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酸碱质子理论
酸碱质子理论
3.1 酸碱平衡的理论基础——酸碱质子理论
3.2 酸碱溶液中的离解平衡与酸度的计算
酸碱反应中H+的计算
缓冲溶液
3.3 酸碱指示剂
3.4 水溶液中的酸碱组分不同型体的分布
酸碱反应及其平衡处理
酸碱质子理论酸碱的定义电离理论电子理论质子理论酸——能电离出H+的物质碱——电离出OH-的物质酸——凡能接受电子的物质碱——凡能给出电子的物质酸——凡能给出质子的物质碱——凡能接受质子的物质3.1酸碱平衡的理论基础——酸碱质子理论酸碱质子理论
酸碱质子理论
凡能给出质子的物质(分子或离子)是酸，如HCl、HAc、NH4+、HPO42-等；
凡能接受质子的物质(分子或离子)是碱，如Cl-、Ac-、NH3、PO43-等。
而既可以给出质子又可以接受质子的物质，称为两性物质。如水，HCO3-
1、酸碱定义
酸碱质子理论
酸失去质子后变成相应的共轭碱；而碱接受质子后变成相应的共轭酸。如下式表示：
酸 碱 质子
HA-A-称为共轭酸碱对
酸碱反应实际上是两个共轭酸碱对之间的质子的传递反应，其通式为：
其中酸1与碱1为共轭酸碱对；酸2与碱2为共轭酸碱对。
2、共轭酸碱对：
酸碱质子理论共轭酸碱对酸碱间通过质子转移而相互转化HA与A-互为共轭酸碱对，得失一个质子（H+）酸 质子 碱HA H++ A-HCl H++ Cl-HCO3-H++ CO32-NH4+H++ NH3(CH2)6N4H+H++ (CH2)6N4六亚甲基四胺酸碱质子理论
3 酸碱反应的实质
酸的离解：HAc的离解
HAc H+ +Ac-
（酸1） （碱1）
H2O + H+ H3O+
（碱2） （酸2）
HAc + H2O H3O+ +Ac-
(酸1) (碱2) (酸2) (碱1)
H2O作为碱参与反应
半反应式，也为简式
总反应式
酸碱反应实际上是两个共轭酸碱对之间的质子的传递反应。
酸碱质子理论
NH3 + H+ NH4+
（碱1） （酸1）
H2O H+ + OH-
（酸2） （碱2）
NH3 + H2O OH- + NH4+
(碱1) (酸2) (碱2) (酸1)
H2O作为酸参与反应
碱的离解：NH3的离解
3 酸碱反应的实质
酸碱质子理论
例如，盐酸与氨在水溶液中的反应
HCl + H2O H3O+ +Cl-
NH3 + H3O+ NH4+ + H2O
总式 HCl + NH3 NH4+ + Cl-
酸碱中和反应：
酸碱质子理论
以下各类型的质子转移，均可看作是酸碱反应
酸的离解：如 HAc+H2O H3O++Ac-
酸1 碱2 酸2 碱1
碱的离解：如NH3+H2O OH-+NH4+
碱1 酸2 碱2 酸1
酸碱中和：如 HCl+NH3 NH4++Cl-
酸1 碱2 酸2 碱1
盐的水解：如 NaAc+H2O NaOH+HAc
碱1 酸2 碱2 酸1
酸碱质子理论
NH4CL的水解 (相当于NH4+弱酸的离解)
NaAc的水解（相当于Ac－弱碱的离解）
NH4+ + H2O H3O+ + NH3
Ac- + H2O OH- + HAc
共轭酸碱对
共轭酸碱对
HAc + NH3 NH4+ + Ac-
醋酸与氨在水溶液中的中和反应
共轭酸碱对
酸碱质子理论
注意
酸和碱可以是分子，也可以是阳离子或阴离子；
有的物质在某个共轭酸碱对中是碱，而在另一共轭酸碱对中却是酸，如HCO3－等；
质子理论中没有盐的概念，酸碱电离理论中的盐，在质子理论中都变成了离子酸和离子碱，如NH4Cl中的NH4＋是酸，Cl－是碱。
酸碱质子理论
4 水的质子自递反应和平衡常数
水质子自递反应：在水分子间发生的质子转移反应。反应式为：
H2O+H2O OH—+H3O+
酸1 碱2 酸2 碱1
KW=[H3O+][OH-]=1.0×10-14 25℃
即 pKW=pH +pOH=14
KW 称为水的质子自递常数或水的离子积
酸碱质子理论
5 酸碱反应平衡常数和酸碱强度
在水溶液中酸、碱的强度用其平衡常数Ka 、Kb来衡量。 值越大，酸（碱）性越强。
NH4+ + H2O H3O+ + NH3 Ka=5.5×10-10
HCl + H2O H3O+ + Cl- Ka=1.55×106
三种酸的强度顺序是：HCl ＞HAc＞ NH4+
HAc + H2O H3O+ + Ac- Ka=1.75×10-5
酸碱质子理论
共轭酸碱对的Ka和Kb的关系
以一元弱酸在水中的离解为例
HA + H2O H3O+ + A-
HA的共轭碱A-在水溶液中的离解为
Ka·Kb = Kw 或 pKa+ pKb= pKw Kw为水的质子自递常数。
可见酸的强度与其共轭碱的强度是反比关系。
酸愈强(pKa愈小)，其共轭碱愈弱（pKb愈大），反之亦然。
酸碱质子理论
Ka、Kb与酸碱强弱的关系
酸碱强度 Ka或Kb
强 >1
中强 1—10-4
弱 10-4—10-9
极弱 <10-9
课本p318，附录1，列出了酸或碱的Ka或Kb
酸碱质子理论
多元酸在水中分级电离
多元酸水溶液中存在着多个共轭酸碱对。
HCO3- H+ + CO32-
H2CO3 H+ + HCO3-
酸碱质子理论
例如：三元酸H3A
A3- + H2O HA2- + OH-
HA2- + H2O H2A- + OH-
H2A- + H2O H3A + OH-
酸碱质子理论
多元酸碱的强度
H3PO4 H2PO4 - + H+
Ka1 Kb3
H2PO4- HPO42- + H+
Ka2 Kb2
HPO42- PO43- + H+
Ka3 Kb1
酸碱质子理论
讨论：
多元酸碱在水中逐级离解，强度逐级递减
形成的多元共轭酸碱对中最强酸的解离常数
Ka1对应最弱共轭碱的解离常数Kb3
酸碱质子理论
共轭酸碱对Ka、Kb的关系
共轭酸碱对Ka、Kb的关系
多元酸碱Ka、Kb的对应关系
以H3PO4为例：
H3A H2A- HA2- A3-
酸碱质子理论
例题
例1 计算HS-的Kb值。
解： HS- + H2O H2S + OH-
查得 H2S的Ka1=5.1×10-8，则
例2.已知HAc的Ka＝1.8×10-5，求其Kb＝？
例3.已知NH3·H2O的Kb = 1.76 × 10－5，求NH4＋的Ka

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