第五章 水溶液中的化学反应和水体保护.ppt

工程化学基础第五章 水溶液中的化学反应 和水体保护 安徽工业大学材料科学与工程学院无机非金属材料工程系 5、1弱酸弱碱溶液 一、酸碱理论 目前有四种酸碱理论。1887年瑞典化学家阿仑尼乌斯提出的酸碱电离理论。1905年美国科学家佛兰克林提出的酸碱溶剂理论。1923年丹麦化学家布朗斯特和英国化学家劳莱提出的酸碱质子理论。以及同一年，美国化学家路易斯提出的酸碱电子理论。 阿仑尼乌斯的酸碱电离理论：在水溶液中电离出阳离子全部是H+ 的物质为酸，电离出阴离子全部是OH - 的物质为碱。 酸碱质子理论：能提供质子的物质为酸，能与质子结合的物质为碱。 讨论： 1、酸碱范围：分子、正离子或负离子。 有些物质既可以提供质子作为酸，又可以接受质子作为碱，称为酸碱两性物。 例：H2PO4-, HSO4-, H2O，…… 2、酸碱共轭关系： 例： HClO4 = H+ + ClO4- HCl = H+ + Cl - HAc = H+ + Ac - 酸给出质子后余下的部分就是碱，碱结合质子后就变成了酸，这种关系可以表示为： 酸 ==== H+ + 碱 （酸碱半反应式） 酸和碱这种相互依赖的关系称为共轭关系。酸失去质子后形成的碱称为该酸的共轭碱，碱结合质子后形成的酸称为该碱的共轭酸。在酸碱半反应式中，彼此只相差一个质子的两种物质，就是共轭酸碱对。 酸给出质子能力越强，则酸性越强，是强酸；其相应的共轭碱接受质子的能力就越弱，是弱碱。反之，碱接受质子的能力越强，则其共轭酸给出质子的能力就越弱。 3、酸碱反应。 例： HCL + NH3 = Cl - + NH3+ 酸1 碱2 碱1 酸2 实质是质子在两对共轭酸碱之间的转移或传递。 酸1 + 碱2 = 碱1 + 酸2 4、酸、碱的相对强弱。 比较酸或碱的离解常数Kaθ或Kbθ， Kaθ或Kbθ值越大，酸（碱）性越强。 在水溶液中，共轭酸碱对有 Kaθ×Kbθ= Kwθ。 酸碱的电子理论：能给出电子对的物质都是碱（Lewis碱、广义碱）；能接受电子对的物质都是酸 （Lewis酸、广义酸）。 二、弱酸、弱碱的解离平衡及解离常数 弱酸、弱碱是指一些在水溶液中只能部分离解而不能完全离解的酸、碱，溶液中始终存在着已离解的离子和未离解的酸、碱分子之间的平衡。 （1）、一元弱酸溶液的离解平衡。 以HA代表一元弱酸，A--为该弱酸的酸根，HA水溶液中存在的离解反应为 HA + H2O = H3O+ + A- Kθ(HA) = C(H +)C(A-) / C(HA) = C(H +)C(A-) / Co(HA) - C(H +) Kθ(HA)称为HA的离解常数或电离常数。 ∵ C(H +) = C(A-) ∴ Kθ(HA) = C2 (H +) / Co(HA) - C(H +) 弱酸溶液中Co(HA) C(H +)， Co(HA) - C(H+) ≈ Co(HA) 得到近似公式， Kθ(HA) = C2 (H +) / Co(HA) C(H+) = [Kθ(HA) Co(HA)]1/2 　使用近似公式的条件为：Co(HA) / Kθ(HA)≥400，即α≤ 5%，计算误差≤2%。 α为离解度（电离度）： α= 已离解的分子数 / 原有分子总数 α= C(H +) / Co(HA) = [Kθ(HA) / Co(HA)]1/2 稀释定律：弱酸的浓度越小，离解度越大。（α与Co(HA)呈反比） 例、实验测得0.02mol/L某酸溶液的pH值为3.23，求该一元酸的电离度和离解常数。 解： pH = 3.23 C(H+) = 5.89×10-4 (mol/L) α= 5.89×10-4/0.02 = 2.9 % Kθ(HA) = C2(H+) / Co(HA) = (5.89×10-4)2 / 0.02 = 1.73×10-5 答：……。 一元弱碱溶液的离解常数 B + H2O = HB+ + OH- Kθ(B) = C(OH-)C(HB+) / C(B) = C2(OH-) / Co(B) - C(OH-) 近似处理 Co(B) - C(OH-) ≈ Co(B) 近似公式 C(OH-) = [Kθ(B) Co(B)]1/2 多元酸溶液的离解平衡 多元酸是指能离解出两个或两个以上H+的酸，如H2S,