會(huì)計(jì)學(xué)1大學(xué)大學(xué)(dxu)無(wú)機(jī)化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué) 酸與堿酸與堿第一頁(yè)，共56頁(yè)。S.A. Arrehenius 1887年 酸指在水中電離出的陽(yáng)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(shí)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(yè)/共56頁(yè)第二頁(yè)，共56頁(yè)。（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)或離子。質(zhì)子受體 質(zhì)子：H第2頁(yè)/共56頁(yè)第三頁(yè)，共56頁(yè)。Lewis的酸堿理論(lln) 了解1理論(lln)要點(diǎn)： 凡可以接受電子對(duì)的分子、原子團(tuán)、離子為酸； 凡可以給出電子對(duì)的物質(zhì)為堿。2.酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是形成配位鍵的反應(yīng)；3. 堿提供電子對(duì)，酸以空軌道接受電子對(duì)形成配位鍵。4.3Lewis的酸堿電子理論的優(yōu)缺點(diǎn)：5. 優(yōu)點(diǎn)：一切化學(xué)反應(yīng)都可概括為酸堿反應(yīng)6. 缺點(diǎn)：太籠統(tǒng)(lng tng)，不易掌握酸堿的特性7. 無(wú)法判斷酸堿性的強(qiáng)弱美國(guó)物理化學(xué)家第3頁(yè)/共56頁(yè)第四頁(yè)，共56頁(yè)。 HCl H+ ClHAc H + AcH2CO3 H+ HCO3HCO3 H+ CO32NH4+ H+ NH3H3O+ H+ H2OH2O H+ OHAl(H2O)63+ H+ Al(H2O)5OH2+分子，分子， 分子，分子，陰、陽(yáng)離子陰、陽(yáng)離子 陰、陽(yáng)離子陰、陽(yáng)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(lán)互為共軛酸堿對(duì)Acids protons + Bases第4頁(yè)/共56頁(yè)第五頁(yè)，共56頁(yè)。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(shí)質(zhì)：兩對(duì)共軛酸堿對(duì)之間的質(zhì)子(zhz)（H+）傳遞反應(yīng)。酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)(shzh)是質(zhì)子的傳遞！第5頁(yè)/共56頁(yè)第六頁(yè)，共56頁(yè)。(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(yè)/共56頁(yè)第七頁(yè)，共56頁(yè)。v與電離理論(lln)相比，擴(kuò)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NH4Cl中的NH4+是酸， NaAc中的Ac-是堿。 酸堿反應(yīng)是質(zhì)子傳遞(chund)過(guò)程，符合這種要求的反應(yīng)都可劃歸為酸堿反應(yīng)，從而擴(kuò)大了酸堿反應(yīng)的范圍。 建立了酸堿強(qiáng)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(lái)。第7頁(yè)/共56頁(yè)第八頁(yè)，共56頁(yè)。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(yè)/共56頁(yè)第九頁(yè)，共56頁(yè)。第二節(jié) 酸堿反應(yīng)(fnyng)第9頁(yè)/共56頁(yè)第十頁(yè)，共56頁(yè)。一、水的質(zhì)子(zhz)自遞平衡ccKwOHOH325純水，Kw110-14（1）離子(lz)積mol/L101101714wKH+ = OH = H2O H+ + OH + H+ + H2O H3O+ H2O + H2O OH + H3O+ CCKOHHW1Lmol1cWKKW 與溫度有關(guān) OHHWK第10頁(yè)/共56頁(yè)第十一頁(yè)，共56頁(yè)。第11頁(yè)/共56頁(yè)第十二頁(yè)，共56頁(yè)。HA + H2O H3O+ + A 可簡(jiǎn)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(yè)/共56頁(yè)第十三頁(yè)，共56頁(yè)。B + H2O BH+ + OH 平衡常數(shù)Kb ：一元弱堿(ru jin)的堿度常數(shù)。 bBOHBHKcccKb或弱堿(ru jin)第13頁(yè)/共56頁(yè)第十四頁(yè)，共56頁(yè)。