北理無機(jī)化學(xué)：第五章 酸堿平衡

第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡(Acid-Base Equilibrium)5.1.1 酸堿電離理論酸堿電離理論5.1.2 酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論5.1 酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論(Proton Theory of Acid-Base)凡是在水中電離產(chǎn)生H+的物質(zhì)是酸。凡是在水中電離產(chǎn)生OH-的物質(zhì)是堿。酸堿反應(yīng)是H+和OH-作用生成水的反應(yīng)。5.1.1 酸堿電離理論酸堿電離理論1.酸堿定義酸堿定義5.1 酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡(Ionization Theory of Acid-Base)（1）對酸堿物質(zhì)的范疇有局限性）對酸堿物質(zhì)的范疇有局限性（2）對酸堿反應(yīng)的范疇有局限性）對酸堿反應(yīng)的范疇有局限性 2.局限性局限性5.1 酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡1.酸堿的定義酸堿的定義 凡是能給出質(zhì)子(H3O+)的物質(zhì)都是酸酸 凡是能得到質(zhì)子(H3O+)的物質(zhì)都是堿堿既能給出質(zhì)子又能得到質(zhì)子的物質(zhì)是兩兩性物質(zhì)性物質(zhì)如如:HClHCl HAC NH HAC NH4 4+Fe(H Fe(H2 2O)O)6 63+3+如如:ClCl-AC AC-CO CO3 32-2-NH NH3 3 Fe(HFe(H2 2O)O)5 5(OH)(OH)2+2+如如:HCO:HCO3 3-,H,H2 2O O5.1 酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡5.1.2 酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論(Proton Theory of Acid-Base)2.酸堿反應(yīng)酸堿反應(yīng)的術(shù)語的術(shù)語l根據(jù)酸堿定義，酸失去質(zhì)子變成堿，堿得到質(zhì)子變成酸共軛關(guān)系。通式酸酸 H+堿堿5.1 酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡酸堿半反應(yīng)l因質(zhì)子得失而相互轉(zhuǎn)化的每一對酸堿共軛酸堿對。共軛酸堿對。(conjugated pair of acid-base)酸總是較堿多一個正電荷，酸堿可以是酸總是較堿多一個正電荷，酸堿可以是分子，陽離子，陰離子。分子，陽離子，陰離子。5.1 酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡H2PO4-H+HPO42-NH4+H+NH3 Fe(H2O)63+H+Fe(H2O)5(OH)2+例如3.酸堿反應(yīng)的實質(zhì)酸堿反應(yīng)的實質(zhì)酸堿反應(yīng)的實質(zhì)是質(zhì)子的轉(zhuǎn)移。是兩個共軛酸堿對共同作用的結(jié)果。是兩個酸堿半反應(yīng)組成一個酸堿總反應(yīng)。5.1 酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡堿堿2+H+酸酸2酸酸1 H+堿堿1酸酸1+堿堿2 酸酸2+堿堿1+）例：例：HAc在水溶液中的解離是一個在水溶液中的解離是一個HAc與與H2O的酸堿反應(yīng)。的酸堿反應(yīng)。酸堿半反應(yīng)酸堿半反應(yīng)酸堿半反應(yīng)酸堿半反應(yīng)共軛酸堿對共軛酸堿對HAc Ac-H2O H3O+共軛酸堿對共軛酸堿對HAc(aq)H+(aq)+Ac-(aq)H2O(l)+H+(aq)H3O+(aq)HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)HAc(aq)H+(aq)+Ac-(aq)總反應(yīng)總反應(yīng)簡寫簡寫例：例：NH3在水溶液中的解離也是一個酸堿反在水溶液中的解離也是一個酸堿反應(yīng)。應(yīng)。酸堿半反應(yīng)酸堿半反應(yīng)H2O OH-酸堿半反應(yīng)酸堿半反應(yīng)NH3 NH4+NH3(aq)+H+(aq)NH4+(aq)H2O(l)H+(aq)+OH-(aq)酸堿總反應(yīng)酸堿總反應(yīng)NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)共軛酸堿對共軛酸堿對共軛酸堿對共軛酸堿對例：鹽類的水解實際上是一個離子的酸例：鹽類的水解實際上是一個離子的酸堿反應(yīng)。堿反應(yīng)。酸堿總反應(yīng)酸堿總反應(yīng)酸堿總反應(yīng)酸堿總反應(yīng)Ac-+H2O HAc+OH-NH4+H2O NH3+H3O+NaAc Na+Ac-H2O(l)NH4Cl NH4+Cl-H2O(l)擴(kuò)大了酸堿物質(zhì)的范疇擴(kuò)大了酸堿反應(yīng)的范疇例：例：HCl與與NH3的反應(yīng)無論是在溶液中還是在氣的反應(yīng)無論是在溶液中還是在氣相中或是在非水溶劑苯中，其實質(zhì)都是質(zhì)子轉(zhuǎn)相中或是在非水溶劑苯中，其實質(zhì)都是質(zhì)子轉(zhuǎn)移，最終生成移，最終生成NH4Cl。HCl+NH3 NH4+Cl-優(yōu)越性：優(yōu)越性：5.2 水的解離平衡和水的解離平衡和pH 5.2.1 水的解離平衡水的解離平衡5.2.2 溶液的溶液的pH(Dissolution Equilibrium of Water and pH)5.2.1 水的解離平衡水的解離平衡1.