第四章 酸碱平衡
《无机化学》第四章 酸碱平衡和沉淀-溶解平衡
x
C盐+x
K
θ a
[H ][A [HA]
]
则[H
]
Kθa[HA] [A ]
由于同离子效应，HA解离度降低。
c酸– x ≈ c酸
c盐+ x ≈ c盐
[H ] KθaC酸 C盐
pH
pK
θ a
lg
c酸 c盐
结论： a.弱酸~弱酸盐组成（例HAc～NaAc）：
pH
pKa
lg C酸 C盐
b.弱碱~弱碱盐组成（例 NH3·H2O～NH4Cl）：
b
0
②近似公式： C
Kb
500时
C - [OH ] C
[OH ]
K
θ b
(Kθb
)2
4CK
θ b
2
[OH ] CKb
例：已知25℃时， KθHAc 1.75105 计算该温度下
0.10mol·L-1的HAc溶液中[H+]、[Ac-]及溶液pH，并计算该 温度下HAc的解离度。
解：设解离平衡时，[ H+ ]= x mol·L-1
解：
pH
pKa
lg CHAc C NaAc
lg(1.75105 ) lg 0.1 0.1
4.76
(1) 加 HCl 溶液后，HAc和 Ac- 的浓度分别为：
C HAc
0.10 90 0.01010 100
0.091(mol /
L)
C NaAc
0.10 90 0.01010 100
0.089(mol /
第四章 酸碱平衡和沉淀-溶解平衡
4.1 近代酸碱理论简介 4.2 强电解质溶液 4.3 弱酸、弱碱的解离平衡 4.4 缓冲溶液 4.5 盐类的水解 4.6 难溶强电解质的沉淀-溶解平衡
第四章 酸碱平衡和沉淀-溶解平衡
pH = 14.0 － pOH = 14.0 －2.85 = 11.15
多元弱酸的解离平衡
• 第一步：H2CO3 HCO3－＋H＋
•
Ka1(H2CO3) c(H
第二步：HCO3－
) / c c(HCO3 ) /
c(CHO2C3O2－3)＋/ cH ＋
c
4.2 107
• K反a应1K/a，2K(Hac2(2HC>1+O)0的33)，计溶算c(液H可中以)c/的(c按HHC一＋Oc元主3(C)弱要O/ c3酸来2)的自/ c解第 离一平步4.7衡解做离1011 近似处理。
例题
计算 0.010mol·L-1H2CO3溶液中的H+, H2CO3, HCO3-, 和CO32-的浓度以及溶液的pH值。
酸碱指示剂
酚酞是有机弱酸(HIn) HIn 无色
H+ + In– 紫红色
Kቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
a
[H ][I－ n ] [HIn ]
[HIn ] [I－ n ]
[H ]
K
a
溶液中[H+]增大至大于 10Ka 时，指示剂90％以 HIn 存在， 溶液无色
[H+]=0.1Ka 时，指示剂90％以 In– 存在，呈紫红色 [H+]=Ka 时， HIn 和In– 各半，呈浅红色 Ka 是确定指示剂变色范围的依据，pKa1 称为指示剂的
Kw 称为水的离子积常数，是水的解离平衡常数。 Kw 具有一般平衡常数的特性，无量纲。 Kw 随温度的增加，略有增加。
pH和pOH
规定 pH=-lg[c(H+)/c]
简化为 pH=-lgc(H+)
第四章酸碱平衡
pH＝－lg[H+]
当[H+]较小时，采用pH值表示，pH的定义
是：溶液中氢离子相对浓度的负对数。 对[H+]· [OH-]＝Kw两边取负对数得： （-lg[H+]）＋（-lg[OH-] ）=-lgKw pH + pOH = pKw= 14 (25 oC) pH的使用范围:H+或OH-的浓度小于
