弱酸和弱碱的解离平衡课件.ppt
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1、第 8 章 酸碱解离平衡(Acid-Base Dissolution Equilibrium)第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡Acid-Base Dissolution Equilibrium18.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡8.1.1 一元弱酸、碱的解离平衡1、解离平衡常数a.解离平衡解离平衡 (Dissolution Equilibrium)HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)2Ka:一元弱酸解离常数(Dissolution Constant of Weak
2、 Acid)简写简写第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡对于一元弱碱的解离平衡:NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)3第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡Kb(NH3):一元弱碱的解离常数 (Dissolution Constant of Weak Base)b.计算公式计算公式以HAc为例:假定HAc的初始浓度为c mol/L,达到平衡时c(H+)为xmol/L,依据化学平衡的有关知识可以得出:4 c 0 0c-x x x起始浓度/(molL-1)平衡浓度/(mol
3、L-1)HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)(条件:c 400Ka )第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡52、解离度、解离度(Ka=c2)即:(Degree of Dissolution)第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡6 稀释定律:溶液浓度越稀,解离度越大。稀释定律:溶液浓度越稀,解离度越大。表明溶液的解离度近似与其浓度的平方根成表明溶液的解离度近似与其浓度的平方根成反比。反比。说明:说明:Ka和和均可表示酸的强弱,但均可表示酸的强弱,但随随c而变,而而变,而K
4、a只是温度的函数,在只是温度的函数,在温度一定时,是一个常数,它不随温度一定时,是一个常数,它不随c而变。而变。第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡7 例:计算298K时0.10molL-1 HAc 溶液中H3O+,Ac-HAc,OH-pH,(Ka=1.810-5)。HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)解:解:c(HAc)=0.1-c(H3O+)0.1(molL-1)第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡8pH=-lgc(H3O+)=2.89第第8 8章章 酸碱解离平衡酸
5、碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡9对于一元弱碱:条件:(c 400 Kb )第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡10例:已知298K下0.200molL-1氨水的解离度为0.934%,计算溶液中OH-的浓度和氨的解离常数Kb。c(OH-)=c(NH3)=0.200 0.934%=1.8710-3 molL-1 解解:=c(OH-)/c(NH3)100%=0.934%第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡11 在弱酸或弱碱溶液中,加入与其具有相同离子的易溶强电解质,而使
6、平衡向左移动,弱电解质的解离度降低的现象称为同离子效应。(a)定义定义(Common Ion Effect)3、同离子效应第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡12结果:Ac-浓度增大,平衡左移,HAc解离度减小,酸性减弱,这就是同离子效应。HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)加入强电解质NaAc(s)Na+(aq)+Ac-(aq)H2O(l)例如在平衡体系中第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡13结果:NH4+浓度增大,平衡左移,NH3解离 度减小,这也是同离子效应。
7、NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)NH4Cl(s)NH4+(aq)+Cl-(aq)H2O(l)加入强电解质又如在平衡体系中第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡14(b)计算)计算 比较在比较在纯纯0.10molL-1HAc和在和在0.10molL-1HAc中加入中加入NaAc晶体,使晶体,使NaAc浓度为浓度为0.10molL-1时的时的c(H3O+),并做出结论。并做出结论。解:解:纯纯0.10molL-1HAc第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡15在0.10m
8、olL-1HAc中加入NaAc晶体起始浓度起始浓度/(molL-1)0.1 0.1平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.1-x x 0.1+xHAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)x=Ka =1.810-50.1x0.10c(H3O+)=1.810-5molL-1第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡168.1.2 水的解离平衡和溶液的水的解离平衡和溶液的pH1.水的离子积常数水的离子积常数 H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH-(aq)水的自身解离平衡Kw=c(H3O+)c(OH-)=1.010-14平衡常数
