北京大学：《普通化学》课程教学资源（讲义）第五章 酸碱平衡

第五章酸碱平衡 51酸碱理论 52水的自耦电离平衡 53弱酸弱碱的电离平衡 5.4酸碱电离平衡的移动 55缓冲溶液 56酸碱中和反应 57前沿话题

第五章 酸 碱 平 衡 5.1 酸碱理论 5.2 水的自耦电离平衡 水的自耦电离平衡 5.3 弱酸弱碱的电离平衡 弱酸弱碱的电离平衡 5.4 酸碱电离平衡的移动 酸碱电离平衡的移动 5.5 缓冲溶液 5.6 酸碱中和反应 5.7 前沿话题

53 5.15.1 5.1 Acid Rain, The lines on the map are pH isopleths, which identify regions in which the precipitation has the same pH, as indicated by the numbers. Notice that precipitation gradually becomes more acidic going from west to east, especially in industrialized areas of the Northeast This acid rain may be a result of the release of nitrogen and sulfur oxides into the atmosphere

Acid Rain: Acid Rain: The lines on the map are pH isopleths, which identify The lines on the map are pH isopleths, which identify regions in which the precipita regions in which the precipitation has the same pH, as indicated tion has the same pH, as indicated by the numbers. Notice that precipitati numbers. Notice that precipitation gradually becomes more acidic on gradually becomes more acidic going from west to east, especially in from west to east, especially in industrialized areas of the Nor industrialized areas of the Northeast. theast. This acid rain may be a result This acid rain may be a result of the release of nitrogen and su of the release of nitrogen and sulfur oxides lfur oxides into the atmosphere. into the atmosphere

51酸碱理论 1)酸碱理论发展小史 1)酸碱的早期定义:有酸味,能使蓝色石蕊变红的物质叫酸; 有涩味,使红色石蕊变蓝的物质叫碱。 2) Arrhenius酸碱电离理论(1887 3) Bronsted-Lowry酸碱质子理论(1923) 4)Lews酸碱电子理论(1923) 5) Pearsons软硬酸碱理论(1963)

5.1 酸碱理论 (1) 酸碱理论发展小史 酸碱理论发展小史 1) 酸碱的早期定义：有酸味，能使蓝色石蕊变红的物质叫酸； 酸碱的早期定义：有酸味，能使蓝色石蕊变红的物质叫酸； 有涩味，使红色石蕊变蓝的物质叫碱。 有涩味，使红色石蕊变蓝的物质叫碱。 2) Arrhenius Arrhenius酸碱电离理论 (1887) 3) Brφnsted-Lowry酸碱质子理论 (1923) 4) Lewis酸碱电子理论 (1923) 5) Pearson Pearson软硬酸碱理论 (1963)

(2) Arrhenius酸碱电离理论(1890 ●酸碱定义:凡是在水溶液中能够电离产生H的物质叫作酸(acid), 能电离产生OH的物质叫作碱(base) H CI H,O H-O* Cl Ce NH3 H,O NH

(2) Arrhenius Arrhenius酸碱电离理论 (1887) ● 酸碱定义：凡是在水溶液中能够电离产生 凡是在水溶液中能够电离产生H+的物质叫作酸(acid)， 能电离产生OH−的物质叫作碱(base)

缺点: )并非只有含OH的物质才具有碱性,如Na2CO3Na2PO4 等的水溶液也呈碱性; 2)仅局限于水溶液体系,对非水体系的酸碱性无能为力。例 如,在液氨中NHC和NNH2的反应 NH++Nh7 2NH

缺 点： 1) 并非只有含OH−的物质才具有碱性，如 的物质才具有碱性，如Na2CO3、Na3PO4 等的水溶液也呈碱性； 等的水溶液也呈碱性； 2) 仅局限于水溶液体系，对非水体系的酸碱性无能为力。例 仅局限于水溶液体系，对非水体系的酸碱性无能为力。例 如，在液氨中NH4Cl和NaNH2的反应 NH4+ + NH2− 2NH3

(3) Bronsted-Lowry酸碱质子理论(1923) 由丹麦化学家 Bronsted和英国化学家 Lowry于1923年分别提出 ●酸碱定义:凡是能给出质子的分子或离子( proton donor)称 为酸,凡是能与质子结合的分子或离子( proton acceptor称为碱。 例如,HCl、HAc、NH4+、HCO3等都是酸;而OH、Ac NH3、CO32等都是碱。可用以下反应式表示 HCI→+H++C HAC H+ Ac NH+子上H++NH2 HCO27H+ +CO