Ka 越大，酸性(sun xn)越強(qiáng)；Kb 越大，堿性(jin xn)越強(qiáng)；共軛酸堿對(duì) 強(qiáng)酸弱堿(ru jin)，弱酸強(qiáng)堿第14頁(yè)/共56頁(yè)第十五頁(yè)，共56頁(yè)。 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(dá)到平衡時(shí)，離子的濃度只有一個(gè)。 第15頁(yè)/共56頁(yè)第十六頁(yè)，共56頁(yè)。 【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(yè)/共56頁(yè)第十七頁(yè)，共56頁(yè)。（2）pH值：HlgpHOHlgpOH25時(shí)，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8.38.46.06.97.44.87.5H+ OH-=1.010-14第17頁(yè)/共56頁(yè)第十八頁(yè)，共56頁(yè)。 一元弱酸、弱堿(ru jin) 多元弱酸、弱堿(ru jin) 兩性物質(zhì)第18頁(yè)/共56頁(yè)第十九頁(yè)，共56頁(yè)。第19頁(yè)/共56頁(yè)第二十頁(yè)，共56頁(yè)。例：試計(jì)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(jì)算公式24H2cKKKaaa第20頁(yè)/共56頁(yè)第二十一頁(yè)，共56頁(yè)。ccKa22HHHcKaH一元(y yun)弱酸中H+的最簡(jiǎn)計(jì)算公式cKaH第21頁(yè)/共56頁(yè)第二十二頁(yè)，共56頁(yè)。電離(dinl)度 %100 起起始始濃濃度度平平衡衡時(shí)時(shí)已已電電離離的的濃濃度度 第22頁(yè)/共56頁(yè)第二十三頁(yè)，共56頁(yè)。判斷(pndun)酸的強(qiáng)弱弱酸(ru sun)一元強(qiáng)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(yè)/共56頁(yè)第二十六頁(yè)，共56頁(yè)。cKcaHcKaHc，H+ ,第26頁(yè)/共56頁(yè)第二十七頁(yè)，共56頁(yè)。第27頁(yè)/共56頁(yè)第二十八頁(yè)，共56頁(yè)。濃度對(duì)平衡移動(dòng)(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(dòng)，即cH3O+ 和cB- 。第28頁(yè)/共56頁(yè)第二十九頁(yè)，共56頁(yè)。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(yè)/共56頁(yè)第三十頁(yè)，共56頁(yè)。1.采用酸堿指示劑2. 酚酞 3. 變色(bins)范圍4. pH： 8.09.65. 無(wú)色 紅色6.2. NH3H2O NH4+OH-7.加NH4+，平衡左移第30頁(yè)/共56頁(yè)第三十一頁(yè)，共56頁(yè)。HAc + H2O H3O+ + Ac-Ac + Na+ NaAc平衡向左移動(dòng)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(qiáng)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(shí)的醋酸稀溶液中：降低降低H第31頁(yè)/共56頁(yè)第三十二頁(yè)，共56頁(yè)。 在HAc溶液中加入不含相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)如NaCl ，離子之間的相互牽制作用增大(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(shí)，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(huì)產(chǎn)生明顯影響。第32頁(yè)/共56頁(yè)第三十三頁(yè)，共56頁(yè)。影響(yngxing)平衡移動(dòng)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(yè)/共56頁(yè)第三十四頁(yè)，共56頁(yè)。第34頁(yè)/共56頁(yè)第三十五頁(yè)，共56頁(yè)。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(jìn)行，體系的pH值不斷減小，超出反應(yīng)條件，從而反應(yīng)無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。第35頁(yè)/共56頁(yè)第三十六頁(yè)，共56頁(yè)。（一） 緩沖溶液(hun chn rn y)組成和作用機(jī)理第36頁(yè)/共56頁(yè)第三十七頁(yè)，共56頁(yè)。能夠抵抗外加少量酸、堿和稍加稀釋，而本身pH值不發(fā)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(duì)的兩種物質(zhì)組成。