1mol· L-1 ,相应的pH和pOH范围一般在0.0～
2.酸越强（越容易给出质子），其共轭碱就 越弱（越难接受质子）；反之则酸越弱，其共轭 碱就越强。如，HCl是很强的酸，Cl-就是很弱的 《无机化学》第四章 碱。
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第四章 第一节酸碱质子理论 一、酸碱质子理论
按照质子理论的观点，酸和碱是通过给予和
接受质子的共轭关系相互依存和相互转化的。每
一个酸（碱）要想表现出它的酸（碱）性必须同 时有另一个碱（酸）存在。因此质子理论中的酸 碱关系可以概括为“酸中有碱，碱可变酸，有酸 才有碱，有碱才有酸”。
局限性：含氢物质。
《无机化学》第四章
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知识补充：
第四章 第一节酸碱质子理论 一、酸碱质子理论
路易斯酸碱理论
凡是能接受电子对的物质叫做酸。酸是电子对
的接受体。 凡是能给出电子对的物质叫做碱。碱 是电子对的给予体。
H+ + OHH HCl + N H H
H OH
H H N H H + Cl12
《无机化学》第四章
Na3PO4等物质的水溶液呈碱性，但是其
本身也不能电离产生OH-。
《无机化学》第四章
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第四章 酸碱平衡 第一节酸碱质子理论
Arrhenius的酸碱电离理论的局限性
第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱PPT课件
（1）血液的缓冲作用 H+ + HCO3－ → H2CO3 → H2O + CO2↑
H+ + Buf － → HBuf （2）细胞内液的缓冲作用
H＋
H＋＋Buf－ HBuf
HPO42－
Buf － Pr －
K＋
K＋
Hb－
.
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２、肺的代偿调节作用 呼吸加深加快，肺的通量增加。几分钟即可出现。
.
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AB（Acutual Bicarbonate） AB是隔绝空气的血液标本，在实际ＰａＣＯ２和 血氧饱和度条件下测得血浆ＨＣＯ３－的含量。 AB受呼吸和代谢两方面因素的影响（见表４－１）
正常：AB＝SB AB的意义在于：
①AB与SB差值反映了呼吸性因素的影响
呼吸 ·代谢－代谢＝呼吸因素
如果AB＞SB 呼吸性酸中毒或代偿后代谢性碱中毒ABBiblioteka SB 呼吸性碱中毒或代偿后代谢性酸中毒
②两者数值等同升降，反映代谢性因素指标
AB↓＝SB↓ 代谢性酸中毒
AB↑＝SB↑ 代谢性碱.中毒
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四、BB（Buffer Basc）
BB是指血液中一切有缓冲作用的负离子碱的总和。 BB＝［ＨＣＯ３－］＋［Ｈｂ－］＋［Ｐｒ－］··· 正常值：45～52mmol／Ｌ，均值：48mmol／Ｌ BB 反映酸碱平衡代谢性因素指标（见表４－１） BB↓ 代谢性酸中毒 BB↑ 代谢性碱中毒 在呼吸性碱中毒或呼吸性酸中毒时，经肾脏代偿后， BB也可分别降低或升高。
.
