普通化學(xué)酸堿反應(yīng)市公開(kāi)課獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、第七章 酸堿反應(yīng)主講：李瓊芳10/10/1第七章 酸堿反應(yīng)第1頁(yè)第1頁(yè)本章內(nèi)容第一節(jié) 酸堿質(zhì)子理論第二節(jié) 水溶液中主要酸堿反應(yīng)第三節(jié) 酸堿平衡移動(dòng)第四節(jié) 酸堿緩沖溶液第五節(jié) 強(qiáng)電解質(zhì)溶液簡(jiǎn)介10/10/2第七章 酸堿反應(yīng)第2頁(yè)第2頁(yè)教學(xué)目的酸堿理論：1. 掌握質(zhì)子酸堿、酸堿共軛關(guān)系、酸堿電離常 數(shù)等概念。2. 純熟利用近似辦法計(jì)算酸堿水溶液酸度及 相關(guān)離子濃度。3. 掌握無(wú)機(jī)酸強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)關(guān)系。10/10/3第七章 酸堿反應(yīng)第3頁(yè)第3頁(yè)酸堿平衡移動(dòng)：1. 掌握同離子效應(yīng)、介質(zhì)酸度對(duì)酸堿平衡影響，純熟掌握相關(guān)近似計(jì)算，定性掌握介質(zhì)酸度與酸堿存在型體關(guān)系。2. 理解稀釋作用，理解鹽效應(yīng)。酸堿緩沖溶液

2、：1. 理解緩沖溶液性質(zhì)，理解緩沖作用原理。2. 掌握簡(jiǎn)樸緩沖溶液配制辦法。10/10/4第七章 酸堿反應(yīng)第4頁(yè)第4頁(yè) 酸堿質(zhì)子理論 1887年阿侖尼斯（Arrhenius）酸堿電離理論酸在水溶液中電離出陽(yáng)離子所有是H+物質(zhì)。堿在水溶液中電離出陰離子所有是OH-物質(zhì)。 如： HCl= H+ + Cl- 、 H2O= H+ + OH- NaOH=Na+ + OH- 、 HCO3- = H+ + CO32- 酸堿反應(yīng)（實(shí)質(zhì)）： H+ + OH- = H2O不足：僅限于水溶液中。10/10/5第七章 酸堿反應(yīng)第5頁(yè)第5頁(yè)第一節(jié)酸堿質(zhì)子理論一、質(zhì)子酸堿概念二、酸堿反應(yīng)10/10/6第七章 酸堿反應(yīng)第6

3、頁(yè)第6頁(yè)1923年布朗斯特和勞萊（Brnsted-Lowry）酸堿質(zhì)子理論酸凡能給出質(zhì)子物質(zhì)叫做酸（又稱(chēng)質(zhì)子酸）。堿凡能接受質(zhì)子物質(zhì)叫做堿（又稱(chēng)質(zhì)子堿）。酸 質(zhì)子（H+） + 堿如：HCl = H+ + Cl- NH3 = H+ + NH2- H2O = H + + OH- NH4+ = H + + NH3酸堿共軛關(guān)系和酸堿相對(duì)強(qiáng)弱酸 質(zhì)子（H+） + 堿共軛酸 共軛堿10/10/7第七章 酸堿反應(yīng)第7頁(yè)第7頁(yè)軛10/10/8第七章 酸堿反應(yīng)第8頁(yè)第8頁(yè)二、 酸堿反應(yīng)酸1 + 堿2 = 酸2 + 堿1共軛H+共軛10/10/9第七章 酸堿反應(yīng)第9頁(yè)第9頁(yè)第二節(jié)水溶液中主要酸堿反應(yīng)一、水質(zhì)子自遞

