第5章--酸、碱和配合物及水溶液中的平衡1

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1、第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡本章要点本章要点 酸碱理论（电离理论，质子理论）酸碱理论（电离理论，质子理论）酸碱酸碱pH计算（最简式）计算（最简式）缓冲溶液缓冲溶液 配合物的结构、命名、异构配合物的结构、命名、异构 沉淀平衡和移动沉淀平衡和移动第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡第第5章章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡酸、碱和配合物及水溶液中的平衡第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡5.1 酸碱理论及其发展酸碱理论及其发展（1）阿仑尼乌酸碱电离理论）阿仑尼乌酸碱电离理论 Arrhenius指出，在水溶液中指出，在水溶液中电离产生阳离子电离产生阳离子H+的化合物称为的化合物称为酸酸

2、；电离电离产生产生阴离子阴离子OH-的化合物称为的化合物称为碱碱。酸碱中和反应的实质是：酸碱中和反应的实质是：H+OH-H2O 第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡OHHKw14100.1wK2222时，纯水的离子积常数为时，纯水的离子积常数为lgpHOHlgH lgOH pp 14OHH pp水的电离水的电离第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡丹宁酸丹宁酸丹宁酸是带给喝咖啡者牙齿或咖啡杯上棕丹宁酸是带给喝咖啡者牙齿或咖啡杯上棕色渍迹的重要原因，因为他是酸性的，所色渍迹的重要原因，因为他是酸性的，所以很容易用碱性的洗涤剂洗去。以很容易用碱性的洗涤剂洗去。第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平

3、衡电离度电离度()：已电离的分子数和溶质分子总数之比。已电离的分子数和溶质分子总数之比。从理论上说从理论上说:强电解质在水中完全电离，强电解质在水中完全电离，1;弱电解质部分电离，弱电解质部分电离，1。溶液中原电解质分子数分子数溶液中已电离的电解质第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡电离常数电离常数:在弱电解质溶液中，存在着已电离的弱电解在弱电解质溶液中，存在着已电离的弱电解质的离子和未电离的弱电解质分子之间的平衡质的离子和未电离的弱电解质分子之间的平衡：HA H+A-aHAKH A 电离常数（电离常数（Ka、Kb）的意义）的意义:数值的大小可以定量的衡量弱酸（碱）的相对数值的大小可以定量的

4、衡量弱酸（碱）的相对强弱，强弱，KKa2a2KKa3a3，所以可，所以可以以以以K Ka1a1为标志来说明酸的强弱为标志来说明酸的强弱+334241+2824422+313443H POH+H PO7.52 10H POH+HPO6.23 10HPOH+PO2.20 10aaakkk第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡 电离常数是一种平衡常数。电离常数是一种平衡常数。K值愈大，表示电值愈大，表示电离程度愈大。离程度愈大。电离常数与溶液的浓度基本无关，但电离度却电离常数与溶液的浓度基本无关，但电离度却随浓度的减少而明显增大，即在一定的温度下，随浓度的减少而明显增大，即在一定的温度下，电离平衡可

5、以移动，电离度可以改变。电离平衡可以移动，电离度可以改变。电离常数与电离度的讨论电离常数与电离度的讨论第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡与与c c及及KaKa的关系及变化！的关系及变化！第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡 电离理论的电离理论的优点优点和不足之处：和不足之处：（1 1）实用，尤其对大多数的以水为溶剂的）实用，尤其对大多数的以水为溶剂的体系；体系；（2）有定量的标志有定量的标志K Ka a(K(Kb b)；（3 3）仅限于水溶液体系；）仅限于水溶液体系；（4 4）忽略了酸碱对立统一的规律。）忽略了酸碱对立统一的规律。第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡（2）酸碱质子理论）

6、酸碱质子理论1923年，年，Bronsted和和Lowrey各自提出：各自提出：凡能凡能给出质子给出质子的分子或离子都是的分子或离子都是酸酸凡能凡能与质子结合与质子结合的分子或离子都是的分子或离子都是碱碱酸是质子的给予体；碱是质子的接受体。酸是质子的给予体；碱是质子的接受体。HAc(分子酸分子酸)、NH4+(阳离子酸阳离子酸)、HCO3-(阴离子酸阴离子酸)共轭酸共轭碱共轭酸共轭碱第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡一些常见的共轭酸碱对：一些常见的共轭酸碱对：第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡酸碱反应实际上是质子的传递过程：酸碱反应实际上是质子的传递过程：水 解离 解酸1酸2碱1碱2HA

