酸碱质子理论与缓冲溶液ppt课件.ppt
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1、2022-6-616.1.1 历史回顾历史回顾 6.1.2 酸碱质子理论的基本概念酸碱质子理论的基本概念6.1.3 酸的相对强度和碱的相对强度酸的相对强度和碱的相对强度 6.1酸碱质子理论概述酸碱质子理论概述2022-6-626.1.1 历史回顾历史回顾非水体系(少部分)非水体系(少部分)水溶液中(大多数)水溶液中(大多数)Acid、Base、Salt酸碱理论主要有:酸碱理论主要有: 酸碱反应酸碱反应沉溶反应沉溶反应氧还反应氧还反应配离反应配离反应 1、十八世纪拉瓦锡的、十八世纪拉瓦锡的“氧酸氧酸” 说和戴维、李必希的说和戴维、李必希的“氢酸氢酸”说。说。2、 阿累尼乌斯(阿累尼乌斯(Arrh
2、enius 1887)的酸碱电离理论。)的酸碱电离理论。3、富兰克林(、富兰克林(1905)的酸碱溶剂理论)的酸碱溶剂理论4、布朗斯特德、布朗斯特德劳瑞(劳瑞(BronstedLowry 1923)的酸碱质子理论)的酸碱质子理论5、 路易斯(路易斯(Lewis 1923)的酸碱电子理论)的酸碱电子理论6、皮尔逊(、皮尔逊(1963)的硬软酸碱理论)的硬软酸碱理论7、离子移变理论、离子移变理论离子反应离子反应化学反应化学反应6.1.2 酸碱质子理论的基本概念酸:酸:凡是能释放出质子(凡是能释放出质子(H+)的任何含)的任何含氢原子的分子或离子的物种。氢原子的分子或离子的物种。 (质子的给予体)(
3、质子的给予体)碱:碱:凡是能与质子(凡是能与质子(H+)结合的分子或)结合的分子或离子的物种。离子的物种。 (质子的接受体)(质子的接受体)422252252362233334342424 42O)(HFe(OH)H O)Fe(OH)(HO)Fe(OH)(HH O)Fe(H NHCHH NHCH NHH NH POH HPO HPOH POH AcH HAc 酸 H+ +碱酸 H+ + 碱例:HAc的共轭碱是Ac , Ac的共轭酸HAc, HAc和Ac为一对共轭酸碱。两性物质:既能给出质子,又能接受质子的物质。等。如:HS,OH,HCO,)OFe(OH)(H ,HSO232524(1) 酸碱解
4、离反应是质子转移反应,如HF在水溶液中的解离反应是由给出质子的半反应和接受质子的半反应组成的。HF(aq) H+ + F(aq)H+ + H2O(l) H3O+(aq)HF(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + F(aq) (2) 水是两性物质,它的自身解离反应也是质子转移反应:H2O(l)+H2O(l) H3O+(aq) +OH(aq)H+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)2022-6-67(3) 盐类水解反应也是离子酸碱的质子转移反应。例如NaAc水解:Ac+H2O OH + HAcH+酸(1)碱(2)酸(2)碱(1)NH4Cl水解: + H2O H3O+ + NH3H+酸(1)碱
5、(2)酸(2)碱(1)4NH2022-6-68(4) 非水溶液中的酸碱反应,例如NH4Cl的生成:(1) (2) (2) ) 1 (Cl NH NH HCl43碱酸碱酸H+液氨中的酸碱中和反应: NaCl 2NH NaNH ClNH324H+6.1.3 酸的相对强度和碱的相对强度105a105.8 101.8 HCN HAc K区分效应:用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来,称为溶剂的“区分效应”。 例如,H2O可以区分HAc,HCN酸性的强弱。拉平效应:溶剂将酸或碱的强度拉平的作用,称为溶剂的“拉平效应”。 酸和碱的强度是指酸给出质子的能力和碱接受质子的能力的强弱。 水对强酸起不到区分作用
6、,水能够同等程度地将HClO4,HCl,HNO3等强酸的质子全部夺取过来。酸越强其共轭碱越弱碱越强其共轭酸越弱OHNHHCOAc POH HSO ClO OHNHCOHHAc POHSOHHClO 334244243243424碱性:酸性:选取比水的碱性弱的碱,如冰醋酸为溶剂对水中的强酸可体现出区分效应。例如上述强酸在冰醋酸中不完全解离,酸性强度依次为:3424HNOSOHHClHClOHI2022-6-6116.2.1 水的解离平衡水的解离平衡 6.2.2 溶液的溶液的pH值值 6.2 水的解离平衡与溶液的水的解离平衡与溶液的pH值值 6.2.1 水的解离平衡水的解离平衡 H2O (l) +
