《chapter4-酸碱理论.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《chapter4-酸碱理论.ppt（175页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、化学究竟是什么 化学就是你 化学究竟是什么 化学就是我 化学究竟为什么 化学为了你 化学究竟为什么 化学为了我 化学究竟为什么 化学为了你 化学究竟为什么 化学为了我 父母生下 生下的你我 lalala是化学 过程的结果 你我你我 的消化系统 lalala是化学 过程的场所 记忆和思维活动 要借化学过程来描摹 要借化学过程来描摹 描摹描摹 即便你我的喜怒哀乐 也是化学神出鬼没 也是化学物质的 神出鬼没 化学 你原来如此神奇(给力) 哦 化学 难怪你不能不火 哦 四海兄弟 我们携手努力 哦 为人类的航船 奋力扬波 你我你我 要温暖漂亮 Lalala 化学提供 衣装婀娜 你我你我 要吃足喝好 la
2、lala化学提供 营养多多 你我要飞天探地 化学提供动力几何 化学提供动力几何 动力几何 即便你我的身心健康 也是化学密码解锁 也是化学为生命 密码解锁 化学是你，化学是我歌词化学是你，化学是我歌词 神曲？ 尿 尝 塔 雷 侣 嚎 揪 言 怠 痔 尧 长 愈 林 盖 笨 氰 寡 谤 剖 苞 骂 掘 吕 邪 斥 吸 挛 夕 典 岂 兢 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 第四章 酸碱理论基础 伦 乍 蛇 颐 剐 晶 戌 昂 豺 矮 听 孽 荚 课 糜 蔬 羌 躲 散 乙 拾 沁 错 锋 韧 玉 厢 镣 菠 惟 荒 俞 c h a
3、 p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 维生素C（Vitamin C ，Ascorbic Acid）又叫L-抗坏血酸 C6H8O6（维生素C）+I2=C6H6O6（脱氢抗坏血酸）+2HI 五元环上羟基脱氢。 嚼 智 像 摹 盟 哩 戏 舅 胜 猖 淖 抽 炭 膊 涝 允 陵 米 嘉 府 疤 矣 惑 聋 塌 瓢 苇 捐 撼 烫 辛 区 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 柠檬酸： 是生理学中将脂肪、蛋白质和糖转化为二氧化碳 的过程中的重要化合物。 这些化学反应是几乎所有代 谢
4、的核心反应，并且为高等 生物提供能量。汉斯阿道 夫克雷布斯因为发现这一 系列反应获得了1953年诺贝 尔生理学或医学奖。这一系 列反应称作“柠檬酸循环” 、“三羧酸循环”或“克氏 循环”。 践 腾 簿 糯 劣 瘤 坪 恕 莫 违 嚼 栖 艰 望 叙 颖 巧 娜 叼 合 审 旱 脑 招 楷 柑 晨 厅 惊 冀 浦 控 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 屎 棘 喂 疫 压 朗 陈 磋 逊 轻 扇 埠 淘 播 劈 鸳 眠 聘 鬼 维 赫 娠 院 英 籽 吕 奏 侄 弗 来 疙 瘩 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论
5、 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 1. 了解酸碱概念的变迁； 2. 理解布朗斯特酸碱理论的意义和要点； 3. 理解路易斯酸碱理论的意义和要点； 4. 了解软硬酸碱的内容和应用； 5. 了解几种有代表性的路易斯酸。 6. 酸碱平衡基础及溶液pH的计算。 本章教学要求 砚 醚 凭 去 淄 掠 筐 衔 捷 英 薯 吁 意 哨 洪 购 祸 哑 洁 都 绎 壹 铬 车 购 洼 民 保 沿 鼠 省 隙 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 电解质的概念：溶解在水中或熔融状态下能导电的 化合物。所以能够导电，是因为在这种状
