无机化学教研室《无机化学》(上)笔记和课后习题(含真题)详解(酸碱平衡)

第9章酸碱平衡

9.1 复习笔记

一、酸碱质子理论

1．酸碱的定义

（1）质子酸、质子碱

凡能给出质子的物质是质子酸；凡能接受质子的物质是质子碱。

（2）酸碱两性物质

既能给出质子，又能接受质子的物质是酸碱两性物质。如等，通常称为酸式酸根离子。

2．酸碱共轭关系

质子酸碱通过质子相互联系，质子酸释放质子转化为它的共轭碱，质子碱得到质子转化为它的共轭酸。例如：是的共轭碱，反之，是的共轭酸。

3．酸碱反应

（1）布仑斯惕酸碱的酸碱反应是两对共轭酸碱对之间传递质子的反应。通式为：

（2）酸碱半反应

酸碱＋Ｈ＋

①酸碱质子反应是两对共轭酸碱对交换质子的反应；

②酸碱质子反应的产物不必定是盐和水，在酸碱质子理论看来，阿仑尼乌斯酸碱反应、阿仑尼乌斯酸碱的电离、阿仑尼乌斯酸碱理论的“盐的水解”以及没有水参与的气态氯化氢和气态氨反应等等，都是酸碱反应；

③当酸碱质子反应中出现时常常被简写为，例如：

是的简写。

二、水的离子积和pH

1．水的离子积

（1）水的自解离

按照酸碱质子理论，既是酸（共轭碱为）又是碱（共轭酸为），因而作为酸的可以跟另一作为碱的通过传递质子而发生酸碱反应：

碱1 酸2 酸1 碱2

称为水的自解离，简化为。

（2）水的平衡常数

平衡常数称为水的离子积，下式表示它该反应的平衡常数：

（3）热力学方法计算水的离子积

反应的自由能变化可从附表中查出标准生成自由能数据计算：

该平衡常数为标准平衡常数，表达式为

，式中

，即标准浓度。

（4）水的离子积与温度的关系

水的离子积是温度的函数，温度一定时，它是一个常数，不随和

的变动而

变动，温度升高，水的离子积的数值明显增大，如表9-1所示。

表9-1 水的离子积与温度的关系

（5）水的离子积的取值

在不作精密计算时，通常取水的离子积为

。因此，对于纯水（中性溶液），

2．水的pH

（1）1909年，丹麦生理学家索仑生（Sorensen ）提出用pH 表示水溶液的酸度：

+

pH lg H ⎡⎤=-⎣⎦

（2）在常温下，pH ＝7为中性溶液，pH ＞7为碱性溶液，pH ＜7为酸性溶液。但必须记住，这一判据只有在常温时才是正确的。

（3）当我们又定义pOH lg OH -

⎡⎤=-⎣⎦，

pK lg K W W =-时，水溶液的酸碱性有如下关系式： pH+pOH pK W =

对于常温，有

pH＋pOH＝14.00

pH和pOH的使用范围一般在0～14之间。在这个范围之外，用浓度表示酸度反而更方便。

三、酸碱盐溶液中的电离平衡

1．强电解质

（1）强酸、强碱和所有的盐类在经典电离理论中称为强电解质，当它们进入水中，将完全电离，生成离子，如：

（2）酸碱盐电离产生的产物（正、负离子）与水有进一步作用的可能。例如，氯化铵电离产生的，按酸碱质子理论，是一个质子酸（质子给予体），它可以与水发生质子传递反应而使溶液的pH＜7：

简写：

（3）完全电离只对稀溶液才是合理的近似，对于浓溶液，情况就完全不同。例如，蒸发稀硫酸，随着水的蒸发硫酸的浓度渐渐增大，最终将表现出浓硫酸的性质，可见浓硫酸溶液里是存在分子的。

2．弱电解质

（1）弱电解质是指弱酸和弱碱在水中的不完全电离，如：

（2）电离度

①定义

电离度是指已经电离分子数与总分子数之比：

②电离度是弱电解质电离程度的标志。电离度越大，电解质电离的程度越高。电离度与弱电解质的浓度有关，如表9-2。

表9-2 不同浓度的醋酸溶液的电离度

（3）电离常数

①酸常数：对于有：

②碱常数：对于有：

③在一定温度下酸常数和碱常数是一个常数

无论溶液中的浓度、浓度、酸（HA）浓度和碱（A）浓度单独地如何发生改变，酸常数和碱常数几乎保持不变，这是弱电解质区别于强电解质的基本标志。

④用酸常数或碱常数的数量级半定量地描述酸碱的强度

通常认为为左右为中强酸，为左右为弱酸，为左右为很弱的酸，其界限自然是模糊的。

⑤共轭酸碱的酸常数和碱常数之间的关系

3．拉平效应和区分效应

（1）水中一些常见强酸的强度顺序为：

（一级电离）

（2）拉平效应

溶剂（如水）将酸的强度拉平的效应简称拉平效应，该溶剂也称拉平溶剂。

（3）区分效应

溶剂（如甲醇）使强酸的强度得以显出差别的效应称为区分效应，该溶剂因而也称区分溶剂。水是HI、HBr、HI的拉平溶剂，却是的区分溶剂。

（4）溶剂对酸强度的不同效应的应用

某些中强二元酸的第一级电离和第二级电离由于水的拉平效应相差太小，致使在水中用强碱滴定它们时一级电离的终点和二级电离的终点会混在一起，若改用无水乙醇为溶剂，由于乙醇的区分效应可使该酸的两级电离的强度有较大的区别可将两级滴定终点区分开来。

四、水溶液化学平衡的计算

1．一元弱酸

（1）以通式HA代表一元弱酸，以c（HA）代表酸的起始浓度，以[HA]、和[A]代表达电离平衡时酸、水合氢离子和共轭碱的（平衡）浓度。

起始浓度 c 0 0