4、反應(yīng)（水電離平衡）二、一元弱酸、弱堿離解 1一元弱酸電離平衡 2一元弱堿電離平衡三、多元弱酸、弱堿離解平衡10/10/10第七章 酸堿反應(yīng)第10頁(yè)第10頁(yè)第二節(jié) 水溶液中主要酸堿反應(yīng)一、水質(zhì)子自遞反應(yīng)H2O(l) + H2O(l) = H3O+(aq) + OH-(aq)平衡時(shí)：通常簡(jiǎn)寫(xiě)為： 稱(chēng)為水離子積。10/10/11第七章 酸堿反應(yīng)第11頁(yè)第11頁(yè)不同溫度下水離子積常數(shù)10/10/12第七章 酸堿反應(yīng)第12頁(yè)第12頁(yè)受溫度影響較小，在常溫下可認(rèn)為 酸性溶液c(H+)c(OH-) c(H+)1.0010-7molL-1 中性溶液c(H+)=c(OH-) c(H+)=1.0010-7molL

5、-1 c(OH-)=? 堿性溶液c(H+)c(OH-) c(H+)1.0010-7molL-1 10/10/13第七章 酸堿反應(yīng)第13頁(yè)第13頁(yè)溶液pH值pH=-logc(H+)類(lèi)似有： pOH=-logc(OH-)pK=-logK 等。因室溫下：因此：-logc(H+) -logc(OH-)= -logKw=14.00 pH + pOH = pKw =14.00 10/10/14第七章 酸堿反應(yīng)第14頁(yè)第14頁(yè)pH值越大，酸性越？pH值越小，酸性越？如： c(H+)=0.1molL-1 c(H+)=0.001molL-1pH=-logc(H+)=1pH=-logc(H+)=310/10/15

6、第七章 酸堿反應(yīng)第15頁(yè)第15頁(yè)二、 弱一元酸、堿離解1. 一元弱酸電離平衡HA (aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + A-(aq)可簡(jiǎn)寫(xiě)為：HA (aq) = H+(aq) + A-(aq)平衡時(shí)：下面以濃度為cHA水溶液為例，討論如何計(jì)算一元弱酸酸度。10/10/16第七章 酸堿反應(yīng)第16頁(yè)第16頁(yè)HA (aq) = H+(aq) + A-(aq)起始濃度/(molL-1) c 0 0平衡濃度/(molL-1) c-c(H+) c(H+) c(A-)忽略水電離時(shí)， c(H+) = c(A-)。10/10/17第七章 酸堿反應(yīng)第17頁(yè)第17頁(yè)精確式準(zhǔn)確式10/10/18第七章

7、 酸堿反應(yīng)第18頁(yè)第18頁(yè)若 ，則 。故有：最簡(jiǎn)式最簡(jiǎn)式10/10/19第七章 酸堿反應(yīng)第19頁(yè)第19頁(yè)例7-1 計(jì)算25時(shí)，0.1 molL-1HAc溶液H+、Ac-和HAc濃度及溶液pH值。解： 用準(zhǔn)確式來(lái)解 用最簡(jiǎn)式來(lái)解10/10/20第七章 酸堿反應(yīng)第20頁(yè)第20頁(yè)c(Ac-) = c(H+) =1.32x10-3 molL-c(HAc) =c -c(H+) = 0.10- 1.32x10-3 0.1 molL-pH = -lgc(H+) = -lg(1.3210 -3) = 2.8910/10/21第七章 酸堿反應(yīng)第21頁(yè)第21頁(yè)2. 一元弱堿電離平衡精確式最簡(jiǎn)式10/10/22第七

8、章 酸堿反應(yīng)第22頁(yè)第22頁(yè)下面以質(zhì)子酸( HA)及其共軛堿(A-)為例，來(lái)推導(dǎo)出共軛酸堿對(duì)強(qiáng)弱定性關(guān)系式。HA + H2O = H3O+ + A-對(duì)于質(zhì)子酸反應(yīng)：其平衡常數(shù)為：10/10/23第七章 酸堿反應(yīng)第23頁(yè)第23頁(yè)A- + H2O = HA + OH-對(duì)于共軛堿反應(yīng)：其平衡常數(shù)為：將兩反應(yīng)相加得：H2O + H2O = H3O+ + OH-其平衡常數(shù)為：10/10/24第七章 酸堿反應(yīng)第24頁(yè)第24頁(yè)由此可見(jiàn)，水溶液中一切共軛酸堿正確電離常數(shù)Ka,Kb之積等于水離子積Kw。Ka越大，則Kb越小；反之亦然。10/10/25第七章 酸堿反應(yīng)第25頁(yè)第25頁(yè)三、 弱多元酸離解以H2S為例

