第六章酸碱平衡与酸碱滴定法19133ppt课件
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第6章 酸碱平衡92页PPT
2006-8
11
一些酸碱反应
离解反应： HAc + H2O == H3O+ + Ac NH3 + H2O == NH4+ + OH
水解反应： Ac + H2O == HAc + OH NH4+ + H2O == NH3 + H3O+
中和反应： HAc + NH3 == Ac- + NH4+ H3O+ + OH == H2O + H2O
2006-8
14
水溶液酸碱性的判断
根据：Kw=c(H+)c(OH-)=1.010-14 取负对数得：pKw=pH+pOH=14 纯水或中性溶液中：c(H+)=c(OH-)=10-7，pH=7 酸性溶液中：c(H+)＞c(OH-)，pH＜7 碱性溶液中：c(H+)＜c(OH-)，pH＞7
2006-8
第6章 酸碱平衡
基本要求： 1、掌握酸碱质子理论及共轭酸碱对的Ka与Kb 的关系。 2、掌握酸碱平衡及酸碱平衡的计算。 3、掌握稀释定律、同离子效应和盐效应。 4、掌握缓冲溶液的组成、缓冲作用原理及缓 冲溶液的有关计算。
2006-8
1
6.1 电解质溶液理论简介 （不作要求）
6.1.1 电解质溶液 6.1.2 离子氛 6.1.3 活度和离子强度
15
6.2.3 弱酸弱碱的离解平衡和离解常数
HAc + H2O == H3O+ + Ac NH3 + H2O == NH4+ + OH H2S + H2O == H3O+ + HS HS- + H2O == H3O+ + S2-
第六章酸碱平衡PPT课件
普 重点：
通 化 学
1、一元弱酸弱碱溶液pH值求算。 2、缓冲溶液作用原理及pH值求算。 3、盐类水解的实质，三类盐溶液pH值求算。
电
子 难点：
教
缓冲体系的作用原理及pH值求算；一元水解
案 盐溶液pH的求算。
第一节 弱电解质的解离平衡
普 一、一元弱酸、弱碱的解离
通 化 学 电 子
(解离又称电离或离解) 例：HAc和NH3在溶液中的解离。 对一元弱酸HAc：
HAc+H2O Ac－+H3O+
教 可简写为：
案
HAc Ac－+H+
则解离常数为：
广西大学化学化工学院
普
通 化
Ka{c(H{)c/(cH }{A c)(/A cc}c)/c}
学 可简写为 ：
电 子 教
Ka
[H ][ Ac ] [HAc ]
案
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普 通 化
同理，对一元弱碱NH3： NH3+H2O NH4++OH－
普 说明： 通 ①、当弱电解质溶液中加入含有相同离子 化 的强电解质时，在产生同离子效应同时， 学 也伴随着盐效应。 电 ②、当两种效应同时存在时，同离子效应 子 要相对大得多，因而常忽略盐效应，只考 教 虑同离子效应。 案 例6-5：
普 同理，一元弱碱溶液的[OH－]计算公式：
通 化
(1)、当C/Kb>500
学
[OH ] CKb
电 子
(2)、当C/Kb<500
教
[OH ]Kb (Kb)24KbC
案
2
广西大学化学化工学院
普 3、多元弱酸、碱溶液
通 多元弱酸、碱K3>…>Kn 当 K1>>K2 时 ， 多 元 弱 酸 ( 碱 ) 溶 液 的 H+(OH) 主 要 来 源 于 一 级 解 离 ， 其 pH 值
第六章 酸碱平衡与酸碱滴定法i ppt课件
=7.1×10-15，
求：S2-的
KΘ b1
和
K
Θ b2
。
解：
KaΘ1 (H2S)