7、c+H2OH3O+Ac-H2O+NH3NH4+OH-离 解酸1酸2碱1碱2HAc+OH-H2O+Ac-H3O+NH3NH4+H2O水 解1.H1.H2 2O O扮演的角色？扮演的角色？2.2.质子理论适合的范围？质子理论适合的范围？质质子子自自递递反反应应第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡（3）Lewis 酸碱电子理论酸碱电子理论 酸：凡是酸：凡是接收电子对接收电子对的物质；的物质；如：如：H+、Na+、BF3等。等。碱：凡是碱：凡是给出电子对给出电子对的物质。的物质。如：如：OH、CN、NH3、F等。等。酸碱反应不再是酸碱反应不再是H+和和OH-的中和，而是碱性物质的中和，而是碱性物质提

8、供电子对与酸性物质生成配位共价键的反应。提供电子对与酸性物质生成配位共价键的反应。BF3 F BF4Ag Cl AgCl第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡优点：以电子对的接受和给予来说明酸碱优点：以电子对的接受和给予来说明酸碱 的属的属性和酸碱反应，摆脱了体系必须有性和酸碱反应，摆脱了体系必须有H和和OH-原原子的限制，也不受溶剂的约束，是最广范的酸子的限制，也不受溶剂的约束，是最广范的酸碱理论；碱理论；缺点：缺点：过于笼统，酸碱性的强弱不易掌握，过于笼统，酸碱性的强弱不易掌握，相对强度没有统一的标度。另外，将相对强度没有统一的标度。另外，将Ag+、Cu2+等视为酸，不容易接受。等视为酸，

9、不容易接受。第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡酸碱理论的总结酸碱理论的总结三种酸碱理论学习的要点：三种酸碱理论学习的要点：酸碱的定义；酸碱的定义；酸碱反应的实质；酸碱反应的实质；各种酸碱的适应范围；各种酸碱的适应范围；各种酸碱理论的优缺点及实用性。各种酸碱理论的优缺点及实用性。*以下的讨论以酸碱的质子理论为基础，并借以下的讨论以酸碱的质子理论为基础，并借用电离理论中的电离常数。用电离理论中的电离常数。第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡5.2 酸、碱在溶液中的行为酸、碱在溶液中的行为 1.酸碱的电离平衡酸碱的电离平衡 酸碱的强弱取决于物质给出质子或接受质子酸碱的强弱取决于物质给出质子或接

10、受质子能力的强弱。能力的强弱。给出质子的能力愈强，酸性就愈强；反之就给出质子的能力愈强，酸性就愈强；反之就愈弱。愈弱。同样，接受质子的能力愈强，碱性就愈强；同样，接受质子的能力愈强，碱性就愈强；反之就愈弱。反之就愈弱。第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡共轭酸碱对的关系共轭酸碱对的关系 第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡共轭酸碱对的共轭酸碱对的Ka和和Kb之间存在着一定的之间存在着一定的关系关系HAc+H2OH3O+AcHAcAcHKaHAc+OH Ac+H2OAcHAcOHKbOHHAcHAcOHHAcAcHKKba KaKb Kw 1014或 Kb awKK pKb pKw pKa

11、第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡H3A +H2OH3O+H2AKa2Ka3Kb2Kb1Kb3H2A+H2OH3A +O HH2A+H2OH3O+H A2H A2+H2OH2A+O H H A2+H2OH3O+A3A3+H2OH A2+O HKa1123321abababwKKKKKKH OH K多元酸、碱多元酸、碱第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡lgpHOHlgH lgOH pp 14OHH pp酸度酸度:氢离子的浓度氢离子的浓度141.0101.0H时 酸性溶液：酸性溶液：pHpH7 7，HH+1010-7-7 中性溶液：中性溶液：pHpH7 7，HH+1010-7-7 碱性溶液

