第二炮兵工程学院本章讨论可溶电解质在水溶液中的单相离子平衡，再讨论可溶电解质的多相离子平衡，同时也介绍配位平衡，最后在讨论目前水资源概况、水污染现状和控制措施。
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4.1 弱酸弱碱溶液及其应用第二炮兵工程学院
1.酸碱质子理论酸碱电离理论,正离子全部是 H+ 酸负离子全部是 OH- 碱酸碱质子理论,
酸,给出质子的物质 (分子或离子 )
碱,接受质子的物质 (分子或离子 )
一、酸碱理论第二炮兵工程学院酸 质子 + 碱共轭酸 质子 + 共轭碱
HAc (aq) Ac-(aq) + H + (aq)
H2O (aq) + H + (aq) H3O + (aq)
NH4+ (aq) NH3 (aq) + H + (aq)
H2O (aq) H + (aq) + OH- (aq)
第二炮兵工程学院
(1) 一元弱酸、弱碱的解离平衡以 HAc为例来说明。
HAc(aq) H+ (aq) + Ac- (aq)
{ Ceq(H+) / C?},{ Ceq(Ac- ) / C?}K
a = Ceq( HAc ) / C?
平衡常数 K叫做 解离常数 弱酸 Ka弱碱 K
b
Ceq(H+),Ceq(Ac- )K
a = Ceq( HAc )简化为：
二、酸碱解离常数第二炮兵工程学院
{ Ceq(NH4 +) / C? },{ Ceq(OH- ) / C?}K
b = Ceq(NH
3) / C
Ka,Kb 只是温度的函数；
Ka,Kb 与浓度无关；
Ka,Kb 反应弱电解质解离能力的大小。
NH3 (aq) + H2O(l) NH4+ (aq) + OH- (aq)
第二炮兵工程学院
HAc (aq) H + (aq) + Ac - (aq)
起始 C 0 0
平衡 C — C? C? C?
Ka = C? · C?C (1 —? ) C?
2
(1 —? )
= C? 2.=
Ka = C
eq(H+),Ceq(Ac- )
Ceq( HAc )
解离度 (离解度,电离度 ),? = C(H+) / C始 (HA)
第二炮兵工程学院
pH = — lg Ceq( H+ ) = — lg C·Ka
= C·KbCeq ( OH- ) = C?
同理，对于一元弱碱：
= Ka / C
=Ka =
C? · C?
C (1 —? )
C? 2
(1 —? )
= C? 2.
= C·KaCeq ( H+) = C?
稀释定律第二炮兵工程学院酸 质子 + 碱
Kw,水的离子积常数。
25 ℃ 时,Kw = C(OH- ) · C(H+) = 10-14
NH4+ (aq) H+ (aq) + NH3(aq) Ka
NH3 (aq) + H2O(l) NH4+ (aq) + OH- (aq) Kb
H2O (aq) H + (aq) + OH- (aq)
Ka · Kb= Kw = 10-14 (注,a,b互为共轭酸碱对 )
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(2)多元 弱酸,弱碱 的解离平衡
H2S (aq) H+ (aq) + HS- (aq)
HS- (aq) H+ (aq) + S2- (aq)
多元弱酸、弱碱的解离是 分级 进行的。
例如：
一级二级
Ka,1 = Ceq( H +),Ceq(HS- )Ceq
(H2S )
Ka,2 = Ceq( H +),Ceq( S2- )Ceq
( HS- )
第二炮兵工程学院若 Ka1>> Ka 2,则可忽略二级解离平衡，
H+浓度可按一级解离常数近似计算。
即上面公式中的 Ka,α相应用 Ka1,α1代替。
= C KaCeq ( H+ ) = C?
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1,同离子效应：
在弱电解质溶液中加入具有相同离子的强电解质时，使其解离度降低的现象。
HAc(aq) H+ (aq) + Ac- (aq)
NH3(aq) + H2O(l) NH4+ (aq) + OH- (aq)
HF(aq) H+ (aq) + F- (aq)
NaAc
NaF
NH4Cl3
解离度下降三、同离子效应与缓冲溶液第二炮兵工程学院
2,缓冲溶液弱酸及弱酸盐（或 弱碱及弱碱盐）的混合 溶液 pH 值能在一定范围内不因外加少量酸,碱或稀释而发生显著变化。
注意,缓冲能力有限,
(1) 组成,a,弱酸 + 弱酸盐 如,HAc — NaAc
b,弱碱 + 弱碱盐 如,NH3 — NH4Cl
实际上是由 一对共轭酸碱 所组成,
第二炮兵工程学院
HAc(aq) H+ (aq) + Ac- (aq)
NH3(aq) + H2O(l) NH4+ (aq) + OH- (aq)
HClNaOH
第二炮兵工程学院
a,HAc — NaAc
HAc(aq) H+ (aq) + Ac- (aq)
Ceq(H+) · Ceq(Ac-)K
a = Ceq(HAc)
Ceq(HAc) Ceq(HAc)Ceq(H+) = K
a pH = pKa— lgCeq(Ac- ) Ceq(Ac- )
Ceq(共轭酸 )pH = pK
a— lg Ceq(共轭碱 )
(2) 缓冲溶液 pH 值的计算第二炮兵工程学院
b,NH3 — NH4Cl
NH3(aq) + H2O(l) NH4+ (aq) + OH- (aq)
Ceq(NH4+ ) · Ceq(OH- )K
b= Ceq(NH
3)
Ceq(NH3) Ceq(NH3)Ceq(OH- ) = K
b pOH = pKb— lgCeq(NH
4+) C
eq(NH
4+)
pOH =14 — pH pKb =14 — pKa
Ceq(共轭酸 )pH = pK
a — lg Ceq(共轭碱 )
第二炮兵工程学院根据共轭酸碱之间的平衡：
共轭酸 H+ + 共轭碱
Ka = C
eq ( H + ) ·Ceq (共轭碱 )
Ceq (共轭酸 )
Ceq ( H + ) = C
eq (共轭酸 )
Ceq (共轭碱 )
Ka?
