大学无机化学酸碱平衡
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
②有的物质既可是酸也可是碱，为两性物质。
③无盐的概念，它们是离子酸或离子碱。
3、酸碱共轭对
酸 HAc H 2 PO 4
HPO
NH [CH 3 NH 3 ]
24 + 4 +
H+ + 碱 + H + Ac + 2+ H HPO 4 + 3H + PO 4
H + NH 3 + H + CH 3 NH 2
如：HSO , [Fe(OH)(H 2 O) 5 ] ,
4 2+ HCO 3 , H 2 O, HS -等。
5、酸碱反应：本质是两个酸碱共轭对之间质子 的转移反应。 ① 酸碱解离反应是质子转移反应。
HCl + H2O → H3O+ + Cl酸(1) 碱(2) 酸(2) 碱(1)
HF(aq) + H2O(l)
NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)
它们都是酸碱反应，但都不符合酸和碱定义。 因此阿仑尼乌斯酸碱理论有其局限性。
5.1.2 酸碱质子理论的基本概念
1、定义 酸：凡是能释放出质子(H+)的分子或离子。 （质子的给予体） 如:HNO3、HCl、 H2O、 NH4+、H2PO4- 等 碱：凡是能与质子（H+）结合的分子或离子。 （质子的接受体） 如:NH3、H2O、H2PO4- 、[Al (H2O)5(OH)]2+等 2、特点 ①酸碱可以是分子,也可是阴阳离子。
H+ + OH- → H2O
阿仑尼乌斯理论在水溶液中是成功的。但其在
非水体系中的适用性，却受到了挑战。
如下反应：
2H2O = OH- + H3O+(水的自偶电离) NaOH + HCl = NaCl + H2O 2NH3 = NH2- + NH4+ (液氨的自偶电离) NaNH2 + NH4Cl = NaCl + 2NH3
+
[Fe(H 2 O) 6]
3+ 2+
H + [Fe(OH)(H 2 O) 5 ]
+
+
2+
[Fe(OH)(H 2 O) 5 ]
H + [Fe(OH) 2 (H 2 O) 4 ]
+
酸
H+
+
碱
例：HAc的共轭碱是Ac－ ，Ac－的共轭酸是HAc， HAc和Ac－为一对共轭酸碱。 又： NH3的共轭酸是NH4+ ,NH4+ 的共轭碱是NH3, NH3 和 NH4+为一对共轭酸碱。 4、两性物质： 既能给出质子，又能接受质子的分子或离子。
酸越强，其共轭碱越弱； 碱越强，其共轭酸越弱。
酸性：HClO4 H 2SO 4 H 3 PO4 HAc H 2 CO 3 NH H 2 O
碱性：ClO HSO H 2 PO Ac HCO NH3 OH
3 4 4 4
+ 4
§ 5.2 水的解离平衡和溶液的pH
注意：体积摩尔浓度 C 和 pH 的相互换算。
§ 5.3 弱酸、弱碱的解离平衡
5.3.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡
H3O+(aq) + F－(aq)
酸(1) 碱(2) 酸(2) 碱(1) ② 水是两性物质，它的自身解离反应也是质子转 移反应。
H+
H2O(l)+H2O(l)
酸(1) 碱(2)
H3O+(aq) +OH－(aq)
酸(2) 碱(1)
③ 盐类水解反应也是离子酸碱的质子 转移反应。例如NaAc水解：
H+
Ac－+H2O
碱(1) NH4Cl水解：
H+
OH－ + HAc
碱(2) 酸(1)
酸(2)
+ H2O NH + 4
酸(1) 碱(2)
H3O+ + NH3
酸(2) 碱(1)
④ 非水溶液中的酸碱反应，也是离子 酸碱的质子转移反应。例如NH4Cl的生成：
H+
HCl + NH3
酸(1) 碱(2)
NH
+ 4
+ Cl
-
酸(2)
§ 5.1 酸碱质子理论概述
*5.1.1 历史回顾 5.1.2 酸碱质子理论的基本概念
5.1.3 酸和碱的相对强弱
*5.1.1 历史回顾（电离理论、质子理论、电子理论）
最早从性质上认识酸碱,使石蕊变红,有酸味的是
