第三章酸碱平衡理论ppt课件.ppt

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1、第一部分 酸碱平衡理论3.1 酸碱平衡的理论基础3.2 弱酸（碱）溶液的型体分布3.3 溶液中的三大平衡3.4 酸碱溶液中H+浓度计算,第三章 酸碱滴定法,3.1 酸碱平衡的理论基础,质子理论对酸碱的定义： 凡是能给出质子（H+）的物质就是酸 凡是能接受质子的物质就是碱 共轭酸碱对:如HAc 和Ac- 两性物质:同一种物质在不同的介质或反应中具有不同的酸碱性。如HCO3- H2PO42- HPO42-,问题：指出下列酸的共轭碱： HAc、H2SO4、HCO3-、HS-、NH4+,答案： Ac- 、HSO4- 、CO32-、S2-、NH3,问题：指出下列碱的共轭酸： H2O、SO32-、HS-

2、、HCO3-、HPO42-、 H2PO4-,答案： H3O+ ( 即H+ )、HSO3-、H2S 、H2CO3、 H2PO4- 、H3PO4,酸碱反应的实质质子的转移,酸碱质子平衡 1. 对于酸的离解：2. 对于其共轭碱的离解： 称为酸碱离解的标准平衡常数，其数值大小 表明了酸碱离解反应能力的强弱程度。,3.水的质子自递反应：共轭碱标准平衡常数换算 对于多元弱酸及其共轭碱标准平衡常数之间换算（以三元酸为例）：,化学反应等温式，标准吉布斯函数与标准平衡常数的关系。,最早的关于化学平衡的概念只是实验事实的总结，因而得到的是实验平衡常数。以K表示，量纲为 。在SI和国家标准中不存在K这样的物理量。,

3、严格讲，对于实际溶液的反应，在 表达式中应使用活度 。若不涉及严密的理论处理，一般使用相对浓度 。,思考题：,1 已知NH3的离解平衡常数为10-4.74，求 NH4+的离解平衡常数为多少？若将H2PO4-看作酸，其离解平衡常数为10-7.2，求其共轭碱的离解平衡常数。 （H3PO4的三级电离平衡常数分别为： ）,NH4+的离解平衡常数为：,H2PO4-的共轭碱为HPO42-, HPO42- 作为碱时，其离解平衡常数为：,3.2 弱酸（碱）溶液的型体分布浓度为0.1mol/L的HAc溶液，0.02mol/LHAc电离 HAc以两种型体存在，HAc和Ac-1平衡浓度 =0.08mol/L =0.

4、02mol/L。2分析浓度 =0.1mol/L,即总浓度。3型体分布系数 用表示,一元弱酸溶液中各型体的分布HA为一元弱酸，在溶液中有两种型体存在，HA, A-其分布系数分别为,影响 大小的因素?以 表示?,当 时，? 当 时， ? 当 时，?。,例1 ，分别计算pH为3.0，4.0，5.0，6.0，7.0时各型体分布系数。,H=4.74的溶液中，HAc的分析浓度为0.2mol/L，求HAc 和Ac-的平衡浓度分别是多少？（已知： HAc的电离平衡常数为：4.74）pH=9.26的溶液中， NH3的分析浓度为0.02mol/L，求NH3型体和NH4+型体的分布系数分别是多少？ (其中，NH3的

5、 ),课 堂 练 习,多元酸溶液中各型体的分布H2A为二元酸，分析浓度为c，在溶液中存在三种型体H2A、HA-和A2-，其分布系数分别为2 、1和o。上式分子分母同时乘以 ，变为,同理，并且，2+1+o=1,从图中可看到，没有使 单独存在的pH区间，这也是后面将要谈到的为什么草酸不能分步滴定的直观解释。,当 时， ， 为主要存在形式。当 时， 为主要存在形式。当 时， 为主要形式。,草酸的型体分布曲线,磷酸的型体分布曲线,磷酸各级离解常数值相差较大，使 H2PO4- 和HPO42-单独存在的范围较宽。,只有 H2PO4-,只有HPO42-,3.3 溶液中的三大平衡,物料平衡式 在平衡状态下某一