pH = C
eq ( 共轭 酸 )
Ceq ( 共轭 碱 )pKa — lg
第二炮兵工程学院注 意：
1,缓冲溶液计算中，可近似用起始浓度来代替 Ceq。
2,计算溶液的 pH值时,应先区分是 单一的酸或碱,
还是有 同离子效应,还是 缓冲溶液 。
第二炮兵工程学院例,(1) 混合溶液中 HAc和 NaAc的浓度均为
0.100mol.dm-3,试计算该溶液 pH值。
(2) 于体积为 1dm3的该溶液中 加入 0.005 mol NaOH
(假定体积不变 )，溶液 pH值是多少？
(3) 于体积为 1dm3的 纯水 中 加入 0.005 mol NaOH(假定体积不变 )，溶液 pH值是多少？
解,(1) 可用 HAc和 NaAc的 起始浓度来代替 Ceq做近似 计算,pH = Ceq ( 共轭 酸 )
Ceq ( 共轭 碱 ) pKa — lg
pH = — lg( 1.75× 10-5 ) — lg
0.1
0.1 = 4.76
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(2),加入的 0.005 mol NaOH使 0.005 mol HAc中和的同时产生 0.005 mol NaAc，
则
C(Ac-) = 0.105 mol.dm-3
C( HAc ) = 0.095 mol.dm-3
pH = — lg( 1.75× 10-5 ) — lg0.0950.105 = 4.80
C(OH-) = 0.005 mol.dm-3
pH=14 — pOH = 14 — lg C(OH-)
= 14 — lg 0.005
= 9.30
(3).
第二炮兵工程学院解：本题中混合两种溶液时,既有体积变化又有化学反应 。
应考虑化学反应后产物的性质再决定计算方法,同时要注意混合后由于体积变化而引起的浓度变化 。
(1) 混合前,HAc的物质的量为 0.10? 0.020 = 0.0020mol，
NaOH的物质的量为 0.10?0.010 = 0.0010mol。
(2) 混合后：发生中和反应
HAc + NaOH = NaAc + H2O
起始时物质的量 / mol 0.0020 0.0010 0
反应后物质的量 / mol 0.0010 0 0.0010
例,将 20cm3 0.10 mol.dm-3 HAc溶液与 10cm3 0.10 mol.dm-3
NaOH溶液混合，求混合溶液的 pH值。
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3
3 dmm o l033.0dm030.0
m o l0 0 1 0.0)H Ac(C
3
3 dmm o l033.0dm030.0
m o l0 0 1 0.0)N a A c(C)Ac(C
)(
)(
)(
)(
)(
AcC
H A cC
K
AcC
H A cC
KHC aeq
eq
a
eq
=1.75? 10-5
pH = -lg (1.75? 10-5) = 4.8
反应后成为含有 0.0010molHAc和 0.0010molNaAc
的溶液，组成缓冲溶液。溶液总体积
V = 20 + 10 = 30cm3 = 0.030dm3 。
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a,共轭酸的 pKa 与所要求的 pH值越接近越好。
b,共轭酸和共轭碱浓度尽可能高,且比值接近于 1。
(4) 应用,
控制溶液 pH值相对稳定。
(3) 选择,
人体血液,H2CO3 — NaHCO3 pH? 7.4
第二炮兵工程学院四,pH值得测定
※ 测定 pH值最简单、最方便的方法是使用 pH试纸
（滤纸浸渍某种混合指示剂制成 ）,广范 pH试纸可用来粗略检测溶液的 pH值；密 pH试纸在 pH值变化较小时就有颜色的变化，它可用来较精密地检测溶液的 pH值。
※ 比较精确地测定 pH值的方法是使用 pH计（种类较多、生产厂家也较多 ）,目前一般 pH计测到的 pH值精度可达小数点后二位，即十分位是可靠的，百分位是估计的；精密的 pH计测到的 PH值精度达小数点后三位，即百分位是可靠的，千分位是估计的。
第二炮兵工程学院小 结知识要点,酸碱理论；酸碱解离平衡常数和溶液 pH值的有关计算；缓冲溶液 pH值计算 。
作业,P158练习题之 1,2,4,5,8题课后总结,电离理论,质子理论和电子理论对酸碱的定义,共轭酸碱对,质子受体,质子给体等概念,电子给体是碱,电子受体是酸；酸碱解离平衡常数和溶液 pH值的有关计算,酸碱强弱的比较；平衡移动规律和同离子效应,缓冲溶液 pH值计算,配制缓冲溶液的原则以及缓冲溶液的应用； pH值的测定方法 。
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4.1 弱酸弱碱溶液及其应用第二炮兵工程学院
1.酸碱质子理论酸碱电离理论,正离子全部是 H+ 酸负离子全部是 OH- 碱酸碱质子理论,
酸,给出质子的物质 (分子或离子 )
碱,接受质子的物质 (分子或离子 )
一、酸碱理论第二炮兵工程学院酸 质子 + 碱共轭酸 质子 + 共轭碱
HAc (aq) Ac-(aq) + H + (aq)
H2O (aq) + H + (aq) H3O + (aq)
NH4+ (aq) NH3 (aq) + H + (aq)
H2O (aq) H + (aq) + OH- (aq)
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(1) 一元弱酸、弱碱的解离平衡以 HAc为例来说明。
HAc(aq) H+ (aq) + Ac- (aq)
{ Ceq(H+) / C?},{ Ceq(Ac- ) / C?}K
a = Ceq( HAc ) / C?
