无机化学第4篇酸碱反应
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cd
2020年5月29日 4时37分
离子强度 I
I
1 2
(c1Z12
c2 Z 22
L
)
1 2
ci Zi2
例活：度求系0.0数1m反o映l·L了-1B离a子Cl在2溶溶液液的中离所子受强相度互。 解牵 所：制 有I 作 离 1用 子2 (的 的c1Z大浓12 小度 c，和2Z所离22 )以子它电必荷定有于关溶 。液中
由此一来，酸碱的定义范围更大了。而 且，没有了盐的名称和定义。
2020年5月29日 4时37分
2. 共轭酸碱对 在质子理论中，任何一个酸给出一个质
子后就变成碱，任何一个碱结合一个质子后 就变成一个酸 。例如:
HAc 是酸，若是有反应：
HAc H Ac
生成的 Ac- 就是碱。HAc 与 Ac－ 是 一对共轭酸碱对。我们说 HAc 是 Ac－ 的 共轭酸，而 Ac－ 是 HAc 的共轭碱。
这是根据阿仑尼乌斯在1887年时提出的理 论来划分的。一般称为阿仑尼乌斯电离理论。 电离理论只适用于水溶液，
2020年5月29日 4时37分
4-1-2 质子酸碱理论
1. 定义： (1)酸──凡是能给出质子H+的分子或离子。
所以有分子酸和离子酸，例如：
分子酸： HCl，HAc，H2O； 正离子酸： H3O+，NH4+ 负离子酸： HCO3-，H2PO4这些物质的共同之处是都能给出质子。
2020年5月29日 4时37分
4-2 电解质溶液的解离平衡
电解质
水溶液 （熔融态）
强电解质 完全解离 离子型化合物，
如KCl, NaCl
弱电解质
部分解离
强极性键的共价 化合物，如 HCl,H2SO4
如H2O,
HAc,
非电解质
NH3
2020年5月29日 4时37分
4-2-1 强电解质溶液 1、强电解质的电离
-
-
-
在稀的强电解质溶液中，离子氛的影
响可以忽略不计。可以认为此时强电解质
是100%电离的，并且可以自由移动。
2020年5月29日 4时37分
4-2-2 水的电离与pH值
1. 水的电离平衡
水是一种弱电解质，常温下有如下平衡：
H2O噲垐 ຫໍສະໝຸດ Baidu? H OH
K dd w
[[HH
cd
]]
[[OOHH]
人们在实际测量上述强电解质溶液时发现， 实验数据反映它们并不是100%电离的。象 HCl
为91%，KCl为86%等等，这是为什么呢？
2020年5月29日 4时37分
由于静电吸引力的作用，每一正离子周围包围 着一些负离子。靠近中心处负离子密一些，较 远处负离子稀少一些。如下图所示：
2020年5月29日 4时37分
它们的共同之处是都能结合质子，例如：
NH3 H 噲 垐 ?? NH4
[Al(H2O)5(OH)]2 H 噲 垐 ?? [Al(H2O)6]3
Ac H 噲垐 ?? HAc
而且，结合质子的能力越强其碱性也越强。
2020年5月29日 4时37分
(3)两性物质──即能给出质子，又能结合质 子的物质。 例如：H2O， HCO3-，H2PO4-等等。
活度系数
（I）
Z=1
Z=2
Z=3
Z=4
110-3 0.93 0.83 0.73 0.56
5 10-3 0.92 0.72 0.51 0.39
110-2 0.89 0.63 0.39 0.19
5 10-2 0.81 0.44 0.15 0.04
0.1
0.78 0.33 0.08 0.01
0.5
0.62
例如： HCl 噲垐 ?? H Cl
NH4
H2 PO4
噲 垐
噲 垐
??
??