9、表达式:平衡常数表达式:Kw=c(H3O+)c(OH-)KW 为水的离子积常数(Ion-product for Water)298.15K时时第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡17在纯水中,在纯水中,c(H3O+)与与c(OH-)相等;相等;若在纯水中加入某种电解质若在纯水中加入某种电解质(HCl、NaOH)形成稀溶液,形成稀溶液,c(H3O+)c(OH-),但,但c(H3O+)c(OH-)=Kw 的关系依然成立。的关系依然成立。第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡18平衡常数平衡常数Kw
10、 的性质的性质 B、水的离子积常数不随浓度变,随温度、水的离子积常数不随浓度变,随温度的升高而增大。的升高而增大。A、一定温度下,水中一定温度下,水中H3O+浓度与浓度与OH-浓浓度的乘积为一常数;度的乘积为一常数;如100纯水:Kw=5.4310-13第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡192.溶液的溶液的pH(1)定义定义水溶液的pH就是该溶液所含氢离子浓度的负对数。pOH=-lgc(OH-)pH=-lgc(H3O+)Kw=c(H+)c(OH-)=1.010-14 pKw=pH+pOH=14.0025 C:令令第第8 8章章 酸碱解离平衡
11、酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡20(2)性质性质表示水溶液中酸碱性强弱的标度,pH越小,酸性越强。(3)范围范围仅表示氢离子或氢氧根离子浓度1molL-1以下的溶液的酸碱性。(4)应用应用第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡21常见液体的常见液体的pH 名名 称称 pH 名名 称称 pH胃液胃液1.0 2.0唾液唾液6.4 7.5柠檬酸柠檬酸2.4牛奶牛奶6.5醋醋3.0纯水纯水7.0葡萄汁葡萄汁3.2血液血液7.35 7.45橙汁橙汁3.5眼泪眼泪7.4尿液尿液4.8 7.5氧化镁乳氧化镁乳10.6暴露在空暴露
12、在空气中的水气中的水5.5第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡22(1)组成组成有机弱酸或有机弱碱。(2)作用原理作用原理HIn(aq)+H2O(l)H3O+(q)+In-(aq)碱式色碱式色碱式色碱式色酸式色酸式色酸式色酸式色3.酸碱指示剂酸碱指示剂第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡23 当溶液H+离子浓度发生变化时,平衡发生移动,导致指示剂结构发生变化,从而使指示剂颜色发生变化,这就是指示剂的变色原理。第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离
13、平衡24(3)变色范围变色范围HIn(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+In-(aq)若若显碱式色显碱式色pH pK (HIn)+1第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡25若若pH pK (HIn)1变色范围:pH=pK(HIn)1若若显酸式色pH=pK (HIn)理论变色点第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡26常用的酸碱指示剂常用的酸碱指示剂指示剂指示剂变色范围变色范围 颜色颜色(酸酸/碱碱)pK (HIn)甲基橙3.1-4.4红/黄 3.4甲基红4.4-6.2红/黄 5.2酚酞8.
14、0-9.6无/红 9.1溴百里酚蓝6.0-7.6黄/蓝7.3第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡一般说来指示剂的变色范围越窄越好一般说来指示剂的变色范围越窄越好。278.1.3 多元弱酸的解离平衡多元弱酸的解离平衡a.解离平衡解离平衡(Dissolution Equilibrium)多元酸的解离是分步进行的:H3PO4(aq)+H2O(l)H2PO4-(aq)+H3O+(aq)H2PO4-+H2O HPO42-+H3O+第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡28酸性强弱酸性强弱 H3PO4 H
15、2PO4-HPO42-Ka1 Ka2 Ka3HPO42-+H2O PO43-+H3O+溶液中溶液中H3O+主要来自第一步解离平衡,主要来自第一步解离平衡,c(H3O+)的计算可按一元弱酸处理。的计算可按一元弱酸处理。第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡29c.计算公式计算公式以以H2S为例:为例:Ka2=1.310-13H2S(aq)+H2O(l)H3O+(l)+HS-(aq)HS-(aq)+H2O(l)H3O+(l)+S2-(aq)Ka1=1.110-7第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡
16、30故 c(H+)c1(H+)多元弱酸中多元弱酸中纯二元弱酸中纯二元弱酸中混合酸中混合酸中c(S2-)Ka2由于 Ka1 Ka2与初始浓度无关(条件:c 400Ka )第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡31例:计算0.100molL-1H2S溶液中的H3O+,OH-,S2-浓度和溶液pH。(1)c(H3O+)H2S(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+HS-(aq)HS-(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+S2-(aq)解:解:第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡32(2)c(OH-
