【文章內容簡介】 HAc NH4+ HS 酸 性 共軛堿 酸堿質子理論 ? 堿的電離常數(shù) NH3 + H2O Kb ＝ [NH4+][OH] [NH3] ＝ 105 NH4+ + OH 酸堿質子理論 共軛酸堿對的 Ka和 Kb的關系 HAc H+ + Ac Ka ＝ [H+][Ac] [HAc] Ac + H2O HAc + OH Kb ＝ [HAc ][OH] [Ac] Ka . Kb = Kw, pKa + pKb = 14 (25 176。 C) 酸堿質子理論 Ka H3PO4 H2PO4 HPO42 多元弱酸 ,弱堿 分級解離，建立各級平衡常數(shù) Ka1 = 103 Ka2 = 108 Ka3 = 1013 H3PO4 H+ + H2PO4 H2PO4 H+ + HPO42 HPO42 H+ + PO43 酸堿質子理論 多元弱酸弱堿 Kb1 = Kw / Ka3 Kb2 = Kw / Ka2 Kb3 = Kw / Ka1 PO43 + H2O HPO42 + OH HPO42 + H2O H2PO4 + OH H2PO4 + H2O H3PO4 + OH Kb : PO43 HPO42 H2PO4 共軛酸堿對的酸堿強度的關系？ 酸堿質子理論 4. 拉平效應和區(qū)分效應 HAc + H2O H3O+ + Ac HCl + H2O H3O+ + Cl 區(qū)分效應 區(qū)分溶劑 在溶劑中，可以區(qū)分兩種酸堿給出質子能力的大小 HCl + H2O H3O+ + Cl HNO3 + H2O H3O+ + NO3 H2SO4 + H2O H3O+ + HSO4 HClO4 + H2O H3O+ + ClO4 拉平效應 : 將強度不同的酸拉平到溶劑質子化 . 拉平溶劑 : 具有拉平效應的溶劑 酸堿質子理論 HClO4 + HAc H2Ac+ + ClO4, pKa = H2SO4 + HAc H2Ac+ + HSO4 , pKa = HCl + HAc H2Ac+ + Cl , pKa = HNO3 + HAc H2Ac+ + NO3 , pKa = 酸堿強弱除與其本質有關外，與溶劑的性質也有關 酸堿平衡中有關濃度的計算 溶液的 pH值 酸度對弱酸溶液中各組分濃度的影響 物料平衡，電荷平衡和質子平衡 酸堿溶液 pH的計算 溶液的 pH值 溶液的酸度： pH＝－ lg[H+] 溶液的堿度： pOH＝－ lg[OH－ ] pH + pOH = pKw= 酸性溶液： [H+][OH－ ], pH7pOH 中性溶液： [H+]＝ [OH－ ], pH＝ 7＝ pOH 堿性溶液： [H+][OH－ ], pH7pOH 酸度對弱酸溶液中各組分濃度的影響 ? 分布系數(shù)： ? 定義：在弱酸體系中，同時存在多種酸、堿組分，某一組分濃度在總濃度中所占的比例或分數(shù)。 ? 表示： δ ? δ ：分布系數(shù)決定于該組分的電離常數(shù)和溶液 的酸度。 酸度對弱酸溶液中各組分濃度的影響 例：一元弱酸 HB溶液中各組分的分布 (推導略） δHB= [H+] [H+]＋ Ka δB = Ka [H+]＋ Ka ， [HB] = cδHB ， [B] = cδB [HB] C = = [B] C δHB + δB = 1 酸度對弱酸溶液中各組分濃度的影響 例： 計算 pH＝ HAc和 Ac的分布系數(shù) (HAc的 Ka＝ 105) δHAc＝ [H+] [H+]＋ Ka ＝ ( 105)/( 105+ 105) = δAc＝ Ka [H+]＋ Ka ＝ ( 105)/( 105+ 105) = pH = pKa = , δHAc= δB = 酸度對弱酸溶液中各組分濃度的影響 例： 計算 pH＝ ，總濃度為 mol/L草酸溶液的分布系數(shù)及其濃度， Ka1＝ 102, Ka2＝ 105. δH2B ＝ [H+]2 [H+]2＋ Ka1[H+]＋ Ka1 Ka2 [H2B] = cδH2B [HB] = cδHB δHB ＝ Ka1[H+] [H+]2＋ Ka1[H+]＋ Ka1 Ka2 [B2] = cδB2 δB2 ＝ Ka1 Ka2 [H+]2＋ Ka1[H+]＋ Ka1 Ka2 作業(yè)：推導二元弱酸各組分的分布系數(shù) 物料平衡、電荷平衡和質子條件 物料平衡方程 (mass balance equation ： MBE） 在一個化學平衡體系中，某組分的總濃度等于各組分的平衡濃度之和。 (HAc, ) ， [HAc] + [Ac] = (H3PO4 , )， [H3PO4] + [H2PO4] + [HPO42] + [PO43] = (NaHCO3, c)， [Na+] = [H2CO3] + [HCO3] + [CO32] = c 物料平衡、電荷平衡和質子條件 電荷平衡方程 (electrical charge balance equation, EBE): 在電解質水溶液中，據(jù)電中性原理，正離子的電荷總數(shù)等于負離子的電荷總數(shù)。 KCN （ c） KCN = K + + CN CN + H2O HCN + OH H2O H+ + OH EBE: [K+]+[H+]=[CN]+[OH] 或 c+[H+]=[CN]+[OH] 物料平衡、電荷平衡和質子條件 Mg(ClO4)2 （ c） Mg(ClO4)2 = Mg2+ + 2ClO4 H2O H+ + OH [ClO4 ] = 2[Mg2+] = 2c 2[Mg2+] + [H+] = [ClO4] + [OH] Na2CO3 ， H3PO4 ? Σ正離子濃度 電荷值＝ Σ負離子濃度 電荷值 物料平衡、電荷平衡和質子條件 質子平衡方程 (proton balance equation， PBE)：根據(jù)酸堿質子理論，達到酸堿平衡時，酸失去質子的量與堿得到質子的量相等，這種數(shù)量關系就是質子平衡。 據(jù)此可以計算溶液中 H+濃度和有關組分濃度。 質子平衡方程 ， PBE （ 1）由物料平衡和電荷平衡求質子平衡方程 （ 2）由溶液中得失質子關系求質子平衡方程 物料平衡、電荷平衡和質子條件 例： KCN溶液（濃度 c） MBE： [K+] = c [HCN] + [CN] = c EBE： [H+] + [K+] = [OH ]+ [CN] PBE： [H+] + [HCN] = [OH] （ 1）由物料平衡和電荷平衡求質子平衡方程 物料平衡、電荷平衡和質子條件 例： NaHCO3溶液（濃度 c）質子平衡 MBE： [Na+] = c [H2CO3]+[HCO3]