9、：因 遠(yuǎn)遠(yuǎn)不小于是 ，能夠當(dāng)作一元弱酸來(lái)處理。弱多元酸離解10/10/26第七章 酸堿反應(yīng)第26頁(yè)第26頁(yè)例7-2 在室溫時(shí)，飽和H2S水溶液濃度為0.10 molL-1，求該溶液中c(H+) 、 c(S2-)和pH值。解：因pH = -lgc(H+) = -lg(1.1510 -4) = 3.9410/10/27第七章 酸堿反應(yīng)第27頁(yè)第27頁(yè)第三節(jié) 酸堿平衡移動(dòng)一、電離度和稀釋定律 二、同離子效應(yīng) 10/10/28第七章 酸堿反應(yīng)第28頁(yè)第28頁(yè) 介質(zhì)酸度對(duì)酸堿平衡影響HB = H+ + B-10/10/29第七章 酸堿反應(yīng)第29頁(yè)第29頁(yè)10/10/30第七章 酸堿反應(yīng)第30頁(yè)第30頁(yè)0

10、0.20.40.60.81.01.762.763.764.765.766.767.76xpHx(HAc)x(Ac-)醋酸型體分布圖10/10/31第七章 酸堿反應(yīng)第31頁(yè)第31頁(yè)00.20.40.60.81.002468101214xpH磷酸型體分布圖x(H3PO4)x(H2PO4-)x(HPO42-)x(PO43-)10/10/32第七章 酸堿反應(yīng)第32頁(yè)第32頁(yè)一、電離度和稀釋定律設(shè)弱酸HA溶液起始濃度為c，電離度為，則HA(aq) = H+(aq) + A-(aq)起始濃度/(molL-) c 0 0平衡濃度/(molL-)c-c c c10/10/33第七章 酸堿反應(yīng)第33頁(yè)第33頁(yè)當(dāng)

11、 5%時(shí)，1- 1，則有稀釋定律10/10/34第七章 酸堿反應(yīng)第34頁(yè)第34頁(yè)例7-3 在0.10molL-1 HAc溶液中加入NaAc晶體，使其濃度與HAc相同，試計(jì)算該溶液pH值和HAc電離度（固體體積忽略不計(jì)）。解：HAc(aq) + H 2O(l) = H3O+(aq) + Ac-起始濃度/ molL-1 0.10 0 0.10平衡濃度/ molL-1 0.10-x x 0.10+x二、 同離子效應(yīng)10/10/35第七章 酸堿反應(yīng)第35頁(yè)第35頁(yè)pH=-logc(H3O+)= -log(1.7510-5)=4.76(未加入NaAc晶體時(shí)，c(HAc)= 0.10molL-1 HAc溶

12、液電離度為（HAc)=1.3%。）HAc(aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + Ac-(aq)NaAc平衡移動(dòng)在弱電解質(zhì)溶液中，加入與弱電解質(zhì)含有相同離子強(qiáng)電解質(zhì)后，而使弱電解質(zhì)電離平衡向左移動(dòng)，減少弱電解質(zhì)電離度作用，稱(chēng)為同離子效應(yīng)。鹽效應(yīng)（理解）10/10/36第七章 酸堿反應(yīng)第36頁(yè)第36頁(yè)共軛酸堿溶液酸度求算公式HB = H+ + B-10/10/37第七章 酸堿反應(yīng)第37頁(yè)第37頁(yè)第四節(jié)酸堿緩沖溶液一、緩沖溶液構(gòu)成和緩沖原理 二、緩沖溶液配制 三、其它類(lèi)型緩沖溶液 10/10/38第七章 酸堿反應(yīng)第38頁(yè)第38頁(yè) 酸堿緩沖溶液試驗(yàn)現(xiàn)象100mL H2O+0.1mL c(