KΘ b2
(S2
)
KΘ w
K
Θ b2
(S2
)
KΘw
K
Θ a1
(H
2S)
1.0 1014 1.3107
7.7 108
同理可得：
K
Θ b1
(S2
)
KΘw
K
Θ a2
(H
2S)
1.0 1014 7.11015
1.4
12
＋H+ ＋H+
零水准 Ac-
H2O
－H+
OH-
c(H+ )＋c(HAc) c1 c(OH- )
22
二、酸碱水溶液中酸度的计算
➢ 强酸（碱）水溶液： 强酸：HA 分析浓度：c
质子条件式： c(H+) = c(OH-) + c
精确式：c(H+
)＝
Kw c(H+
)
c
当c ≥ 10-6 mol·L-1或 c2(H+) ＞20 KΘw ： 最简式：c(H+ ) c
c(HA) c
c(HA) c(HA) c(A- )
1
1
Ka c(H+ )
c(H+ ) c(H+ ) Ka
A
c(A- ) c
c(A- ) c(HA) c(A- )
Ka c(H+ ) Ka
13
HA的型体分布图
HA
c(H+ ) c(H+ ) Ka
A
第六章酸碱平衡与酸碱滴定法
温度：温度变化会引起KHIn的改变 影响变色范围的因素 溶剂：溶剂不同，pKHIn不同 指示剂用量：只对单色指示剂有影响
滴定顺序： 浅 →深
指示剂 甲基橙 甲基红 酚 酞 酸色～碱色 红～黄 红～黄 无～红 变色范围(pH) 3.1~4.4 4.4~6.2 8.0~10.0
常用酸碱指示剂
14
2、滴定曲线及指示剂的选择
滴定突跃范围
等量点前后±0.1%范围内，pH发生了急剧变化的范 围。 指示剂的变色范围全部或部分的落在滴定的
指示剂的选择原则
pH突跃范围之内。
(1)酸碱标准溶液的浓度一般为0.1 mol∙L-1左右
强酸强碱互滴的特点
(2)滴定突跃与被滴定溶液的浓度有关,浓度越大,滴定突 跃范围越大。 (3)强碱滴定强酸与强酸滴定强碱的滴定曲线形状互为反
缓冲作用原理
由于同离子效应，该体系存在大量的HAc和Ac-。
(1)抗酸作用：加入少量的酸,H+与Ac-结合,使系统中Ac-略有减少,HAc略有增加, PH基本不变。
10
(2)抗碱作用：加入少量的碱,OH-与HAc结合,使系统中Ac-略有增加,HAc略有减少, PH基本不变。 (3)抗稀释作用：加水稀释,CH K HAc 缓冲溶液PH计算 （1）弱酸－弱酸盐体系
比较精确式
5
一元弱碱溶液COH-的计算公式 条 件 公 式 名 称
CKb≥20KW C/Kb≥500 CKb≥20KW C/Kb＜500 CKb＜20KW C/Kb≥500
COH CKb
COH Kb Kb 2 4CKb 2
最简式
近似式
COH CKb K w
比较精确式
C HCl V2 10 3 M Na2CO3 m试样
酸碱平衡及酸碱滴定法.pptx
(1) 先选参考水平(大量存在,参与质子转移的物质)。参考 水平 在质子条件平衡式中不会出现。
(2) 将参考水平得质子后的形式写在等式的左边，失质子 后的
形式写在等式的右边. (3) 有关浓度项前乘上得失质子数，总的得失质子的物质
的量
第23页/共119页
例: 一元弱酸(HA)水溶液的质子条件式： 确定参考水平(Zero Level): H2O,
酸 HAc
质子 + 碱 H+ + Ac－
共轭酸碱对
第3页/共119页
关于共轭酸碱对的例子(p46)
酸
共轭碱 + 质子
HF
H
2P
O
4
H6Y2+
NH4+
F-
+
H+
H
P
O
24
+
H+
酸 碱
H5Y+
+
H+
半 反
NH3
+
H+
应
结论：酸碱可以是阳离子、阴离子、中性分子。
