱酸的解离平衡,解离度 C(HA)/C0(HA),推导一元弱酸的解离平衡常数与解离度之间的关系 解：设解离度为，HA的初始浓度为C，则,当K10-4时，表示解离程度较小，11,2）多元弱酸的解离平衡,二个表达式中的H+、HS的浓度是一致的。由于K1比K2大得多，所以第一步电离的H+比第二步要大得多，并抑制第二步电离，所以，H+可以按第一步计算。,（1）计算-1的H2S中的H+浓度。解：设达到平衡时H+浓度为x,由于K1 K2，,由于K1较小，0.1-x 0.1,（2）计算-1的H2S中的S2-浓度,（3）如果-1的H2S中的饱和溶液中H浓度为-1，求S2-浓度解：,四、盐溶液的酸碱平衡,1）强酸弱碱盐（离子酸）,例如NH4Cl,例：计算-1的NH4Cl的pH值和NH4的解离度解：查表得：,2)弱酸强碱盐（离子碱）,如乙酸钠、碳酸钠、亚硫酸钠在水中呈碱性,如：,又如：,注意共轭酸碱对应的平衡常数,例如：计算25时，-1的Na2CO3的pH值解：他的解离常数是：,就可计算出OH-的浓度，从而得到pH值,3)酸式盐,如碳酸氢钠，磷酸二氢钠，磷酸氢二钠，邻苯二甲酸氢钾,4)弱酸弱碱盐,pH7：强酸强碱盐，如NaCl,KNO3,BaI2 弱酸弱碱盐 Ka=Kb NH4AcpHKb,NH4FpH7：弱酸强碱盐,NaAc,Na2CO3 酸式盐,Na2HPO4,NaHCO3 弱酸弱碱盐,(NH4)2CO3,NH4CN(水解的相互促进),盐类酸碱性总结：,作业：P150（5、7、9、12）,6-3 缓冲溶液(Buffer Solution),在弱酸或弱碱溶液中，加入与这种酸或碱含有相同离子的强电解质，使弱酸或弱碱的解离度下降，这种作用称为同离子效应。【例】计算-1的HAc的解离度解：设达到平衡时HAc解离得到的Ac-和H+的浓度为x mol.L-1,一、同离子效应,【又例】如果加入NaAc使其浓度为-1，计算HAc的解离度。解：设HAc产生的Ac-浓度为x,由于NaAc在水溶液中全部离解，因而Ac-的浓度为0.1+x,缓冲溶液：由弱酸和弱酸盐，或弱碱和弱碱盐构成的溶液体系的pH值，并不因外加的少量的酸、碱而产生显著的变化，这类溶液称为缓冲溶液。,二、缓冲溶液,缓冲能力分析：（1）假定缓冲溶液组成的浓度相同，总浓度为2 mol.L-1在C酸：C盐1：1时 C(H+)=C酸/C盐KHAc 1/1KHAc=KHAc如果外加酸使每升产生0.001摩尔的H+C(H+)=C酸/C盐KHAc(1+0.01)/(1-0.01)KHAc=1.02KHAc氢离子浓度提高了2。,如何得来？由弱酸强碱盐的计算式得到,（2）如果C酸：C盐1：99时（大浓度比差异）C(H+)=C酸/C盐KHAc0.02/1.98KHAc=0.0101KHAc在同样的变化情况下，溶液中C(H+)=C酸/C盐KHAc(0.02+0.01)/(1.98-0.01)KHAc=0.0152KHAc氢离子浓度提高了50。（3）假定C酸：C盐1：1时，总浓度为0.2 mol.L-1（低浓度）在同样变化的情况下，氢离子浓度提高了22。,为了配制一个缓冲能力大的缓冲溶液：C酸：C盐之比应接近1缓冲混合物的浓度需要大些,缓冲溶液的配制：【例】配制1升pH=5，CHAc=0.2 mol.L-1的缓冲溶液，需1 mol.L-1的醋酸和醋酸钠各多少毫升？解：pH=5时，即C(H+)1.0105 mol.L-1，CHAc=0.2 mol.L-1由C(H+)C酸/C盐KHAc可得,由稀释定律：C1V1=C2V2得对NaAc:0.361000ml=1V2，V2360ml对HAc：0.21000ml1V2，V2200ml即将360ml的1 mol.L-1NaAc与200ml的1 mol.L-1HAc混合，再用水稀释至1000ml，即为pH=5的缓冲溶液。,【又例】配制100ml，pH=4.5的缓冲溶液，需用0.5 mol.L-1的醋酸和醋酸钠各多少毫升？（不用水稀释）解：pH=4.5时，即C(H+)3.2105 mol.L-1由C(H+)C酸/C盐KHAc可得,设需HAc xml，则NaAc为（100 x）ml那么缓冲溶液中，代入上式：得 x=64 即需HAc64ml，NaAc 36ml。