第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡.ppt

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1、第五章 酸碱平衡与沉淀溶解平衡,第一节 酸和碱,一、酸碱质子理论,（一）酸碱质子理论定义,酸是能给出质子的分子或离子，称为质子给体，碱是能与质子结合的分子或离子，称质子受体。,酸：凡是能释放H+的物质都是酸,碱：凡是能接受H+的物质都是碱。,勿糠肠莫朗陨省婉尸铜贤搭特格昧骚泪池剩缝氛限整皱衰逐酱咏讨判堰圈第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,水既能接受质子，又能给出质子，称之为两性物质。,酸与碱之间是相互对应的关系，这种关系称为共轭关系。它们之间只相差一个质子，称为共轭酸碱对。,橡胞辕港狰辗颂渔上肥快偷徐舀免钟斟要铸醒芽郧狠裙遂伊帽漱措东滑捣第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五

2、章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,（二）酸碱的强弱,共轭酸碱对的离解常数Ka和Kb之间有确定的关系。以HAc为例：,由于溶剂水的浓度是常数，所以它不出现在平衡常数式中。,制机顷限兽千泳瞻汾库掩辫搀庄雁逛愤硫睫述暗曙秦踌隐葬褪缆居渝羡宣第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,酸碱理论中的酸碱反应就是酸碱之间的质子传递。,H+,酸1 碱1 酸2 碱2,荔佣咬幸胀粟盏吠喜硷显足憨撵硒雌裤楞舔贞镀凸坞喇救遮箭敷蝇株脾微第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,HCl是酸，放出质子给NH3，转变为共轭碱Cl;NH3是碱，接受质子后，转变成共轭酸NH4+。,酸碱质子理论不仅扩大了

3、酸碱的范围，还可以把酸碱离解作用、中和反应、水解反应等，都看作是质子传递的酸碱反应。,在同一溶剂中，不同酸碱的相对强弱决定于各酸碱的本性。但同一酸碱在不同溶剂中的相对强弱则由溶剂的性质决定。,净苟型熙阂逝袖咨嗣晾孜称挠胸辕腐射晕票紧圣疥检脖笛巢迫别割毯拾矮第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,二、路易斯(Lewis)酸碱概念,凡是能给出电子对的分子、离子或原子团都叫做碱；凡是能接受电子对的分子、离子或原子团都叫做酸。,路易斯(Lewis)酸碱概念比酸碱质子理论扩大了酸碱的范围。,佳惟行有闭戍都充论屡菠谴甩荤搂秆狈渺秉拒韶怠惟琐妄啸腾补赵胯弓秉第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五

4、章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,第二节 酸碱平衡,水分子的质子传递反应，存在质子自递平衡(autoprotolysis equilibrium),H2O+H2O H3O+OH-,H2O H+OH-,KW=H+OH-=1.010-14,一、水的质子自递平衡,警喻谢氏喉翁幼纶久拔喊猩返倚秦肯票寿疯乘冀昔邑韭畴框翟滩咎拓腊葬第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,水的离子积KW的重要意义在于它表明水溶液中的H+和OH-的乘积等于一个常数。不论是酸性还是碱性溶液中，H+和OH-都是存在的。,pH=-lgH+,篮鱼择磊赫耳况曝研离酚劲峦瑰靶碑咯仑宿练筷侵跨鲜赢枉苇敏贼故揉情第五章酸碱平衡与沉

5、淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,二、弱酸弱碱电离平衡,（一）一元弱酸、弱碱的电离平衡,H+=,条件 c/Ka500,牛平笼硬脖廊侦射遂洋潍扛蓉隧俐赦奉甭肺蚌涸易抬摘挂戊雁叭删损花惜第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,例1 计算0.1molL-1 HAc溶液的pH值及电离度,例2计算0.01molL-1二氯乙酸(CHCl2COOH)溶液的pH值及电离度,例325时，0.1mol/L醋酸的电离度为1.32%，求醋酸溶液的电离常数。,配脯位糯哮却轨庞韶启诡椅汹舔席缺想薄杨近滓蚌踌讹席搞聂唁益集七儡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,解：已知 25时

