KJ-酸堿平衡理論(共41張PPT)

第一部分酸堿平衡理論

3.1酸堿平衡的理論基礎

3.2弱酸（堿）溶液的型體分布

3.3溶液中的三大平衡

3.4酸堿溶液中H+濃度計算第三章酸堿滴定法第1頁，共41頁。

3.1酸堿平衡的理論基礎質(zhì)子理論對酸堿的定義：凡是能給出質(zhì)子（H+）的物質(zhì)就是酸

凡是能接受質(zhì)子的物質(zhì)就是堿

共軛酸堿對:如HAc和Ac-

兩性物質(zhì):同一種物質(zhì)在不同的介質(zhì)或反應中具有不同的酸堿性。如HCO3-H2PO42-HPO42-第2頁，共41頁。問題：指出下列酸的共軛堿：

HAc、H2SO4、HCO3-、HS-、NH4+答案：Ac-、HSO4-

、CO32-、S2-、NH3問題：指出下列堿的共軛酸：

H2O、SO32-、HS-

、HCO3-、HPO42-、H2PO4-答案：H3O+(即H+)、HSO3-、H2S

、H2CO3、H2PO4-、H3PO4第3頁，共41頁。酸堿反應的實質(zhì)——質(zhì)子的轉(zhuǎn)移第4頁，共41頁。

酸堿質(zhì)子平衡

1.對于酸的離解：2.對于其共軛堿的離解：

稱為酸堿離解的標準平衡常數(shù)，其數(shù)值大小表明了酸堿離解反應能力的強弱程度。第5頁，共41頁。3.水的質(zhì)子自遞反應：共軛堿標準平衡常數(shù)換算

對于多元弱酸及其共軛堿標準平衡常數(shù)之間換算（以三元酸為例）：第6頁，共41頁。零水準：HAcH2O得失質(zhì)子的數(shù)目作為平衡濃度的系數(shù)，等式兩邊分別用加號連接1mol/L的HAc溶液，0.以表示?兩性物質(zhì)溶液pH的計算若將H2PO4-看作酸，其離解平衡常數(shù)為10-7.零水準：溶液中大量存在，參與了質(zhì)子轉(zhuǎn)移或傳遞反應的物質(zhì)。1mol/L,即總濃度。1酸堿平衡的理論基礎

3.3溶液中的三大平衡

3.零水準：溶液中大量存在，參與了質(zhì)子轉(zhuǎn)移或傳遞反應的物質(zhì)。Ac-OH-

化學反應等溫式，標準吉布斯函數(shù)與標準平衡常數(shù)的關(guān)系。

最早的關(guān)于化學平衡的概念只是實驗事實的總結(jié)，因而得到的是實驗平衡常數(shù)。以K表示，量綱為。在SI和國家標準中不存在K這樣的物理量。

嚴格講，對于實際溶液的反應，在表達式中應使用活度。若不涉及嚴密的理論處理，一般使用相對濃度。第7頁，共41頁。思考題：1已知NH3的離解平衡常數(shù)為10-4.74，求NH4+的離解平衡常數(shù)為多少？若將H2PO4-看作酸，其離解平衡常數(shù)為10-7.2，求其共軛堿的離解平衡常數(shù)。

（H3PO4的三級電離平衡常數(shù)分別為：

）

NH4+的離解平衡常數(shù)為：H2PO4-的共軛堿為HPO42-,HPO42-作為堿時，其離解平衡常數(shù)為：

第8頁，共41頁。

3.2弱酸（堿）溶液的型體分布濃度為0.1mol/L的HAc溶液，0.02mol/LHAc電離HAc以兩種型體存在，HAc和Ac-1．平衡濃度

=0.08mol/L

=0.02mol/L。2．分析濃度=0.1mol/L,即總濃度。3．型體分布系數(shù)用δ表示

第9頁，共41頁。一元弱酸溶液中各型體的分布HA為一元弱酸，在溶液中有兩種型體存在，HA,A-其分布系數(shù)分別為

第10頁，共41頁。影響大小的因素?以

表示?第11頁，共41頁。當時，?當時，?當時，?。例1

，分別計算pH為3.0，4.0，5.0，6.0，7.0時各型體分布系數(shù)。

第12頁，共41頁。pH=4.74的溶液中，HAc的分析濃度為0.2mol/L，求HAc和Ac-的平衡濃度分別是多少？（已知：HAc的電離平衡常數(shù)為：4.74）pH=9.26的溶液中，NH3的分析濃度為0.02mol/L，求NH3型體和NH4+型體的分布系數(shù)分別是多少？(其中，NH3的)課堂練習第13頁，共41頁。多元酸溶液中各型體的分布H2A為二元酸，分析濃度為c，在溶液中存在三種型體H2A、HA-和A2-，其分布系數(shù)分別為2、1和o。上式分子分母同時乘以，變?yōu)榈?4頁，共41頁。同理，并且，2+1+o=1第15頁，共41頁。從圖中可看到，沒有使單獨存在的pH區(qū)間，這也是后面將要談到的為什么草酸不能分步滴定的直觀解釋。當時，，為主要存在形式。當時，為主要存在形式。當時，為主要形式。