12、：碱性溶液：pHpH7 7，HH+1010-7-7第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡1)1(2ccccKa初始浓度初始浓度(mol.L(mol.L-1-1)c c 0 0 0 0平衡浓度平衡浓度(mol.L(mol.L-1-1)c-c-c c c c c c HA H+A-2.pH2.pH计算计算 一元弱酸（碱）一元弱酸（碱）：电离浓度电离浓度(mol.L(mol.L-1-1)c c c c c c 电离常数电离常数电离理论电离理论1)1(2ccccKb第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡2cKacKa稀释定律稀释定律11 0.1c,10-4时，当aK1)1(2ccccKa2cKbcKb

13、酸酸碱碱第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡依电离理论可得：依电离理论可得：cpKHpHcKcHaalg2121lgcpKOHpOHcKcOHbblg2121lgpOHpH14稀释定律的适用范围？稀释定律的适用范围？第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡例求例求HNO3浓度为浓度为1.010-4 mol.dm-3溶液的溶液的pH值。值。0.4)100.1lg(HlgH4p解解：例求例求NaOH浓度为浓度为-3溶液的溶液的pH值。值。解解：13)OHlg(14OH14Hpp举例强酸、强碱举例强酸、强碱第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡弱酸弱碱 20.00ml 0.1mol/dm20.00m

14、l 0.1mol/dm3 3 HAHAC C的水溶液的水溶液 pHpH值是多少？值是多少？（KaKaHACHAC=1.76=1.7610 10-5-5）解：是解：是弱酸溶液弱酸溶液1.0HAcc88.21.01076.1lg5HAcacKpHlg如何得来？如何得来？第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡 对于一般的弱酸（碱）体系：对于一般的弱酸（碱）体系：水溶液中平衡条件为：水溶液中平衡条件为：HH+=A=A-+OH+OH-由由KaKa、KwKw关系得关系得 ：两个近似：忽略水的贡献；两个近似：忽略水的贡献；HA=CHA=C0 0 HKwHHAKaHKwHAKaH00lgaaHK CpHK C

15、 第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡20.00ml 0.1mol/dm20.00ml 0.1mol/dm3 3 HAHAC C的水溶液当加入的水溶液当加入20.00ml 20.00ml 0.1mol/dm0.1mol/dm3 3的的NaOHNaOH溶液后，混合液的溶液后，混合液的PHPH值是多少？值是多少？（KaKaHACHAC=1.76x10=1.76x10-5-5 ）解：加入强碱与酸形成解：加入强碱与酸形成NaAc,NaAc,完全电离为完全电离为AcAc-,-,溶液中有：溶液中有：是是弱碱溶液弱碱溶液：200.10.052020AcC14510lglg0.055.271.76 10wA

16、caKCK 73.827.51414pOHpHlgbAcpOHK C 第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡例例 HAc在在293K时时Ka1.7510-5，求下列各浓度，求下列各浓度HAc溶溶液的液的H+和电离度：和电离度：(1)0.10M;(2)0.01M;(3)1.010-5M。解解：(1)%3.11.01075.1103.11.01075.15135cKlmolcKHaa(2)%2.401.01075.1102.401.01075.15145cKlmolcKHaa对对(1)和和(2)，c/Ka400，所以可应用稀释定律。，所以可应用稀释定律。第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡(3)

17、%71%100101.724)(162cHlmolcKKKHaaa如果应用稀释定律如果应用稀释定律(近似公式近似公式)，会有如下结果：，会有如下结果：clmolcKHa1555103.1101075.1第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡H2SH+HS-HS-H+S2-)298(101.9821KSHHSHKa)298(101.11222KHSSHKa一级电离：一级电离：二级电离：二级电离：多元弱酸多元弱酸多元弱酸、弱碱多元弱酸、弱碱第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡21aaKKcKHa11bOHK c多元弱碱多元弱碱为什么可以如上近似？为什么可以如上近似？第5章 酸、碱和配合物及水溶液