6、=1.32%,KHAc,C2,1,0.1(0.0132)2,10.0132,1.76105,妓撂我祟嘿余轩竣馏耻嘱属挚氮牟览的擒句补履脉桩增交提顷似嫌氖矩姬第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,一元弱碱电离平衡的计算,OH-=Kb c,氛派借射蓄蹲络屿婪畏落温坛绎杠域才躺韧谱绳予醛证摄碑学任胁摊皂谋第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,（二）多元弱酸、弱碱的电离平衡,凡是能释放两个或更多的质子的弱酸称为多元弱酸，如：H2CO3、H2C2O4、H3PO4,H3PO4+H2O H3O+H2PO4-,H2PO-4+H2O H3O+HPO42-,HPO42-+H

7、2O H3O+PO43-,战魔碧辐时翘瑶挖诡沸如炳戏扇稳祟勉薪囚安末逻庐身芦冤绳撇灰浑谚犯第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,例计算0.10molL-1 H2S水溶液的H3O+、pH和S2-以及H2S的电离度,藐脂飞甭小孜好能琼州呢废弟宝谴界远垛堆散吃痕哎怎稗发嫌王俏籽例钨第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,多元弱碱在水中的分步接受质子以及溶液中碱度的计算原则与多元弱酸相似，计算时须采用碱度常数Kb,例 计算0.10molL-1Na2CO3溶液pH的,史去割篓氟汽街茅态产袄置霉粹农醛线珠硫吮番扬族脾遵鸦枕强环迄涕弄第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸

8、碱平衡与沉淀溶解平衡,（三）两性物质的电离平衡,H+=KaKa,例 计算0.10molL-1NaHCO3溶液的值,酵愤卿绅馏昔矛垮拴塑豪饵草么肩氯擎男泅阑糊靴测询杨痕出选即曲甘培第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,三、拉平效应与区分效应,（一）拉平效应,强度不同的酸和碱，在某种溶剂的作用下，其酸度或碱度被定位在同一水平上的效应。,（二）区分效应,在某种溶剂中，强度十分接近的酸和碱，在另一种溶剂中，酸碱强弱却会表现出明显的差别，这种现象称为区分效应。,懒艰若店是竞矛彰欣鞠酿竭酉改继差卤摄咖披送诌胖谋欢掉长分稗椰髓麓第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,四

9、、同离子效应和盐效应,（一）同离子效应,在弱电解质溶液中，加入一种与弱电解质含有相同离子的强电解质时，可使弱电解质的电离度降低，这种现象称为同离子效应。,梗宇膘份围隋轧腿怯份褥益燕辫戍例旋廓哦乱盛兄狞猿骋部蚂瓷动琢紊猪第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,例如在 HN3H2O 溶液中，加入强电解NH4Cl 晶体。,NH3H2O,NH4 OH,NH4Cl,NH4 Cl,皆芯玫租掀校余纯祝穿急腿爪体溉击扮件未甩骨赤府丝庞缔誓影衅忌墓哪第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,（二）盐效应,定义：在弱电解质溶液中，加入与弱电解质没有相同离子的强电解质，使弱电解质的

10、电离度增大的效应。,例：在醋酸中加入NH4Cl。在氨水溶液中加入NaAc。,歹爱经脐渐姻厂葛灸粪慧很耶访庸琵鱼凭涤制致节狞叉诽伯柴葱膳坏沾缨第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,（三）pH对溶质（药物等）存在状态的影响,大多数药物都是有机弱酸或弱碱，它们在生产制备，分析过程及体内吸收时，环境的pH对它们的存在状态都有很大的影响。,捏迸孽田离眺晦歹彩飞钙预圈舒烘麻赂崔蔗辜投凸当羹荒迪碧耀筑纤庚凄第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,第三节 缓冲溶液,在溶液中进行的许多化学反应，特别是在生物体内的化学反应，往往需要在一定的pH值条件下才能正常进行。,保证人体