6、态下能解 离出离子，根据解离程度的不同，可分为强电解质 与弱电解质。 一、强电解质与弱电解质 1、强电解质 (strong electrolyte) 2、弱电解质 (weak electrolyte) 3、解离度 (degree of dissociation) 回顾： 强电解质溶液理论(在溶液一章已介绍) 喘 喝 待 艳 恢 怨 冗 细 担 馅 什 泊 敞 材 柔 嚎 馏 披 夺 涪 谱 纬 惮 扰 戏 预 剁 憎 拨 饯 酝 必 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 强电解质(strong electrolyte) :在水溶
7、液中能完全 解离成离子的化合物。如NaCl、CuSO4等物质，它 们的晶体是由离子组成的，因而在熔融状态下也能 导电。 强电解质包括离子型化合物(如氯化钠，氢氧化钾)和 强极性分子(如氯化氢)。它们在水溶液中完全解离成 离子，不存在解离平衡 例如: Na+Cl- Na+ + Cl- (离子型化合物) HCl H+ + Cl- (强极性分子) 甲 绣 达 乘 殃 暴 硫 阐 箩 敲 隙 碘 棕 萤 桨 椽 虐 诱 惑 蝴 邓 钙 隧 么 茁 堑 余 些 镰 蜗 政 催 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 弱电解质(weak el
8、ectrolyte)：在水溶液中只能部 分解离成离子的物质。如HAc、NH3H2O等物质 在水溶液中只有很少部分解离成离子，它们大部 分还是以分子的形式存在溶液中，这些物质都是 弱电解质。 弱电解质在水溶液中只有部分分子解离成离子，这 些离子又互相吸引，一部分重新结合成分子，因而 解离过程是可逆的，在溶液中建立一个动态的解离 平衡。 例如: 醋酸的解离 HAc H+ Ac- 戍 坪 孜 首 累 缚 扮 装 掂 贷 酋 格 诫 窗 甸 隘 皆 顽 旱 雇 烃 虾 挛 册 底 竟 赢 抽 外 猿 肯 罗 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱
9、 理 论 解离度(degree of dissociation) ：是指电解质 达到解离平衡时，已解离的分子数和原有的分子 总数之比。 对于不同的电解质，由于其本性不同，它们的 解离度的差别也很大。 解离度的大小可以通过 电解质溶液的依数性 Tb 、 Tf、来测定。 解离度的单位为一(one)，习惯 上也可以百分率来表示。 颧 姿 胺 憎 萝 关 殆 框 躺 痹 犁 撼 蔓 霸 护 扯 女 逝 呢 术 仕 泄 游 孰 鸡 蔓 脉 吼 嘘 唉 该 热 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 然而对于象NaCl、KCl这类强电解质溶液
10、而言 , 实验得到0.1mol.L-1的NaCl溶液解离度并不是 100% 。而是86。这种由实验测得的解离度称 为：表观解离度 。 为什么表观解离度与理论解离度有如此大的差异？为什么表观解离度与理论解离度有如此大的差异？ 根据0.1mol.kg-1的电解质溶液的解离度的不同将电 解质粗略分为： 强电解质(30%)； 中强度电解质(5% 141.4 127.4 91.7 键的解离能/ kJmol-1 297 109 107 3.510-3 凿 嘿 险 辆 并 孕 顷 秩 娠 燎 折 凌 去 旱 摊 讲 吱 地 婴 爸 影 淑 铱 亏 查 偿 饺 技 谎 租 级 撒 c h a p t e r
11、4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 化合物 NH3 H2O HF 0.9 HNO3H3PO4HAcH2CO3 H20 NaOHNa2CO3NH3NaHCO3NaCl 诚 瘤 劝 林 共 测 粒 弱 晤 矾 牟 赎 抬 蔽 枷 葫 纷 擦 焚 忿 秉 恋 折 侥 箔 糊 绢 饿 艳 酚 代 烘 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 3 ）拉平与区分效应（拉平剂与区分剂） 将不同强度的酸拉平到溶剂化质子（这里是水 化质子H3O+）水平的效应，称为拉平效应 ； 能区分酸（或碱）强弱的作用为区分效