(3) Brφnsted-Lowry酸碱质子理论 (1923) ● 酸碱定义：凡是能给出质子的分子或离子 凡是能给出质子的分子或离子(proton donor) proton donor)称 为酸，凡是能与质子结合的分子或离子 为酸，凡是能与质子结合的分子或离子(proton acceptor) acceptor)称为碱。 由丹麦化学家Brφnsted和英国化学家Lowry于1923年分别提出。 HCl H＋ + Cl− HAc H+ + Ac− NH4+ H+ + NH3 HCO3− H+ + CO3− 例如，HCl、HAc、NH4＋、HCO3−等都是酸；而OH−、Ac−、 NH3、CO32−等都是碱。可用以下反应式表示： 等都是碱。可用以下反应式表示：

酸社H+碱 共轭酸碱对:显然,酸给出 质子后余下的那部分就是碱, 碱接受质子后就成为酸。这 Base 种酸与碱的相互依存关系, 叫作共轭关系,上述方程式 中左边的酸是右边碱的共轭 Acid 酸( conjugate acid),而右边 H 的碱则是左边酸的共轭碱 ( conjugate base),彼此联系 A Bronsted acid is a proton donor, 在一起叫作共轭酸碱对。 and a Bronsted base is a proton acceptor

A Brφnsted acid is a proton donor, acid is a proton donor, and a Br and a Brφnsted base is a proton base is a proton acceptor. acceptor. ● 共轭酸碱对：显然，酸给出 质子后余下的那部分就是碱， 质子后余下的那部分就是碱， 碱接受质子后就成为酸。这 碱接受质子后就成为酸。这 种酸与碱的相互依存关系， 种酸与碱的相互依存关系， 叫作共轭关系，上述方程式 中左边的酸是右边碱的 中左边的酸是右边碱的共轭 酸(conjugate acid) conjugate acid)，而右边 的碱则是左边酸的 的碱则是左边酸的共轭碱 (conjugate base) conjugate base)，彼此联系 在一起叫作共轭酸碱对。 酸 H+ + 碱

●上述共轭酸碱对的半反应不能单独存在,因为酸不能自动放出 质子,而必须同时存在另一物质作为碱接受质子酸才能变成共 轭碱;反之,碱也如此。因此,完整的反应应写成: HCI(ag H,o0 H3O+(ag)+ CF(aq 酸(1) 碱(2) 酸(2 碱(1) IC在水中 H,O+ 完全电离

● 上述共轭酸碱对的半反应不能单独存在，因为酸不能自动放出 上述共轭酸碱对的半反应不能单独存在，因为酸不能自动放出 质子，而必须同时存在另一物质作为碱接受质子酸才能变成共 质子，而必须同时存在另一物质作为碱接受质子酸才能变成共 轭碱；反之，碱也如此。因此，完整的反应应写成： 轭碱；反之，碱也如此。因此，完整的反应应写成： HCl在水中 完全电离 酸 (1) 碱 (2) 酸 (2) 碱 (1) HCl (aq) + H ) + H2O (l) O (l) H3O+ (aq) + Cl− (aq)

NH3 (ag H,(+ N(ag)+ OH(ag 碱(1 酸(2) 酸(1) 碱(2) NH3 OH NH在水中 部分电离

NH3在水中 部分电离 碱 (1) 酸 (2) 酸 (1) 碱 (2) NH3 (aq) + ) + H2O (l) O (l) NH4+ (aq) + OH ) + OH− (aq)

Hydronium ion, hydrated proton, H3o+ 水合氢离子 Electrostatic potential map of the hydronium ion. The proton is always associated with water molecules in aqueous solution The H3o+ ion is the simplest formula of a hydrated proton

Hydronium Hydronium ion, hydrated proton, H , hydrated proton, H3O+ Electrostatic potential map of the Electrostatic potential map of the hydronium ion. The proton is ion. The proton is always associated with water mo always associated with water molecules in aqueous solution. lecules in aqueous solution. The H3O+ ion is the simplest formul ion is the simplest formula of a hydrated proton. a of a hydrated proton. 水 合 氢 离 子