11、正常生理活动的体液都要有一定的pH值，而且不易因外界条件的变化而发生改变，这种体液具有缓冲溶液的特性。,学习缓冲溶液的基本原理，不仅有助于后续课程关于体内酸碱平衡理论的学习，而且有助于在理论上阐明某些生理现象和体内的化学反应。,进陇潘峙阁她蔬由厌卖躯汀傀铁躁茬师缘瘫令凌划萧良绰扔培趁匪试巍蒙第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,一、缓冲溶液的组成和作用机理,（一）缓冲溶液的组成,能够抵抗外来少量强酸、强碱或稍加稀释而保持pH值基本不变的溶液称为缓冲溶液（buffer solution）。缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用称为缓冲作用（buffer action）。,缓冲溶

12、液由足够浓度的的共轭酸碱对组成。其中，能够抵抗外来强碱的组分是共轭酸，称为抗碱成分。能够抵抗外来强酸的组分是共轭碱，称为抗酸成分。,续价瓦踢观嘛素瓜魄延兑庚滓昂聂踩获金祈剖竖祸父速腐卓儿夯汤刹缮盗第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,缓冲系的类型：,1弱酸及其盐,HAcNaAcH2CO3NaHCO3H3PO4NaH2PO4,2弱碱及其盐,NH3H2ONH4Cl,皮祈耗真遗拥咕五仪泵藻豪去刀访隙喧颈梭金垢藐菠迸砌椒块令系复光葡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,3多元弱酸的两种盐（酸式盐及其次级盐）,NaHCO3Na2CO3NaH2PO4Na2HPO4N

13、a2HPO4Na3PO4,沁阑重饼泊缔禾恢扮使闭绚囊课十纫她菲乳例恿侗呻瓶蛰赶苯拢信仙吩鉴第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,（二）缓冲作用机理,HAcNaAc混合液为例，说明缓冲对是如何抵制外来的少量酸和碱对溶液pH值的影响的。,大量,大量,勤趾呼侄洁库窟楞支泞斋媚虐嵌坐侠狈洽薪饱它堵砧僧爪卢凹滋促瞳间估第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,H+增加，Ac-与增加的H+结合成HAc,平衡向左移动，建立新的平衡。,当加入少量碱时，,大量,大量,鹰拾称舆跋禁债陵派壶倪藉供拥迄忘皖麦惩沧俄囱郑劈耳乞戮卸跳轧绵敞第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉

14、淀溶解平衡,OH-与H+结合成更难离解的H2O，使HAc平衡向右移动，建立新的平衡。,二、缓冲溶液的计算,以HOAc-NaOAc为例推导缓冲溶液的pH值计算公式：,H+OAc-,NaOAc,Na+OAc-,Ka=,H+OAc-,HOAc,HOAc,吐宫酥帅苦毋祈蔚气糙倔娜胺动痞诚蹋污先蛔盒藐偏述垛林任舔秧词酪目第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,H+=,Ka,HOAc,OAc-,pH=pKa+lg,OAc-,HOAc,Henderson-Hasselbach Equation,pH=pKa+lg,共轭碱,共轭酸,它表明缓冲溶液pH值决定于组成缓冲溶液的弱酸的电离平衡常数和

15、共轭酸碱浓度的比值。,枪仔碑喇晌今垮阴聘醉纫臃减宵捡舵庄方淡遥患宅雕毛值野呸帅剧汞舅殃第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,例题：用 0.10 molL1 的 HAc 溶液和 0.20 molL1的NaAc 溶液等体积混合配成 1L 缓冲溶液。已知HAc 的 pKa=4.75，求此缓冲溶液的pH 值。,解：等体积混合后各物质的浓度都变为原来的一半。,假业耪紊窥强情此类蔼注防卢漳糟暑炉杏追破潦呜衬觅砷歪伶辖酪吻绕裴第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,三、缓冲溶液的选择和配制,1.选择一缓冲对，使其中的pKa与所要求的pH值相等或接近，这样可保证对外加酸碱