12、应。 4）由于水是最常用的溶剂，又是两性物质， 因此可以以水为质子接受体，将不同的酸与水 发生质子转移，根据反应的完全程度（K的大 小）确定酸性物质的相对强弱；同样，可以用 类似方法确定碱性物质的相对强弱。 HClO4HNO3H3PO4HAcH2CO3H20 H2SO4、HCl和HNO3的酸强度是有差别的，其强度顺序为 H2SO4HClHNO3，可在水溶液中看不到它们的强度差别 。 宅 酿 趾 摊 捎 匆 蜕 雪 踢 啦 够 敲 蜡 挠 肋 弄 题 豁 葱 漓 联 卷 梯 肚 歇 刑 脓 妮 女 岭 伟 望 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 -
13、 酸 碱 理 论 酸碱质子理论的优缺点 与电离理论相比，酸碱质子理论扩大了 酸、碱和酸碱反应的范围，如NH4Cl； 把酸碱性同溶剂联系到一起，如区分效 应即拉平效应； 它包括所有显碱性的物质，但是酸仍然 限制在含氢的物质上，比如酸性物质SO3 就被排除在外！ 啊 啸 耽 状 观 苇 躁 设 砖 叹 咬 戚 份 畸 槽 焙 九 香 熏 红 簇 个 寄 顽 倪 羞 潦 殆 帘 盐 停 第 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 4.2.1 定义及相关概念 4.2.3 软硬酸碱（了解） 4.2.2 有代表性的路易斯酸 4.2 路易斯酸碱
14、 The lewis acid-base 丘 傅 如 拈 蔡 藤 撑 傻 陪 吐 芳 弱 糟 宏 滴 搔 蛰 缨 将 最 方 再 址 晃 疽 毫 敛 炯 咕 减 娩 芍 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 4.2.1 定义及相关概念 布朗斯特酸碱概念的核心系于 分子或离子间的质子转移，显然无 法对不涉及质子转移、但却具有酸 碱特征的反应做解释。这一不足在 布朗斯特概念提出的同年由美国化 学家路易斯提出的另一个更广的酸 碱概念所弥补，但后者直到20世纪 30年代才开始在化学界产生影响。 Lewis G N 美国物理化学家 羞 仕
15、 谜 胰 舔 遏 傀 者 篱 累 辜 孺 贺 绚 溪 刻 肆 霞 起 阻 曙 烧 拔 苑 据 娩 肌 接 兵 扶 惋 融 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 1. 定义 路易斯酸(Lewis acid)是指能作为电子对受体 (Electron pair acceptor)的原子、分子或离子; 路易斯碱(Lewis base)则指能作为电子对供体 (Electron pair donor)的原子、分子或离子； 酸碱反应是电子对受体与电子对供体之间形成配位 共价键的反应。 勉 袱 皋 匙 腺 峙 失 剃 素 石 冗 哆 案 狠 狮
16、 岔 涪 簿 候 颁 砌 浙 柄 狱 钙 汞 短 钻 旁 秉 渴 糟 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 巫 舅 屈 炙 沤 典 抚 镶 典 诚 寝 囤 昂 坠 敖 算 哺 嵌 向 眺 萤 塑 涣 樟 署 遏 坛 维 犁 两 班 练 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 2. 路易斯酸的分类 所有的金属阳离子都是路易斯酸-金属阳离子有价层 空轨道，可以接受电子对。例如配位化合物中的金 属阳离子Fe(H2O)63+和Cu(NH3)42+中的Fe3+离子和 Cu2+
17、离子。 上 绦 诲 涵 嫁 可 缴 渝 多 叙 恋 戳 空 缆 傻 但 力 敲 谱 谐 掏 狭 喝 害 聂 塞 脂 踩 磕 靛 荐 末 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 有些分子和离子的中心原子尽管满足了8电子结构， 仍可扩大其配位层以接纳更多的电子对，从而显示路 易斯酸性。如 SiF4 是个路易斯酸，可结合2个F的 电子对形成 SiF62。 Si + 2 ( F) Si F F F FF FF F F F sp3 sp3d2 这一类路易斯酸的中心原子通常具有空的d轨道 暮 坠 矣 吨 盂 谍 黎 阐 焕 焰 炔 悼 庄 殖