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管周毛 细血管 近曲小管上皮细胞
Na＋
Na＋－ K＋
K＋ ATP 酶
H＋ NH4＋
H2CO3
第四章 酸 碱 平 衡
••
+
Cu2
F B
F
3) Lewis酸碱是着眼于物质的结构。但由于很多无机及有机化合物都存在配
位共价键，所以Lewis酸碱概念显得过于广泛，有时不易掌握酸碱特征。
5. Pearson软硬酸碱理论 (1963)
1963年，Pearson在Lewis酸碱理论基础上，提出软硬酸碱理论。根据Lewis 酸碱得失电子对的难易程度，将酸分为软、硬酸，碱分为软、硬碱，以体 现各酸碱的特性。 硬酸包括Al3、Ti4等a类金属元素，硬碱为F、Cl、H2O…；软酸包括Ag、 Pt2、Hg2等b类金属元素，软碱为I、S2…；(介于两者之间)交界酸包括 Cu2、Fe2等，交界碱为NO2、SO32等。
4. Lewis酸碱电子理论 (1923，美国物理化学家)
● 酸碱定义：凡是能给出电子对的分子、离子或原子团都叫作碱， 凡是能接受电子对的分子、离子或原子团都叫作酸。
•• H + OH •• H
H + F F B •• ••
N H
H
•• H O H •• H H N H H F H H H
(2) 溶液酸度和碱度的常用表示法 (pH，pOH) 溶液的酸度和碱度分别指水溶液中的净[H3O] 和[OH]，常用 pH和pOH表示。而酸或碱的浓度则包括未电离和已电离浓度之总
和。
pH = lg [H3O] pOH = lg [OH] pKw = lg Kw 显然， pH + pOH = pKw = 14 pH和pOH的使用范围一般在0 14之间。在这个范围以外， 用物质的量浓度表示酸度和碱度反而更方便。
身边物质的pH值
食醋、草木灰、盐
一、 酸碱理论 1. 酸碱理论发展史
第四章 酸碱平衡和沉淀溶解平衡
第四章酸碱平衡和沉淀溶解平衡根据酸碱质子理论，酸碱反应的实质是质子的传递。
根据酸碱质子理论，在水溶液中，弱酸及其共轭碱的关系：KΘa·KΘb=KΘw解离常数KΘa或KΘb：温度不变，解离常数不变。
已知弱酸的浓度和解离度，求弱酸的PH和解离常数？解：因为α=√KΘa·CΘ/C。
C（H+）=√Ka·C。
/CΘ 得出C（H+）=α·C。
/CΘ就可以求出PH，也可以求出解离常数。
酸碱平衡：已知酸的解离常数，求已知浓度C的含酸根的盐的PH？解：由酸的解离常数，根据Ka·Kb=Kw可得其共轭碱的解离常数Kb，代入得C（OH-）=√Kb·C/CΘ，所以C（H+）=Kw/C（OH-），PH=-lg（H+）缓冲溶液：配制缓冲溶液如何选择电解质及其对应的盐？解：解离常数K所对应的p H或POH尽可能地接近缓冲溶液的p H或POH缓冲方程PH=PKΘa（弱酸）-lgC弱酸/C共轭碱当缓冲比C弱酸/C共轭碱=1时，缓冲溶液的缓冲能力最大。
此时PH=PKΘa（弱酸）求缓冲溶液的PH值？解：由弱酸（碱）及其共轭碱（酸）组成。
以弱酸及其共轭碱构成的缓冲溶液（强酸与过量弱碱反应）为例：弱酸的（解离程度很小）浓度近似为强酸的浓度，共轭碱（没有考虑弱酸中所含有的碱根）的浓度=（弱碱的物质的量-强酸的物质的量）/混合后的总体积，则根据缓冲方程PH=PKΘa（弱酸）-lgC弱酸/C共轭碱即得。
如果再向混合液中加入酸或碱，再求弱酸和其共轭碱的浓度，代入缓冲方程即可。
溶度积与溶解度的关系：知溶解度求溶度积Ksp（生成的离子的乘积）？解：在不考虑离子水解的情况下，AB型Ksp＝s²AB2或A2B型Ksp＝4s³AB3型Ksp＝27s4A2B3型Ksp＝108s5 s是溶解度知溶度积kΘsp求溶解度s？⚠️AB型或AB2型方程不同。
例如：AgCl在0.1mol·L-1的NaCl溶液中溶解度为1.77×10-9mol·L-1。
第四章酸碱平衡和酸碱平衡紊乱
减少
增多
─H─CO─3-
增多
H2CO3
减少
呼吸性酸中毒
(PCO2202↑0/,3/C8 O2CP↑)
呼吸性碱中毒