第4页/共119页
例: HAc在水中的离解反应（p47）
半反应1:
HAc
Ac- + H+
半反应2: H+ + H2O
总反应: HAc + H2O
简写为:
HAc
H3O+ Ac- + H3O+ Ac- + H+
在这里，溶剂水起到碱的作用！ 结论：酸碱反应的实质是质子转移
第5页/共119页
碱(NH3)在水溶液中的离解反应:
NH3 + H+ H2O
(2) 将参考水平得质子后的形式写在等式的左边，失质子 后的
形式写在等式的右边. (3) 有关浓度项前乘上得失质子数，总的得失质子的物质
的量
第23页/共119页
例: 一元弱酸(HA)水溶液的质子条件式： 确定参考水平(Zero Level): H2O,
酸 HAc
质子 + 碱 H+ + Ac－
共轭酸碱对
第3页/共119页
关于共轭酸碱对的例子(p46)
酸
共轭碱 + 质子
HF
H
2P
O
4
H6Y2+
NH4+
F-
+
H+
H
P
O
24
+
H+
酸 碱
H5Y+
+
H+
半 反
NH3
+
H+
应
结论：酸碱可以是阳离子、阴离子、中性分子。
第4页/共119页
例: HAc在水中的离解反应（p47）
半反应1:
HAc
Ac- + H+
半反应2: H+ + H2O
总反应: HAc + H2O
简写为:
HAc
H3O+ Ac- + H3O+ Ac- + H+
在这里，溶剂水起到碱的作用！ 结论：酸碱反应的实质是质子转移
第5页/共119页
碱(NH3)在水溶液中的离解反应:
NH3 + H+ H2O
第6章-无机化学之-酸碱平衡和酸碱滴定法PPT课件
水解反应
-
21
6.1.3水的质子自递反应
H2O+H2O ⇌ H3O++OH-
简写为： H2O ⇌ H++OH-
Kw
cH c
cOH c
-
22
表1 水的离子积常数 K w
随温度升 高而增大
t/℃
0 10 20 24
Kw
1.139×10－15 2.920×10－15 6.809×10－15 1.000×10－15
-
16
6.1.2酸碱反应
根据质子理论，酸碱反应的实质是两个共轭 酸碱对之间的质子转移反应。
任何一个酸碱反应都是由较强酸和较强碱 反应生成较弱的酸和碱。
-
17
(1)实质：两个共扼酸碱对之间的质子传递反应。
HCl + NH3 = Cl- + NH4+
酸碱碱 酸
1
1
2
2
。
-
18
电离反应
-
19
-
20
对
+
+
++
H+
H+
H+ 质
共轭关系
子
-
13
两性物质(amphoteric compound)
既能给出质子又能接受质子的物质 说明: 两性物质:HCO3-
H2O
H3O+
OH-
HS-
H2S
S2-
-
14
14
酸碱半反应
HCl＋ NH3 ＝ NH4+＋Cl-
半反应1 HCl(酸1) = Cl－(碱1)＋H＋ 半反应２ NH3(碱2)＋H+ = NH4+(酸2) 总反应 HCl(酸1) ＋ NH3(碱2) ＝ NH4+(酸2)＋Cl-(碱1)
人卫版无机化学酸碱平衡和酸碱滴定法PPT课件
• pH试纸：由多种指示剂混合溶液浸透试纸 后晾干而成。
• pH计
强酸（碱） 完全电离(浓度极低时需考虑水的电离)
2021/1/20
.
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材料科学与化学工程学院
一元弱酸（碱）
cKө≥20Kwө 时，忽略水的电离 当α< 4.4% 或 c/Kө ≥500时
HA: c(H)c Kac B: c(OH)c Kbc
• 完全电离———强电解1/20
.