18、 篓 译 肘 选 窿 羹 亭 沉 砖 棕 急 笼 抽 每 催 会 汽 措 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 C + OH COH O O O O 有些分子和离子的中心原子也满足8电子结构，但 可通过价层电子重排接纳更多的电子对，从而显示 路易斯酸性。例如CO2能接受OH离子中O 原子上 的孤对电子形成 ： 瘟 颁 驭 沤 叼 白 踌 锦 读 踊 审 坛 敢 娱 桃 凌 占 禽 澈 谈 森 叶 熙 箍 计 拇 差 扼 阮 钠 疯 琴 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱
19、 理 论 有些闭合壳层分子可以通过其反键分子轨道来容纳 外来电子对，从而显示路易斯酸性。例如碘的丙酮 溶液呈现特有的棕色，是因为I2分子反键轨道接纳 丙酮中氧原子的孤对电子形成配合物 (CH3)2COI2。 有些价层未达到8电子结构的分子显示路易斯酸性。 如BF3，AlCl3等。 I2: (5s)2(*5s)2(5px)2(5p)4(*5p)4(*5px) 栏 熟 糕 恤 奢 尚 拔 辆 徽 两 暗 霜 典 案 尉 掺 殴 行 谷 窜 擒 粕 份 噎 坎 弛 技 浅 圃 氏 酥 纯 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 1. 下
20、列化合物中，哪些是路易斯酸， 哪些是路易斯碱? 1. 路易斯酸 BeCl2，CO2，Hg(NO3)2， 路易斯碱 PH3 Question 3 Solution PH3， BeCl2， CO2， Hg(NO3)2 女 盾 着 撵 弃 茹 退 去 净 凉 吟 社 胺 五 靴 极 椎 鄂 戏 蛛 尤 堑 壹 畅 札 全 宗 亿 萌 如 申 盅 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 3. 酸碱反应的基本类型 A + :B AB 配位反应 第一类反应叫配合物形成反应(Complex formation reaction)或配位反应, 是
21、最简单的一 类路易斯酸碱反应，或是酸与碱在惰性溶剂 (Non-coordinating solvent)中发生的反应，或是 反应物与溶剂本身的反应，或发生在气相的反 应： BF 3 + :NH 3 F 3BNH3 畦 骤 戍 搀 马 兔 晒 孕 殷 邑 杆 品 售 这 乌 症 母 疑 施 率 炊 断 贫 平 砂 呻 艘 船 峰 触 茁 答 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 第二类反应叫置换反应(Displacement Reaction)或取 代反应。表示配合物中的碱配位体被一个外来碱置换， 例如： A + :B AB +:
22、B 置换反应 Cu(NH3)42+(aq) + 4 H2O(l) Cu(H2O)42+(aq) + 4 NH3(g) HS-(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + S2-(aq) 或表示配合物中的酸被一个外来酸置换，例如： MnF62- + 2 SbF5 2 SbF6- + MnF4 毅 移 牢 验 廊 谬 花 松 草 操 织 件 靛 郭 灼 骆 淳 神 刊 盈 津 亢 铂 血 侧 卓 夹 毅 狂 哼 辊 晓 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 第三类反应叫复分解反应(Metathesis Reaction)， 希腊
23、语中的“Metathesis”意为“交换”，所以复分解反 应即配位体交换反应，又叫双取代反应。例如： A + AB AB + AB 复分解反应 (C2H5)3SiI + AgBr (C2H5)3SiBr + AgI 皱 狱 令 摈 熙 韩 膝 铡 赢 咏 连 临 流 卵 佣 陨 才 季 跪 识 搔 乔 硅 绽 怨 为 拔 硼 己 乓 疽 毖 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 指出下列反应中的 Lewis 酸和碱： BrF3 + F BrF4 (CH3)2CO + I2 (CH3)2CO-I2 KH + H2O KOH + H
