酸碱平衡配位平衡-fudao

酸碱平衡配位平衡引言在日常生活煮饭时，很多人特别是家庭主妇会有这样的经验：煮饭时放碱以后味道好，而且很绸，口感好，并且缩短了煮饭的时间，米饭很快会煮烂，实际上，在经过营养专家的试验后得出的结论，煮饭放碱不好。在粥中放入一定量的食用碱,这样饭煮出来之后又粘又烂,比较适口.但是,这样煮出的粥饭营养素损失是很大的.煮粥放碱,显然改变了粥汤中的酸碱环境,促使食物中的水溶性维生素遭受严重破坏.一、酸碱质子理论1.酸碱质子理论定义酸：凡是能释放出质子（H+）的任何分子或离子（质子的给予体）碱：凡是能与质子（H+）结合的分子或离子。（质子的接受体）一、酸碱质子理论的基本概念酸H++碱-++AcHHAc-+-+2442HPOHPOH-+-+3424POHHPO+++34NHHNH2.共轭酸碱对：HAc的共轭碱是Ac－，Ac－的共轭酸是HAc，HAc和Ac－为一对共轭酸碱。3.两性物质：既能给出质子，又能接受质子的物质。等。如：---HS,OH,HCO,HSO234-++AcHHAc酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越弱。OHNHCOHHAcPOHSOHHClO243243424+酸性：------OHNHHCOAcPOHHSOClO334244碱性：二、弱酸、弱碱的解离平衡1.一元弱酸（只能给出一个质子）的解离平衡1.一元弱酸、弱碱的解离平衡HA(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+A－(aq){}{}{})HA()A()OH()HA(3ccc-+=Ka3[(HO)/][(A)/][(HA)/]cccccc+－=)HA(Ka越大，酸性越强。Ka初始浓度/mol·L-10.1000平衡浓度/mol·L-10.10－xxxx=1.3×10－3HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac－(aq){}{}{})HAc()Ac()OH()HAc(3ccc-+=Ka例：计算25℃时，0.10mol·L-1HAc溶液中的H3O+,Ac－,HAc,OH－浓度及溶液的pH。解：x10.0x2-=1.8×10-5c0/mol·L-10.200005108.1-×=2.一元弱碱的解离平衡例：已知25℃时，0.200mol·L-1氨水的解离度为0.95%，求Kbθ(NH3)。)aq(OH(aq)NHO(l)H(aq)NH423-+++解：ceq0.200(1–0.95%)0.200×0.95%0.200×0.95%/mol·L-1324b333{(NH)}{(OH)}(1.910)(NH){(NH)}0.2001.910ccKc+---==-3.多元弱酸的解离平衡(aq)HCO(aq)OHO(l)H(aq)COH33232－第一步：+++(aq)CO(aq)OHO(l)H(aq)HCO23323－－第二步：+++{}{}{}7323332a1102.4)COH()HCO()OH()COH(-+==cccK－{}{}{}11323332a2107.4)HCO()CO()OH()COH(-+==－－cccK做近似处理。解离平衡的计算可按一元弱酸的反应，主要来自于第一步解离溶液中的)OH(OH10333a2a1++cKK例题：计算0.010mol·L-1H2CO3溶液中的H3O+,H2CO3,，和OH－的浓度以及溶液的pH值。－23CO－3HCO(aq)HCO(aq)OHO(l)H(aq)COH－33232+++解：{}{}{}xxccc－－0.010)COH()HCO()OH(23233==+732a1102.4)COH(-=K-1eq/(molL)0.010cxxyzxy++-－w2a1aKKKx+y+z≈x，x–y≈x：根据第二步解离计算－)CO(23c553233105.6105.6)}HCO({)}CO()}{OH({--+==yccc－－1132a2107.4)COH(-=K11a2107.4-==Ky1111a223Lmol107.4Lmol)CO(---==Kc－23233155eqHCO(aq)HO(l)HO(aq)CO(aq)/(molL)6.5106.510cyyzy+-++++－－－－－6.5×10-55106.5010.00.010－－=xx1533Lmol105.6)HCO()OH(－－－==+cc132Lmol010.0)COH(－=c的解离平衡：来自OHOH2-(aq)OH(aq)OHO(l)HO(l)H322-+++{}19.4)OH(lgpH3=-=+c101Lmol105.1)OH(---=c01101.5-=z415101.0106.5--=z1453101.0106.5)}(OH)}{O(H{---+==zcczc106.5)L/(mol51eq--结论：③对于二元弱酸，若c(弱酸)一定时，c(酸根离子)与c2(H3O+)成反比。①多元弱酸的解离是分步进行的，一般。溶液中的H+主要来自于弱酸的第一步解离，计算c(H+)或pH时可只考虑第一步解离。321KKK②对于二元弱酸，当时，c(酸根离子)≈，而与弱酸的初始浓度无关。2K21KK{}{}{}a2a12223)AH()A()OH(KKcccK==-+{}{}{}232a2a12)OH()AH()A(+-=ccKKc(aq)A(aq)O2HO(l)H2A(aq)H2322-+++(aq)A(aq)OHO(l)H(aq)HA232-+-++(aq)HA(aq)OHO(l)HA(aq)H322-+++※)CO(2)OH(233-+cc三、盐溶液的解离平衡1.