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材料科学与化学工程学院
一、酸碱质子理论
酸碱理论发展的概况
1100-1600年 发现盐酸、硫酸、硝酸等强酸 1774年 法国科学家拉瓦锡提出：
酸的组成中都含有氧元素 十九世纪初 认为酸的组成中都含有氢元素 1884年 瑞典科学家Arrhenius提出电离理论 1923年 Bronsted和Lowry提出酸碱质子理论
例： 浓度为c的弱酸HA水溶液中 HA + H2O ⇌ H3O+ + AH2O+H2O ⇌ H3O++OHc(H3O+) = c(OH-)+c(A-)
简写为： c(H+) = c(OH-)+c(A-)
2021/1/20
.
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材料科学与化学工程学院
3.酸碱溶液pH值的计算
pH值的测定
• 酸碱指示剂：借助颜色变化来指示溶液的 pH值。HIn ⇌ H++In-
2021/1/20
.
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材料科学与化学工程学院
5.共轭酸碱对Kaө 和Kbө的关系
K a θ (H K b θ ( A A ) c c (c ) H )c (O ) K H w
• pH计
强酸（碱） 完全电离(浓度极低时需考虑水的电离)
2021/1/20
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一元弱酸（碱）
cKө≥20Kwө 时，忽略水的电离 当α< 4.4% 或 c/Kө ≥500时
HA: c(H)c Kac B: c(OH)c Kbc
• 完全电离———强电解1/20
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一、酸碱质子理论
酸碱理论发展的概况
1100-1600年 发现盐酸、硫酸、硝酸等强酸 1774年 法国科学家拉瓦锡提出：
酸的组成中都含有氧元素 十九世纪初 认为酸的组成中都含有氢元素 1884年 瑞典科学家Arrhenius提出电离理论 1923年 Bronsted和Lowry提出酸碱质子理论
例： 浓度为c的弱酸HA水溶液中 HA + H2O ⇌ H3O+ + AH2O+H2O ⇌ H3O++OHc(H3O+) = c(OH-)+c(A-)
简写为： c(H+) = c(OH-)+c(A-)
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3.酸碱溶液pH值的计算
pH值的测定
• 酸碱指示剂：借助颜色变化来指示溶液的 pH值。HIn ⇌ H++In-
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5.共轭酸碱对Kaө 和Kbө的关系
K a θ (H K b θ ( A A ) c c (c ) H )c (O ) K H w
第6章-酸碱平衡和酸碱滴定法PPT课件
结果 ➢ 酸碱反应的实质是质子的转移 ➢ 质子的转移是通过溶剂合质子来实现的
-
117
3. 水的质子自递反应
H2O 既能给出质子又能接受质子→两性物质 发生在水分子间的质子转移→水的质子自递
反应
H2O+H2O ⇌ H3O++OH-
简写为： H2O ⇌ H++OH-
K
w
=[c (H+ )/c]·[c (OH-)/c]
-
334
解: NH3·H2O ⇌ NH4++OH- α pH
HCl
变大 变小
NH4Cl NaCl
变小 变小 变大 变大
NaOH
变小 变大
H2O
变大 变小
-
335
1.下列各组组分中，不属于共轭酸碱对的是：
( A)
A. H2CO3---CO32- B. NH3---NH2-
C. HCl---Cl-
D. HSO4----SO42-
2) 具有相对性
如： HCO3－既为酸，也为碱 （两性）
3) 具有广泛性
如： H2O 中性分子，既可为酸，也可为碱
-
110
举例
酸
共轭碱 + 质子
Proton donor Proton acceptor Proton
HAc NH4+
Ac-
+
H+
酸
NH3
+
H+
碱 半
HCO3H4Y
CO32-
+
H+
反
H3Y-
Ac- （碱1） + H+ H3O+（酸2）
-
117
3. 水的质子自递反应
H2O 既能给出质子又能接受质子→两性物质 发生在水分子间的质子转移→水的质子自递
反应
H2O+H2O ⇌ H3O++OH-
简写为： H2O ⇌ H++OH-
K
w
=[c (H+ )/c]·[c (OH-)/c]
-
334
解: NH3·H2O ⇌ NH4++OH- α pH