表達(dá)式表達(dá)式 H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH-(aq)水水的的自身解離平衡自身解離平衡25：Kw=c(H3O+)c(OH-)=1.010-14平衡常數(shù)表達(dá)式平衡常數(shù)表達(dá)式Kw=c(H3O+)c(OH-)簡寫簡寫KW 為水的離子積常數(shù)5.2 水的解離平衡和水的解離平衡和pH 第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡Kw=c(H3O+)/c c(OH-)/c (Ion-product for Water)5.2 水的解離平衡和水的解離平衡和pH 第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡在純水中，在純水中，c(H3O+)與與c(OH-)相等；相等；若在純水中加入某種電解質(zhì)若在純水中加入某種電解質(zhì)(HCl、NaOH)形成稀溶液，形成稀溶液，c(H3O+)c(OH-)，但但c(H3O+)c(OH-)=Kw 的關(guān)系依然成的關(guān)系依然成立。立。2.平衡常數(shù)平衡常數(shù)Kw 的性質(zhì)的性質(zhì)（2）水的離子積常數(shù)不隨濃度變，隨溫度）水的離子積常數(shù)不隨濃度變，隨溫度的升高而增大。的升高而增大。（1）一定溫度下，水中）一定溫度下，水中H3O+濃度與濃度與OH-濃濃度的乘積為一常數(shù)；度的乘積為一常數(shù)；如100純水：Kw=5.4310-135.2 水的解離平衡和水的解離平衡和pH 第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡5.2.2 溶液的溶液的pH 1.定義定義水溶液的pH就是該溶液所含氫離子濃度的負(fù)對數(shù)。5.2 水的解離平衡和水的解離平衡和pH 第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡pOH=-lgc(OH-)pH=-lgc(H3O+)Kw=c(H+)c(OH-)=1.010-14 pKw=pH+pOH=14.0025 C：令令2.性質(zhì)性質(zhì)表示水溶液中酸堿性強(qiáng)弱的標(biāo)度，pH越小，酸性越強(qiáng)。3.范圍范圍僅表示氫離子或氫氧根離子濃度1molL-1以下的溶液的酸堿性。4.應(yīng)用應(yīng)用5.2 水的解離平衡和水的解離平衡和pH 第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡常見液體的常見液體的pH 名名 稱稱 pH 名名 稱稱 pH胃液胃液1.0 2.0唾液唾液6.4 7.5檸檬酸檸檬酸2.4牛奶牛奶6.5醋醋3.0純水純水7.0葡萄汁葡萄汁3.2血液血液7.35 7.45橙汁橙汁3.5眼淚眼淚7.4尿液尿液4.8 7.5氧化鎂乳氧化鎂乳10.6暴露在空暴露在空氣中的水氣中的水5.55.2 水的解離平衡和水的解離平衡和pH 第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡5.3 弱酸弱堿的解離平衡及計算弱酸弱堿的解離平衡及計算5.3.1 一元弱酸的解離平衡及計算一元弱酸的解離平衡及計算5.3.2 一元弱堿的解離平衡及計算一元弱堿的解離平衡及計算5.3.3 多元弱酸的解離平衡及計算多元弱酸的解離平衡及計算5.3.4 鹽溶液的解離平衡鹽溶液的解離平衡及計算及計算(Dissolution Equilibrium and Calculation of Weak Acid and Weak Base)5.3.1 一元弱酸的解離平衡及計算一元弱酸的解離平衡及計算HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)1.解離平衡解離平衡 (Dissolution Equilibrium)Ka：一元弱酸解離常數(shù)(Dissolution Constant of Weak Acid)簡寫簡寫5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡 2.共軛酸堿對共軛酸堿對 Ka、Kb 的關(guān)系的關(guān)系HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)Ac-(aq)+H2O(l)HAc(aq)+OH-(aq)Kb：弱堿的解離常數(shù) (Dissolution Constant of Weak Base)5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡3.意義意義（1）比較酸的相對強(qiáng)弱）比較酸的相對強(qiáng)弱如Ka(甲酸)=1.7710-4 較強(qiáng)的酸較強(qiáng)的酸（2）已知某酸的）已知某酸的Ka，可求共軛堿的可求共軛堿的Kb如Ka(HAc)=1.810-5Ka 越大，酸性越強(qiáng),其共軛堿的堿性越弱，反之亦然。5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡（3）比較共軛酸堿對的相對強(qiáng)弱）比較共軛酸堿對的相對強(qiáng)弱 Ka(乙酸)=1.810-54.計算公式計算公式以HAc為例 c 0 0c-x x x起始濃度/(molL-1)平衡濃度/(molL-1)HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)（條件：c/Ka 500)5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡（2）解離度）解離度（Ka=c2)5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡（1）(Degree of Dissolution)例：計算例：計算298K時時0.10molL-1 HAc 溶液中溶液中H3O+,Ac-HAc,OH-pH,(Ka=1.810-5)。HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)解：解：c(HAc)=0.1-c(H3O+)0.1(molL-1)pH=-lgc(H3O+)=2.895.3.2 一元弱堿的解離平衡及計算一元弱堿的解離平衡及計算 1.