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1、第五章酸堿平衡與沉淀平衡一.酸和堿-酸堿理論二.酸堿平衡三.緩沖溶液四.難溶強(qiáng)電解質(zhì)的形成和溶解第一節(jié)酸和堿酸堿理論:一、S.Arrhenius酸堿理論(經(jīng)典酸堿理論)28歲的瑞典科學(xué)家S.Arrhenius于1887年提出二、酸、堿質(zhì)子理論(ProtonTheoryofAcidandBase)1923年由丹麥化學(xué)家Br?nsred(布朗斯特)和英國(guó)化學(xué)家Lowry(勞萊)提出三、酸堿電子理論1923年,由美國(guó)物理化學(xué)家Lewis提出,又稱(chēng)“Lewis”酸堿理論一、Arrhenius的電離理論:定義:水溶液中,能電離出H+的物質(zhì)——酸水溶液中,能電離出OH-的物
2、質(zhì)——堿反應(yīng)實(shí)質(zhì):H++OH-→H2O優(yōu)點(diǎn):①?gòu)奈镔|(zhì)的化學(xué)組成上揭示了酸堿的本質(zhì)。②通過(guò)化學(xué)平衡的原理量度酸堿的強(qiáng)弱。局限性:把酸堿限制在水溶液中無(wú)法解釋?zhuān)喝绶撬軇┲械乃釅A反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)如NH4C1水溶液呈酸性;NaHCO3、Na3PO4等水溶液呈堿性二、酸、堿質(zhì)子理論(一)酸堿定義—凡能給出H+(質(zhì)子)的分子或離子均是酸,凡能得到H+(質(zhì)子)的分子或離子均是堿。∴酸——H+給予體(Protondonor)堿——H+接受體(Protonacceptor)。兩性電解質(zhì)——既能給出質(zhì)子,又能接受質(zhì)子的分子或離子,稱(chēng)為“兩性電解質(zhì)”
3、(ampholyte)簡(jiǎn)稱(chēng)“兩性物”。酸堿舉例酸分子HCl,H2SO4,H3PO4,H2O,NH3…離子NH4+,HSO4-,H2PO4-,HPO42-…堿分子H2O,NH3…離子OH-,HSO4-,H2PO4-,HPO42-…兩性物分子H2O,NH3…離子OH-,HSO4-,H2PO4-,HPO42-…NH3+H+=NH4+NH3(l)=NH2-(l)+H+(l)(二)酸堿共軛關(guān)系酸強(qiáng)度↑,其共軛堿(conjugatebase)強(qiáng)度↓。在水溶液中,共軛酸堿對(duì)的強(qiáng)度還可以定量表示。共軛酸堿對(duì)conjugateacid-basepairs討論:①酸堿可以是分子,正
4、離子或負(fù)離子;②酸堿并非孤立,其間相差一個(gè)H+,構(gòu)成共軛酸堿對(duì)(conjugateacid-basepair),其化學(xué)式僅相差一個(gè)質(zhì)子。③同一物質(zhì)既可當(dāng)酸,又能當(dāng)堿的即為兩性物質(zhì)(amphotericsubstance,如HCO3-)④無(wú)鹽的概念。寫(xiě)出下列物質(zhì)的共軛酸或共軛堿。HCO3-,SO32-,H3PO4,H2O,OH-H2S,NH4+,H2PO4-,PO43-,H3O+練習(xí):二.酸堿反應(yīng)HAc+H2O=Ac-+H3O+酸(1)+堿(2)=堿(1)+酸(2)H2O+NH3=OH-+NH4+H2O+Ac-=OH-+HAcNH4++H2O=NH3+H3O+酸堿
5、反應(yīng)的實(shí)質(zhì):是質(zhì)子在兩對(duì)共軛酸堿對(duì)之間的傳遞過(guò)程。NH3+H2ONH4++OH-HAc+H2OH3O++Ac-酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)3.酸堿反應(yīng)的方向強(qiáng)酸1+強(qiáng)堿2弱酸2+弱堿1HC1+NH3NH4++C1-H2O+Ac-HAc+OH-中和HAc+NH3=Ac-+NH4+水解H2O+Ac-=OH-+HAcNH4++H2O=NH3+HO3+OH3++OH-=H2O+H2O酸性——給出質(zhì)子的傾向或能力堿性——接受質(zhì)子的傾向或能力酸堿的強(qiáng)弱具有相對(duì)性。物質(zhì)的酸堿性既取決于物質(zhì)的本性;又取決于質(zhì)子轉(zhuǎn)移的對(duì)象(或者是溶劑)4.酸堿的強(qiáng)度
6、酸堿的強(qiáng)度----酸堿共軛關(guān)系例:在溶液中:HAc電離:酸常數(shù)堿常數(shù)酸堿共軛關(guān)系A(chǔ)c-水解:堿常數(shù)其中對(duì)應(yīng)于(水的自偶電離)Kw稱(chēng)為水的離子積常數(shù),簡(jiǎn)稱(chēng)“離子積”。酸堿共軛關(guān)系普遍地,對(duì)于共軛酸堿對(duì):或顯然:Ka↑,則Kb↓;Ka↓,Kb↑酸堿的強(qiáng)度①不同酸堿在同一溶劑(H2O)中強(qiáng)度不同②共軛酸堿對(duì)中,酸強(qiáng)堿就弱,酸弱堿就強(qiáng)③同一物質(zhì)在不同溶劑中,表現(xiàn)強(qiáng)度不同。④溶劑的拉平效應(yīng)(levelingeffect)和區(qū)分效應(yīng)(differentiatingeffect)1.拉平效應(yīng)拉平效應(yīng):能將酸或堿的強(qiáng)度調(diào)至溶劑合質(zhì)子(或溶劑陰離子)強(qiáng)度水平的效應(yīng)拉平性溶劑:具有
7、均化效應(yīng)的溶劑注:在稀的水溶液中,四種酸的強(qiáng)度幾乎相等,四種酸在水中全部解離,堿性較強(qiáng)的H2O可全部接受其質(zhì)子,定量生成H3O+,更強(qiáng)的酸在水溶液中都被均化到H3O+水平HClO4+H2OH3O++ClO4-H2SO4+H2OH3O++SO42-HCl+H2OH3O++Cl-HNO3+H2OH3O++NO3-強(qiáng)強(qiáng)度相近2.區(qū)分效應(yīng)區(qū)分效應(yīng):能區(qū)分酸堿強(qiáng)弱的效應(yīng)區(qū)分性溶劑:能區(qū)分酸堿強(qiáng)弱的效應(yīng)的溶劑注:在HAc溶液中,四種酸的強(qiáng)度不相等HAc堿性<H2O,無(wú)法全部接受四種酸離解出的質(zhì)子生成H2Ac+,表現(xiàn)出酸性差別HClO4+HAcH2Ac++ClO4-H2SO4
8、+HAcH2Ac++SO