HCl
变大 变小
NH4Cl NaCl
变小 变小 变大 变大
NaOH
变小 变大
H2O
变大 变小
-
335
1.下列各组组分中，不属于共轭酸碱对的是：
( A)
A. H2CO3---CO32- B. NH3---NH2-
C. HCl---Cl-
D. HSO4----SO42-
2) 具有相对性
如： HCO3－既为酸，也为碱 （两性）
3) 具有广泛性
如： H2O 中性分子，既可为酸，也可为碱
-
110
举例
酸
共轭碱 + 质子
Proton donor Proton acceptor Proton
HAc NH4+
Ac-
+
H+
酸
NH3
+
H+
碱 半
HCO3H4Y
CO32-
+
H+
反
H3Y-
Ac- （碱1） + H+ H3O+（酸2）
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✓ 选择Ac-和H2O为零水准：
HAc H3O+(H+)
＋H+ ＋H+
零水准 Ac-
H2O
－H+
OH-
c(H+ )＋c(HAc) c1 c(OH- )
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22
二、酸碱水溶液中酸度的计算
➢ 强酸（碱）水溶液： 强酸：HA 分析浓度：c
Ka1 Ka2 Ka3
HA2
c(HA2 ) c
c(H+ ) Ka1 Ka2 c3(H+ ) c2 (H+ ) Ka1 c(H+ ) Ka1 Ka2
Ka1 Ka2 Ka3
A3
c(A3 ) c
Ka1 Ka2 Ka3 c3(H+ ) c2 (H+ ) Ka1 c(H+ ) Ka1 Ka2
第六章
酸碱平衡与酸 碱滴定法
制作： 理学院化学系
2021/3/9
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1
第一节 酸碱质子理论
➢ 发展历程：
✓ 酸碱的早期定义： 酸：有酸味，能使蓝色石蕊变红 碱：有涩味，使红色石蕊变蓝
✓ Arrhenius酸碱电离理论（1887） ✓ Brфnsted-Lowry酸碱质子理论（1923） ✓ Lewis酸碱电子理论（1923） ✓ Pearson软硬酸碱理论（1963）
Ka1 Ka2 Ka3
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18
2021/3/9
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19
第三节 酸碱水溶液中酸度的计算
一、质子条件式（ PBE）
例如：酸性：HCl ＞HAc；碱性：Cl-＜Ac-
✓ 反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸和碱
的方向进行
例如： HCl NH3
NH
+ 4
Cl-
反应
✓ 对同一种酸在不同的溶剂中由于溶剂接受质子能力不同
而显示出不同的酸性。
例如： HAc在水中表现为弱酸，而在液氨中表现为强酸
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20
例： ① HAc水溶液
零水准
H3O+(H+)
＋H+
HAc H2O
－H+ －H+
AcOH-
c(H+ ) c(OH- ) c(A c- )
② H2C2O4水溶液 H3O+(H+)
零水准 H2C2O4
－H+ －2H+
＋H+ H2O －H+
HC2O4C2O42-
OH-
c(H+
)
c(HC2O-4
)
2c(C
以H2A为例： c c(H2A) c(HA ) c(A2- )
H2A H+ H A-
Ka1
c(H+ ) c(H A- ) c(H2A)
H A- H+ A2
Ka2
c(H+ ) c(A2- ) c(HA )
H2A
c(H2A) c
c2 (H+ ) c2 (H+ ) c(H+ ) Ka1
Ka1
NH3 + H3+O
KaΘ
[c(NH3) / cΘ][c(H c(NH4 ) / cΘ
)
/
cΘ]
(2) NH3 + H2O
NH4+ + OH-
KΘ b
[c(NH4
) / cΘ][c(OH c(NH3) / cΘ
)
/
cΘ]
(1) + (2): H2O+ H2O H3O+ + OH
KaΘ KΘb [c(H ) / cΘ][c(OH ) / cΘ]
Ka2
HA
c(HA ) c
c(H+ ) Ka1 c2 (H+ ) c(H+ ) Ka1 Ka1 Ka2
A2
c(A2 ) c
Ka1 Ka2 c2 (H+ ) c(H+ ) Ka1 Ka1 Ka2
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13