(PCO2↓,C3O4 2CP↓)
常用检测指标及其意义
❖ pH和H+浓度 ❖ 动脉血CO2分压 ❖ 标准碳酸氢盐和实际碳酸氢盐 ❖ 缓冲碱 ❖ 碱剩余 ❖ 阴离子间隙
血气分 析仪测
出
计算 得出
HA
A- + H+
全血的缓冲系统：
H2CO3/HCO3- HHbO2/HbO2- HHb/HbH2PO4/HPO4- HPr/Pr-
主要缓冲对： H2CO3/HCO3- 53%
HCl+ HCO3- →H2CO3+Cl- 强酸变弱酸
不能缓冲挥发酸
CO2+H2O 由肺排出
缓冲挥发酸： HHbO2/HbO2- HHb/Hb-
pH=7.4
[HCO3-] [H2CO3]
=
20 1
意义：
pH< 7.35 ： 失代偿性酸中毒 pH> 7.45 ： 失代偿性碱中毒
？ 正常范围 ： 无紊乱 代偿性酸碱中毒阶段 某些混合型酸碱中毒 （程度相近）
❖血液pH值主要取决于血浆中 ❖A．H2CO3的浓度 ❖B．HCO3-的浓度 ❖C．CO2的浓度 ❖D．PaCO2 ❖E．[HCO3-]／[H2CO3]的比值
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❖血液缓冲系统以碳酸氢盐缓冲系 统的缓冲能力最强。HCO-3可以 缓冲所有的固定酸，但不能缓冲 挥发酸。挥发酸的缓冲主要靠非 碳酸氢盐缓冲系统，尤其是血红 蛋白缓冲系统。
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❖血液缓冲系统中最重要的是 ❖A．碳酸氢盐缓冲系统 ❖B．磷酸盐缓冲系统 ❖C．血红蛋白缓冲系统 ❖D．血浆蛋白缓冲系统 ❖E．氧合血红蛋白缓冲系统
第四章 酸碱平衡与酸碱滴定法
酸的活度常数、浓度常数与混合常数
H A Ka ，酸的活度常数 HA
[ H ][ A ] K [ HA]
c a
K
M a
H [A ]
[HA]
H A HA HA H A
H A HA HA A
1 HA
[HA] [HA] [H ] c [HA] [A ] [H ] K a
Ka [A ] [A ] 0 A ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱc [HA] [A - ] [H ] K a
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0 1 1
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4.1.2 酸碱反应的平衡常数（Equilibrium constant） 酸碱反应的进行程度用相应的平衡常数大小来衡量。 （1）一元弱酸HA和弱碱A-的解离反应
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（2）水的自递反应
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（3）多元酸碱的解离反应
pK a1 pK b3 pK w pK a 2 pK b 2 pK w pK a 3 pK b1 pK w
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例 在下列各组酸碱组分中，属于共轭酸碱对的是（ (A) H2Ac+-HAc (C) HNO3-NO2 (B) NH2-NH2 (D) H2SO4 –SO42-
）
2002年福州大学研究生入学试题（硕士） 选择题(8)
例 在1mol/L HAc溶液中，欲使H+浓度增大，可采取下列何种方法？ （ (A) 加水 ） (B) 加NaAc (C) 加0.1 mol/LNH3H2O
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第四章酸碱平衡
1.填空题（每空1分，共45分）
（1）根据酸碱质子理论，CO32-是（），其共轭（）是（）；H2PO4-是（），它的共轭酸是（），它的共轭碱是（）；Fe（H20）63+的共轭酸是（）。