解離平衡解離平衡 (Dissolution Equilibrium)Kb(NH3)：一元弱堿的解離常數(shù) (Dissolution Constant of Weak Base)5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH(aq)NH4+(aq)+H2O(l)NH3(aq)+H3O+(aq)Ka Kb =Kw 2.共軛酸堿對共軛酸堿對 Ka、Kb 的關(guān)系的關(guān)系5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡3.意義意義（1）比較堿的相對強(qiáng)弱）比較堿的相對強(qiáng)弱Kb(NH3)=1.810-5Kb(NH2OH)=9.110-9Kb 越大,堿性越強(qiáng),其共軛酸的酸性越弱，反之亦然。Kb（NH3）=1.810-5（2）已知某）已知某堿堿的的Kb，可求共軛酸的可求共軛酸的Ka5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡（3）比較共軛酸堿對的相對強(qiáng)弱）比較共軛酸堿對的相對強(qiáng)弱4.計算公式計算公式條件：(c/Kb 500)5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡（1）（2）例：已知例：已知298K下下0.200molL-1氨水的解離度為氨水的解離度為0.934%,計算溶液中計算溶液中OH-的濃度和氨的解的濃度和氨的解離常數(shù)離常數(shù)Kb。c(OH-)=c(NH3)=0.200 0.934%=1.8710-3 molL-1 解解:=c(OH-)/c(NH3)100%=0.934%5.3.3 多元弱酸的解離平衡及計算多元弱酸的解離平衡及計算1.解離平衡解離平衡(Dissolution Equilibrium)多元酸H3PO4(aq)+H2O(l)H2PO4-(aq)+H3O+(aq)H2PO4-+H2O HPO42-+H3O+5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡酸性強(qiáng)弱酸性強(qiáng)弱 H3PO4 H2PO4-HPO42-Ka1 Ka2 Ka3HPO42-+H2O PO43-+H3O+5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡溶液中溶液中H3O+主要來自第一步解離平衡，主要來自第一步解離平衡，c(H3O+)的計算可按一元弱酸處理。的計算可按一元弱酸處理。PO43-(aq)+H2O(l)HPO42-(aq)+OH-(aq)2.共軛酸堿對共軛酸堿對Ka 、Kb 的關(guān)系的關(guān)系5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡HPO42-(aq)+H2O(l)H2PO4-(aq)+OH-(aq)H2PO42-(aq)+H2O(l)H3PO4(l)+OH-(aq)5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡3.意義意義（3）酸越強(qiáng)，共軛堿就越弱）酸越強(qiáng)，共軛堿就越弱H3PO4 +H2O H2PO4-+H3O+較強(qiáng)酸 弱堿HPO42-+H2O PO43-+H3O+弱酸 較強(qiáng)堿（2）已知已知 Ka1，可求共軛堿的可求共軛堿的Kb3（1）已知）已知Ka1 Ka2 Ka3 ,故多元酸按故多元酸按一元酸處理一元酸處理5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡4.計算公式計算公式以以H2S為例：為例：Ka2=7.110-15H2S(aq)+H2O(l)H3O+(l)+HS-(aq)HS-(aq)+H2O(l)H3O+(l)+S2-(aq)Ka1=1.3210-75.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡故 c(H+)c1(H+)（1）多元弱酸中）多元弱酸中（2）純二元弱酸中）純二元弱酸中（3）混合酸中）混合酸中條件：c(S2-)=Ka2由于 Ka1 Ka2 Ka3與初始濃度無關(guān)5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡例：計算例：計算0.100molL-1H2S溶液中的溶液中的H3O+,OH-,S2-濃度和溶液濃度和溶液pH。（1）c(H3O+)H2S(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+HS-(aq)HS-(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+S2-(aq)解：解：（2）c(OH-)HS-(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+S2-(aq)起始濃度起始濃度/(molL-1)1.1510-4 1.1510-4 0平衡濃度平衡濃度/(molL-1)1.1510-4-x 1.1510-4+x xc(S2-)Ka2=7.110-15(molL-1)（3）c(S2-)例：在飽和例：在飽和H2S溶液中（溶液中（0.1molL-1）加入）加入HCl使?jié)舛葹槭節(jié)舛葹?.1molL-1,計算計算c(S2-)。解：解：5.3.4 鹽溶液的解離平衡鹽溶液的解離平衡及計算及計算1.強(qiáng)酸弱堿鹽強(qiáng)酸弱堿鹽（離子酸）（離子酸）（1）解離平衡）解離平衡 NH4Cl(s)NH4+(aq)+Cl-(aq)H2O(l)NH4+(aq)+H2O(l)NH3(aq)+H3O+(aq)c 0 0起始濃度起始濃度/(molL-1)c-x x x平衡濃度平衡濃度/(molL-1)5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡 5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡（2）計算公式）計算公式NH4+(aq)+H2O(aq)NH3(aq)+H3O+(aq)例：計算例：計算0.10molL-1NH4Cl溶液的溶液的pH和和NH4+的解離度。的解離度。(Kb (NH3)=1.810-5)解解:2.