13、HCl)=1molL-1 HCl ，溶液pH值由 本來(lái)pH=7.0下降為pH=3.0。100mL H2O+0.1mL c(NaOH)=1molL-1 NaOH ，溶液pH 值由本來(lái)pH=7.0上升為pH=11.0。假如在100mL由 c(HAc)= 0.1molL-1 HAc與 c(NaAc)= 0.1molL-1NaAc構(gòu)成混合液中加入0.1mL c(HCl) =1molL-1 HCl或0.1mL c(NaOH) =1molL-1 NaOH，溶液pH值幾乎不變。 原pH=4.76,加鹽酸后為:4.75,加氫氧化鈉后為:4.77一、 酸堿緩沖溶液構(gòu)成和緩沖原理10/10/39第七章 酸堿反應(yīng)第

14、39頁(yè)第39頁(yè) 像這樣由弱酸（或弱堿）及其鹽（即共軛酸堿對(duì)）所構(gòu)成能夠抵抗外加小量酸、堿或稀釋?zhuān)旧韕H值不發(fā)生明顯改變?nèi)芤悍Q(chēng)為緩沖溶液。緩沖溶液使pH值保持基本不變作用稱(chēng)為緩沖作用。緩沖溶液為何有緩沖作用？（請(qǐng)大家思考）10/10/40第七章 酸堿反應(yīng)第40頁(yè)第40頁(yè)以HAc-NaAc緩沖體系為例：HAc(aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + Ac-(aq)NaAc(s) + H2O(l) Na+(aq) + Ac-(aq)較大量 較大量加入少許酸平衡移動(dòng)方向同理加入少許堿后，平衡向右移動(dòng)。緩沖溶液對(duì)酸堿之因此能保持相正確穩(wěn)定性，是依賴(lài)于溶液中有相稱(chēng)大量能用于消耗OH-和H+

15、抗堿成份(HAc)和抗酸(Ac-)成份，通過(guò)平衡移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。10/10/41第七章 酸堿反應(yīng)第41頁(yè)第41頁(yè)緩沖溶液pH值以弱酸及其鹽（NaAc-HAc）所構(gòu)成緩沖溶液為例：HAc(aq) = H+(aq) + Ac-起始濃度/ molL-1 c(酸) 0 c(鹽)平衡濃度/ molL-1 c(酸)-x x c(鹽)+x由于同離子效應(yīng)，HAc電離度很小，有因此：10/10/42第七章 酸堿反應(yīng)第42頁(yè)第42頁(yè)寫(xiě)成通式：兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)得：10/10/43第七章 酸堿反應(yīng)第43頁(yè)第43頁(yè)同理，對(duì)弱堿及其鹽（如NH3-NH4Cl）所構(gòu)成緩沖溶液，其10/10/44第七章 酸堿反應(yīng)第44頁(yè)第44頁(yè)例7-

16、4 在含有濃度均為0.10 molL-1 HAc和NaAc100mL混合溶液中，分別加入2滴1.0 molL-1 HCl和NaOH溶液后，混合溶液pH值有何改變。解： 在未加入酸堿之前溶液pH值為在加入HCl之后，混合液體積為100+0.1(2滴）=100.1 mL10/10/45第七章 酸堿反應(yīng)第45頁(yè)第45頁(yè)HAc(aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + Ac-(aq)起始濃度/ molL-1 0.10+0.001 0 0.10-0.001平衡濃度/ molL-1 0.101-x x 0.099+x 在加入NaOH之后，HAc濃度減少0.001 molL-1 ，而Ac-濃度增長(zhǎng)

17、0.001 molL-1 ，該溶液10/10/46第七章 酸堿反應(yīng)第46頁(yè)第46頁(yè)例7-5 計(jì)算10 mL 0.30 molL-1 NH3與10 mL 0.10 molL-1 HCl混合后溶液pH值。解：HCl + NH3 = NH4Cl 起始濃度/ molL-1 0.010.10/0.02 0.01 0.30/0.02 0 0.05 0.15結(jié)束濃度/ molL-1 0 (0.15-0.05) 0.05 0 0.10 0.05依據(jù)：pH = 14.00 - POH = 9.5510/10/47第七章 酸堿反應(yīng)第47頁(yè)第47頁(yè)緩沖溶液中求pH值公式有時(shí)寫(xiě)為：10/10/48第七章 酸堿反應(yīng)第4

