化學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)質(zhì)子理論酸堿定義與溶液pH的計(jì)算(理實(shí)一體)

1、質(zhì)子理論酸堿定義與溶液質(zhì)子理論酸堿定義與溶液pHpH的計(jì)算的計(jì)算酸堿酸堿理論理論 電離理論電離理論電子理論電子理論 質(zhì)子理論質(zhì)子理論 酸堿共軛關(guān)系酸堿共軛關(guān)系 酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì) 酸堿的強(qiáng)度酸堿的強(qiáng)度理解質(zhì)子酸堿理論：理解質(zhì)子酸堿理論：1 酸堿質(zhì)子理論-2-31) HCOHCO（-232H COHHCO （）433NHHNH （）1 酸堿質(zhì)子理論1.1 酸堿的共軛關(guān)系共軛酸共軛酸 共軛堿共軛堿 + H+ conjugate acid conjugate base proton 酸堿可以是中性分子、陰離子或陽(yáng)離子。酸堿可以是中性分子、陰離子或陽(yáng)離子。同一物質(zhì)在不同的共軛酸堿對(duì)中，可表現(xiàn)

2、出不同的酸堿性。同一物質(zhì)在不同的共軛酸堿對(duì)中，可表現(xiàn)出不同的酸堿性。H2O是酸還是堿？是酸還是堿？1 酸堿質(zhì)子理論1.1 酸堿的共軛關(guān)系-2-31) HCOHCO（-232H COHHCO （）433NHHNH （）酸的離解酸的離解2323HAcHAcHH OH OHAcH OH OAcHAcHAc簡(jiǎn)化：堿的離解堿的離解342324NHHNHH OHOHNHH ONHOH水的自遞水的自遞2322232H OHH OH OHOHH OH OH OOHH OHOH簡(jiǎn)化：中和反應(yīng)中和反應(yīng)2432OHHH OHAcHAcNHOHNHH O1 酸堿質(zhì)子理論1.2 酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)質(zhì)子的轉(zhuǎn)移酸的離解酸的離解

3、HAHAHAHAaaaKa堿的離解堿的離解-2HAOHAAH OOHHAbaaKa1 酸堿質(zhì)子理論1.3 酸堿的平衡常數(shù) 用離解平衡常數(shù)用離解平衡常數(shù)Ka、Kb的大小來(lái)衡量酸堿在水的大小來(lái)衡量酸堿在水溶液中反應(yīng)進(jìn)行的程度。溶液中反應(yīng)進(jìn)行的程度。 水的自遞水的自遞214owHOH H OHOH1.00 10(25 C)Ka aHAcH2OAc-+H3O+51.8010aKNH4+NH3+H2OH3O+105.610aKHS-S2-+H2OH3O+1527.1 10aK強(qiáng)弱順序：強(qiáng)弱順序：HAc NH4+ HS-1 酸堿質(zhì)子理論1.3 酸堿的平衡常數(shù)酸堿的強(qiáng)弱H2OAc-+HAcOH-105.60

4、 10bK51.80 10bKOH-NH4+NH3+H2OOH-HS-S2-+H2O1.41bK強(qiáng)弱順序：強(qiáng)弱順序： S 2- NH3 Ac- 1 酸堿質(zhì)子理論1.3 酸堿的平衡常數(shù)酸堿的強(qiáng)弱HAcH2OAc-+H3O+aHAcKHAcH2OAc-+HAcOH-bOHHAcKAcHOH+abw(H )(A)(HA)(OH )(HA)(A)aaaaK KKaa 1 酸堿質(zhì)子理論1.3 酸堿的平衡常數(shù)對(duì)共軛酸堿對(duì)對(duì)共軛酸堿對(duì) HA-A-wpppabKKK離子的活度離子的活度 a 與濃度與濃度c 通過(guò)活度系數(shù)通過(guò)活度系數(shù) 聯(lián)系起來(lái)聯(lián)系起來(lái)：ac活度活度 a 物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)出的有效濃度物質(zhì)在化學(xué)