17、)第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡33 HS-(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+S2-(aq)起始浓度/(molL-1)1.1510-4 1.1510-4 0 平衡浓度/(molL-1)1.1510-4-x 1.1510-4+x xc(S2-)Ka2=7.110-15(molL-1)(3)c(S2-)第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡34例:在饱和例:在饱和H2S溶液中(溶液中(0.1molL-1)加入)加入HCl使浓度为使浓度为0.1molL-1,计算计算c(S2-)。解:解:
18、第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡3550 mLHAcNaAcc(HAc)=c(NaAc)=0.10moldm-3 pH=4.74加入1滴(0.05ml)1moldm-3 HCl加入1 滴(0.05ml)1moldm-3 NaOH50 ml 纯水纯水 pH=7pH=4.75pH=3pH=11pH=4.738.1.4 缓冲溶液缓冲溶液1.定义定义 缓冲溶液:能抵抗外来少量强酸或强碱或稍缓冲溶液:能抵抗外来少量强酸或强碱或稍加稀释,而使溶液的加稀释,而使溶液的pHpH基本不变的溶液。基本不变的溶液。第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1
19、 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡362.组成组成NH3 NH4+,PO43-HPO42-HAc NaAcHCO3-CO32-H3PO4 H2PO4-弱酸 共轭碱:弱碱 共轭酸:第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡37 由于存在大量Ac-,对平衡产生同离子效应,平衡左移,HAc解离度减小。缓冲溶液中存在了大量的抗酸成分和大量的抗碱成分。3.缓冲原理少量少量大量大量加入强电解质在平衡体系中HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)大量大量NaAc(s)Na+(aq)+Ac-(aq)H20(l)大量大量第第8 8章章 酸
20、碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡38若在缓冲溶液中加入少量强酸HClHAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)结果:结果:c(Ac-)略有减小,c(HAc)略有增加,比值基本不变,c(H3O+)基本不变,pH基本不变。移项第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡大量的Ac-与H+反应,生成解离度很小的HAc。39HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)结果:结果:若在缓冲溶液中加入少量强碱NaOH第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱
21、碱的解离平衡c(H3O+)略有减少,c(HAc)略有减少;c(Ac-)略有增加,比值基本不变;c(H3O+)基本不变,pH基本不变。40HAc(aq)+H2O(l)H3O+(l)+Ac-(aq)4.缓冲溶液缓冲溶液pH值计算值计算第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡 由于HAc解离度很小,加之同离子效应,使HAc解离度更小,故c(HAc),c(Ac-)可认为是其原始浓度。41例:若在例:若在50.00mL0.150molL-1NH3(aq)和和0.200molL-1NH4Cl组成的缓冲溶液中,加入组成的缓冲溶液中,加入0.100mL1.00m
22、olL-1的的HCl,求加入,求加入HCl前后前后溶液的溶液的pH各为多少?各为多少?解:解:加入加入HCl前前c(B)c(BH+)pH=14 pKb-lg =14-(-lg1.810-5)+lg =9.26+(-0.12)=9.140.1500.200第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡42加入加入HCl后后NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)加入加入HCl前浓前浓度度/(molL-1)0.1500.200平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.200+0.0020+xx0.150-0.0020-x加入加入HCl后初始
23、后初始浓度浓度/(molL-1)0.150-0.00200.200+0.0020 x=1.310-5 c(OH-)=1.310-5 pOH=4.89 pH=9.11第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡43衡量缓冲溶液的缓冲能力大小的尺度称为缓冲能力。5.缓冲能力缓冲能力(容量容量)浓度:共轭酸碱的浓度要适当的大,其缓冲能力才能足够的大。(2)影响因素)影响因素(1)定义)定义(Buffer Capacity)第第8 8章章 酸碱解离平衡酸碱解离平衡8.1 弱酸和弱碱的解离平衡弱酸和弱碱的解离平衡44比值:缓冲组分的比值为11,才有最大的缓冲能
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