《大學(xué)無機化學(xué)酸與堿學(xué)習(xí)教案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學(xué)無機化學(xué)酸與堿學(xué)習(xí)教案（56頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、會計學(xué)1大學(xué)大學(xué)(dxu)無機化學(xué)無機化學(xué) 酸與堿酸與堿第一頁，共56頁。S.A. Arrehenius 1887年 酸指在水中電離出的陽離子全部(qunb)為H+ H2SO4 = HSO4 - + H+ 堿指在水中電離出的陰離子全部(qunb)為OH- NaOH = Na+ + OH- 中和反應(yīng)的實質(zhì) H+ + OH- = H2OSvante August Arrhenius 瑞典化學(xué)家 局限：狹隘，不能解釋所有物質(zhì)， 如NH4Cl水溶液呈酸性。第1頁/共56頁第二頁，共56頁。（一）酸堿的定義 （1）酸：凡能給出質(zhì)子的分子(fnz)或離子。質(zhì)子給體 （2）堿：凡能接受質(zhì)子的分子(fnz)或

2、離子。質(zhì)子受體 質(zhì)子：H第2頁/共56頁第三頁，共56頁。Lewis的酸堿理論(lln) 了解1理論(lln)要點： 凡可以接受電子對的分子、原子團、離子為酸； 凡可以給出電子對的物質(zhì)為堿。2.酸堿反應(yīng)的實質(zhì)是形成配位鍵的反應(yīng)；3. 堿提供電子對，酸以空軌道接受電子對形成配位鍵。4.3Lewis的酸堿電子理論的優(yōu)缺點：5. 優(yōu)點：一切化學(xué)反應(yīng)都可概括為酸堿反應(yīng)6. 缺點：太籠統(tǒng)(lng tng)，不易掌握酸堿的特性7. 無法判斷酸堿性的強弱美國物理化學(xué)家第3頁/共56頁第四頁，共56頁。 HCl H+ ClHAc H + AcH2CO3 H+ HCO3HCO3 H+ CO32NH4+ H+ N

3、H3H3O+ H+ H2OH2O H+ OHAl(H2O)63+ H+ Al(H2O)5OH2+分子，分子， 分子，分子，陰、陽離子陰、陽離子 陰、陽離子陰、陽離子酸堿半反應(yīng)(fnyng)注：如H2O，HCO3既是酸又是堿，兩性(lingxng)物質(zhì)。鹽也有酸堿性，如Na2CO3，NH4Cl等。 紅藍互為共軛酸堿對Acids protons + Bases第4頁/共56頁第五頁，共56頁。醋酸(c sun)溶液中： 酸堿半反應(yīng)1：HAc H+ + Ac 酸堿半反應(yīng)2：H+ + H2O H3O+ 酸1 堿1 堿2 酸2總反應(yīng)：HAc + H2O H3O+ Ac 酸1 堿2 酸2 堿1 H+ 實質(zhì)

4、：兩對共軛酸堿對之間的質(zhì)子(zhz)（H+）傳遞反應(yīng)。酸堿反應(yīng)的實質(zhì)(shzh)是質(zhì)子的傳遞！第5頁/共56頁第六頁，共56頁。(1) 電離作用:HCl + H2O H3O+ + Cl 酸1 堿2 酸2 堿1 H+ (2) 中和反應(yīng)(fnyng):H3O+ + OH H2O + H2O 酸1 堿2 酸2 堿1 H+ (3) 水解反應(yīng):H2O + Ac HAc + OH 酸1 堿2 酸2 堿1 H+ 第一節(jié) 質(zhì)子(zhz)酸堿概念第6頁/共56頁第七頁，共56頁。v與電離理論(lln)相比，擴大了酸和堿的范圍。如NH4Cl與NaAc，在電離理論(lln)中認(rèn)為是鹽，而質(zhì)子理論(lln)認(rèn)為NH4

5、Cl中的NH4+是酸， NaAc中的Ac-是堿。 酸堿反應(yīng)是質(zhì)子傳遞(chund)過程，符合這種要求的反應(yīng)都可劃歸為酸堿反應(yīng)，從而擴大了酸堿反應(yīng)的范圍。 建立了酸堿強度和質(zhì)子傳遞反應(yīng)的辨證關(guān)系，把酸或堿的性質(zhì)和溶劑的性質(zhì)聯(lián)系起來。第7頁/共56頁第八頁，共56頁。判斷下列(xili)那些是酸，堿和兩性物質(zhì) NH4+， NH3， HCO3-, H2O， HS-， S2-， OH-第8頁/共56頁第九頁，共56頁。第二節(jié) 酸堿反應(yīng)(fnyng)第9頁/共56頁第十頁，共56頁。一、水的質(zhì)子(zhz)自遞平衡ccKwOHOH325純水，Kw110-14（1）離子(lz)積mol/L101101714

