《工程化学基础》教（学）案_第5章_2007.ppt

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1、1第五章，水溶液中的化学反应和水体保护工程化学25.1弱酸弱碱溶液5.2水溶液中的沉淀溶解反应和配位反应5.3相平衡和非水溶液中的化学反应5.4水质与水保保护目录第5章水溶液中的化学反应和水体保护目录3中和反应的实质是H+和OH－中和生成H2O的反应。电离理论一、酸碱理论1887年，阿累尼乌斯(ArrheniusS.A.瑞典)解离出的正离子全部都是氢离子的物质称为酸；解离出的负离子全部都是氢氧根离子的物质称为碱。第5章水溶液中的化学反应和水体保护弱酸弱碱溶液5.1弱酸弱碱溶液4酸是质子的给予体酸碱质子理论1923年，化学家布朗斯特(Brφ

2、nstedJ.N.丹麦)和化学家劳莱(LowryT.M.英国)凡是能够提供质子的分子或离子都是酸凡是能够接受质子的分子或离子都是碱碱是质子的接受体第5章水溶液中的化学反应和水体保护弱酸弱碱溶液5这种酸和碱的相互依存、相互转化关系被称为酸碱共轭关系，酸(或碱)与它共轭的碱(或酸)一起被称为共轭酸碱对。酸1碱2+酸2碱1+–H++H+第5章水溶液中的化学反应和水体保护弱酸弱碱溶液6HAc–Ac–、H3O+–H2O、H2O–OH–均互称为共轭酸碱对。在和第5章水溶液中的化学反应和水体保护弱酸弱碱溶液7他使酸碱理论可解释的范围更大。路易斯理论在有

3、机化学中应用得更为普遍，它常用亲电子试剂和亲核试剂来代替酸和碱的概念。酸碱电子理论同年，路易斯(LewisG.N.美国)凡是具有可供利用的孤对电子的物质都称为碱，能与这孤对电子进行结合的物质都称为酸，第5章水溶液中的化学反应和水体保护弱酸弱碱溶液8二、弱酸、弱碱的解离平衡及解离常数除少数强酸、强碱外，大多数酸和碱在水溶液中只能部分解离，属于弱电解质。当某弱电解质解离和重新结合的速率相等时，就达到了动态平衡，这种平衡称酸碱解离平衡，它的标准平衡常数称为酸或碱的标准解离常数，分别用Kaθ、Kbθ表示。第5章水溶液中的化学反应和水体保护弱酸弱碱

4、溶液9例如达平衡时，其标准解离常数的表达式为:同理，对于HAc的共轭碱Ac–的解离平衡式为：第5章水溶液中的化学反应和水体保护弱酸弱碱溶液10无论是Kaθ或Kbθ，其数值与电解质溶液的浓度无关，与温度有关。在同温度时，同类型（如同为HA型）弱电解质可用Kaθ(或Kbθ)定量地比较其酸性或碱性的强弱，Kaθ(或Kbθ)愈大，酸性（或碱性）愈强。第5章水溶液中的化学反应和水体保护弱酸弱碱溶液11由HAc和Ac–与H2O作用的解离反应式可推知，={c(H3O+)/cθ}{c(OH–)/cθ}或写成第5章水溶液中的化学反应和水体保护弱酸弱碱溶液1

5、2酸Kaθ碱KbθHNO25.62×10–4NO2–1.78×10–11HF6.31×10–4F–1.58×10–11HAc1.74×10–5Ac–5.75×10–10H2CO34.47×10–7HCO3–2.24×10–8H2S8.90×10–8HS–1.12×10–7H2PO4–6.17×10–8HPO42–1.62×10–7NH4+5.59×10–10NH31.79×10–5HCN4.93×10–10CN2.03×10–5HCO3–6.17×10–11CO32–1.61×10–4HS–1.10×10–12S2–9.10×10–3HP

6、O42–4.79×10–13PO43–2.09×10–2表5.1一些共轭酸碱的解离常数(25℃时)酸性增强碱性增强第5章水溶液中的化学反应和水体保护弱酸弱碱溶液13例5.1利用热力学数据，计算分子酸HAc在水溶液中的Kaθ。ΔfGmθ(298.15)/kJ·mol–1–396.82–237.1–237.2–369.65ΔrGmθ(298.15)=[(–369.85)+(–237.2)–(–396.82)–(–237.1)]kJ·mol–1=27.42kJ·mo1–1将ΔrGmθ(298.15)值代入式（4-8）有=–4.803Kaθ(HA

7、c)=1.57×10–5解第5章水溶液中的化学反应和水体保护弱酸弱碱溶液14例5.2利用热力学数据，计算离子碱Ac–在水溶液中的Kbθ，并计算0.10mol·dm–3NaAc水溶液的pH值。解–237.1–369.65–157.38–396.82ΔfGmθ(298.15)/kJ·mol–1=52.38kJ·mo1–1=–9.175Kbθ(Ac–)=6.68×10–10ΔrGmθ(298.15)=[(–396.82)+(–157.38)–(–369.65)–(–237.1)]kJ·mol–1第5章水溶液中的化学反应和水体保护弱酸弱碱溶液15

8、(2)设平衡时c(OH–)为xmol·dm–3起始浓度/mol·dm–30.1000平衡浓度/mol·dm–30.10–xxx≈0.10x=c(OH–)=8.17×10–6mol·dm–3pO