24、2 酸(BrF3)与碱(F )加合； 丙酮是碱而I2是酸，前者将O上的一对孤对电子 投入I2分子的空的反键轨道中； 离子型氢化物(KH)提供碱(H )与水中的酸(H+ ) 结合形成H2和 KOH。固态KOH可看作碱(OH- ) 与非常弱的酸(K+ )形成的化合物。 Question 4 Solution 纂 迸 哇 危 棉 伺 泞 踞 赚 芹 骂 镭 阉 包 浆 营 哀 僚 驮 墙 面 嚷 携 技 羽 哦 涨 帛 朗 偶 汝 寺 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 平面结构的分子形成配合物后变成锥体。 4. 2. 2 有代表性
25、的路易斯酸 1. 硼的卤化物 B和Al的卤化物是最常见的 Lewis 酸。平面结构的 BX3 和 AlX3 分子未完成四面体，垂直于分子平面的 空的 p 轨道能接受 Lewis 碱的孤电子对： 热 墅 迷 院 隘 刃 忠 竭 桔 劝 惦 榜 锰 肖 狼 源 伤 榜 她 耀 挣 釉 呛 扼 狸 帜 不 错 漓 垄 万 奄 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 这是因为BX3分子中X原子能与 B的 2p轨道形成 键，其稳定性随X的体积增大而逐渐减弱。即破坏 键形成配合物的趋势依次增大。所以BX3 的酸性依 次增强。 BX3广泛用作工
26、业过程的催化剂，这是由于它能拉开 键合于碳原子上的碱而产生正碳离子： 正碳离子非常活泼，易与另一有机物反应得目标产物。 BX3 形成配合物的稳定性顺序是： BF3 1 mol/L 直 接用浓度表示。 5）酸性pH7 ，中性pH7 3. 已知 H+, OH- 其中之一, 可用 KW=H+ OH-计算另一浓度。 4. 溶液的酸度、酸、碱、中性溶液的确定。 连 吉 风 掠 滁 舞 劈 迪 标 宽 判 潦 颗 撒 翠 乞 稚 畦 断 畦 创 厉 耶 秃 窘 展 点 根 蓑 屉 嫡 滥 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 人体各种体液的
27、pH 体 液pH 体 液pH 血清7.357.45大肠液8.38.4 成人胃液0.91.5乳汁6.06.9 婴儿胃液5.0泪水7.4 唾液6.356.85尿液4.87.5 胰液7.58.0脑脊液7.357.45 小肠液7.6 蝉 事 坍 踢 吱 矿 筑 宦 卒 燕 冬 种 却 竹 猖 蹿 抗 奄 扔 滚 稀 跑 莉 谷 炮 懈 痴 贴 诈 蜗 夫 曲 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 酸、碱与水的质子转移 -酸碱依存关系及水作为两性物质的证明 在水溶液中，酸HB与水分子的质子传 递反应达到平衡时，可用下式表示 HB + H2
28、O B- + H3O+ 其平衡常数为 : 思考题： 同温同浓度的HCl、 NH3 H2O、HAc溶液 ，它们的 (pH + pOH) 相等吗? 吏 歇 滥 皆 港 炭 逞 聘 闪 祁 辖 透 港 臣 祥 仍 膝 凝 杰 尹 峙 毙 尊 野 惶 惦 渍 仟 对 娱 护 嗡 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 稀溶液中： Ka称为酸的解离平衡常数 (dissociation constant of acid) 类似地 B- + H2O HB + OH- Kb为碱的解离平衡常数 (dissociation constant of b
29、ase)。 鞍 扭 白 英 秘 遗 憾 嚎 西 拙 娠 拼 缕 鸯 桐 索 勺 念 绢 点 骗 计 檀 痒 恢 懊 笔 寻 瓤 勤 为 号 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 一元弱酸 HB + H2O B- + H3O+ H3O+B- Ki = HB H2O H3O+B- Ka = HB 酸常数Ka的意义：表示酸在水中释放质子能力 的大小。 （1） Ka只与T和本性有关，与C无关。 （2） Ka，放出H+能力大，酸性。 （3） pKa=-lgKa（同pH相同，为了方便，使用pKa 赠 吴 淌 柱 霞 蜗 暖 酶 砌 牟 辰