6、wKH+ = OH = H2O H+ + OH + H+ + H2O H3O+ H2O + H2O OH + H3O+ CCKOHHW1Lmol1cWKKW 與溫度有關(guān) OHHWK第10頁/共56頁第十一頁，共56頁。第11頁/共56頁第十二頁，共56頁。HA + H2O H3O+ + A 可簡寫(jinxi)為HA H+ + A 平衡常數(shù)cccK/HA/A/Ha1Lmol1cHAa,KaK酸度常數(shù)，acidity constant弱酸(ru sun)第12頁/共56頁第十三頁，共56頁。B + H2O BH+ + OH 平衡常數(shù)Kb ：一元弱堿(ru jin)的堿度常數(shù)。 bBOHBHKcc

7、cKb或弱堿(ru jin)第13頁/共56頁第十四頁，共56頁。Ka 越大，酸性(sun xn)越強；Kb 越大，堿性(jin xn)越強；共軛酸堿對 強酸弱堿(ru jin)，弱酸強堿第14頁/共56頁第十五頁，共56頁。 共軛酸堿的Ka、Kb與Kw的關(guān)系(gun x) HB + H2O H3O+ B B+ H2O OH+ HB H2O + H2O OH + H3O+ HBBOH3aKBHBOHbK Kw = H3O+OH Kw = Ka.Kb，即固定(gdng)溫度下，Ka與Kb成反比。 HB的解離(ji l)： B離子的水解： 水的解離： HB在水溶液中達到平衡時，離子的濃度只有一個。

8、 第15頁/共56頁第十六頁，共56頁。 【例 】已知NH3的為Kb為1.7910-5 ，試求 NH4+的Ka。解：NH4+是NH3的共軛酸, 故:Ka = Kw / Kb= 1.00 10-14 / (1.7910-5 )= 5.59 10-10答： NH4+的Ka為5.59 10-10.第16頁/共56頁第十七頁，共56頁。（2）pH值：HlgpHOHlgpOH25時，pH +pOH = 14; pH 7 堿性 體液體液pH體液體液pH血清血清成人胃液成人胃液嬰兒胃液嬰兒胃液唾液唾液7.357.450.91.55.06.356.85大腸液大腸液乳汁乳汁淚水淚水尿液尿液8.38.46.06.

9、97.44.87.5H+ OH-=1.010-14第17頁/共56頁第十八頁，共56頁。 一元弱酸、弱堿(ru jin) 多元弱酸、弱堿(ru jin) 兩性物質(zhì)第18頁/共56頁第十九頁，共56頁。第19頁/共56頁第二十頁，共56頁。例：試計算濃度為c的弱酸HA水溶液的H+。解： (1) 忽略水的質(zhì)子(zhz)自遞平衡，則： HA H+ + A 起始濃度： c 0 0 電離濃度：H+ H+ H+ 平衡濃度： c - H+ H+ H+ HHHAAH2_cKa一、一元弱酸(ru sun)、弱堿一元(y yun)弱酸中H+濃度的近似計算公式24H2cKKKaaa第20頁/共56頁第二十一頁，共5

10、6頁。ccKa22HHHcKaH一元(y yun)弱酸中H+的最簡計算公式cKaH第21頁/共56頁第二十二頁，共56頁。電離(dinl)度 %100 起起始始濃濃度度平平衡衡時時已已電電離離的的濃濃度度 第22頁/共56頁第二十三頁，共56頁。判斷(pndun)酸的強弱弱酸(ru sun)一元強酸 H+完全電離 H+部分電離酸cH 判斷c/Ka與100的大小關(guān)系c/Ka 100c/Ka Kw，c/Ka = 5.7103 100pH = -lgH+ = -lg (1.3210-3) = 2.88 mol/L1032. 110. 01074. 1H35cKa第25頁/共56頁第二十六頁，共56頁