弱酸強(qiáng)堿鹽弱酸強(qiáng)堿鹽NaAc(s)Na+(aq)+Ac-(aq)H H2 2O(l)O(l)（1）解離平衡）解離平衡 5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡Ac-(aq)+H2O(l)HAc(aq)+OH-(aq)起始濃度起始濃度/(molL-1)c 0 0平衡濃度平衡濃度/(molL-1)c-x x x（2）計算公式）計算公式5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡c(Ac-)=0.1-7.510-6 0.1(molL-1)pH=14-pOH=8.88pOH=-lgc(OH-)=5.12解解:例：計算例：計算0.10molL-1NaAc溶液的溶液的c(OH-)，pH和和c(Ac-)。(K a(HAc)=1.810-5)3.酸式鹽酸式鹽例：求例：求0.1molL-1NaHCO3溶液的溶液的pH.解：解：5.3 弱酸弱堿的解離平衡弱酸弱堿的解離平衡.第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡5.4 緩沖溶液緩沖溶液5.4.1 同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)5.4.2 緩沖溶液緩沖溶液(Buffer Solution)在弱酸或弱堿溶液中,加入與其具有相同離子的易溶強(qiáng)電解質(zhì),而使平衡向左移動,弱電解質(zhì)的解離度降低的現(xiàn)象稱為同離子效應(yīng)。1.定義定義5.4 緩沖溶液緩沖溶液第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡5.4.1 同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)(Common Ion Effect)結(jié)果：Ac-濃度增大，平衡左移，HAc解離度減小，酸性減弱，這就是同離子效應(yīng)。HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)加入強(qiáng)電解質(zhì)NaAc(s)Na+(aq)+Ac-(aq)H2O(l)5.4 緩沖溶液緩沖溶液第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡例如在平衡體系中結(jié)果：NH4+濃度增大,平衡左移,NH3解離 度減小，這也是同離子效應(yīng)。NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)NH4Cl(s)NH4+(aq)+Cl-(aq)H2O(l)5.4 緩沖溶液緩沖溶液第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡加入強(qiáng)電解質(zhì)又如在平衡體系中2.計算計算 比較在純0.10molL-1HAc和在0.10molL-1HAc中加入NaAc晶體，使NaAc濃度為0.10molL-1時的c(H3O+)，并做出結(jié)論。解：（解：（1）純）純0.10molL-1HAc5.4 緩沖溶液緩沖溶液第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡（2）在）在0.10molL-1HAc中加入中加入NaAc晶體晶體起始濃度起始濃度/(molL-1)0.1 0.1平衡濃度平衡濃度/(molL-1)0.1-x x 0.1+xHAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)x=Ka =1.810-50.1x0.10c(H3O+)=1.810-5molL-15.4 緩沖溶液緩沖溶液第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡1.定義定義 能抵抗外來少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿或稍加稀釋，而使溶液的pH基本不變的溶液。2.組成組成5.4 緩沖溶液緩沖溶液第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡NH3 NH4+，PO43-HPO42-HAc NaAcHCO3-CO32-H3PO4 H2PO4-弱酸 共軛堿弱堿 共軛酸5.4.2 緩沖溶液緩沖溶液 由于存在大量Ac-，對平衡產(chǎn)生同離子效應(yīng)，平衡左移，HAc解離度減小。緩沖溶液中存在了大量的抗酸成分和大量的抗堿成分。3.原理原理少量少量大量大量加入強(qiáng)電解質(zhì)在平衡體系中HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)大量大量NaAc(s)Na+(aq)+Ac-(aq)H20(l)大量大量5.4 緩沖溶液緩沖溶液第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡若在緩沖溶液中加入少量強(qiáng)酸HCl溶液中的大量的Ac-與H+反應(yīng)，生成解離度很小的HAc。HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)結(jié)果：結(jié)果：c(Ac-)略有減小，c(HAc)略有增加，比值基本不變，c(H3O+)基本不變，pH基本不變。移項5.4 緩沖溶液緩沖溶液第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac-(aq)c(H3O+)略有減少,c(HAc)略有減少；c(Ac-)略有增加，比值基本不變；c(H3O+)基本不變，pH基本不變。結(jié)果：結(jié)果：5.4 緩沖溶液緩沖溶液第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡若在緩沖溶液中加入少量強(qiáng)堿NaOHHAc(aq)+H2O(l)H3O+(l)+Ac-(aq)4.計算計算5.4 緩沖溶液緩沖溶液第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡 由于由于HAc解離度很小解離度很小,加之同離子效應(yīng)加之同離子效應(yīng),使使HAc解解離度更小離度更小,故故c(HAc),c(Ac-)可認(rèn)為是其原始濃度。