无机化学酸碱平衡[2]课件.ppt
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- 无机化学 酸碱 平衡 课件
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1、无机化学 酸碱平衡5.1水的离解平衡和溶液的pH值5.1.1水的离解平衡水是一种弱电解质,存在离解平衡H2O+H2O=H3O+OH-或简为 H2O=H+OH-其平衡常数称为水的离子积Kw=H+OH-=cH+/c0 cOH-/c0 295K时,H+=OH-=1.00410-7 Kw=1.010-14(295K时,Kw=1.2710-14)任何水溶液中都存在此关系并可进行计算,但勿将Kw与1.010-14混淆为一。水的离解过程是吸热的(56KJ/mol),故温度升高,Kw也随之增大。0wK(关于经验平衡常数和标准平衡常数:后者是在平衡常数表达式中各浓度或压力项各除以标准浓度或标准压力而得到的,故前
2、者有单位而后者没有。对浓度常数而言,其数值是相同的。为简单起见,后面以经验常数代替标准常数进行计算)5.1.2溶液的pH值即氢离子浓度的负对数pH=-lgH+pH=-lg(cH+/c0)pOH=-lgOH-可见溶液中,pH+pOH=14 *pH7,碱性pH越小酸度越大(高),越大,酸度越低pH变化一个单位,氢或氢氧根离子变化10倍采用pH时,其范围多在014间,其余用摩尔浓度。5.1.3 酸碱指示剂借助颜色改变指示溶液pH值的物质。多是复杂有机分子的弱酸、弱碱,其分子与其电离后的离子呈现不同的颜色。如甲基橙(CH3)2N+=N-NH-SO3-=(CH3)2N-N=N-SO3 红色(醌式)黄色(
3、偶氮)pKa=3.4一般写为 HIn=H+In Ka/H+=In-/HIn通常两物种浓度相差十倍才能观察到明显的颜色变化,故指示剂的变色是一个范围。当Ka=H+时,呈混合色(橙)。可见指示剂的变色区间与其Ka,Kb是直接相关的。常见的见P136又如酚酞 OH OH O O-O-O-=C-OH C C-OH -COO-COO-COO-无色(pKa=9.1)红色(醌式)羧酸盐式5.2弱酸弱碱的离解平衡5.2.1一元弱酸弱碱的电离平衡1.电离常数和电离度弱电解质水溶液中存在其分子与其电离出的离子间的平衡,对弱酸弱碱而言,此平衡常数即其电离(解离)常数,例如一元弱酸 HA=H+A-Ka=H+A-/HA
4、一元弱碱 H2O+B=BH+OH-Kb=BH+OH-/B电离平衡当然是有水分子参加的,但稀溶液中水的浓度几乎不变,一般合并在常数中。P654附录三列出了常见酸碱的电离常数。电离度a:电解质电离达到平衡时,其离解的百分数。即 发生电离的浓度/物质的起始浓度100%2.电离常数与电离度的关系:对一元弱酸、弱碱而言,设其原始浓度为cHA =H+A-平衡时 c(1-a)ca caKa=ca2/(1-a)对于弱电解质,1-a1(c/Ka500)得 Ka=ca2 或 a=称稀释定律它表明了弱电解质电离度与浓度的关系。对此关系式要注意:1.只适用于一元弱酸弱碱,且无同离子存在2.T一定时,Ka不变,c,a,
5、但H+是下降的。cKa/3.影响电离平衡的因素(1)温度:弱电解质电离过程的热效应不大,故温度对平衡常数的影响一般不考虑(T升10K,a降0.05%)(2)同离子效应:在弱电解质溶液中,加入能与该电解质电离出相同离子的强电解质时,会导致弱电解质电离度下降。这可从平衡的移动说明例:试计算在0.1L0.10M的HAc溶液中加入0.02mol的NaAc(s)前后溶液中H+及HAc电离度(1.3410-3,1.34%;9.010-6,0.009%)仅为前者1/150.4.盐效应:在弱电解质溶液中加入其它强电解质时,弱电解质电离度有所增大的现象。其变化一般较小在前面的计算中,实际上是忽略了水的电离.假如
6、所有因素都不可忽略,要考虑到溶液中的两个平衡:物质(物料)平衡MBE(mass balance equation):体系中某一给定组分总浓度等于相关组分浓度之和电荷平衡CBE(charge balance equation):溶液中正负离子电荷总数相等.对一元弱酸(碱)HA(总浓度c)有c=HA+A-及H+=OH-+A-可得H+=(KaHA+Kw)1/2当cKKw时,忽略水的电离,H+=(Ka(c H+)1/2.c/K=500时,进一步近似为H+=(cKa)1/2.而有时,c/K500,但cKKw,此时H+=(cKa+Kw)1/2.例:计算1)0.001M盐酸稀释100000倍后PH(1.05