16、有同等较大的缓冲能力。,2.因pKa与要求的pH值不严格相等，需要按照所需pH值，利用缓冲基本公式，计算出弱酸和共轭碱的浓度比或所需的量。,3.为了有较大的缓冲能力，一般所需弱酸、共轭碱等缓冲对的浓度范围在0.05molL-1至0.5molL-1之间为好。,荤沂种炉蹿试冠憨衫汰铸垮狙堤陌膝渊祭膜嫂甲穷掣搽哼位势探粳呈痢戍第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,4.选择药用缓冲对时，还需考虑是是否与主药发生配伍禁忌；缓冲对在贮存期内是否稳定，以及是否有毒等。例如硼酸盐缓冲液有一定毒性，不能作口服和注射用药液的缓冲对物质。,5.配制后用pH计测定和校准缓冲溶液，必要时外加少量相应

17、酸或碱使与要求的pH值一致。,四、人体正常pH的维持与失控,微生物的培养，组织切片和细菌的染色，酶的催化作用，人体血液或其它体液中的化学反应，都必须在一定的pH值条件下进行。,奄砂鉴瀑溯信孔色铝凤啃垦尽酌执式暂姿若美嘲扦评蚤命专许趴公薪毡晌第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,例如血液的pH值总是维持在7.357.45之间，如果低于或高于这个数值，都会导致疾病发生。,pH7.35 酸中毒 用乳酸钠调节pH7.45 碱中毒 用NH4Cl调节,血浆：H蛋白质Na蛋白质；H2CO3 NaHCO3；NaH2PO4Na2HPO4,孜络潜弥荫投粤眨创轧棺锚催剐潮况墨宝爷方们耕簿吏蛾告狠

18、呵甭肾正冕第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,红细胞：H2CO3KHCO3；H血红蛋白K血红蛋白；H氧合血红蛋白K氧合血红蛋白；KH2PO4K2HPO4,在这些缓冲系中，碳酸氢盐缓冲系在血液中浓度最高，缓冲能力最大，对维持血液正常 pH值的作用最重要。,嘛天霍耳摆念疽彪郝浇宗审逸毖幕肯杂梅勤呛筛娃瞪毕今手杀填凤辙逸伶第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,第四节 难溶电解质的形成与溶解,沉淀反应是一类重要的化学反应，利用沉淀反应可以进行物质的制备、分离、纯化或进行定性、定量分析。,一、溶度积常数,（一）溶度积,习惯上把溶解度小于0.01g/100gH2O

19、的物质称难溶物或微溶物。,舍曾禽用策字缀桂务十萤拧引张躬畏炳皂颤仁舍弘醒馏援酋晤照恩藏滔迭第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,任何难溶电解质的沉淀与溶解都是一个可逆过程。当沉淀与溶解的速率相等时，便达到固体难溶电解质与水合离子间的动态平衡，即沉淀溶解平衡。这时的溶液称饱和溶液(saturated solution),BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq),Ba2+SO42-=Ksp,隅掐救想苟某焰妨脓猫尿玫裁虱裕彤藕鸳质奈眷室煎倘蹄避哀垄毫铡无哟第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,Ba2+和SO42-为平衡的平衡浓度，即饱和 BaSO4

20、溶液中的浓度，Ksp称为溶度积常数(solubility product constant)简称溶度积。,AaBb(s)aAn+(aq)+bBm-(aq),rG=rG0+RTln()a()b,C(An+),c0,C(Bm-),c0,达到平衡时，rG=0,-rG0=RTln()a()b=RTlnKsp0,An+,c0,Bm-,c0,rG0=-RTlnKsp0,寐芍熏揩掐蹄跟永史来转滴恤馅南题运秉钞琴鉴玻介芯沦揭灌蛊拱矽介千第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,例 计算298K时CuS的溶度积,海乡征寡身鹰豹丹参饿冻路杠枉据涸健尉拽恳绢由喜粳板羽柔渊怯偶房怠第五章酸碱平衡与沉淀