可認(rèn)為是其原始濃度。例：在例：在50mL的的0.15molL-1NH3，0.2mol L-1NH4Cl 緩沖溶液中緩沖溶液中,加入加入0.1mL、1.0mol L-1的的HCl。計算。計算加入加入HCl溶液前后溶液的溶液前后溶液的pH各為多少？各為多少？解解:未加未加HClc(堿)=c(NH3)=0.15mol L-1c(共軛酸)=c(NH4Cl)=0.2molL-1 pH=14-4.74-0.12=9.14加入加入HCl 由于加入的HCl全部解離產(chǎn)生H+與緩沖溶液中的NH3反應(yīng)生成同數(shù)量的NH4+NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)0.15-0.002 0.2+0.002起始濃度起始濃度/(molL-1)平衡濃度平衡濃度/(molL-1)0.148-x 0.202+x衡量緩沖溶液的緩沖能力大小的尺度稱為緩沖能力。5.緩沖能力緩沖能力(容量容量)濃度：共軛酸堿的濃度要適當(dāng)?shù)拇?，其緩沖能力才能足夠的大。（2）影響因素）影響因素5.4 緩沖溶液緩沖溶液第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡（1）定義）定義(Buffer Capacity)比值：緩沖組分的比值為11，才有最大的緩沖能力，此時pH=pKa。有效緩沖范圍有效緩沖范圍通常比值在1 10 10:1之間有足夠的緩沖能力，此時pH=pKa 1所以：緩沖溶液的pH應(yīng)在緩沖范圍內(nèi)且盡可能接近緩沖溶液的pK a 。5.4 緩沖溶液緩沖溶液第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡最大緩沖容量最大緩沖容量常用的緩沖溶液常用的緩沖溶液弱酸弱酸共軛堿共軛堿pKapH范圍范圍鄰苯二甲酸 鄰苯二甲酸氫鉀 2.881.93.9醋酸醋酸鈉4.753.75.8 磷酸二氫鈉 磷酸氫二鈉7.206.28.2氯化銨氨水9.258.310.2磷酸氫二鈉磷酸鈉12.3 11.313.35.4 緩沖溶液緩沖溶液第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡例：求例：求300mL0.50molL-1H3PO4和和500ml 0.50molL-1NaOH的混合溶液的的混合溶液的pH。解：解：先分析反應(yīng)先分析反應(yīng)生成生成0.15molNaH2PO4余下余下0.10molNaOH生成生成0.10molNa2HPO4余下余下0.05molNaH2PO4得到 H2PO4-HPO42-緩沖溶液。0.15molH3PO40.25molNaOH反應(yīng)反應(yīng)繼續(xù)反應(yīng)繼續(xù)反應(yīng)H2PO4-(aq)+H2O(l)HPO42-(aq)+H3O+(aq)Ka2 =6.210-8c(H2PO4-)=molL-10.05000.800c(HPO42-)=molL-10.1000.800pH=pKa2-lg =-lg6.210-8-lg =7.21+0.30=7.51c(H2PO4-)c(HPO42-)0.05000.100計算：計算：例：若在例：若在50.00mL0.150molL-1NH3(aq)和和0.200molL-1NH4Cl組成的緩沖溶液中，加入組成的緩沖溶液中，加入0.100mL1.00molL-1的的HCl，求加入，求加入HCl前后前后溶液的溶液的pH各為多少？各為多少？解：解：加入加入HCl前前c(B)c(BH+)pH=14 pKb-lg =14-(-lg1.810-5)+lg =9.26+(-0.12)=9.140.1500.200加入加入HCl后后NH3(aq)+H2O(l)NH4+(aq)+OH-(aq)加入加入HCl前濃前濃度度/(molL-1)0.1500.200平衡濃度平衡濃度/(molL-1)0.200+0.0020+xx0.150-0.0020-x加入加入HCl后初始后初始濃度濃度/(molL-1)0.150-0.00200.200+0.0020 x=1.310-5 c(OH-)=1.310-5 pOH=4.89 pH=9.115.5 酸堿指示劑酸堿指示劑5.5.1 組成組成5.5.2 作用原理作用原理5.5.3 變色范圍變色范圍(Acid-Base Indicators)5.5.1 組成組成有機(jī)弱酸或有機(jī)弱堿。5.5 酸堿指示劑酸堿指示劑第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡5.5.2 作用原理作用原理HIn(aq)+H2O(l)H3O+(q)+In-(aq)堿式色堿式色堿式色堿式色酸式色酸式色酸式色酸式色 當(dāng)溶液H+離子濃度發(fā)生變化時，平衡發(fā)生移動，導(dǎo)致指示劑結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使指示劑顏色發(fā)生變化，這就是指示劑的變色原理。5.5 酸堿指示劑酸堿指示劑第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡5.5.3 變色范圍變色范圍HIn(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+In-(aq)若若見堿式色見堿式色pH pK (HIn)+15.5 酸堿指示劑酸堿指示劑第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡若若pH pK (HIn)1變色范圍：pH=pK(HIn)15.5 酸堿指示劑酸堿指示劑第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡若若見酸式色pH=pK (HIn)理論變色點(diǎn)常用的酸堿指示劑常用的酸堿指示劑指示劑指示劑變色范圍變色范圍顏色顏色(酸酸/堿堿)pK (HIn)甲基橙3.1-4.4紅/黃 3.4甲基紅4.4-6.2紅/黃 5.2酚酞8.0-9.6無/紅 9.1溴百里酚藍(lán)6.0-7.6黃/藍(lán)7.35.5 酸堿指示劑酸堿指示劑第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡5.6 酸堿電子理論與配合物5.6.1 酸堿電子理論酸堿電子理論5.6.2 配合物的基本概念配合物的基本概念(Electron Theory of Acid-Base and Coordination Compounds)5.6.1 酸堿電子理論酸堿電子理論凡是能接受電子對的分子、離子物種稱為酸；凡是能給出電子對的分子、離子物種稱為堿。