7、 H2O(l) H3O+ (aq) + OH(aq) 或 H2O (l) H+ (aq) + OH(aq)OH()OH( )OH()OH( 3w3wccKccccK或 水的离子积常数,简称水的离子积。wKw13w14w17 1043. 5100 . 1Lmol100 . 1)OH()H( KTKKcc25纯水100纯水6.2.2 溶液的溶液的pH值值14ppOHpH 14lg)OH(lg)H(lg 101.0)(OH)O(H )(OHlgpOH )O(HlgpH ww143w3即根据令KKccccKcc2022-6-615 6.3.1 同离子效应同离子效应 6.3.2 缓冲溶液缓冲溶液 6.3
8、.3 缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算值的计算* 6.3.4 缓冲范围和缓冲能力缓冲范围和缓冲能力 6.3 缓冲溶液缓冲溶液6.3.1 同离子效应同离子效应 HAc(aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + 平衡移动方向 NH4Ac(aq) (aq) + Ac(aq) Ac(aq) 同离子效应:在弱电解质溶液中,加入与其含有相同离子的易溶强电解质而使弱电解质的解离度降低的现象。4NH例:在 0.10 molL-1 的HAc 溶液中,加入 NH4Ac (s),使 NH4Ac的浓度为 0.10 molL-1,计算该溶液的 pH值和 HAc的解离度。解: HAc(aq)+H2O(l) H3O+
9、 (aq)+Ac (aq) c0/ (molL-1) 0.10 0 0.10ceq / (molL-1) 0.10 x x 0.10 + x 5108 . 110. 0)10. 0(xxxx = 1.810-5 c(H+) = 1.810-5 molL-1 pH = 4.74, = 0.018%0.10 x 0.100.10 molL-1 HAc溶液:pH = 2.89, = 1.3%50mLHAcNaAc c(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1 pH = 4.74 缓冲溶液:具有能保持本身缓冲溶液:具有能保持本身pH值相对稳定性能的溶值相对稳定性能的溶液液(也就是不因加入少量强酸
10、或强碱而显著改变也就是不因加入少量强酸或强碱而显著改变pH值的溶值的溶液液)。6.3.2 缓冲溶液缓冲溶液加入1滴(0.05ml) 1molL-1 HCl加入1滴(0.05ml) 1molL-1 NaOH实验:50ml纯水pH = 7 pH = 3 pH = 11 pH = 4.73 pH = 4.75 缓冲作用原理缓冲作用原理的比值。的大小取决于较大量少量较大量)A(/ )HA()OH()A()HA()HA()OH( (aq)A (aq)O H O(l)H HA(aq)3a332cccccKc加入少量强碱:加入而有明显变化。的不因较大,因为OH)OH( )A( , )HA( O(l)H(aq
11、)A HA(aq) (aq)OH32ccc溶液中大量的A与外加的少量的H3O+结合成HA,当达到新平衡时,c(HA)略有增加,c(A)略有减少, 变化不大,因此溶液的c(H3O+)或pH值基本不变。)A()HA(cc加入少量强酸:O(l)H HA(aq) (aq)A (aq)OH23 溶液中较大量的HA与外加的少量的OH生成A和H2O,当达到新平衡时,c(A)略有增加, c(HA)略有减少,变化不大,因此溶液的c(H3O+)或pH值基本不变。)A()HA(cc 6.3.3 缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算值的计算 弱酸弱酸盐: 例HAcNaAc,H2CO3NaHCO3)A()HA(lg)HA(pp
12、H)A()HA()HA()OH(aq)A (aq)O H O(l)H HA(aq)aa332ccKccKc两边取负对数,则式中c(HA) ,c(A)为平衡浓度,但是,由于同离 子效应的存在,通常用初始浓度c0(HA) ,c0(A)代之。)HCO()CO(Hlg ppH 104.2 NaHCO COH 1 332a17a13 32ccKK:例 )A()HA( pH 107 . 6 )( L/mol (aq) POH(aq)O H O(l)H(aq)POH PONaH PO H 2 a13a1HAAAHA 1eq4232434243代之。浓度,不能用初始浓度应是平衡,值公式中的时,缓冲溶液二次方程
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