7、E-7,6.98)2)1.0E-5M的HCN溶液pH(Ka=5.8E-10)(1.26E-7,6.90)5.2.2多元弱酸(碱)的电离平衡多元酸的分步电离:以H2S为例H2S=H+HS-Ka1=1.010-7HS-=H+S 2-Ka2=1.310-13对多元弱酸碱,由于其K1K2K3故溶液中氢离子主要来自第一级电离。可忽略后面电离的氢离子A 溶液中,H+S2-B 无同离子效应时,S2-=K2例:计算0.10M H3PO4溶液中的H+、H3PO4、H2PO4-、HPO42-和PO43-。(Ka1=7.610-3,Ka2=6.310-8,Ka3=4.3510-13)0.024;0.076;0.02
8、4;6.310-8;1.110-18.注意近似计算的原则:可先作近似,所得结果若与忽略项相比相对在5%以内,则近似成立,否则只能求解方程。5.3盐类的水解盐类水解即盐类电离出的离子与水电离的离子作用生成弱电解质的过程。其结果是溶液的PH改变。5.3.1盐的水解平衡1.强碱弱酸盐:水解碱性H2O =H+OH-+)NaAc=Na+Ac-H2O +Ac-=HAc +OH-水解常数 Kh=Kw/Ka(水解度h=c水解/c起始 100%)例:0.10MNaAc溶液的pH及水解度(Ka=1.8E-5)8.9,0.0075%2.2.10面试中问应聘者的问题6、吃了这些表皮含有农药的瓜果,对人会有什么影响?一
9、般情况下,在电话铃响三声之内,一定要把电话筒拿起来。运用心理学进行销售时,我们要本着以客户为中心的顾问式销售的原则,本着对客户的需求进行分析,本着对客户的购买负责任的态度,本着给客户提供一款适合客户需求的汽车的目的,绝不能运用心理学欺骗客户。1 知道地震的含义。首先,要彬彬有礼地介绍自己和你所在的汽车公司,或者你所在的专营店。3、那么,你们在吃瓜果时是拿到手就吃吗?【本讲小结】2.4.5注意文化上的差异2.5.10智力测试客户管理的必要性5.23.2缩减最后面试人选一、谈话导入2.强酸弱碱盐如NH4Cl 水解酸性。Kh=Kw/Kb3.弱酸弱碱盐如NH4Ac其pH决于酸碱相对强弱,其水解相互促进
10、,水解程度高。其 Kh=Kw/(KaKb)例:0.10M NH4Ac水溶液的PH值及水解度7.0,0.56%4.多元弱酸弱碱盐的水解也是分级进行,其第一步远强于后面各步例:计算0.001M Na2S溶液的pH及水解度。(K1=1.010-7,K2=7.110-15)11.0,99.9%多元酸碱的酸式盐,既存在水解又存在电离,近似计算时,可比较其水解及电离常数大小,取大者计算.较精确计算时,仍根MBE及CBE例:H2A-:H+=(K2H2A-+Kw)K1/(K1+H2A-)1/2 一般水解,电离程度均小 H+=(K2c+Kw)K1/(K1+c)1/2 当K1Kw时,=(K1K2)1/2同理,对H
11、A2-,H+=(K2K3)1/2.例计算0.10MNaH2PO4pH(K1K2K3:6.7E-36.2E-8.4.5E-13)(H+=(K2cK1/(K1+c)1/2=1.97E-5,4.70)5.3.2影响水解的因素1.温度上升,Kw增大,而KaKb基本不变,Kh升2.盐溶液浓度减小,水解程度(h)(Kh不变)3.与盐类自身性质有关(K)4.盐的水解伴随pH的改变,故通过控制它可控制水解程度如配制某些溶液时,常加少量酸碱。5.4缓冲溶液5.4.1缓冲溶液的概念能够抵抗少量外加酸碱或(适当)稀释而pH基本保持不变的溶液。常用的缓冲溶液有以下几种1.弱酸及其盐如HAc和NaAc溶液中H+=2.弱
12、碱及其盐如NH3H2O及NH4Cl3.多元酸及其次级盐如磷酸盐体系当然,浓度较大的强酸、强碱可作为缓冲溶液。5.4.2缓冲溶液pH值的计算弱酸及其盐:pH=pKa+lg(cs/ca)弱碱及其盐:pOH=pKb+lg(cs/cb)多元酸及其次级盐:现可以采用近似计算。例:某缓冲溶液组成是1.0M的NH4Cl和NH3H2O,(1)该溶液的pH(2)在50ml该液中加入1.0ml浓度1.0M的NaOH溶液,计算其pH改变。9.267.27 改变0.01而在50ml纯水中,改变5.75.4.3缓冲容量使每升缓冲溶液pH改变1个单位所需加入的酸碱的量(摩尔数)称其缓冲容量对弱酸及其盐,=2.30csca
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