1.酸堿的定義酸堿的定義5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡2.酸堿反應(yīng)的實質(zhì)酸堿反應(yīng)的實質(zhì) 電子接受體與電子給予體之間形成以配位共價鍵結(jié)合的酸堿配合物的反應(yīng)。5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡電子對接受體電子對接受體 電子對給予體電子對給予體 形成配位鍵形成配位鍵 H+OH-H OHCu2+4 NH3 NH3 Cu NH3NH3NH32+酸酸 +堿堿 酸堿配合物酸堿配合物5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡3.酸堿類型酸堿類型所有的金屬陽離子及H+元素原子未達(dá)到8電子結(jié)構(gòu)的分子如BF3、AlCl3能提供電子對的負(fù)離子：F、Cl、I、OH能提供電子對的中性分子：H2O、NH3含雙鍵和共軛體系的化合物：苯路易斯堿：路易斯堿：路易斯堿：路易斯堿：路易斯酸：路易斯酸：路易斯酸：路易斯酸：5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡5.6.2 配合物的基本概念配合物的基本概念1.實驗實驗CoCl3在NH3NH4Cl中，轉(zhuǎn)變?yōu)镃oCl3 6NH3 穩(wěn)定穩(wěn)定 加熱不放出氨氣加熱不放出氨氣Co(NH3)6Cl35.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡有內(nèi)界外界，如：Ag(NH3)2Cl；2.特征特征從溶液中析出配合物時，配離子常與帶有相反電荷的其他離子結(jié)合成鹽，這類鹽稱為配鹽。K3 Fe(C N)6 外層外層內(nèi)層內(nèi)層形形成成體體配配位位原原子子配配體體配配位位數(shù)數(shù)5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡以具有可以接受孤對電子的原子或離子為中心。以一定數(shù)目可以給出電子對的離子或分子為配位體。二者以一定的組成和空間構(gòu)型所形成的化合物稱之為配位化合物。3.定義定義5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡4.組成組成由金屬離子和一定數(shù)目的中性分子或負(fù)離子組成的復(fù)雜離子，如Ag(NH3)2+。由金屬原子和一定數(shù)目的中性分子組成的復(fù)雜分子，如Fe(CO)5。（1）配離子）配離子(Coordination Ion)（2）配位分子）配位分子(Coordination Molecule)5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡含配離子或配位分子的化合物稱之為配位化合物，如 Ag(NH3)2Cl。配合物的形成體、中心體。組成組成：多為金屬離子，也有中性原子，如Ag+。（3）配合物）配合物(Coordination Compounds)（4）中心原子）中心原子(Central Atom)5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡配合物中提供孤對電子的分子或離子。組成組成組成組成：非金屬的負(fù)離子或分子，如NH3。（5）配位體）配位體(Ligand)在配位體中直接與中心原子結(jié)合的原子。組成組成組成組成：鹵素、O、P、S、N、C。（6）配位原子）配位原子(Coordination Atom)配合物中直接與中心原子配位的原子的 總數(shù)，如 Ag(NH3)2+，配位數(shù)為 2。（7）配位數(shù)）配位數(shù)(Coordination Number)5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡中心原子與配位體電荷的代數(shù)和或通過 外界求內(nèi)界，如Ag(NH3)2+單基配位體：NH3 多基配位體H 2C NH 2 NH2 CH2 H 2C NH 2 NH2 CH2Cu2+乙二胺（en）H2NCH2CH2NH2.（8）配離子電荷數(shù)）配離子電荷數(shù)5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡乙二酸根（草酸根）C2O42-乙二胺四乙酸EDTA(Y4-)OOOOCC.=2-OOCH2COOCH2CNCH2CH2NCH2COOCH2COO.4-5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡Ca(EDTA)2或CaY2Ca2+的配位數(shù)為6，配位原子分別是4個O，2個N。5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡配離子電荷配離子電荷 +1 4 0 0中心原子中心原子 Ag+Fe2+Co3+Fe配位體配位體 NH3 CN-NH3 Cl-CO配位原子配位原子 N C N Cl C配位數(shù)配位數(shù) 2 6 6 5Ag(NH3)2+Fe(CN)64-Co(NH3)3Cl3 Fe(CO)5（配位分子）配離子配離子Ag(NH3)2Cl K4Fe(CN)6 Co(NH3)3Cl3 Fe(CO)5配位化合物配位化合物5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡5.分類分類多基配位體以一個或兩個配位原子與同一中心原子配位所形成的環(huán)狀化合物，如Zn(en)22+，en:NH2CH2CH2NH2(乙二胺)。單基配位體和中心原子所形成的配合物，如Ag(NH3)2Cl。