草酸的型體分布曲線

第16頁，共41頁。

磷酸的型體分布曲線磷酸各級離解常數(shù)值相差較大，使H2PO4-和HPO42-單獨存在的范圍較寬。只有H2PO4-只有HPO42-第17頁，共41頁。3.3溶液中的三大平衡

物料平衡式在平衡狀態(tài)下某一組分的分析濃度應等于該組分各種型體的平衡濃度之和。其數(shù)學表達式就是物料平衡式。醋酸溶液：草酸溶液：c(H2C2O4)=ceq(H2C2O4)+ceq(HC2O4-)+ceq(C2O42-)第18頁，共41頁。電荷平衡式在平衡狀態(tài)下，正電荷的總量應等于負電荷的總量，溶液總是呈電中性。醋酸溶液

氫氧化鈉溶液碳酸鈉溶液

第19頁，共41頁。質(zhì)子條件式

在平衡狀態(tài)下，酸失去質(zhì)子的總數(shù)與堿得到質(zhì)子的總數(shù)應相等。這種平衡的數(shù)量關(guān)系就是質(zhì)子條件式。

確立零水準建立質(zhì)子條件式寫出得失質(zhì)子后所形成的產(chǎn)物的平衡濃度，分別放在等式的兩邊得失質(zhì)子的數(shù)目作為平衡濃度的系數(shù)，等式兩邊分別用加號連接零水準：溶液中大量存在，參與了質(zhì)子轉(zhuǎn)移或傳遞反應的物質(zhì)。第20頁，共41頁。得：H3O+（H+）零水準：HAcH2O

失：Ac-OH-質(zhì)子條件式:如一元弱酸醋酸水溶液:第21頁，共41頁。得：H3O+(H+)零水準：H2CO3H2O

失：HCO3-CO32-OH-質(zhì)子條件式:如二元弱酸碳酸水溶液:第22頁，共41頁。得：HAcH3O+（H+）零水準：Ac-H2O

失：OH-質(zhì)子條件式:ceq(OH-)/

c?=ceq(H+)/ceq(OH-)=ceq(H+)+ceq(HAc)

如一元弱堿醋酸鈉水溶液:第23頁，共41頁。得：HCO3-H2CO3H3O+（H+）零水準：CO32-H2O

失：OH-質(zhì)子條件式:ceq(OH-)/

c?=ceq(H+)/ceq(OH-)=ceq(H+)+ceq(HCO3-)

+2ceq(H2CO3)

+2H+如二元弱堿碳酸鈉水溶液:第24頁，共41頁。得：H3PO4H3O+（H+）零水準：H2PO4-H2O

失：HPO42-PO43-OH-

質(zhì)子條件式:－H+－2H+－H+

+H++H+兩性物質(zhì)溶液-NaH2PO4溶液:第25頁，共41頁。

HCl=H++Cl-H2O=H++OH-質(zhì)子條件式:HCl水溶液:第26頁，共41頁。

NaOH=Na++OH-H2O=H++OH-質(zhì)子條件式:ceq(OH-)=c(NaOH)+ceq(H+)NaOH水溶液:第27頁，共41頁。強酸和弱酸混合溶液（HCl+HAc）HCl=H++Cl-HAc=H++Ac-H2O=H++OH-質(zhì)子條件式:第28頁，共41頁。強堿和弱堿混合溶液（NaAc+NaOH）質(zhì)子條件式:第29頁，共41頁。3.4酸堿溶液中H+濃度計算一元弱酸溶液pH的計算設為HA溶液，其質(zhì)子條件式為：

一元弱酸pH的精確式。第30頁，共41頁。（1）如果酸不太弱，水的離解≤5%

（2）酸的離解度≤5%得到一元弱酸計算H+濃度的最簡式

第31頁，共41頁。一元弱堿（A-）pH計算最簡式第32頁，共41頁。以二元弱酸H2A為例，其質(zhì)子條件式一般情況下，ceq(OH-)很小，可以略去。二級離解很小時，可以作為一元弱酸處理。

最簡式

多元酸（堿）溶液pH計算第33頁，共41頁。兩性物質(zhì)溶液pH的計算最簡式第34頁，共41頁。1.強堿與弱堿混合液以NaOH與NaAc混合液為例，其質(zhì)子條件式為忽略水電離產(chǎn)生的OH-NaAc離解出的OH-也甚少，最簡式

混合酸和混合堿溶液的pH計算第35頁，共41頁。草酸溶液：c(H2C2O4)=ceq(H2C2O4)+ceq(HC2O4-)+ceq(C2O42-)混合酸和混合堿溶液的pH計算2，求其共軛堿的離解平衡常數(shù)。NH4+的離解平衡常數(shù)為多少？一元弱酸溶液pH的計算為主要存在形式。混合酸和