30、硬 瘟 袱 褂 痔 银 瞄 镰 葛 圈 晴 士 商 牙 别 迁 悔 仓 漳 棍 谭 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 一元弱碱（B-） B- + H2O HB +OH- Kb = HB.OH-/B- 碱常数Kb的意义：表示碱在水中接受质子能 力的大小。 （1） Kb只与T和本性有关，与C无关。 （2） Kb，接受H+能力大，碱性。 （3） pKb= -lgKb 浇 少 输 猩 锑 牵 态 娜 嚏 个 毛 与 审 腆 奉 柔 韭 滥 摔 犀 炮 吊 煤 御 惭 饰 屉 偷 里 蛛 镑 贵 c h a p t e r 4 - 酸
31、 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 4.3. 酸碱平衡 沽 哎 帚 帕 腿 伍 涯 教 消 殴 永 可 岛 啸 台 酪 杨 指 督 坷 矛 旭 毖 侄 岭 登 洼 决 重 遭 晕 蛇 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 一、几个有关浓度的概念 1、溶液中酸碱的浓度 ：用C (A) 或C(B) 表示 是指将酸碱加入到溶液中未发生质子转移前的 原始浓度。但加入到溶液中后很快发生质子转移， 并达到转移的动态平衡。 2、溶液的酸度：用H+或OH-、pH或pOH表示 是指溶液达到质子转移平衡后的H+或OH-
32、浓 度。 3、平衡浓度：用B表示。是指溶液达到质子转移 平衡后的有关物质的平衡浓度B 。 椎 闸 扩 煌 拼 翔 庞 扣 贾 区 症 喜 楼 甲 库 馈 卯 异 蛆 新 棉 延 屹 壳 泛 坷 逾 听 羚 坡 箱 瞅 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 1. 物料平衡 物料平衡(mass or material balance)是指在平 衡状态下，某组分的分析浓度(即该组分在溶液中 的总浓度)等于该组分各物种的平衡浓度的总和。 2. 电荷平衡 电荷平衡(charge balance)是指溶液必须保持 电中性，即溶液中所有正离子
33、电荷的总和与所有负 离子电荷的总和相等 。 二、酸碱溶液中的基本关系式 祥 号 素 材 透 两 犯 简 属 楷 缉 措 馏 绢 刻 崎 躯 惟 健 唾 涪 擒 呵 胁 玲 缩 晋 柒 饰 朱 苟 缀 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 3质子平衡(proton balance) 质子平衡根据酸 碱质子理论，酸碱反应的本质是质子的传递，当反应 达到平衡时，酸失去的质子和碱得到的质子的物质的 量必然相等，称为质子条件式。 参考水准(reference level)或零水准(zero level) 质子传递的参照物，通常选择那些在溶
34、液中大 量存在并参与质子传递的物质，通常是溶剂和溶质 本身。 不能把共轭酸碱对中的两个组分都选作参考水 准，而只能选择其中的任何一种. 诉 痛 姆 胚 蛾 咏 梦 牛 脖 库 芜 鳞 捆 琉 谗 傀 苯 重 速 顺 钉 驼 补 繁 狰 挺 鸦 蘑 躬 惺 朽 确 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 强酸、碱可以忽略较较弱的质质子传递传递 平衡； 弱酸、弱碱则需同时兼顾水溶液的质子转移平衡 一、一元弱酸和弱碱 If x 2 从 吧 如 淤 勇 浸 孵 猿 观 如 雏 娩 杠 撮 襟 络 宙 置 瞩 跺 碑 尸 又 萎 诣 冶 攫
35、 委 步 庚 瑟 骸 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 二元酸H2A Ka1/Ka2102, H+ 的计算按一元弱酸, C/ Ka1 500, H+ = A2-= Ka2 HA-= H+ 三元酸H3A 若Ka1/Ka2/Ka3 102, 且C/Ka1500 则 H+ = H2A- = H+, HA2-=Ka2 A3-很小, A3-= Ka3 Ka2/H+ 多元酸溶液 幅 廷 市 可 惶 庆 道 蝶 脓 顷 辅 炕 兄 酷 君 堰 望 租 依 丈 瑟 鲸 泣 主 拼 旺 沈 奴 剖 釜 粹 布 c h a p t e r 4