11、。cKcaHcKaHc，H+ ,第26頁/共56頁第二十七頁，共56頁。第27頁/共56頁第二十八頁，共56頁。濃度對平衡移動(ydng)的影響弱酸HB在水中的質(zhì)子(zhz)傳遞平衡為HB + H2O H3O+ + B-平衡(pnghng)建立后，若cHB，則平衡(pnghng)被破壞，向著HB解離的方向移動，即cH3O+ 和cB- 。第28頁/共56頁第二十九頁，共56頁。1.采用(ciyng)酸堿指示劑 2. 甲基橙 (橙紅色) 3. 變色范圍 4. pH： 3.14.45. 紅色 黃色6.2. HAc Ac- + H+7. 加Ac-,平衡左移第29頁/共56頁第三十頁，共56頁。1.采用

12、酸堿指示劑2. 酚酞 3. 變色(bins)范圍4. pH： 8.09.65. 無色 紅色6.2. NH3H2O NH4+OH-7.加NH4+，平衡左移第30頁/共56頁第三十一頁，共56頁。HAc + H2O H3O+ + Ac-Ac + Na+ NaAc平衡向左移動同離子效應(yīng)： 在弱酸或弱堿(ru jin)的水溶液中，加入與弱酸或弱堿(ru jin)含有相同的離子的易溶性強電解質(zhì)，使弱酸或弱堿(ru jin)的解離度降低的現(xiàn)象。一定溫度(wnd)時的醋酸稀溶液中：降低降低H第31頁/共56頁第三十二頁，共56頁。 在HAc溶液中加入不含相同離子的強電解質(zhì)如NaCl ，離子之間的相互牽制作用

13、增大(zn d)，使HAc的解離度略有增大(zn d)的效應(yīng)。 例如(lr) 在0.10molL-1 HAc溶液中加入NaCl使其濃度為0.10molL-1 ，則溶液中 H+由1.3210-3molL-1 1.8210-3molL-1 HAc的解離度由1.32% 1.82%。 產(chǎn)生同離子效應(yīng)時，必然伴隨有鹽效應(yīng)，但同離子效應(yīng)的影響比鹽效應(yīng)要大得多，所以(suy)一般情況下，不考慮鹽效應(yīng)液不會產(chǎn)生明顯影響。第32頁/共56頁第三十三頁，共56頁。影響(yngxing)平衡移動的因素H+ 或或OH- 電離度電離度酸或堿的酸或堿的濃度增大濃度增大同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)鹽效應(yīng)鹽效應(yīng)第33頁/共56頁第三

14、十四頁，共56頁。第34頁/共56頁第三十五頁，共56頁。M2+ + H2Y MY + 2H+反應(yīng)(fnyng)條件: pH= 6.5-7.5起始(q sh)濃度：0. 010 0.010 0 0 mol/L 反應(yīng)(fnyng)濃度：0.005 0.005 0.005 0.010 mol/LpH=lgCH+ = lg 0.01 = 2 隨著反應(yīng)的進行，體系的pH值不斷減小，超出反應(yīng)條件，從而反應(yīng)無法繼續(xù)進行。第35頁/共56頁第三十六頁，共56頁。（一） 緩沖溶液(hun chn rn y)組成和作用機理第36頁/共56頁第三十七頁，共56頁。能夠抵抗外加少量酸、堿和稍加稀釋，而本身pH值不發(fā)

15、生顯著變化的作用稱為緩沖作用。具有(jyu)緩沖作用的溶液稱為緩沖溶液。緩沖溶液(hun chn rn y)一般由共軛酸堿對的兩種物質(zhì)組成。緩沖系或緩沖對:弱酸共軛堿：HAc-NaAc； H2CO3 NaHCO3 弱堿共軛酸：NH3-NH4Cl強酸或強堿溶液(rngy)也是緩沖溶液(rngy)第37頁/共56頁第三十八頁，共56頁。常用(chn yn)的緩沖溶液緩沖溶液緩沖溶液pKa(25)緩沖范圍緩沖范圍HAcNaAcH2CO3NaHCO3NH4Cl NH3Na2HPO4Na3PO44.746.359.2512.323.745.745.357.358.2510.2511.3213.32第38

16、頁/共56頁第三十九頁，共56頁。 溶液中存在濃度較大的抗酸成分和抗堿成分，通過弱酸解離平衡的移動以達到消耗外來的少量強酸、強堿，或?qū)股约酉♂屪饔?zuyng)，保持溶液的pH相對穩(wěn)定。結(jié)論：少量外來(wili)酸堿的加入不會影響溶液的pH值，但緩沖溶液的緩沖能力有一定限度。第39頁/共56頁第四十頁，共56頁。酸酸堿堿CCpKCCpKpHaabalglg （二） 緩沖溶液(hun chn rn y)的計算HBBHBBnnKaccKalgplgppH 緩沖比緩沖溶液的總濃度HBBccHBBcc/第40頁/共56頁第四十一頁，共56頁。結(jié)論：1. Ka 與溫度有關(guān)，故緩沖溶液(hun chn