5、反應(yīng)中表現(xiàn)出的有效濃度濃度濃度 c c 與物質(zhì)的量直接相關(guān)與物質(zhì)的量直接相關(guān)活度系數(shù)活度系數(shù) ：衡量實(shí)際溶液衡量實(shí)際溶液對(duì)理想溶液的偏離程度，可對(duì)理想溶液的偏離程度，可由方程求出：由方程求出：220.509log11/ 2iiiiZIaIIc Z 離子強(qiáng)度：2 活度與濃度、平衡常數(shù)的幾種形式2.1 活度與濃度a2 活度與濃度、平衡常數(shù)的幾種形式2.2 幾個(gè)概念分析濃度：分析濃度：溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，以溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，以c表示，表示， 單位單位mol/L。平衡濃度：平衡濃度：指在平衡狀態(tài)時(shí)，溶液中存在的各種型體的物質(zhì)指在平衡狀態(tài)時(shí)，溶液中存在的各種型體的物質(zhì) 的量濃度，以

6、的量濃度，以 表示，單位表示，單位mol/L。酸的濃度：酸的濃度：指酸的分析濃度，它包括溶液中已離解的和未離指酸的分析濃度，它包括溶液中已離解的和未離 解酸的總濃度。解酸的總濃度。酸酸 度：度：溶液中已離解的酸的濃度，即溶液中已離解的酸的濃度，即H+(嚴(yán)格講應(yīng)是嚴(yán)格講應(yīng)是 aH+).其大小與酸的性質(zhì)和濃度有關(guān)。酸度較小時(shí)，其大小與酸的性質(zhì)和濃度有關(guān)。酸度較小時(shí)， 常用常用pH表示。表示。分清兩個(gè)概念：酸度和酸的濃度分清兩個(gè)概念：酸度和酸的濃度酸度：酸度： H+, pH計(jì)可測(cè)得酸度。計(jì)可測(cè)得酸度。酸的濃度：可被堿中和的酸的總濃度。酸的濃度：可被堿中和的酸的總濃度。 0.1 mol/L HCl 與

7、與0.1 mol/L HAc 具有不同酸度，相同的具有不同酸度，相同的濃度濃度 。2 活度與濃度、平衡常數(shù)的幾種形式2.2 幾個(gè)概念濃度為濃度為a mol/L 的的 HCl溶液溶液PBEaOHHaaHmol/L101-6時(shí)，）（OHHmol/L102-8時(shí)，）（aaKaawHOHHmol/L101036-8時(shí)，）（整理得整理得0HH2wKa若允許誤差不若允許誤差不5%，有：，有：用同樣的思路可處理強(qiáng)堿體系。用同樣的思路可處理強(qiáng)堿體系。4 酸堿水溶液中pH值的計(jì)算4.1 強(qiáng)酸（堿）溶液忽略水的離解,20) 1 (waaKCK)H(HAHaaaCKK近似式近似式(2) /500, aaCK 忽略酸

8、的離解對(duì)總濃度的影響aaCCAHAwaaKCKH近似式近似式,20)3(waaKCK/500,aaCK aaCKH)p(p21pHaaCK最簡(jiǎn)式最簡(jiǎn)式4 酸堿水溶液中pH值的計(jì)算4.2 一元弱酸（堿）溶液waKKHAH例例2 求求0.1 mol/L 一氯乙酸一氯乙酸 溶液的溶液的pH。 已知已知 Ka = 1.4 10-3。/71500,aaCK ,20waaKCK)H(HAHaaaCKK解解0HH2aaaCKK例例3 求求1.0 10-4 mol/L HCN 溶液的溶液的pH。 已知已知 Ka = 6.2 10-10。解解/500,aaCK ,20waaKCKwaaKCKH例例1 求求0.1

9、0 mol/L HAc 溶液的溶液的pH。 已知已知 pKa = 4.76解解,20waaKCK/500,aaCK 88. 2)00. 176. 42/1)p(p21pH（aaCK例 題定義定義緩沖溶液是指具有穩(wěn)定某種性質(zhì)的溶液體系。緩沖溶液是指具有穩(wěn)定某種性質(zhì)的溶液體系。pHpH緩沖溶液具有穩(wěn)定體系酸度的特性。緩沖溶液具有穩(wěn)定體系酸度的特性。分類(lèi)分類(lèi) 1 1、濃度較大的弱酸或弱堿及其共軛酸堿對(duì)。、濃度較大的弱酸或弱堿及其共軛酸堿對(duì)。2 2、濃度較大的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿。、濃度較大的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿。4 酸堿緩沖溶液4.1 緩沖溶液的定義與種類(lèi)如如HAcNaAc、NH3H2ONH4Cl等等 如如0.1mol