H NH3
H HPO42
而且，给出质子的能力越强其酸性也越强。
2020年5月29日 4时37分
(2)碱──凡是能与质子结合的分子或离子。 例如： 分子碱：NH3，H2O 正离子碱：[Al(H2O)5(OH)]2+ 负离子碱：OH－，Ac－，HCO3-
2020年5月29日 4时37分
2、活度： 在研究强电解质溶液时引入一个叫做有效
浓度的概念。有效浓度又叫做活度。 活度──单位体积电解质溶液中能自由移动的 某种离子的摩尔数。通常用a表示。
ａ＝γＣ 式中γ为活度系数，C为离子浓度。一般来 说离子浓度越大，γ 的值越小。
思考题： 请考虑提高离子浓度 C ，活度a 是增大还是减小？
第四章 酸碱反应
4-1 酸碱理论概述 4-2 电解质溶液的解离平衡 4-3 电解质水溶液pH值的计算
2020年5月29日 4时37分
4-1 酸碱理论概述
4-1-1 关于电离理论
到目前为止，我们讨论酸碱时总是把电离 出的正离子全部是 H+ 的物质叫酸；把电离出 的负离子全部是 OH－的物质叫碱。
中和反应的实质是：H++OH- = H2O。
2020年5月29日 4时37分
• 一般来说：共轭酸越强，它的共轭碱就越 弱；共轭碱越强，它的共轭酸就越弱。
• 如：H2O =H++OH-
• 水为最弱的酸，它的共轭碱是最强的碱。 • 同一个共轭酸碱对中，共轭酸的Ka与共轭 碱的Kb的乘积等于水的离子积常数。 即：
Ka×Kb = 10-14
2020年5月29日 4时37分
3. 酸碱反应的实质
根据酸碱质子理论，酸碱反应的实质，就是两个 共轭酸碱对之间质子传递的反应。例如：
HCl 酸1
+
N碱H2 3
=
N酸H24+
+Cl碱1
NH3和HCl的反应，无论在水溶液中或气相中， 其实质都是一样的。
即HCl是酸，放出质子给NH3，然后转变为它的 共轭碱Cl-；
NH3是碱，接受质子后转变为它的共轭酸NH4+。 强酸放出的质子，转化为较弱的共轭碱。
1 (0.01 22 0.0212 ) 0.03
例：求0.12molB·La-21+HCl和2C0.l1- mol·L-1 CaCl2混合 液的离子强度。
解： I 1 (0.112 0.1 22 0.312 ) 0.4
2 H+
Ca2+
3Cl-
2020年5月29日 4时37分
离子强度
此即形成了所谓的离子氛。由于离子氛的 存在，影响了离子迁移的速度，因此，使得离 子不能完全发挥应有的导电效能。
此外，在高浓度强电解质溶液中还有离子 对存在。例如，Na+，Cl- 它们由于静电引力而 靠在一起,但是并不形成分子(结合并不牢固), 它们在外电场中也不定向移动,即失去了导电 作用。所以也会使测量产生误差。
2020年5月29日 4时37分
离子强度 I
I
1 2
(c1Z12
c2 Z 22
L
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1 2
ci Zi2
例活：度求系0.0数1m反o映l·L了-1B离a子Cl在2溶溶液液的中离所子受强相度互。 解牵 所：制 有I 作 离 1用 子2 (的 的c1Z大浓12 小度 c，和2Z所离22 )以子它电必荷定有于关溶 。液中
由此一来，酸碱的定义范围更大了。而 且，没有了盐的名称和定义。
2020年5月29日 4时37分
2. 共轭酸碱对 在质子理论中，任何一个酸给出一个质
子后就变成碱，任何一个碱结合一个质子后 就变成一个酸 。例如:
HAc 是酸，若是有反应：
HAc H Ac
生成的 Ac- 就是碱。HAc 与 Ac－ 是 一对共轭酸碱对。我们说 HAc 是 Ac－ 的 共轭酸，而 Ac－ 是 HAc 的共轭碱。
这是根据阿仑尼乌斯在1887年时提出的理 论来划分的。一般称为阿仑尼乌斯电离理论。 电离理论只适用于水溶液，
2020年5月29日 4时37分
4-1-2 质子酸碱理论
1. 定义： (1)酸──凡是能给出质子H+的分子或离子。
所以有分子酸和离子酸，例如：
分子酸： HCl，HAc，H2O； 正离子酸： H3O+，NH4+ 负离子酸： HCO3-，H2PO4这些物质的共同之处是都能给出质子。
2020年5月29日 4时37分
4-2 电解质溶液的解离平衡
电解质
水溶液 （熔融态）
强电解质 完全解离 离子型化合物，
如KCl, NaCl
弱电解质
部分解离
强极性键的共价 化合物，如 HCl,H2SO4
如H2O,
HAc,
非电解质
NH3
2020年5月29日 4时37分
4-2-1 强电解质溶液 1、强电解质的电离