6、组分的分析浓度应等于该组分各种型体的平衡浓度之和。其数学表达式就是物料平衡式。醋酸溶液：草酸溶液：c(H2C2O4) = ceq(H2C2O4)+ ceq(HC2O4-)+ ceq(C2O42-),电荷平衡式 在平衡状态下，正电荷的总量应等于负电荷的总量，溶液总是呈电中性。醋酸溶液 氢氧化钠溶液 碳酸钠溶液,质子条件式 在平衡状态下，酸失去质子的总数与碱得到质子的总数应相等。这种平衡的数量关系就是质子条件式。,确立零水准,建立质子条件式,写出得失质子后所形成的产物的平衡浓度，分别放在等式的两边,得失质子的数目作为平衡浓度的系数，等式两边分别用加号连接,零水准：溶液中大量存在，参与了质子转移或传

7、递反应的物质。,得： H3O+（H+）零水准： HAc H2O 失： Ac- OH-质子条件式:,如一元弱酸醋酸水溶液:,得： H3O+ (H+)零水准： H2CO3 H2O 失： HCO3- CO32- OH-质子条件式:,如二元弱酸碳酸水溶液:,得： HAc H3O+（H+）零水准： Ac - H2O 失： OH-质子条件式:,ceq(OH-)/,c = ceq(H+)/,ceq(OH-)=ceq(H+) +ceq(HAc),如一元弱碱醋酸钠水溶液:,得： HCO3- H2CO3 H3O+（H+）零水准： CO32- H2O 失： OH-质子条件式:,ceq(OH-)/,c = ceq(H

8、+)/,ceq(OH-) = ceq(H+)+ ceq(HCO3-) +2ceq(H2CO3),+2H+,如二元弱碱碳酸钠水溶液:,得： H3PO4 H3O+（H+）零水准： H2PO4- H2O 失： HPO42- PO43- OH- 质子条件式:,H+,2H+,H+,+ H+,+ H+,两性物质溶液- NaH2PO4溶液:,HCl = H+ +Cl- H2O = H+ +OH-,质子条件式:,HCl水溶液:,NaOH = Na+ + OH- H2O = H+ +OH-,质子条件式:,ceq(OH-)= c(NaOH) + ceq(H+),NaOH水溶液:,强酸和弱酸混合溶液（HCl+HAc

9、）,HCl = H+ +Cl-HAc = H+ + Ac-H2O = H+ +OH-,质子条件式:,强碱和弱碱混合溶液（NaAc+NaOH）,质子条件式:,3.4 酸碱溶液中H+浓度计算,一元弱酸溶液pH的计算设为HA溶液，其质子条件式为： 一元弱酸 pH的精确式。,（1）如果酸不太弱，水的离解5%,（2）酸的离解度5%,得到一元弱酸计算H+浓度的最简式,一元弱碱（A-）pH计算最简式,以二元弱酸H2A为例，其质子条件式一般情况下，ceq(OH-) 很小，可以略去。二级离解很小时，可以作为一元弱酸处理。 最简式,多元酸（碱）溶液pH计算,两性物质溶液pH的计算,最简式,1. 强碱与弱碱混合液

10、以NaOH与NaAc混合液为例，其质子条件式为 忽略水电离产生的OH- NaAc离解出的OH-也甚少，最简式,混合酸和混合碱溶液的pH计算,2. 强酸与弱酸混合液,最简式,弱酸及共轭碱混合液（HA+A-）pH的计算,最简式,一元弱酸（碱）溶液pH的计算,多元酸（碱）溶液pH计算,两性物质溶液pH的计算,混合酸和混合碱溶液的pH计算,强碱与弱碱混合液,以NaOH与NaAc混合液为例,强酸与弱酸混合液,以HCl与HAc混合液为例,弱酸及共轭碱混合液（HA+A-）pH的计算,3.5酸碱缓冲溶液的缓冲容量及缓冲范围1弱酸及其共轭碱缓冲溶液 总浓度c越大，缓冲容量越大； 总浓度c一定时，ca=cb=1/2c时，缓冲容量最大； 有效缓冲范围，一般指c足够大的条件下， pH=pKa1的范围。2强酸碱溶液作缓冲溶液,作业:P41 1 2 3(用最简式计算) 4 6(1) (2),