酸；使石蕊变蓝,有涩味的是碱。当酸碱相混合时,性质 消失。 当氧元素发现后,人们开始从组成上认识酸碱, 以为酸中一定含有氧元素；盐酸等无氧酸的发现,又使 人们认识到酸中一定含有氢元素(含有特定元素)。 最早酸碱理论是阿仑尼乌斯酸碱电离理论,它认为： 在水溶液中电离出的阳离子全部是 H+的化合物是 酸 ,电离出的阴离子全部是 OH-的化合物是碱。 酸碱反应的本质是：酸电离出的H+和碱电离出OH的结合生成难电离的水。
碱(1)
液氨中的酸碱中和反应：
H+
NH4 Cl + NaNH2
2NH3 + NaCl
5.1.3 酸和碱的相对强弱
酸和碱的强度是指酸给出质子的能力和碱接 受质子的能力的强弱。
HCl > HAc >HCN
区分效应：用一个溶剂能把酸或碱的相 对强弱区分开来，称为溶剂的“区分效应”。 例如：H2O可以区分HAc，HCN酸性的强弱。
Leabharlann Baidu
拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的作 用，称为溶剂的“拉平效应”。
但水对强酸起不到区分作用，水能够同等 程度地将HClO4，HCl，HNO3等强酸的质子全 部夺取过来。
选取比水的碱性弱的碱，如冰醋酸为溶剂 对水中的强酸可体现出区分效应。例如上述强 酸在冰醋酸中不完全解离，酸性强度依次为：
HI＞HClO4＞HCl＞H2SO4＞HNO3
5.2.1 水的解离平衡 5.2.2 溶液的pH
5.2.1 水的解离平衡
H2O (l) + H2O(l) H3O+ (aq) + OH－(aq)
或简写
H2O (l)
H+ (aq) + OH－(aq)
+
KW =
[H ]
[OH ]
-
c
+
c
或 KW = [H ] [OH - ]
KW — 水的离子积常数，简称水的离子积。 25℃纯水：[H+] = [OH－] = 1.0×10-7mol· L-1 KW = 1.0×10-14
100℃纯水： KW = 5.43×10-13
T ， KW
5.2.2 溶液的pH
酸度：溶液中H+ 的浓度的大小。 常用体积摩尔浓度C或pH表示。
+ = pH lg [ H ]
令 根据 即
pOH = -lg [OH - ]
KW = [H ] [OH ] = 1.0 × 10
+ + -14
- lg [H ] - lg [OH ] = - lg KW = 14 pH + pOH = p KW = 14
③无盐的概念，它们是离子酸或离子碱。
3、酸碱共轭对
酸 HAc H 2 PO 4
HPO
NH [CH 3 NH 3 ]
24 + 4 +
H+ + 碱 + H + Ac + 2+ H HPO 4 + 3H + PO 4
H + NH 3 + H + CH 3 NH 2
如：HSO , [Fe(OH)(H 2 O) 5 ] ,
4 2+ HCO 3 , H 2 O, HS -等。
5、酸碱反应：本质是两个酸碱共轭对之间质子 的转移反应。 ① 酸碱解离反应是质子转移反应。
HCl + H2O → H3O+ + Cl酸(1) 碱(2) 酸(2) 碱(1)
HF(aq) + H2O(l)
NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)
它们都是酸碱反应，但都不符合酸和碱定义。 因此阿仑尼乌斯酸碱理论有其局限性。
5.1.2 酸碱质子理论的基本概念
1、定义 酸：凡是能释放出质子(H+)的分子或离子。 （质子的给予体） 如:HNO3、HCl、 H2O、 NH4+、H2PO4- 等 碱：凡是能与质子（H+）结合的分子或离子。 （质子的接受体） 如:NH3、H2O、H2PO4- 、[Al (H2O)5(OH)]2+等 2、特点 ①酸碱可以是分子,也可是阴阳离子。
H+ + OH- → H2O
阿仑尼乌斯理论在水溶液中是成功的。但其在
非水体系中的适用性，却受到了挑战。
如下反应：
2H2O = OH- + H3O+(水的自偶电离) NaOH + HCl = NaCl + H2O 2NH3 = NH2- + NH4+ (液氨的自偶电离) NaNH2 + NH4Cl = NaCl + 2NH3
+
[Fe(H 2 O) 6]
3+ 2+
H + [Fe(OH)(H 2 O) 5 ]
+
+
2+
[Fe(OH)(H 2 O) 5 ]
H + [Fe(OH) 2 (H 2 O) 4 ]
+
酸
H+
+