强酸弱碱盐（离子酸）(1)+(2)=(3)则(aq)Cl(aq)NHCl(s)NH4O(l)H42-++(1)(aq)OH(aq)OH(l)OH(l)OHw322K+-++)(NH)OH()OH()}NH({)}NH()}{OH({)(NH3bw4334aKKcccccK==--+++a3324(3)(aq)OH)aq(NHO(l)H(aq)NHK++++1(2)O(l)H)aq(NH(aq)OH(aq)NHb234K++-+wbabwaKKKKKK==即：：通式2.弱酸强碱盐（离子碱）NaAc,NaCN……一元弱酸强碱盐的水溶液呈碱性，因为弱酸阴离子在水中发生水解反应。如在NaAc水溶液中：(aq)OHHAc(aq)O(l)H(aq)Ac2--++{}{}{})HAc()Ac()OH()HAc()Ac(awbKKcccK==---的水解常数。的解离常数，也就是是质子碱---AcAc)Ac(bK如Na3PO4的水解：)aq(OH)aq(HPOO(l)H)aq(PO24234---++)aq(OH)aq(POH)l(OH)aq(HPO42224---++21314a,3wb,1102.2105.4100.1---===KKK7814a,2wb,2106.1102.6100.1---===KKK多元弱酸强碱盐它们的水解都是分步进行的。12314a,1wb,3105.1107.6100.1---===KKK)aq(OH)aq(POH)l(OH)aq(POH43242--++四、缓冲溶液同离子效应：在弱电解质溶液中，加入与其含有相同离子的易溶强电解质而使弱电解质的解离度降低的现象。HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac–(aq)1、同离子效应Ac–(aq)+4NHNH4Ac(aq)(aq)+平衡移动方向缓冲作用原理加入少量强碱或加入少量强酸溶液pH值变化不大。的比值。的大小取决于)A(/)HA()OH(3-+ccc较大量少量较大量(aq)A(aq)OHO(l)HHA(aq)32-+++{})A()}HA(){(HA)OH(a3-+=ccKc2、缓冲溶液例HAc－NaAc，H2CO3—NaHCO3(1)弱酸—弱酸盐：•PKaӨ≥3即KaӨ≤10-3时,由于同离子效应的存在，通常用初始浓度c0(HA),c0(A－)代替c(HA),c(A－)。3.缓冲溶液pH的计算两边取负对数，则(aq)A(aq)OHO(l)HHA(aq)32-+++)}A({)HA()HA()OH(a3-+=ccKc)A()HA(lg)HA(ppHa--=ccK平衡浓度例HAc－NaAc，H2CO3—NaHCO3(2)弱碱—弱碱盐NH3·H2O—NH4Cl(aq)OH(aq)BHO(l)HB(aq)2-+++)BH()B(lg)B(ppOHb+-=ccK)BH()B(lg)B(p14pHb++-=ccK五、酸碱电子理论配位平衡Lewis酸：凡是可以接受电子对的分子、离子原子，如Fe3+,Fe,Ag+,BF3等，要有空轨道。Lewis碱：凡是给出电子对的离子或分子，如：X－,:NH3,:CO,H2O:等，要有孤对电子。Lewis酸碱之间以配位键结合生成酸碱加合物，并不发生电子转移。1、酸碱电子理论定义-+++ClHHNHHNHHCl3••p146软硬酸碱理论1.配合物的组成配合物是Lewis酸碱的加合物，例如，[Ag(NH3)2]+是Lewis酸Ag+和NH3的加合物。2.配合物的组成形成体与一定数目的配位体以配位键按一定的空间构型结合形成的离子或分子叫做配合物。Lewis酸称为形成体(中心离子)；Lewis碱称为配位体。配合物的解离反应是分步进行的，每步均有其解离常数。例如：总解离常数(不稳定常数)：总解离反应：3.配合物的解离常数和稳定常数(aq)NH(aq))][Ag(NH(aq)])[Ag(NHd13323+++K(aq)NH(aq)Ag(aq))][Ag(NHd233+++K(aq)NH2(aq)Ag(aq)])[Ag(NHd323+++K)})Ag(NH({)}(NH)}{(Ag{2323d2d1d++==cccKKK配合物的生成反应是配合物解离反应的逆反应。总生成常数(稳定常数或累积稳定常数)：总生成反应：(aq))][Ag(NH(aq)NH(aq)Ag33+++(aq)])[Ag(NH(aq)NH(aq))][Ag(NH2333+++(aq)])[Ag(NH(aq)NH2(aq)Ag233+++f1Kf2KfK)}(NH)}{(Ag{)})Ag(NH({2323f2f1fcccKKK==++1dfKK=f越大，配合物越稳定。K1d2f1KK=1d1f2KK=例题：室温下，0.010mol的AgNO3(s)溶于1.0L0.030mol·L-1的NH3·H2O中(设体积不变)，计算该溶液中游离的Ag+、NH3和的浓度。)Ag(NH23+0.01020.010)L/(mol1xxx-+-平衡浓度-2)L/(mol1xxx-变化浓度0.010020.00.0300)L/(mol1--开始浓度解：很大，且c(NH3)大，预计生成的反应完全，生成了0.010mol·L－1。很小，可略而不计。723f101.67))(Ag(NH×=+K)Ag(NH23+)Ag(NH23+))Ag(NH(3+c(aq))Ag(NH(aq)2NH(aq)Ag233+++1233Lmol010.0))(Ag(NH)NH(-+==cc16Lmol100.6)Ag(--+×=c672100.6101.6701000100-×=×=x.x.010.02010.0010.00.010+-xx7f2101.67)2010.0(0.010×==+-Kxxx