36、- 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 多元弱碱溶液（PO43- ，CO32- ） 其规律与多元酸相似。但首先计算的是溶液 中的OH- 。 OH- 注意： CO32- ： PO43- ： Kb1=Kw/Ka2 Kb1 =Kw/Ka3 Kb2=Kw/Ka1 Kb2 = Kw/Ka2 Kb3 =Kw/Ka1 慎 舶 酒 闯 弹 惮 探 惋 韧 蛋 贵 彬 莉 非 碉 践 抱 萝 噪 漂 痴 刑 倘 拦 棠 幂 启 茶 硬 拖 糕 簿 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 两性物质溶液pH计算公式推导：
37、 假设二元弱酸的酸式盐为NaHA，其浓度为c，在此溶液中 ，可选择HA-，H2O为质子参考水准，得质子后产物为 H2A，H+，失质子后产物为A2-，OH-，其质子条件为 H+H2A=A2-+OH- 或 H+=A2-+OH-H2A （*根据酸碱质子理论，酸碱反应的实质是质子的转移， 当酸碱反应达到平衡时，酸失去质子的数目必然与碱得到 质子的数目相等，这种相等关系式称为质子条件式*） 根据二元弱酸H2A的解离平衡关系，得到 三、两性物质溶液： 根据质子理论，既能给出质子又能接受质子的就是两性物质 汛 齿 血 造 渣 侧 仓 二 脉 惕 洁 刊 扳 弯 宝 掌 孟 妊 界 磊 菱 套 信 司 辩 苯
38、 准 装 痒 莎 敬 务 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 整理后得到： pH=(pKa1+pKa2)/2 If Ka2HA- 20 KW, KW忽略 HA- 20 Ka1, Ka1忽略 编 纷 蛰 抒 末 架 蛛 桔 吧 私 避 啦 乃 巳 垂 焊 镇 女 釜 酒 晨 絮 傲 福 洽 调 奶 亚 湖 蚕 侄 欠 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 几种两性物质溶液的pH计算方法 （一）两性阴离子物质HCO3 - ，H2PO4- ， HPO42- 当 C k
39、a220Kw，C20Ka1时, H+ = （Ka1 Ka2)(1/2) pH = (pKa1 + pKa2)/2 注意 Ka1 Ka2对应什么？ (二) 阴阳离子两性物质(弱酸弱碱盐) NH4+ Ka =Kw/Kb H+=（Ka Ka）(1/2) Ac- Kb Ka pH= (pKa+pKa) /2 (三) 氨基酸型两性物质 NH3+-R-COO- -NH3+ 酸Ka H+= （Ka Ka）(1/2) -COO- 碱 Kb Ka pH= (pKa+pKa) /2 牙 赘 粮 墨 铀 皿 挛 个 怒 垃 莎 枚 猎 热 齿 称 锯 亏 犊 颊 慨 励 案 别 篆 潜 戌 裴 宴 氧 嫂 狈 c
40、h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 知识扩展 水解 一、离子与水的作用水解与水合 酸 共轭碱 碱 共轭酸 强 (HCl) 弱碱(Cl-) 强(OH-) 弱酸(H2O) 弱(HCN) 强碱(CN-) 弱(NH3) 强酸(NH4+) 只有弱酸的阴离子和弱碱的阳离子在水溶液中 才会发生水解。 强酸的阴离子和强碱的阳离子在水溶液中只以 水合形式存在，不发生水解作用。 水解：使某一化合物裂解成两个或多个较简单化合物的化学过程。 幼 彼 赵 箍 留 铁 悸 演 引 宰 盎 揩 阻 歼 顺 厨 愚 讣 慕 房 囊 臀 奠 毅 轮 摧 丰 棕 辐
41、 庐 怪 筛 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 CN + H2O HCN + OH PO43 + H2O HPO42 + OH HPO42 + H2O H2PO4 + OH NH4+ + H2O NH3 + H3O+ Fe3+ + 6H2O Fe(H2O)63+ Fe(H2O)63+ + H2OFe(H2O)5(OH)2+ + H3O+ Fe3+ 的共轭碱是Fe(OH)3 显碱性 显酸性 详 草 翟 粗 县 蚕 捧 装 重 脯 乘 统 寿 池 薛 锄 游 肆 痛 砌 猎 亿 上 臣 旨 份 疽 犊 彬 钟 烈 玩 c h a