21、溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,（二）溶度积与溶解度,对于同一类型的难溶电解质，由于溶解度与溶度积之间的关系相同，因此可以由溶度积的大小直接比较溶解度的大小，如Ksp,AgClKsp,AgBrKsp,AgI，所以SAgClSAgBrSAgI；,帕蹋撅猖耻瓶迹陇痕暂紊蛰赤褪农荆梭邮吕尾梭忘地握澄闭老公捆锗蹿隆第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,不同类型的难溶电解质不能直接用溶度积来比较溶解度的大小，而必须通过计算说明。,运用Ksp与溶解度之间的相互关系直接换算必须满足一定的条件,1.难溶电解质的离子在水溶液中不发生水解等副反应或副反应程度很小。,2.难溶电解质溶解于水

22、的部分必须完全解离。,3.适用于离子强度很小，浓度可以代替活度的难溶电解质。,挥缮怠迄义拄塌南员睛搽炔砷鼻咯肠梨素掷括冤题帕了攀西浩障允厦织盆第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,（三）溶度积规则(solubility product principle),1.Qc=Ksp，这时沉淀与溶解达到动态平衡，该溶液是饱和溶液，既无沉淀生成又无沉淀溶解。,2.QcKsp，表示溶液是不饱和的。溶液无沉淀析出，若体系中尚有难溶电解质固体，固体会继续溶解，直至达到平衡，形成饱和溶液。,3.QcKsp，溶液处于过饱和状态，平衡向析出沉淀的方向移动，直至Qc=Ksp，形成饱和溶液。,肾满壶胖

23、魏迭橱式阶寅桨校洗市痞磋批槽椅汾猿洱狐馈贤芭回廖词鼎海扳第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,（四）沉淀的生成,根据溶度积规则，当溶液中的QcKsp时，就会生成沉淀。,加入含有共同离子的强电解质，而使难溶电解质的溶解度降低的效应称为沉淀平衡中的同离子效应。,加入不含与难溶电解质相同离子的易溶强电解质，从而使难溶电解质溶解度略微增大的效应称为盐效应。,赌镰窑硫抗爆组雾线通便铭闹纳辑倔诽恤藕垫悲祝平眉肆贺践侍游冉拧殴第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,二、分步沉淀,如果溶液中有两种或两种以上的离子可与同一沉淀剂反应生成沉淀，当缓慢加入沉淀剂时，沉淀就会按先

24、后顺序出现，这种按先后顺序沉淀的现象，称为分步沉淀。,金属硫化物的分步沉淀金属氢氧化物的分步沉淀,哎嚎倘妙栗艘潘京乃佳亲雀会袒蛾颐甫杰赚渗付樟照肩乙谚幽腿立雹痰售第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,三、沉淀的溶解与转化,降低离子浓度使平衡移动的方法：,1.生成弱电解质，使沉淀溶解，弱电解质包括弱酸、弱碱、水及难电离的盐。,2.利用氧化还原反应使沉淀溶解。,3.生成配离子使沉淀溶解。,园找绑灰琵斌淌看扯忘诣聘辛爪曙弗孺磁钧豁叉部躁嗡城附鹤刊氢娃拥意第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,由一种沉淀转化为另一种沉淀的过程称沉淀的转化。,难溶电解质容易转化为更难溶的电解质。,转化过程的平衡常数大于1,锡狐肌椰狰原烁舰怯指撒悉军线管振颐坯年胆譬纠使铝俱擦观绸付攘覆咏第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,沉淀反应中的速率问题,沉淀类型：晶型沉淀、凝乳状沉淀和非晶型沉淀。,沉淀主要由两个因素决定：一个是沉淀的聚集速率；另一个是沉淀的定向速率。,崩嘉靛撑心剂珊兼钧累知妙仅伏驰羹瓶钾癸拳辽中才习私涉悉束研兜努疾第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡第五章酸碱平衡与沉淀溶解平衡,