无机化学酸碱平衡省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

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无机化学反应大多在水溶液中进行，参加反应物质基本都是酸、碱、盐等电解质。本章主要讨论电解质及配合物在水溶液中平衡以及相关计算。并简明介绍酸碱理论发展。
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§

水是一个弱电解质，存在离解平衡
H2O + H2O = H3O+ + OH-
或简为 H2O = H++ OH-
其平衡常数称为水离子积
Kw =[H+][OH-] =cH+/c0 cOH-/c0
295K时，[H+] = [OH-] = ×10-7 Kw= ×10-14
（ 295K时，Kw= ×10-14 ）
任何水溶液中都存在此关系并可进行计算，×10-14混同为一。
水离解过程是吸热（56KJ/mol)，故温度升高，Kw也随之增大。
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（关于经验平衡常数和标准平衡常数：后者是在平衡常数表示式中各浓度或压力项各除以标准浓度或标准压力而得到，故前者有单位而后者没有。对浓度常数而言，其数值是相同。为简单起见，后面以经验常数代替标准常数进行计算）

即氢离子浓度负对数
pH = -lg[H+] pH = -lg(cH+ /c0)
pOH= -lg[OH-]
可见溶液中, pH + pOH = 14
*pH< 7, 溶液酸性、=7，中性、>7，碱性
pH越小酸度越大（高），越大，酸度越低
pH改变一个单位，氢或氢氧根离子改变10倍
采取pH时，其范围多在0~14间，其余用摩尔浓度。
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酸碱指示剂
借助颜色改变指示溶液pH值物质。多是复杂有机分子弱酸、弱碱，其分子与其电离后离子展现不一样颜色。如甲基橙
(CH3)2N+= =N-NH- -SO3 - == (CH3)2N- -N=N- SO3 –
红色（醌式） 黄色（偶氮）pKa=
普通写为 HIn == H+ + In –
Ka/[H+] = [In-]/[HIn]
通常两物种浓度相差十倍才能观察到显著颜色改变，故指示剂变色是一个范围。当Ka = [H+]时，呈混合色（橙）。可见指示剂变色区间与其Ka, Kb是直接相关。常见见P136
又如酚酞 OH OH O O- O- O-

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C-OH C C-OH
-COO- -COO- -COO-
无色（pKa=) 红色（醌式） 羧酸盐式
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弱电解质水溶液中存在其分子与其电离出离子间平衡，对弱酸弱碱而言，此平衡常数即其电离（解离）常数，比如
一元弱酸 HA == H++A- Ka = [H+][A-]/[HA]
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，但稀溶液中水浓度几乎不变，普通合并在常数中。P654附录三列出了常见酸碱电离常数。
电离度a：电解质电离到达平衡时，其离解百分数。即 [发生电离浓度]/[物质起始浓度]×100%
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：
对一元弱酸、弱碱而言，设其原始浓度为c
HA == H+ + A-
平衡时 c(1-a) ca ca
Ka = ca2/(1-a) 对于弱电解质，1-a≈1(c/Ka>500)
得 Ka = ca2 或 a = 称稀释定律
它表明了弱电解质电离度与浓度关系。对此关系式要注意：
，且无同离子存在
，Ka不变，c↓,a↑,但[H+]是下降。
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（1）温度：弱电解质电离过程热效应不大，故温度对平衡常数影响普通不考虑（T升10K，%)
（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强电解质时，会造成弱电解质电离度下降。
这可从平衡移动说明
例：
NaAc(s)前后溶液中[H+]及HAc电离度
(×10-3, %; ×10-6, %) 仅为前者1/150.
：
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现象。其改变普通较小
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在前面计算中,,要考虑到溶液中两个平衡:
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+] = (Ka[HA] + Kw)1/2
当cK>>Kw时,忽略水电离, [H+] = (Ka(c – [H+])1/2
. c/K>=500时,深入近似为[H+] = (cKa )1/2.
而有时,c/K>500,但cK~Kw,此时[H+] = (cKa + Kw)1/2
.例:计算1)(-7,)
2)-5MHCN溶液pH(Ka=-10)(-7,)
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（碱）电离平衡
多元酸分步电离：以H2S为例
H2S == H+ + HS- Ka1=×10-7
HS- == H+ + S 2- Ka2=×10-13
对多元弱酸碱，因为其K1>>K2>>K3…故溶液中氢离子主要来自第一级电离。可忽略后面电离氢离子
A 溶液中，H+>> S2-
B 无同离子效应时，［ S2- ］= K2
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例： H3PO4溶液中[H+]、[H3PO4]、[H2PO4-]、[HPO42-]和[PO43-]。(Ka1=×10-3, Ka2=×10-8, Ka3=×10-13 )
; ; ; ×10-8; ×10-18.
注意近似计算标准：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，不然只能求解方程。
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