酸碱平衡与酸碱滴定法

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1、第四章酸碱平衡与酸碱滴定第四章酸碱平衡与酸碱滴定法(Acid-BaseEquilibriumandAcid-BaseTitration)本章目标1.掌握离子氛和活度的概念。2.熟悉并掌握酸碱质子理论的基本概念。3.掌握各种酸碱平衡的计算原理与方法。4.掌握缓冲作用的原理和缓冲溶液的配制原则。5.掌握酸碱溶液中各物种的分布。6.掌握酸碱滴定的基本原理与实际应用。4.1电解质的电离酸、碱与人们日常生活及工业生产息息相关，从食品中的果蔬、食醋到重要的工业原料硫酸、氨水等，可见它在人类的生活和生产实际中占有非常重要的地位

2、。从化学反应角度来看，在生产实际和自然界中许多化学反应和生物化学反应都是酸碱反应，特别是在有机合成反应中，酸或碱常常可以作为提高反应速率的催化剂，因此掌握酸碱平衡的有关规律对于我们进一步深入地学习化学是十分必要的。4.1.1离子氛根据电解质在熔融状态下或在水溶液中解离成离子程度的不同，电解质分为强电解质和弱电解质。强酸（如HCl)、强碱（如NaOH)以及绝大部分的盐(如NaCl)在水中是完全电离的，把这种在水溶液中能全部解离成离子的物质称为强电解质（strongelectrolyte）。如：而弱酸（如HAc）、弱

3、碱（如NH3×H2O）等在水溶液中只有小部分发生电离，大部分仍以分子形式存在，我们把它们叫作弱电解质（weakelectrolyte）。如：4-38第四章酸碱平衡与酸碱滴定(4-1)电解质在水中的解离程度的大小通常以电离度（a）来表示，电离度（degreeofdissociation)是指电解质达到电离平衡时，已电离的分子数在原分子总数中所占的百分数，电离度也称为解离度。即:　　实验测得，室温下0.10mol·L-1HAc的电离度是1.32%，可见只有1.32%的醋酸分子发生了解离，大部分醋酸仍以分子的形式存在。

4、从理论上而言强电解质的解离度应该等于1，但实验测得强电解的解离度值却都小于1（见表4-1）。表4-1部分强电解质的实测解离度（0.1mol·L-1）电解质HClHNO3H2SO4KOHNaOHKClNH4ClCuSO4解离度（%）9292588984868840为了解释以上实验现象，1923年德拜（Debye）和休克尔（Hückel）提出了强电解质溶液理论。该理论认为，强电解质在水溶液中是完全解离的，但当溶液中离子浓度较大时，由于静电作用正离子周围会吸引较多负离子，同样负离子周围也会吸引较多正离子，这样每一个离子

5、都被相反电荷的离子所包围，形象地称之为“离子氛（ionatmosphere）”（见图4-1），正是由于离子氛的存在，离子的运动受到了牵制，从而表现出来的离子浓度小于强电解质全部解离时应有的浓度。图4-1溶液中的离子氛示意图4.1.2活度与活度系数在强电解质的水溶液中，由于离子氛的存在，离子间的相互牵制作用使离子的一些与浓度有关的性质（如导电性）受到影响，其结果相当于溶液中离子浓度减少。为了准确地描述强电解质溶液中离子间的相互作用，引入了离子的活度和活度系数4-38第四章酸碱平衡与酸碱滴定的概念。所谓活度（acti

6、vity）就是离子的有效浓度，它等于溶液中离子的实际浓度乘上一个校正系数，这个校正系数叫做活度系数（activitycoefficient）（见公式4-2）。即：(4-2)式中：a是活度，γ是活度系数，c是浓度表4-2不同浓度NaCl溶液的活度和活度系数（298.15K)活度系数直接反映电解质溶液中离子活动的自由程度,一般来说γ≤1。由德拜和休克尔提出的强电解质溶液理论可知，当溶液中离子浓度越大和离子所带的电荷越高时，离子间的相互牵制作用就越强，所以活度系数γ值也就越小，从而使得活度与浓度之间的差距越大。实验测得

7、不同浓度的NaCl溶液的活度和活度系数列于表4-2中。浓度c（0.1mol×L-1)0.10.010.0010.0001活度系数γ0.7920.9060.9630.985活度a0.07920.009060.0009630.0000985由表可知，当溶液无限稀释时离子间的牵制作用降低到极弱的程度，即γ→1，活度与浓度趋于相等。而当溶液浓度较大时，离子间的相互牵制作用不能忽略，必须采用活度来进行计算，这时需计算出活度系数γ的大小，德拜和休克尔指出γ的大小由溶液中的离子强度所决定，关于这部分内容在此不作详细讨论。严格地

8、讲，电解质溶液中的离子浓度应该用活度来表示，但由于我们通常所指的都是稀溶液，所以为了简便起见在本教材中直接用浓度代替活度来进行相关计算。4.2酸碱质子理论酸和碱是两类重要的化学物质，酸碱平衡是水溶液中重要的平衡体系。正是如此，长期以来科学家们对酸碱进行了大量的研究，对酸碱的认识也经历了一个由浅入深、由低级到高级的过程。随着认识的不断深化，先后形成了多种酸碱理论：溶剂理论、