第1节 酸碱质子理论

Kw 1.0 1014 Kb1= = 5.9 102 = 1.6 ×10−10 Ka 2
Kb2 =
Kw K a1
=
1.0 1014 6.4 105
= 1.7 ×10−13
的概念如NaAc、Na2CO3、Na3PO4等，按质子 理论，它们都是碱；在(NH4)2SO4中，NH4+是 酸、SO42−是碱。电离理论中这类盐的水解反应， 按质子理论都是酸碱反应。
第五章
第一节 酸碱质子理论
二、酸碱反应
根据质子理论，酸碱反应实际上就是两个共轭酸
碱对相互作用达到平衡的结果，酸碱反应的实质是酸 碱之间的质子转移，质子从一种酸转移给另一种非共 轭碱。其反应结果就是各反应物分别转化为各自的共 轭碱或共轭酸。例如NH3与HCl之间的酸碱反应：
第五章
第一节 酸碱质子理论
三、水溶液中的酸碱反应及其平衡
2. 酸、碱在水中的解离及其强弱
＊ 酸碱的强弱：
定性表述：酸碱的强弱取决于物质给出质子或 接受质子的能力。物质给出质子的能力越强，其酸 性就越强，反之就越弱；物质接受质子的能力越强， 其碱性就越强，反之就越弱。 定量表示：酸碱的强弱可由酸碱解离常数Ka、 Kb的大小定量表示，Ka、Kb在温度一定时为常数， Ka、Kb值越大，表示该酸或该碱越强，反之越弱。
HAc + H2O NH3 + H2O H3O+ + Ac− NH4+ + OH−
酸碱发生中和反应生成盐和水：
NaOH + HAc NaAc＋H2O
电离理论具有一定的局限性，它只适用于 水溶液，不适用于非水溶液，无法合理解释溶液 中的某些现象和反应，如NH3中不含OH－，但
却具有一定的碱性。
第五章 酸碱平衡与酸碱滴定法
pKw = 14
第五章
第一节 酸碱质子理论
三、水溶液中的酸碱反应及其平衡
2. 酸、碱在水中的解离及其强弱 ＊ 酸、碱在水中的解离及其解离常数： 水溶液中，酸的解离——酸与水之间的质子转 移反应，即酸给出质子转变为其共轭碱，而水接受 质子转变为其共轭酸( H3O+ )； 碱的解离——碱与水之间的质子转移反应，即 碱接受质子转变为其共轭酸，而水给出质子转变为 其共轭碱( OH－ )。 酸、碱解离反应的平衡常数，称为酸碱的解离 常数，分别以Ka、Kb表示。
半反应1 半反应2 HCl(酸1) NH3(碱2) + H+ Cl −(碱1) + H+ NH4+(酸2)
总反应 HCl(酸1)+NH3(碱2)
NH4+(酸2)+ Cl-(碱1)
第五章 酸碱半反应不能单独发生
第一节 酸碱质子理论
酸碱反应是两个共轭酸碱对相互作用的结果
即一个酸碱反应包含两个酸碱半反应
较为重要的几种酸碱理论： 1、阿仑尼乌斯(S.A.Arrhenius)的电离理论；
2、路易斯(G.N.lewis)的电子理论；
3、布朗斯特德(J.N.Bronsted)和劳莱(T.M.Lowry)
的质子理论；
4、富兰克林(E.C.Flanklin)的溶剂理论； 5、皮尔逊(R.G. Pearson)的软硬酸碱理论等。 其中酸碱质子理论在分析化学中应用较广 (因为 该理论对酸碱强弱的量化程度最高，便于定量计 算，其缺点是不适于无质子存在的酸碱体系)
第五章
第一节 酸碱质子理论
三、水溶液中的酸碱反应及其平衡
2. 酸、碱在水中的解离及其强弱
＊ 共轭酸碱对中酸碱的相对强弱：
【例题5-1】 已知水溶液中，草酸（H2C2O4）的Ka1 = 5.9 ×10−2、Ka2 = 6.4 ×10−5，计算Na2C2O4的Kb1、Kb2值。 解 水溶液中，H2C2O4与 C2O42−为二元共轭酸碱，由式 （5-2）可得:
对于多元共轭酸碱对，依据共轭酸碱的各级解 离平衡，经推导可得其各级Ka和Kb间关系： 二元共轭酸碱对H2A-A2−： Ka1 Kb2 = Ka2 Kb1 = Kw 三元共轭酸碱对H3A-A3−： Ka1 Kb3 = Ka2 Kb2 = Ka3 Kb1 = Kw 对于多元共轭酸碱，在计算其解离常数时，应 注意各级Ka、Kb的对应关系。
酸碱反应的实质是质子的转移
电离理论中酸碱在水中的电离反应、盐的水解
