无机及分析化学课件 第1章

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1、第1章酸碱反应1.1酸碱理论概述1.1.1酸碱电离理论1.1.2酸碱溶剂理论1.1.3酸碱质子理论1.1.4酸碱电子理论1.1.5软硬酸碱理论1.2酸碱平衡中有关浓度的计算1.2.1溶液的pH1.2.2酸度对弱酸溶液中各组分浓度的影响1.2.3物料平衡、电荷平衡和质子条件1.2.4酸碱溶液pH的计算1.3缓冲溶液1.3.1缓冲溶液的概念及缓冲溶液的重要性1.3.2缓冲溶液pH的计算1.3.3缓冲容量与缓冲范围1.3.4缓冲溶液的种类、选择和配制1.1酸碱理论概述酸碱反应是一类没有电子转移的反应，许多化学反应和生物化学反应都属于酸碱反应，有些化学反应必须在酸或碱存在时才能顺利进行，

2、这就是酸碱催化反应。人类对酸碱的认识过程：A.从物质表现出来的性质区分：认为具有酸味、能使石蕊变红的物质是酸；而碱则具有涩味、滑腻感，使红色石蕊变蓝，并能与酸反应生成盐和水。C.酸碱理论的提出a.瑞典化学家：酸碱电离理论;b.英国科学家：酸碱溶剂理论c.丹麦和英国化学家：酸碱质子理论d.美国化学家：酸碱电子理论（广义酸碱理论）e.美国化学家：软硬酸碱理论B.从酸的组成定义酸1787年法国化学家提出氧是酸的组成部分1811年英国化学家提出氢是酸的组成部分1884年，瑞典化学家Arrhenius提出酸碱的电离理论（Arrhenius1903年获得诺贝尔奖）立论点：水溶液中的电离（离解

3、）理论要点:电解质在水溶液中电离生成正、负离子,酸是在水溶液中经电离只生成H＋一种正离子的物质,碱是在水溶液中经电离只生成OH－一种负离子的物质。能电离出H＋是酸的特征，能电离出OH－是碱的特征，酸碱反应为中和反应，其实质是H＋和OH－相互作用生成H2O.1.1.1酸碱电离理论该理论将电解质分为三类：酸、碱和盐.Arrhenius根据各种溶液导电性的不同，还提出了强弱酸碱和电离度等概念优点：首次对酸碱赋予了科学的定义，对化学科学与实践的发展起了不可磨灭的重大作用，至今仍被广泛采用。局限：把酸和碱及其间的反应只限于水溶液，又认为碱必须具有OH－；氢离子（质子）在水中是无法独立存在的

4、，氨水的碱性并不是由于NH4OH的存在所引起的；也无法说明氨与氯化氢在气相或苯溶液中也能发生像水溶液中的反应，生成氯化铵。1.1.2酸碱溶剂理论理论要点:凡能离解而产生溶剂正离子的物质是酸；凡能离解而产生溶剂负离子的物质是碱；酸碱反应是正离子与负离子化合而形成溶剂分子的反应。溶剂阳离子阴离子2H2OH3O++OH-2NH3NH4++NH2-2H2SO4H3SO4++HSO4-3HFH2F++HF2-2BrF3BrF2++BrF4-1.1.3酸碱质子理论1.基本概念酸：凡能给出质子的物质都是酸。碱：凡能接受质子的物质都是碱。酸和碱可以是分子或离子。如HCl、NH4+、HSO4-是酸

5、；Cl-、NH3、HSO4-是碱。如：HClH++Cl-酸质子+碱依赖获得或给出质子而互相依存的酸碱对叫做共轭酸碱对，这里Cl-离子是HCl的共轭碱，而HCl是Cl-离子的共轭酸。即HAH++A-共轭酸共轭碱共轭酸碱对的质子得失反应称为酸碱半反应，酸碱反应的实质是质子的转移，酸碱反应是两个共轭酸碱对共同作用的结果。H2O+H2OH3O++OH-水分子之间存在着质子的传递作用，这叫质子的自递作用，反应的平衡常数称为水的质子自递常数：由于H3O+通常简写为H+，上式简写为：这就是水的离子积，25℃时等于1.0×10-14，即Kw=1.0×10-14，pKw=14质子理论不仅适用于

6、水溶液，还适用于气相和非水溶液中的酸碱反应，并消除了盐的概念。2.酸碱的相对强弱在水溶液中，酸的强度决定于它将质子给予水分子的能力，碱的强度决定于它从水分子中夺取质子的能力，用质子转移反应的平衡常数的大小表示。平衡常数越大，酸碱的强度也越大。酸的平衡常数为Ka，称为酸的离解常数或酸度常数；碱的平衡常数为Kb，称为碱的离解常数或碱度常数。Ka越大，这种酸的酸性越强，Kb越大，这种碱的碱性越强。一种酸的酸性越强，Ka值越大，则其相应的共轭碱的碱性越弱，Kb值越小，反之亦然。注意：多元弱酸的各级离解常数的概念。3.共轭酸碱对的Ka和Kb的关系（25℃）多元酸在水中分级电离，其水溶液中存

7、在着多个共轭酸碱对。例如：三元酸H3AA3-+H2OHA2-+OH-HA2-+H2OH2A-+OH-H2A-+H2OH3A+OH-由此可见，多元酸HnA最强的共轭碱An-的离解常数Kb1对应着最弱的共轭酸HA1-n的Kan；而最弱的碱Hn-1A-的离解常数Kbn对应着最强的共轭酸HnA的Ka1。4.拉平效应和区分效应HCl、HI、HNO3、HClO4等强酸在水中“完全电离”，因而它们的同浓度水溶液的pH相同，这意味着它们酸的强度是相同的。然而，这些强酸结构中与可电离氢原子结合的化