18、中的平衡3.同离子效应同离子效应 因为同离子的存因为同离子的存在而使弱酸（碱）在而使弱酸（碱）的电离度减小的的电离度减小的效应效应平衡移平衡移动原理。动原理。由于第一级电离由于第一级电离出的出的H大大抑制大大抑制了第二级、第三了第二级、第三级电离，所以，级电离，所以，多元酸碱以第一多元酸碱以第一级电离为主。级电离为主。00200000000,0(),()aaAAAaaAHAAccKc KcHAAccccccHHKKcc第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡5.3 缓缓 冲冲 溶溶 液液 同离子效应同离子效应：在弱电解质中，加入含有相同离子的易溶的强在弱电解质中，加入含有相同离子的易溶的强电解质

19、，可使弱电解质的电离度降低。电解质，可使弱电解质的电离度降低。缓冲溶液缓冲溶液弱酸和弱酸盐弱酸和弱酸盐(弱碱和弱碱盐弱碱和弱碱盐)的混合溶液的的混合溶液的pH值能在一定范围内不因少量稀释或外加少量强值能在一定范围内不因少量稀释或外加少量强酸或强碱而发生显著变化。酸或强碱而发生显著变化。5.3.1 缓冲溶液的定义及组成缓冲溶液的定义及组成（1）同离子效应及其对平衡体系的影响）同离子效应及其对平衡体系的影响+-+-HAc H+AcNaAcNa+Ac 第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡溶液的缓冲性第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡（2）缓冲溶液的组成）缓冲溶液的组成如果在弱酸溶液中同时存在该

20、弱酸的共轭如果在弱酸溶液中同时存在该弱酸的共轭碱，或弱碱溶液中同时存在该弱碱的共轭碱，或弱碱溶液中同时存在该弱碱的共轭酸，则就构成缓冲溶液，能使溶液的酸，则就构成缓冲溶液，能使溶液的pH值控值控制在一定的范围内。一般可以分为三种类型：制在一定的范围内。一般可以分为三种类型：弱酸及其对应的盐弱酸及其对应的盐 弱碱及其对应的盐弱碱及其对应的盐 多元弱酸的酸式盐及其对应的次级多元弱酸的酸式盐及其对应的次级盐盐 第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡（3）缓冲作用的原理、缓冲容量）缓冲作用的原理、缓冲容量+-HAc H+Ac大量大量-+HAcAcH cKac注意：注意：Ka的选择的选择lglgAcsH

21、AcaccpHpKapKacc分布曲线分布曲线第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡平衡浓度平衡浓度(mol.L(mol.L-1-1)c c酸酸-c c酸酸 c c酸酸 C C碱碱+c c酸酸 )()()()(酸碱酸酸酸碱CCHaCCaCCHHAcAcHKalgacpHpKc共轭碱弱酸100.1cc共轭碱弱酸值从时1apKpH缓冲液的pH计算HA HHA H+A+A-初始浓度初始浓度(mol.L(mol.L-1-1)c c酸酸 0 0 C C碱碱电离浓度电离浓度(mol.L(mol.L-1-1)c c酸酸 c c酸酸 c c酸酸 很小很小缓冲范围缓冲范围第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡

22、缓冲溶液能抵抗稀释缓冲溶液能抵抗稀释但不能过分稀释，否则弱酸的电离度会有变但不能过分稀释，否则弱酸的电离度会有变化影响到浓度比值，导致化影响到浓度比值，导致pHpH值变化。值变化。缓冲能力（缓冲容量）缓冲能力（缓冲容量）缓冲溶液一方将耗尽时，就失去了缓冲能力缓冲溶液一方将耗尽时，就失去了缓冲能力 C C酸酸=C=C碱碱时，缓冲性能最大时，缓冲性能最大缓冲范围和缓冲容量缓冲范围和缓冲容量缓冲能力是无限的吗？缓冲能力是无限的吗？第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡缓冲溶液的选择缓冲溶液的选择 首先应考虑缓冲能力较大的溶液，这需要缓冲首先应考虑缓冲能力较大的溶液，这需要缓冲溶液的浓度要大，常用浓度