17、rn y)pH也與溫度有關(guān)。2. 同一緩沖系的緩沖溶液(hun chn rn y)，pKa值一定，pH隨 cB-/cHB 的改變而改變。當(dāng) cB-/cHB 1時，pHpKa 。3. 緩沖溶液(hun chn rn y)加水稀釋時，c(B-)與c(HB)的比值不變，則pH也基本不變。第41頁/共56頁第四十二頁，共56頁。例 計算(j sun)0.10molL-1NH3 20mL和0.20molL-1NH4Cl 15mL混合溶液的pH值。解 此混合溶液的緩沖(hunchng)系為NH4+NH3 ， 查表知pKa(NH4+)9.25 代入公式得pH9.25-0.179.08酸酸堿堿CCpKCCpK

18、pHaabalglg 第42頁/共56頁第四十三頁，共56頁。一般認(rèn)為pH = pKa 1為緩沖作用的有效(yuxio)區(qū)間，稱為緩沖溶液的緩沖范圍。不同緩沖系，因各自弱酸的pK值不同，所以緩沖范圍也各不相同。第43頁/共56頁第四十四頁，共56頁。第44頁/共56頁第四十五頁，共56頁。（四） 人體(rnt)正常pH的維持與失控人體中存在兩種重要的緩沖系統(tǒng)(xtng)：1. 血液中：H2CO3HCO3-緩沖系統(tǒng)(xtng)。2. 細胞中：H2PO4-HPO42- 緩沖系統(tǒng)(xtng)。1 . 人體血液pH=7.40.05，pH改變超過(chogu) 0.4個單位會有生命危險。第45頁/共56

19、頁第四十六頁，共56頁。第46頁/共56頁第四十七頁，共56頁。趣聞IQ值與pH值v1996年，英國皇家學(xué)會匯編(hubin)：標(biāo)志人類智力水平的智商與大腦皮層的酸堿度成正比。v 光譜磁共振法；研究對象：42個6-13歲男童v相關(guān)程度0.5 (0-毫無關(guān)系，1完全對應(yīng))vpH值6.997.09時， IQ值63138。第47頁/共56頁第四十八頁，共56頁。第48頁/共56頁第四十九頁，共56頁。練習(xí)題1.根據(jù)酸堿質(zhì)子理論,下列哪些是酸,堿及兩性(lingxng)物質(zhì)2. NH4+, CO32-, H2PO4-, NH3, H2S, Ac-,OH-，H2O。3.2. 緩沖對NaAc HAc中，抗

20、酸成分是（），抗堿成分是（）。4.3. 計算0.100molL-1NaAc溶液pH值。已知Ka,HAc=1.7610-5第49頁/共56頁第五十頁，共56頁。105141068.51076.11000.1AcbK的BbbcKKcOH,500/100.01068.51016Lmol1058.7H+ = Kw/OH- = 1.00 10-14/ (7.58 10-6) = 1.32 10-9 molL-1 所以(suy)，pH = 8.88第50頁/共56頁第五十一頁，共56頁。4. 在0.10molL-1HAc溶液中加入固體(gt)NaAc，使其濃度為0.10molL-1 (設(shè)溶液體積不變)，計

21、算溶液的H+ 。解: Ca 0.10molL-1, C b 0.10molL-1 , pKa = 4.75：abCCpKapHlg 10. 010. 0lg75. 4 = 4.75H+ = 1.74 10-5 molL-1 第51頁/共56頁第五十二頁，共56頁。5.含 0.1molL-1HAc 及 0.1molL-1NaAc 混合液1.00L滴加10.0 mL水,試計算(j sun)溶液的pH (pKa=4.75)解：1111099. 00 .101000100010. 0099. 00 .101000100010. 0 LmolLmolCLmolLmolCAcHAc75. 4099. 0099. 0lg75. 4lg pHCCpKapHab第52頁/共56頁第五十三頁，共56頁。第53頁/共56頁第五十四頁，共56頁。xxxxcHAc501 . 00 . 510)50(10100 . 5343xxxxcAc501 . 010)50(103410. 5501 . 050501 . 0lg75. 4lgxxxxccpKpHHACACa第54頁/共56頁第五十五頁，共56頁。第55頁/共56頁第五十六頁，共56頁。