-
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在稀的强电解质溶液中，离子氛的影
响可以忽略不计。可以认为此时强电解质
是100%电离的，并且可以自由移动。
2020年5月29日 4时37分
4-2-2 水的电离与pH值
1. 水的电离平衡
水是一种弱电解质，常温下有如下平衡：
H2O噲垐 ຫໍສະໝຸດ Baidu? H OH
K dd w
[[HH
cd
]]
[[OOHH]
人们在实际测量上述强电解质溶液时发现， 实验数据反映它们并不是100%电离的。象 HCl
为91%，KCl为86%等等，这是为什么呢？
2020年5月29日 4时37分
由于静电吸引力的作用，每一正离子周围包围 着一些负离子。靠近中心处负离子密一些，较 远处负离子稀少一些。如下图所示：
2020年5月29日 4时37分
它们的共同之处是都能结合质子，例如：
NH3 H 噲 垐 ?? NH4
[Al(H2O)5(OH)]2 H 噲 垐 ?? [Al(H2O)6]3
Ac H 噲垐 ?? HAc
而且，结合质子的能力越强其碱性也越强。
2020年5月29日 4时37分
(3)两性物质──即能给出质子，又能结合质 子的物质。 例如：H2O， HCO3-，H2PO4-等等。
活度系数
（I）
Z=1
Z=2
Z=3
Z=4
110-3 0.93 0.83 0.73 0.56
5 10-3 0.92 0.72 0.51 0.39
110-2 0.89 0.63 0.39 0.19
5 10-2 0.81 0.44 0.15 0.04
0.1
0.78 0.33 0.08 0.01
0.5
0.62
例如： HCl 噲垐 ?? H Cl
NH4
H2 PO4
噲 垐
噲 垐
??
??
H NH3
H HPO42
而且，给出质子的能力越强其酸性也越强。
2020年5月29日 4时37分
(2)碱──凡是能与质子结合的分子或离子。 例如： 分子碱：NH3，H2O 正离子碱：[Al(H2O)5(OH)]2+ 负离子碱：OH－，Ac－，HCO3-
2020年5月29日 4时37分
2、活度： 在研究强电解质溶液时引入一个叫做有效
浓度的概念。有效浓度又叫做活度。 活度──单位体积电解质溶液中能自由移动的 某种离子的摩尔数。通常用a表示。
ａ＝γＣ 式中γ为活度系数，C为离子浓度。一般来 说离子浓度越大，γ 的值越小。
思考题： 请考虑提高离子浓度 C ，活度a 是增大还是减小？
第四章 酸碱反应
4-1 酸碱理论概述 4-2 电解质溶液的解离平衡 4-3 电解质水溶液pH值的计算
2020年5月29日 4时37分
4-1 酸碱理论概述
4-1-1 关于电离理论
到目前为止，我们讨论酸碱时总是把电离 出的正离子全部是 H+ 的物质叫酸；把电离出 的负离子全部是 OH－的物质叫碱。
中和反应的实质是：H++OH- = H2O。
2020年5月29日 4时37分
• 一般来说：共轭酸越强，它的共轭碱就越 弱；共轭碱越强，它的共轭酸就越弱。
• 如：H2O =H++OH-
• 水为最弱的酸，它的共轭碱是最强的碱。 • 同一个共轭酸碱对中，共轭酸的Ka与共轭 碱的Kb的乘积等于水的离子积常数。 即：
Ka×Kb = 10-14
2020年5月29日 4时37分
3. 酸碱反应的实质
根据酸碱质子理论，酸碱反应的实质，就是两个 共轭酸碱对之间质子传递的反应。例如：
HCl 酸1
+
N碱H2 3
=
N酸H24+
+Cl碱1
NH3和HCl的反应，无论在水溶液中或气相中， 其实质都是一样的。
即HCl是酸，放出质子给NH3，然后转变为它的 共轭碱Cl-；
NH3是碱，接受质子后转变为它的共轭酸NH4+。 强酸放出的质子，转化为较弱的共轭碱。
1 (0.01 22 0.0212 ) 0.03
例：求0.12molB·La-21+HCl和2C0.l1- mol·L-1 CaCl2混合 液的离子强度。
解： I 1 (0.112 0.1 22 0.312 ) 0.4
2 H+
Ca2+
3Cl-
2020年5月29日 4时37分
离子强度
此即形成了所谓的离子氛。由于离子氛的 存在，影响了离子迁移的速度，因此，使得离 子不能完全发挥应有的导电效能。
此外，在高浓度强电解质溶液中还有离子 对存在。例如，Na+，Cl- 它们由于静电引力而 靠在一起,但是并不形成分子(结合并不牢固), 它们在外电场中也不定向移动,即失去了导电 作用。所以也会使测量产生误差。