23、在溶液的浓度要大，常用浓度在0.1-1mol/dm0.1-1mol/dm3 3的的范围内；范围内；其次要选择其次要选择pKapKa尽可能接近所需要控制的尽可能接近所需要控制的pHpH值的值的缓冲对，这时缓冲容量最大；缓冲对，这时缓冲容量最大；不应对测量有干扰因素；不应对测量有干扰因素；生命体中、生活中的缓冲体系及其重要性生命体中、生活中的缓冲体系及其重要性。第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡缓冲溶液的选择 通常C C酸酸=C=C碱，碱，pH=pKpH=pKa a,目标目标pHpH应与选择的酸碱对中酸的应与选择的酸碱对中酸的pKpKa a大约相等大约相等 调节调节C C酸酸和和C C碱碱比例

24、，溶液比例，溶液pHpH围绕酸的围绕酸的PkPka a变化变化lgacpHpKc共轭碱弱酸第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡 HAc+NaAcpH 46弱酸弱酸（碱）与其（碱）与其共轭碱共轭碱（酸）组成的溶液具有缓冲性（酸）组成的溶液具有缓冲性 NH3 +NH4ClpH 910典型的缓冲溶液第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡5.3.2 常见的缓冲溶液体系和缓冲作用常见的缓冲溶液体系和缓冲作用（1）标准缓冲溶液：）标准缓冲溶液：作为作为pH计的基准溶液测定溶液计的基准溶液测定溶液pH值值（2）控制体系）控制体系pH的缓冲溶液的缓冲溶液（3）生活和生物体内的缓冲作用）生活和生物体内的缓冲作

25、用（4）其他体系的缓冲体系）其他体系的缓冲体系沉淀缓冲体系和沉淀缓冲体系和氧化还原缓冲体系氧化还原缓冲体系第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡农业上农业上土壤中：土壤中：H H2 2COCO3 3-NaHCO-NaHCO3 3和和NaHNaH2 2POPO4 4-Na-Na2 2HPOHPO4 4以及其他有机弱酸及其共轭碱组成复杂的以及其他有机弱酸及其共轭碱组成复杂的缓冲系统，使土壤维持一定的缓冲系统，使土壤维持一定的pHpH值。值。生物学生物学人体的血液中：人体的血液中：H H2 2COCO3 3-NaHCO-NaHCO3 3和和NaHNaH2 2POPO4 4-NaNa2 2HPOHPO

26、4 4使酸碱能保持恒定（使酸碱能保持恒定（pH=7.4pH=7.40.050.05）缓冲液的应用第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡用用HAc+NaAcHAc+NaAc配制配制pH=4.0pH=4.0的缓冲溶液，求所的缓冲溶液，求所需需C CHAcHAc/C/CNaACNaAC的比值。的比值。解解：lgNaAcaHAccpHpKcNaAcHAccclg)1075.1lg(0.4575.5NaAcHAccc所以例第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡试配制一缓冲溶液，能维持试配制一缓冲溶液，能维持pH=10.2pH=10.2左右。左右。解解：应选择的酸的应

27、选择的酸的pKpKa a=10.2=10.2左右左右查表：查表：Ka(NHKa(NH4 4+)=14-Kb(NH)=14-Kb(NH3 3)=14-4.77=9.23 =14-4.77=9.23ClNHOHNHcc423lg77.40.142.10所以可选所以可选 33.9423ClNHOHNHcc所以可选所以可选1.0 mol.l1.0 mol.l-1-1的的mol.lmol.l-1-1的的例第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡20.00ml 0.1mol/dm20.00ml 0.1mol/dm3 3 HAcHAc的水溶液加入的水溶液加入10.00ml 10.00ml 0.1mol/dm0

28、.1mol/dm3 3的的NaOHNaOH溶液后，混合液的溶液后，混合液的PHPH值是多少？值是多少？（KaKaHACHAC=1.76x10=1.76x10-5-5 ）解：加入强碱与酸形成解：加入强碱与酸形成NaAc,NaAc,完全电离为完全电离为AcAc-,-,溶液中有：溶液中有：是是缓冲溶液：缓冲溶液：31.01.010201020 xCHAc31.01.0201010 xCAc75.41lg)1076.1lg(5xHAcNaAcCCpKapHlg第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡pH试纸试纸pH计（酸度计）计（酸度计）酸碱滴定酸碱滴定值的测定第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡溴百里酚蓝溴百里酚蓝酚酞酚酞甲基红甲基红几种常用酸碱指示剂及其在各种pH值下的颜色第5章 酸、碱和配合物及水溶液中的平衡可乐