HAc的型体分布图
HA
c(H+ ) c(H+ ) Ka
A
Ka c(H+ ) Ka
pH越大，δ(HA) 越小 pH越小， δ(A-) 越小
什么时候δ(HA) ＝ δ(A-)？
c(H+ ) Ka
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pOH = -lgc(OH-)
pH + pOH = pKw = 14
pH < 7，酸性 ； pH = 7，中性；pH > 7，碱性
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9
三、共轭酸碱对的KaΘ和 KΘb 关系
(1) NH4+ + H2O
。
解：
KaΘ1 (H2S)
KΘ b2
(S2
)
KΘ w
K
Θ b2
(H
2S)
1.0 1014 1.3107
7.7 108
同理可得：
K
Θ b1
(S2
)
KΘw
K
Θ a2
(H
2S)
1.0 1014 7.11015
1.4
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16
pH ＜ pKa1， H2A为主
pKa1 ＜ pH＜pKa2 HA-为主
pH ＞ pKa2，
A2-为主
Ka1
Ka2
pH pKa1 : pH pKa2 :
(H2A) (HA ) (HA ) (A2 )
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HA
c(HA) c
c(HA) c(HA) c(A- )
1
1
Ka c(H+ )
c(H+ ) c(H+ ) Ka
A
c(A- ) c
c(A- ) c(HA) c(A- )
Ka c(H+ ) Ka
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酸(1) ＋ 碱(2) → 酸(2) ＋ 碱(1)
HCl 酸(1)
H2O 碱(2)
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碱(1)
酸(2)
酸碱中和反应
酸的电离反应
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6
➢ 酸碱的强度：
✓ 容易给出质子的酸是 强酸，反之为弱酸
✓ 酸越强，其共轭碱越 弱；碱越强，其共轭 酸越弱
KΘw 1014
pH计测定pH值
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10
➢ 多元弱酸：
(1) H3PO4 + H2O H2PO4 H3O (2) H2PO4 + H2O HPO42 H3O
(3) HPO24 + H2O PO34 H3O
两性物质
OHH2PO-4
+ +
H+ H+
H2PO-4
HPO42- +
H+
[Al(H2O)6]3+ [Al(H2O)5OH]2+ + H+
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4
➢ 共轭酸碱对：
酸 给出质子后余下的那部分就 是它的共轭碱
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2
➢ Arrhenius酸碱电离理论：
酸：凡是在水溶液中电离产生的阳离 子都是H+ 的物质；
碱：电离产生的阴离子都是OH-的物质。
局限：
✓ 把酸和碱仅 限于水溶液
✓ 不能适应对 许多非水溶液 中酸碱反应的 解释。
质子条件式： c(H+) = c(OH-) + c
精确式：c(H+
)＝
Kw c(H+
)
c
当c ≥ 10-6 mol·L-1或 c2(H+) ＞20 KΘw ： 最简式：c(H+ ) c
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三元弱酸（H3A）c c(H3A) c(H2A ) c(HA2 ) c(A3- )
H3A
c(H3A) c
c3(H+ ) c2 (H+ ) Ka1
c3(H+ ) c(H+ ) Ka1
Ka2
Ka1 Ka2
Ka3
H2A
c(H2A ) c
c2 (H+ ) Ka1 c3(H+ ) c2 (H+ ) Ka1 c(H+ ) Ka1 Ka2
12
第二节 酸度对弱酸（碱）溶液中 各型体分布的影响
一、酸度对一元弱酸（碱）水溶液中各型体分布的影响
设一元弱酸HA的分析浓度为c, 解离后溶液中的型体为HA, A-
HA H2O H3 O+ A-
c c(HA) c(A- )
K
Θ a
[c(H
) / cΘ][c(A c(HA) / cΘ
)
/
cΘ]
KΘ a1
KΘ b3
KΘ a2