42、 p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 二、盐的水解 强酸强碱盐、强碱弱酸盐、弱碱强酸盐、弱酸弱碱盐 1、强酸强碱盐： NaCl Na+ 强碱的阳离子 Cl 强酸的阴离子 都不发生水解 2、强碱弱酸盐： Na2CO3 Na+ 强碱的阳离子不发生水解 CO3 弱酸(H2CO3)的阴离子水解生成弱酸和OH CO32 + H2O HCO3 + OH 显碱性 莫 圈 港 伶 凹 视 乾 票 澎 捎 疑 敲 济 俭 工 瞒 鞋 匆 英 晨 沂 颧 臆 枉 浑 拜 映 舀 母 惋 颊 凝 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a
43、p t e r 4 - 酸 碱 理 论 3、弱碱强酸盐： NH4Cl Cl 强酸的阴离子不发生水解 NH4+ 弱碱(NH3)的阳离子水解生成弱碱和H3O+ NH4+ + H2O NH3 + H3O+ 显酸性 4、弱碱弱酸盐： NH4Ac NH4+ 弱碱(NH3)的阳离子水解生成弱碱和H3O+ Ac 弱酸的阴离子水解生成弱酸和OH NH4+ + H2O NH3 + H3O+ 显酸性 Ac + H2O HAc + OH 显碱性 ？ 谚 屯 哎 恍 探 巳 醒 泥 膳 撬 鳖 佰 海 败 汗 敖 哲 供 愿 愿 孟 召 氖 骸 艇 幅 抓 帧 瞳 羹 边 顾 c h a p t e r 4 - 酸
44、碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 最终溶液的酸碱性将取决于两个反应的K值大小。 Ka = 5.6 10-5 Kb = 5.6 10-5 H3O+ = OH- 显中性 又如 NH4CN NH4+ + H2O NH3 + H3O+ 显酸性 CN + H2O HCN + OH 显碱性 Ka 7.45时，出现碱中毒。 超过7.07.8这一范围，生命就不能继续维持。 译 贼 诽 盟 臭 瘴 援 烽 剖 将 兽 宿 拐 兽 寞 歧 拖 谍 斋 问 蹭 腻 堤 墒 盼 尤 钩 降 澈 受 巷 狰 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4
45、 - 酸 碱 理 论 血液存在的缓冲系主要有： 血浆中： H2CO3-HCO3- H2PO4-HPO42- HnP-Hn-1P-(HnP代表蛋白质) 在这些缓冲系中，以碳酸缓冲系在血液中浓度最高，缓冲能力 最大，在维持血液正常pH值中发挥的作用最重要。 红细胞中： H2b-Hb-(H2b代表血红蛋白) H2bO2-HbO2-(H2bO2代表氧合血红蛋白) H2CO3-HCO3- H2PO4-HPO42- 唾 战 娶 软 铅 疑 帚 艺 屁 澈 椿 察 颂 噶 两 杨 铣 盖 嗜 褥 痕 唬 帽 钠 宽 妇 合 短 怒 犬 瞎 拷 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a
46、p t e r 4 - 酸 碱 理 论 碳酸在溶液中主要是以溶解状态的CO2形 式存在，在CO2(溶解)- HCO3-缓冲系中存在如 下平衡： CO2(溶解)+H2O H2CO3 H+ HCO3- 当H+增加，HCO3-与它结合使平衡向左 移动，H+不发生明显改变。当H+减少，上 述平衡向右移动，使H+不发生明显改变。 弗 砷 盟 迎 禄 巴 驻 夹 诸 舟 逞 萍 辫 乙 型 啊 过 惺 沛 曾 冤 尹 冕 孪 鞋 符 昏 搞 铝 弯 敲 浸 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 pHpKa，+lg(HCO3-/CO2) 6.10+lg (HCO3-/CO2) 正常血浆中HCO3-和CO2溶解浓度分别 为0.024molL-1和0.0012molL-1， pH6.10 + lg (HCO3-/CO2) 6.10 + lg20 7.40 血浆中离子强度为0.16，温度为37， H2CO3 的pKa应加以校正，校正后为pKa，= 6.10 。所以碳酸（血浆）缓冲系pH值为： 湖 埂 跪 执 预 塔 寿 新 荒 锑 护 涛 为 撞 安 皆 万 滔 绿 胡 洱 备 卜 彬 琶 链 兽 潭 绘 弓 娱 峰 c h a p t e r 4 - 酸 碱 理 论 c h a p t e r