,64 酸碱电子理论与配合物,一、酸碱电子理论,G.N.Lewis 提出了酸碱电子理论：酸是任何可以接受电子对的分子或离子物种，必须具有空轨道。碱是电子对的给予体，具有未共享的孤对电子。酸碱之间以共价键相结合，并不发生电子转移。,H+和OH-，OH-具有孤对电子，是碱；H+有空轨道，可接受电子，是酸。Na2O与SO3反应生成盐Na2SO4。该反应是酸碱反应，此反应不能用质子理论说明。但电子理论：Na2O中的O2-具有孤对电子，SO3中的S能提供空轨道。H3BO4不是质子酸，在水中，B(OH)3与水反应并不是给出它自身的质子，而是B的空轨道接受了H2O的OH中的O提供的孤对电子形成的B(OH)4。Lewis 酸碱理论的缺点是：不能比较酸碱的相对强弱。,二、配合物的组成与命名,配离子中心离子(金属离子)配位体(中性分子或酸根离子)Lewis酸 Lewis碱,常见的配位体：NH3 F-Cl-Br-H2O OH-CN-配位体中的配位原子都是电负性大、原子半径小的原子。,配合物的组成定义：由中心离子和配位体所构成的复杂离子称为配离子，包含配离子的化合物为配合物。,中心离子与配位体的特点：中心离子一般过渡金属离子配位体位于中心离子的周围中心离子的配位数一般是2、4、6或8，常见的是4和6。配位数的多少取决于中心离子和配位体的性质：中心离子的半径和配位体半径配离子的电荷是中心离子与配位体电荷的代数和。配位体只有一个配位原子单基配位体F、Cl、NH3配位体由二个以上配位原子多基配位体：乙二胺 乙二胺四乙酸根离子（EDTA）,配合物的命名 1）配阴离子化合物命名的次序：配位体中心离子外界有两种以上配位体：先酸根离子、后中性分子。具体的：酸根离子：简单离子复杂离子有机酸分子中心分子：H2ONH3有机配位体配位体个数：用一、二、三等表示中心离子氧化数：用括号内的罗马数字表示配位体后用“合”与中心离子连接起来。,K2PtCl6 六氯合铂（IV）酸钾K4Fe(CN)6 六氰合铁（II）酸钾KCo(NH3)2(NO2)4 四硝基二氨合钴（III）酸钾NH4Cr(NH3)2(SCN)4 四硫氰二氨合铬（III）酸铵,2）配阳离子化合物次序：外界配位体中心离子Ag(NH3)2Cl 氯化二氨合银（I）Cu(NH3)4SO4 硫酸四氨合铜（II）Co(NH3)6Cl3 三氯化六氨合钴（III）Co(NH3)3(H2O)Cl2Cl 一氯化二氯一水三氨合钴（III）Pt(NH3)4(NO2)ClCO3 碳酸一氯一硝基四氨合铂（IV）,3）配合物的分类简单配合物：只有一个中心原子，每个配体只有一个配位原子与中心离子成键。Ag(NH3)2+Cl螯合物：配体为多基配体，配体与中心离子成键，形成环状结构。,多核配合物：含两个或两个以上的中心离子，中心离子间以配体连接。-二羟基八水合二铁（III）羰合物：配位体为CO。Mn(CO)4烯烃配合物：配位体是不饱和烯烃。PdCl3(C2H4)多酸型配合物：一些复杂的无机含氧酸及其盐类。磷钼酸铵(NH4)3P(Mo3O10)4.6H2O,65 配位反应与配位平衡,一、配合物的配位反应或生成反应,Kf稳定常数 f-formationKd 离解常数 d-decompositionKd越大表示配位离子越不稳定。,二、配离子的生成与破坏,在硝酸银溶液中加入NaCl，有白色沉淀生成;继续加入氨水，白色沉淀消失;再加入KBr,又有淡黄色的AgBr沉淀;继续加入Na2S2O3溶液，AgBr沉淀溶解;再加入KI溶液，有黄色AgI沉淀;再加入KCN，AgI沉淀消失;最后加入Na2S溶液，则有黑色的Ag2S沉淀产生。,66 螯合物,二乙酰二肟,二（二乙酰二肟）合镍,具有环状结构的配合物称为内配合物，亦称螯合物。形成螯合物的条件：1）配体必须含有两个或两个以上都能给出电子的原子，S/N/O等.2）这两个或两个以上都能给出电子对的原子应间隔两个或三个其它原子。这样才能形成稳定的五元或六元环。,内容回顾,本章讨论的是弱电解质的离解平衡：水的解离平衡 弱酸、弱碱的解离平衡 盐溶液的酸碱平衡 缓冲溶液概念及配制 配合物的生成与解离平衡 重点是相关平衡的计算与配合物的命名,作业：15，18（1，4，7），22掌握弱电解质平衡的计算掌握配位化合物的命名,本章兴趣话题：固体酸碱与催化反应,