（1）簡單配合物）簡單配合物（2）螯合物）螯合物(Chelating Agent)5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡以羰基配位體與金屬形成的一類化合物，如Ni(CO)4。由配位體與多個中心原子所形成的配合物，如(H20)4Fe(OH)2Fe(H2O)44+。（3）多核化合物）多核化合物（4）羰合物）羰合物5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡正離子正離子配離子配離子 某酸某某酸某K4Fe(CN)6 六氰合鐵()酸鉀6.命名命名（1）內(nèi)界與外界）內(nèi)界與外界配離子配離子+簡單負(fù)離子簡單負(fù)離子 某化某某化某Ag(NH3)2Cl 氯化二氨合銀()配離子配離子+復(fù)雜負(fù)離子復(fù)雜負(fù)離子 某酸某某酸某 Cu(NH3)4SO4 硫酸四氨合銅()5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡（2）內(nèi)界之間）內(nèi)界之間配位數(shù)配位體“合”中心原子中心原子氧化數(shù)一、二先離子后中性分子先無機(jī)配體后有機(jī)配體同類配位體：以配位原子元素英文字母排序同配體同配位原子：先少原子配體后多原子以羅馬數(shù)表示5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡例如：先少原子配體后多原子 PtNO2NH3NH2OH(py)Cl 氯化硝基氨羥胺吡啶合鉑（）例如：以配位原子元素英文字母排序 Co(NH3)5H2OCl3 三氯化五氨水合鈷()5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡Co(ONO)(NH3)5SO4例如：例如：配合物命名Cu(NH3)4SO4PtCl(NO2)(NH3)4CO3K2SiF6Zn(NH3)4Cl2Ca2Fe(CN)6NaCo(CO)4K4Ni(CN)4Co(NH3)3(H2O)Cl2Cl硫酸四氨合銅()碳酸氯硝基四氨合鉑()六氟合硅()酸鉀二氯化四氨合鋅()六氰合鐵()酸鈣四羰基合鈷(-)酸鈉四氰合鎳(0)酸鉀氯化二氯三氨水合鈷()硫酸亞硝酸根五氨合鈷()5.6 酸堿電子理論與配合物酸堿電子理論與配合物第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡5.7 配位反應(yīng)與配位反應(yīng)與配位平衡配位平衡5.7.1 配合物的解離常數(shù)配合物的解離常數(shù) 和穩(wěn)定常數(shù)和穩(wěn)定常數(shù)5.7.2 配位平衡的移動配位平衡的移動5.7.3 關(guān)于配合物穩(wěn)定性的關(guān)于配合物穩(wěn)定性的再討論再討論(Coordination Reaction and Coordination Equilibrium)5.7.1 配合物的解離常數(shù)和穩(wěn)定常數(shù)配合物的解離常數(shù)和穩(wěn)定常數(shù)配合物的解離反應(yīng)是分步進(jìn)行的，每步均有其解離常數(shù)。Ag(NH3)2+(aq)Ag(NH3)+(aq)+NH3(aq)Ag(NH3)+(aq)Ag+(aq)+NH3(aq)Kd2Kd1Ag(NH3)2+(aq)Ag+(aq)+2NH3(aq)總解離反應(yīng)Kd5.7 配位反應(yīng)與配位平衡配位反應(yīng)與配位平衡第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡例如1.解離平衡解離平衡(Dissolution Equilibrium)顯然，Kd 越大，配合物越不穩(wěn)定。5.7 配位反應(yīng)與配位平衡配位反應(yīng)與配位平衡第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡總解離常數(shù)（不穩(wěn)定常數(shù)）(Instability Constant)2.配位平衡配位平衡配合物的生成反應(yīng)是配合物解離反應(yīng)的逆反應(yīng)?？偵煞磻?yīng)Ag(NH3)+(aq)+NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)Kf2Ag+(aq)+NH3(aq)Ag(NH3)+(aq)Kf1Ag+(aq)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)Kf5.7 配位反應(yīng)與配位平衡配位反應(yīng)與配位平衡第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡Kf1Kd2=1Kf2Kd1=1KfKd=1Kf 越大，配合物越穩(wěn)定。5.7 配位反應(yīng)與配位平衡配位反應(yīng)與配位平衡第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡總生成常數(shù)（穩(wěn)定常數(shù)）(Stability Constant)例：室溫下，例：室溫下，0.010molL-1AgNO3(s)溶于溶于1.0L 0.030molL-1NH3H2O中（設(shè)體積不變），計中（設(shè)體積不變），計算該溶液中游離的算該溶液中游離的Ag+、NH3和和Ag(NH3)2+的濃的濃度。度。解：解：Kf(Ag(NH3)2+)=1.67107很大，且c(NH3)大，預(yù)計生成Ag(NH3)2+的反應(yīng)完全，生成了0.010molL-1 Ag(NH3)2+，c(Ag+)很小，可忽略不計。