10、/L的的HCl溶液、溶液、0.1mol/L的的NaOH溶液等溶液等 由由Ca mol/L HB 和和Cb mol/L B- 構(gòu)成的共軛酸堿平衡：構(gòu)成的共軛酸堿平衡：BHHBH+BHHBOH-使使pH穩(wěn)定在一個(gè)較窄的范圍。穩(wěn)定在一個(gè)較窄的范圍。 高濃度強(qiáng)酸強(qiáng)堿則是因?yàn)楸旧頋舛却髮?duì)少量的酸或堿的高濃度強(qiáng)酸強(qiáng)堿則是因?yàn)楸旧頋舛却髮?duì)少量的酸或堿的加入不敏感而達(dá)到穩(wěn)定加入不敏感而達(dá)到穩(wěn)定pH pH 值的作用的。值的作用的。HBB- + H+4 酸堿緩沖溶液4.2 緩沖溶液作用機(jī)制+-pH(H ) (OH )cc 允許的量或緩沖容量緩沖容量 在緩沖溶液中加入少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，或者將在緩沖溶液中加入少量強(qiáng)酸或

11、強(qiáng)堿，或者將其稍加稀釋時(shí)，溶液的其稍加稀釋時(shí)，溶液的pH幾乎不變。幾乎不變。 4 酸堿緩沖溶液4.3 緩沖容量和緩沖范圍o 緩沖溶液中緩沖組分的總濃度（即弱酸和它的共軛堿的緩沖溶液中緩沖組分的總濃度（即弱酸和它的共軛堿的濃度之和或弱堿和它的共軛酸的濃度之和）越大，緩沖濃度之和或弱堿和它的共軛酸的濃度之和）越大，緩沖容量就越大。容量就越大。o 同一種緩沖溶液，緩沖組分的總濃度相同時(shí)，弱酸與共同一種緩沖溶液，緩沖組分的總濃度相同時(shí)，弱酸與共軛堿或弱堿與共軛酸的濃度比越接近于軛堿或弱堿與共軛酸的濃度比越接近于1 1，緩沖容量，緩沖容量越大。越大。結(jié)論：影響緩沖溶液緩沖指數(shù)大小的因數(shù)為共軛酸堿對(duì)的結(jié)論

12、：影響緩沖溶液緩沖指數(shù)大小的因數(shù)為共軛酸堿對(duì)的分布分?jǐn)?shù)和緩沖溶液的總濃度。分布分?jǐn)?shù)和緩沖溶液的總濃度。影響緩沖容量的因素的討論影響緩沖容量的因素的討論緩沖范圍緩沖范圍 緩沖溶液所能控制的緩沖溶液所能控制的pH值范圍稱(chēng)為緩沖溶液的值范圍稱(chēng)為緩沖溶液的緩沖范圍。緩沖范圍。 1apHpK1bpOHpK4 酸堿緩沖溶液4.3 緩沖容量和緩沖范圍1）HF-F-，pKa = 3.172.17 4.172）HAc-Ac-， pKa = 4.763.76 5.763）H2PO4-HPO42-，pKa2 = 7.216.21 8.214）Na2B4O7， pKa = 9.188.18 10.185）NH3-NH

13、4+， pKa = 9.258.25 10.2533322274BO2HBO2HO5HOB4 酸堿緩沖溶液4.3 緩沖容量和緩沖范圍baaCCKHabaCCKlgppH最簡(jiǎn)式最簡(jiǎn)式弱酸共軛堿體系弱酸共軛堿體系(HA-A-):lglgaapHpKK-共軛堿A 酸HA弱堿共軛酸體系弱堿共軛酸體系:lgbpOHpK共軛酸堿BHBbWccpKpKpHlg4 酸堿緩沖溶液4.4 緩沖溶液pH值計(jì)算 例例6-4 要配制要配制pH6的的HAc-NaAc緩沖溶液緩沖溶液1000mL，已，已稱(chēng)取稱(chēng)取NaAc100g，問(wèn)需要加濃度為，問(wèn)需要加濃度為15mol/L的的HAc多少毫升？多少毫升？Ka1.8105, MNaAc=53.5g/mol解：解： AHAaccKH 由100c1.87/53.5 1NaACmol L得得 mLHAC7 . 61510001