在水溶液中能够存在的最强碱是（），最强酸是（）；如果以液氨为溶剂，液氨溶液中的最强碱是（），最强酸是（）。
（2）已知298K时浓度为0.010mol·L-1的某一元弱酸溶液的PH为4.00，则该酸的解离常数等于（）；将该酸溶液稀释后，其PH将变（），解离度α将变（），其将（）。
（3）在0.10 mol· L-1 HAc溶液中，浓度最大的物种是（），浓度最小的物种是（），加入少量的NH4Ac （s）后，HAc的解离度将（），这种现象叫做（）。
（4）在相同体积相同浓度的HAc溶液中和HCl溶液中，所含c（H+）（）；若用同一浓度的NaOH溶液分别中和这两种酸溶液并达到化学计量点时，所消耗的NaOH溶液的体积（），此时两溶液的PH（），其中PH较大的溶液是（）。
（5）25℃时，=1.010-14,100℃时=5.410-13, 25℃时，（HAc）=1.810-5,并且（HAc）随温度变
化基本保持不变；则25℃时，（Ac-）=（），100℃时，（Ac-）=（）；后者是前者的（）倍。
（6）0.10 mol·L-1 Na3PO4溶液中的全部物种有（），该溶液的PH（）7，c（Na+）（）3c （PO43-）；（PO43-）=( )。
（7）向0.10 mol·L-1 NaAc溶液中加入1滴酚酞试液，溶液呈（）色；当将溶液加热至沸腾时，溶液的颜色将（），这是因为（）。
（8）将50.0g的弱酸HA溶解在水中制得100.0ml溶液。
将该溶液分成两份，用NaOH溶液滴定其中的一份至恰好中和，然后与另一份混合，测得溶液的PH=5.30，则该弱酸的K aθ=（）；混合溶液中c（HAc）/c(A-)≈(),当将混合溶液稀释1倍后，其PH（）。
如果在50.0ml稀释前的混合溶液和50.00ml稀释后的混合溶液中均加入1.0ml 0.10 mol·L-1 HCl溶液，前者的PH变化比后者的PH变化（）。
2.选择题（每小题1分，共10分）
（1）以水作溶剂，对下列各组物质有区分效应的是（）。
（A）HCl，HAc，NH3，CH3OH
（B）HI，HClO4，NH4+，Ac-
（C）HNO3，NaOH，Ba（OH）2，H3PO4
（D）NH3，N2H4，CH3NH2，NH2OH
（2）下列溶液中，PH最小的是（）。
（A）0.010mol·L-1 HCl （B）0.010mol·L-1 H2SO4
（C）0.010mol·L-1 HAc （D）0.010mol·L-1 H2C2O4
（3）将PH=4.00的强酸溶液与PH=12.00的强碱溶液等体积混合，则混合溶液的PH为（）。
（A）9.00 （B）8.00 （C）11.69 （D）12.00
（4）下列溶液的浓度均为0.100mol·L-1 ，其PH最大的是（）。
（A）Na2HPO4（B）Na2CO3（C）NaHCO3（D）Na3PO4
（5）下列各种盐在水解不生成沉淀的是（）。
（A）SnCl2（B）NaNO2（C）SbCl3（D）Bi（NO3）3
（6）根据酸碱电子理论，下列物质中不可作为Lewis碱的是（）。
（A）H2O （B）NH3（C）Ni2+ （D）CN -
（7）欲配制PH=9.00的缓冲溶液最好选用（）。
（A）NaHCO3 - Na2CO3（B）NH3·H2O – NH4Cl
（C）NaH2PO4– Na2HPO4（D）HCOONa – HCOOH
3.计算题
（1）将PH为2.53的HAc溶液与PH为13.00的NaOH溶液等体积混合后，溶液的PH为多少？
（2）将0.300 mol·L-1的HCl，0.250mol·L-1的Na2HPO4和0.250mol·L-1的NaH2PO4溶液等体积混合，求溶液中各种离子浓度。
（3）今有2.00L 0.100mol·L-1的Na3PO4和2.00L 0.100mol·L-1的NaH2PO4溶液，仅用这两种溶液（不可再加水）来配制PH为12.500的缓冲溶液，最多能配制这种缓冲溶液的体积是多少？需要Na3PO4和NaH2PO4溶液的体积各是多少？。