Ag+(aq)+2NH3(aq)Ag(NH3)2+(aq)起始濃度起始濃度/(molL-1)0 0.030-0.020 0.010變化濃度變化濃度/(molL-1)x 2x -x平衡濃度平衡濃度/(molL-1)x 0.010+2x 0.010-xx=6.010-6c(Ag+)=6.010-6molL-1c(NH3)=c(Ag(NH3)2+)=0.010molL-10.010-x0.0100.010+2x0.0105.7.2 配位平衡的移動配位平衡的移動1配位平衡和酸堿平衡配位平衡和酸堿平衡4配位平衡之間的轉(zhuǎn)化配位平衡之間的轉(zhuǎn)化2配位平衡和沉淀平衡配位平衡和沉淀平衡*3配位平衡和氧化還原平衡配位平衡和氧化還原平衡*5.7 配位反應(yīng)與配位平衡配位反應(yīng)與配位平衡第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡(Coordination Equilibrium and Acid-Base Equilibrium)(Coordination Equilibrium and Precipitation Equilibrium)(Coordination Equilibrium and Oxidation-Reduction Equilibrium)1配位平衡和酸堿平衡配位平衡和酸堿平衡取代反應(yīng)取代反應(yīng)Fe(C2O4)33-+6H+Fe3+3H2C2O45.7 配位反應(yīng)與配位平衡配位反應(yīng)與配位平衡第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡加入加入HCl3H2C2O4+6H+H2C2O4 H+HC2O4-HC2O4-H+C2O42-5.7 配位反應(yīng)與配位平衡配位反應(yīng)與配位平衡第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡4配位平衡之間的轉(zhuǎn)化配位平衡之間的轉(zhuǎn)化Fe(NCS)63-Fe3+6NCS-Kd =取代反應(yīng)Fe(NCS)63-+6F-FeF63-+6NCS-K =加入加入NaFFeF63-6F-5.7 配位反應(yīng)與配位平衡配位反應(yīng)與配位平衡第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡5.7.3 關(guān)于配合物穩(wěn)定性的再討論關(guān)于配合物穩(wěn)定性的再討論螯合物的穩(wěn)定性螯合物的穩(wěn)定性8.74Ni(NH3)62+18.83Ni(en)32+7.12Cd(NH3CH3)22+10.09Cd(en)22+9.46Zn(NH3)22+10.83Zn(en)22+13.32Cu(NH3)22+20.00Cu(en)22+lgKf簡單配合物簡單配合物lgKf螯合物螯合物5.7 配位反應(yīng)與配位平衡配位反應(yīng)與配位平衡第五章第五章 酸堿平衡酸堿平衡螯合效應(yīng)：螯合效應(yīng)：螯合物比具有相同配位原子的簡單配合物穩(wěn)定。(Chelating Effect)一、酸堿質(zhì)子理論一、酸堿質(zhì)子理論1.酸堿的定義酸堿的定義2.共軛酸堿對和酸堿反應(yīng)的實質(zhì)共軛酸堿對和酸堿反應(yīng)的實質(zhì)二、水的解離平衡和二、水的解離平衡和pH25:Kw =c(H3O+)c(OH-)=1.010-14三、弱酸弱堿的解離平衡及計算三、弱酸弱堿的解離平衡及計算1.一元弱酸的解離平衡及計算一元弱酸的解離平衡及計算2.多元弱酸的解離平衡及多元弱酸的解離平衡及pH計算計算3.鹽溶液的鹽溶液的pH的計算的計算四、四、緩沖溶液緩沖溶液1.同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)2.緩沖溶液的計算緩沖溶液的計算3.配位平衡配位平衡五、酸堿電子理論及配合物五、酸堿電子理論及配合物1.酸堿的定義和實質(zhì)酸堿的定義和實質(zhì)2.配合物的基本概念配合物的基本概念第第5章章第3題 第5題 第7題第8題 第12題第15題 第16題 第19題第21題 第25題（1）（2）第六章第六章 沉淀沉淀-溶解平衡溶解平衡A)0.010molL-1HClB)0.010molL-1H2SO4C)0.010molL-1HAcD)0.010molL-1H2C2O41.下列溶液中，下列溶液中，pH最小的是（最小的是（）2.將將pH=5.00的強(qiáng)酸與的強(qiáng)酸與pH=13.00的強(qiáng)堿溶的強(qiáng)堿溶液等體積混合，則混合溶液的液等體積混合，則混合溶液的pH為（為（）A)9.00B)8.00C)12.70D)5.00A)NaAcB)Na2CO3C)Na2SD)Na3PO43.下列溶液的濃度均為下列溶液的濃度均為0.100molL-1,其中其中c(OH-)最大的是（最大的是（）4.在在1.0LH2S飽和溶液中加飽和溶液中加0.10mL5.0.010molL-1HCl,下列式子正確的是（下列式子正確的是（）B)c(Cl-)1.010-6molL-1C)c(H+)=2c(S2-)5.下列配離子的標(biāo)準(zhǔn)生成常數(shù)下列配離子的標(biāo)準(zhǔn)生成常數(shù) Kf 相對大相對大小的判斷正確的是（小的判斷正確的是（）A)NaHCO3-Na2CO3B)NaH2PO4-Na2HPO4C)HAc-NaAcD)NH3H2O-NH4Cl6.欲配制欲配制pH=9.00的緩沖溶液，最好應(yīng)用的緩沖溶液，最好應(yīng)用的是（的是（）血液的組成及緩沖作用血漿血漿 55%血細(xì)胞血細(xì)胞 45%血漿血漿55%組成及百分比組成及百分比主要作用主要作用水：水：90%轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的溶劑轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的溶劑無機(jī)鹽：無機(jī)鹽：0.9%Na+,K+,Ca2+,Mg2+,Cl-,HCO3-,HPO42-,H2PO4-維持滲透平衡，維持滲透平衡，酸堿平衡，酸堿平衡，調(diào)節(jié)膜的透性調(diào)節(jié)膜的透性血漿蛋白：血漿蛋白：7%9%纖維蛋白質(zhì)纖維蛋白質(zhì)白蛋白白蛋白球蛋白（抗體）球蛋白（抗體）維持滲透平衡，維持滲透平衡，酸堿平衡，酸堿平衡，免疫免疫血液轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)：血液轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)：營養(yǎng)物質(zhì)（如葡萄糖、脂肪酸、維生素）營養(yǎng)物質(zhì)（如葡萄糖、脂肪酸、維生素）代謝廢物代謝廢物呼吸氣體（呼吸氣體（O2和和CO2）激素激素血液的組成及緩沖作用血液的組成及緩沖作用