緩沖系或緩沖對(duì):弱酸共軛堿：HAc-NaAc； H2CO3 NaHCO3 弱堿共軛酸：NH3-NH4Cl強(qiáng)酸或強(qiáng)堿溶液(rngy)也是緩沖溶液(rngy)第37頁(yè)/共56頁(yè)第三十八頁(yè)，共56頁(yè)。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頁(yè)/共56頁(yè)第三十九頁(yè)，共56頁(yè)。 溶液中存在濃度較大的抗酸成分和抗堿成分，通過(guò)弱酸解離平衡的移動(dòng)以達(dá)到消耗外來(lái)的少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿，或?qū)股约酉♂屪饔?zuyng)，保持溶液的pH相對(duì)穩(wěn)定。結(jié)論：少量外來(lái)(wili)酸堿的加入不會(huì)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(yè)/共56頁(yè)第四十頁(yè)，共56頁(yè)。酸酸堿堿CCpKCCpKpHaabalglg （二） 緩沖溶液(hun chn rn y)的計(jì)算HBBHBBnnKaccKalgplgppH 緩沖比緩沖溶液的總濃度HBBccHBBcc/第40頁(yè)/共56頁(yè)第四十一頁(yè)，共56頁(yè)。結(jié)論：1. Ka 與溫度有關(guān)，故緩沖溶液(hun chn 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(shí)，pHpKa 。3. 緩沖溶液(hun chn rn y)加水稀釋時(shí)，c(B-)與c(HB)的比值不變，則pH也基本不變。第41頁(yè)/共56頁(yè)第四十二頁(yè)，共56頁(yè)。例 計(jì)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CCpKCCpKpHaabalglg 第42頁(yè)/共56頁(yè)第四十三頁(yè)，共56頁(yè)。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(yè)/共56頁(yè)第四十四頁(yè)，共56頁(yè)。第44頁(yè)/共56頁(yè)第四十五頁(yè)，共56頁(yè)。（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(xì)胞中：H2PO4-HPO42- 緩沖系統(tǒng)(xtng)。1 . 人體血液pH=7.40.05，pH改變超過(guò)(chogu) 0.4個(gè)單位會(huì)有生命危險(xiǎn)。第45頁(yè)/共56頁(yè)第四十六頁(yè)，共56頁(yè)。第46頁(yè)/共56頁(yè)第四十七頁(yè)，共56頁(yè)。趣聞IQ值與pH值v1996年，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)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(duì)象：42個(gè)6-13歲男童v相關(guān)程度0.5 (0-毫無(wú)關(guān)系，1完全對(duì)應(yīng))vpH值6.997.09時(shí)， IQ值63138。第47頁(yè)/共56頁(yè)第四十八頁(yè)，共56頁(yè)。第48頁(yè)/共56頁(yè)第四十九頁(yè)，共56頁(yè)。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(duì)NaAc HAc中，抗酸成分是（），抗堿成分是（）。4.3. 計(jì)算0.100molL-1NaAc溶液pH值。已知Ka,HAc=1.7610-5第49頁(yè)/共56頁(yè)第五十頁(yè)，共56頁(yè)。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(yè)/共56頁(yè)第五十一頁(yè)，共56頁(yè)。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(jì)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(yè)/共56頁(yè)第五十二頁(yè)，共56頁(yè)。5.含 0.1molL-1HAc 及 0.1molL-1NaAc 混合液1.00L滴加10.0 mL水,試計(jì)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(yè)/共56頁(yè)第五十三頁(yè)，共56頁(yè)。第53頁(yè)/共56頁(yè)第五十四頁(yè)，共56頁(yè)。xxxxcHAc501 . 00 . 510)50(10100 . 5343xxxxcAc501 . 010)50(103410. 5501 . 050501 . 0lg75. 4lgxxxxccpKpHHACACa第54頁(yè)/共56頁(yè)第五十五頁(yè)，共56頁(yè)。第55頁(yè)/共56頁(yè)第五十六頁(yè)，共56頁(yè)。