18、8頁(yè)第48頁(yè)緩沖容量通常把能引起1L緩沖溶液原有pH值改變一單位所需外來(lái)酸或堿量稱(chēng)為緩沖容量。二、 緩沖溶液配制在配制緩沖溶液時(shí)，首先應(yīng)依據(jù)所要求pH值選擇適當(dāng)緩沖對(duì)，緩沖對(duì)中酸pKa（或堿pKb）應(yīng)于緩沖溶液pH值（或pOH值）相等或靠近。10/10/49第七章 酸堿反應(yīng)第49頁(yè)第49頁(yè)例7-6 欲配制pH=5.0緩沖溶液，應(yīng)在1L c(HAc)=0.1 molL-1醋酸溶液中加入多少固體NaAc？（假設(shè)加入NaAc后溶液體積不變）解：設(shè)加入x克NaAc。則 x=0.171.0 82=13.94 g10/10/50第七章 酸堿反應(yīng)第50頁(yè)第50頁(yè)例7-7 欲配制中性緩沖溶液，假如用c(Na2

19、HPO4)= 0.1 molL-1Na2HPO4溶液100 mL，應(yīng)加入c(HCl)= 0.1 molL-1HCl多少？解：H3PO4 -H2PO4- 、H2PO4-HPO4 2- 、HPO42-PO43-查表知：pK2(H3PO4)=7.20 ，接于中性（pH=7.0），因此應(yīng)選取：反應(yīng)前n/mmol0.10100 0.10V 0反應(yīng)后n/mmol0.10100 -0.10V 0 0.10V10/10/51第七章 酸堿反應(yīng)第51頁(yè)第51頁(yè)解得： =61.4 mL10/10/52第七章 酸堿反應(yīng)第52頁(yè)第52頁(yè)其它類(lèi)型酸堿緩沖溶液COOHCOOKCOOHCOO-H+COO-COO-+H+H+-

20、H+COOHCOOH鄰苯二甲酸氫鉀pKa1=2.96pKa2=5.4110/10/53第七章 酸堿反應(yīng)第53頁(yè)第53頁(yè)第五節(jié) 強(qiáng)電解質(zhì)溶液10/10/54第七章 酸堿反應(yīng)第54頁(yè)第54頁(yè)選擇題：1.比較兩弱酸酸性強(qiáng)弱時(shí)： 。A 濃度大者酸性必較強(qiáng) B 電離度大者酸性必較強(qiáng)C 電離常數(shù)大者酸性較強(qiáng) D 多元弱酸強(qiáng)于一元弱酸2.在H2S飽和水溶液中，各物質(zhì)濃度關(guān)系正確為 。3.下列陰離子堿性最強(qiáng)是 。4.某一弱酸水溶液，c(H+)為1.410-3，用水稀釋一倍后， c(H+)為 。CBDC10/10/55第七章 酸堿反應(yīng)第55頁(yè)第55頁(yè)5. 在相同溫度下，下列水溶液滲入壓最小是 。 6. 用NaOH中和pH相同等體積HCl溶液和HAc溶液，則NaOH消耗量 。A HCl溶液多于HAc溶液 B HAc溶液多于HCl溶液C 兩溶液相同 D 無(wú)法判斷7. 向醋酸溶液中加入一些醋酸鈉晶體后，會(huì)使HAc 。8. 0.2 molL-1 HAc與0.2 molL-1 NaAc溶液等體積混合后其pH值為 ，如將此溶液再與等體積水混合后，該溶液值為A 2.4 B 4.8 C 7.0 D 9.6ABBB10/10/56第七章 酸堿反應(yīng)第56頁(yè)第56頁(yè)9. 欲配制pH=5.0緩沖溶液。既有下列物質(zhì)選擇哪種適當(dāng)？10/10/57第七章 酸堿反應(yīng)第57頁(yè)第57頁(yè)1.