碱
例：HAc的共轭碱是Ac－ ，Ac－的共轭酸是HAc， HAc和Ac－为一对共轭酸碱。 又： NH3的共轭酸是NH4+ ,NH4+ 的共轭碱是NH3, NH3 和 NH4+为一对共轭酸碱。 4、两性物质： 既能给出质子，又能接受质子的分子或离子。
酸越强，其共轭碱越弱； 碱越强，其共轭酸越弱。
酸性：HClO4 H 2SO 4 H 3 PO4 HAc H 2 CO 3 NH H 2 O
碱性：ClO HSO H 2 PO Ac HCO NH3 OH
3 4 4 4
+ 4
§ 5.2 水的解离平衡和溶液的pH
注意：体积摩尔浓度 C 和 pH 的相互换算。
§ 5.3 弱酸、弱碱的解离平衡
5.3.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡
H3O+(aq) + F－(aq)
酸(1) 碱(2) 酸(2) 碱(1) ② 水是两性物质，它的自身解离反应也是质子转 移反应。
H+
H2O(l)+H2O(l)
酸(1) 碱(2)
H3O+(aq) +OH－(aq)
酸(2) 碱(1)
③ 盐类水解反应也是离子酸碱的质子 转移反应。例如NaAc水解：
H+
Ac－+H2O
碱(1) NH4Cl水解：
H+
OH－ + HAc
碱(2) 酸(1)
酸(2)
+ H2O NH + 4
酸(1) 碱(2)
H3O+ + NH3
酸(2) 碱(1)
④ 非水溶液中的酸碱反应，也是离子 酸碱的质子转移反应。例如NH4Cl的生成：
H+
HCl + NH3
酸(1) 碱(2)
NH
+ 4
+ Cl
-
酸(2)
§ 5.1 酸碱质子理论概述
*5.1.1 历史回顾 5.1.2 酸碱质子理论的基本概念
5.1.3 酸和碱的相对强弱
*5.1.1 历史回顾（电离理论、质子理论、电子理论）
最早从性质上认识酸碱,使石蕊变红,有酸味的是
酸；使石蕊变蓝,有涩味的是碱。当酸碱相混合时,性质 消失。 当氧元素发现后,人们开始从组成上认识酸碱, 以为酸中一定含有氧元素；盐酸等无氧酸的发现,又使 人们认识到酸中一定含有氢元素(含有特定元素)。 最早酸碱理论是阿仑尼乌斯酸碱电离理论,它认为： 在水溶液中电离出的阳离子全部是 H+的化合物是 酸 ,电离出的阴离子全部是 OH-的化合物是碱。 酸碱反应的本质是：酸电离出的H+和碱电离出OH的结合生成难电离的水。
碱(1)
液氨中的酸碱中和反应：
H+
NH4 Cl + NaNH2
2NH3 + NaCl
5.1.3 酸和碱的相对强弱
酸和碱的强度是指酸给出质子的能力和碱接 受质子的能力的强弱。
HCl > HAc >HCN
区分效应：用一个溶剂能把酸或碱的相 对强弱区分开来，称为溶剂的“区分效应”。 例如：H2O可以区分HAc，HCN酸性的强弱。
Leabharlann Baidu
拉平效应：溶剂将酸或碱的强度拉平的作 用，称为溶剂的“拉平效应”。
但水对强酸起不到区分作用，水能够同等 程度地将HClO4，HCl，HNO3等强酸的质子全 部夺取过来。
选取比水的碱性弱的碱，如冰醋酸为溶剂 对水中的强酸可体现出区分效应。例如上述强 酸在冰醋酸中不完全解离，酸性强度依次为：
HI＞HClO4＞HCl＞H2SO4＞HNO3
5.2.1 水的解离平衡 5.2.2 溶液的pH
5.2.1 水的解离平衡
H2O (l) + H2O(l) H3O+ (aq) + OH－(aq)
或简写
H2O (l)
H+ (aq) + OH－(aq)
+
KW =
[H ]
[OH ]
-
c
+
c
或 KW = [H ] [OH - ]
KW — 水的离子积常数，简称水的离子积。 25℃纯水：[H+] = [OH－] = 1.0×10-7mol· L-1 KW = 1.0×10-14
100℃纯水： KW = 5.43×10-13
T ， KW
5.2.2 溶液的pH
酸度：溶液中H+ 的浓度的大小。 常用体积摩尔浓度C或pH表示。
+ = pH lg [ H ]
令 根据 即
pOH = -lg [OH - ]
KW = [H ] [OH ] = 1.0 × 10
+ + -14
- lg [H ] - lg [OH ] = - lg KW = 14 pH + pOH = p KW = 14