反应以及酸碱中和反应，在质子理论中均可归 结为酸碱反应，其反应实质均为质子的转移 水分子之间存在质子传递作用： Kw=[H ][OH ] =10 14
+ − -
第五章
第一节 酸碱质子理论
三、水溶液中的酸碱反应及其平衡
1. 水的质子自递反应 纯水具有“酸、碱”两性，因此水分子之间也 可发生质子的转移反应，这种水分子之间存在着的 质子传递作用，称为水的质子自递作用： H2O + H2O H3O+ + OH－ 其平衡常数称为水的质子自递常数，以Kw表示： Kw = [H3O+][OH－] 或： Kw = [H+][OH－] 在25℃： Kw = 10-14
无机及分析化学
第一节 酸碱质子理论 第二节 影响酸碱平衡的因素
第五章 酸碱平衡 与 酸碱滴定法
第三节 酸碱水溶液pH的计算
第四节 酸碱指示剂
第五节 酸碱滴定曲线和指示剂选择 第六节 酸碱滴定法的应用 第七节 非水溶液中的酸碱滴定 阅读材料：绿色化学
第五章 酸碱平衡与酸碱滴定法
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酸 碱
酸碱电离理论：
Ac－ + H2O
K a 1.8 10 5
HAc + OH－
[HAc][OH ] Kb [Ac ]
Ka· Kb = [H+][OH－] = Kw = 10-14 （25℃）
第五章
第一节 酸碱质子理论
三、水溶液中的酸碱反应及其平衡
2. 酸、碱在水中的解离及其强弱
＊ 共轭酸碱对中酸碱的相对强弱：
共轭酸碱对 以上各共轭酸碱对的质子得失反应称为酸碱半反应
第五章
第一节 酸碱质子理论
＊ 质子酸碱和共轭酸碱对具有以下特点：
① 共轭酸碱对中酸与碱之间只差一个质子。 ② 酸或碱可以是中性分子，也可以是阳离子或 阴离子。
③ 同一物质，如H2PO4―等，在一定条件下可给
出质子表现为酸，在另一条件下又可接受质子表
反之如果碱的碱性越强（Kb越大），则其对应共轭
酸的酸性就越弱（Ka越小）。
第五章
第一节 酸碱质子理论
三、水溶液中的酸碱反应及其平衡
2. 酸、碱在水中的解离及其强弱
＊ 共轭酸碱对中酸碱的相对强弱：
定量关系：如HAc-Ac−
HAc + H2O H3O+ + Ac－
[H ][Ac ] Ka HAc
第五章 酸碱平衡与酸碱滴定法
第一节
酸碱质子理论
一、质子酸碱的概念
酸: 凡能给出质子（H+）的物质 ，如 HA、 BH+ 碱: 凡能接受质子（H+）的物质 ，如 A− 、B 共轭酸碱对: 因一个质子的得失而相互转变的每一对 酸碱 ，如 HA-A− 、 BH+ - B 下列等号左侧的各物质，在一定条件下均能给出质 子，它们皆为酸；等号右侧各物质均能接受质子， 它们皆为碱。等号左右的酸碱构成共轭酸碱对，如
现为碱，此类物质称为两性物质。水是最常见的
两性物质。对于两性物质在共轭体系中表现为酸 或碱的判断，应具体分析，灵活运用。
第五章
第一节 酸碱质子理论
④ 酸和碱不是绝然对立的两类物质，而是“酸 中有碱，碱可变酸”有着相互依存共轭关系的 物质，酸和碱的根本区别仅在于对质子亲和力 的差异。
⑤ 质子理论的概念中，没有“盐”和“水解”
第五章
第一节 酸碱质子理论
三、水溶液中的酸碱反应及其平衡
2. 酸、碱在水中的解离及其强弱
＊ 共轭酸碱对中酸碱的相对强弱：
定性表述：共轭酸碱对中，如果酸给出质子的
能力越强，说明其共轭碱对质子的亲和力越小，即 其共轭碱接受质子的能力越弱，因此共轭酸碱对中 如果酸的酸性越强（即酸解离常数Ka越大），则其 对应共轭碱的碱性就越弱（即碱解离常数Kb越小）；
下例中HAc-Ac− 、NH4+-NH3等均为共轭酸碱对。
第五章 酸 HAc NH4+ H3PO4 质子 + 碱 H+ + Ac− H+ + NH3
第一节 酸碱质子理论
H+ + H2PO4−
H2PO4−
(CH2)6 N4 H+ [Fe(H2O)6] 3+
H+ + HPO42−
H+ + (CH2)6 N4 H+ + [Fe(H2O)5(OH)] 2+