平衡常数 K叫做 解离常数 弱酸 Ka弱碱 K
b
Ceq(H+),Ceq(Ac- )K
a = Ceq( HAc )简化为：
二、酸碱解离常数第二炮兵工程学院
{ Ceq(NH4 +) / C? },{ Ceq(OH- ) / C?}K
b = Ceq(NH
3) / C
Ka,Kb 只是温度的函数；
Ka,Kb 与浓度无关；
Ka,Kb 反应弱电解质解离能力的大小。
NH3 (aq) + H2O(l) NH4+ (aq) + OH- (aq)
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HAc (aq) H + (aq) + Ac - (aq)
起始 C 0 0
平衡 C — C? C? C?
Ka = C? · C?C (1 —? ) C?
2
(1 —? )
= C? 2.=
Ka = C
eq(H+),Ceq(Ac- )
Ceq( HAc )
解离度 (离解度,电离度 ),? = C(H+) / C始 (HA)
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pH = — lg Ceq( H+ ) = — lg C·Ka
= C·KbCeq ( OH- ) = C?
同理，对于一元弱碱：
= Ka / C
=Ka =
C? · C?
C (1 —? )
C? 2
(1 —? )
= C? 2.
= C·KaCeq ( H+) = C?
稀释定律第二炮兵工程学院酸 质子 + 碱
Kw,水的离子积常数。
25 ℃ 时,Kw = C(OH- ) · C(H+) = 10-14
NH4+ (aq) H+ (aq) + NH3(aq) Ka
NH3 (aq) + H2O(l) NH4+ (aq) + OH- (aq) Kb
H2O (aq) H + (aq) + OH- (aq)
Ka · Kb= Kw = 10-14 (注,a,b互为共轭酸碱对 )
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(2)多元 弱酸,弱碱 的解离平衡
H2S (aq) H+ (aq) + HS- (aq)
HS- (aq) H+ (aq) + S2- (aq)
多元弱酸、弱碱的解离是 分级 进行的。
例如：
一级二级
Ka,1 = Ceq( H +),Ceq(HS- )Ceq
(H2S )
Ka,2 = Ceq( H +),Ceq( S2- )Ceq
( HS- )
第二炮兵工程学院若 Ka1>> Ka 2,则可忽略二级解离平衡，
H+浓度可按一级解离常数近似计算。
即上面公式中的 Ka,α相应用 Ka1,α1代替。
= C KaCeq ( H+ ) = C?
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1,同离子效应：
在弱电解质溶液中加入具有相同离子的强电解质时，使其解离度降低的现象。
HAc(aq) H+ (aq) + Ac- (aq)
NH3(aq) + H2O(l) NH4+ (aq) + OH- (aq)
HF(aq) H+ (aq) + F- (aq)
NaAc
NaF
NH4Cl3
解离度下降三、同离子效应与缓冲溶液第二炮兵工程学院
2,缓冲溶液弱酸及弱酸盐（或 弱碱及弱碱盐）的混合 溶液 pH 值能在一定范围内不因外加少量酸,碱或稀释而发生显著变化。
注意,缓冲能力有限,
(1) 组成,a,弱酸 + 弱酸盐 如,HAc — NaAc
b,弱碱 + 弱碱盐 如,NH3 — NH4Cl
实际上是由 一对共轭酸碱 所组成,
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HAc(aq) H+ (aq) + Ac- (aq)
NH3(aq) + H2O(l) NH4+ (aq) + OH- (aq)
HClNaOH
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a,HAc — NaAc
HAc(aq) H+ (aq) + Ac- (aq)
Ceq(H+) · Ceq(Ac-)K
a = Ceq(HAc)
Ceq(HAc) Ceq(HAc)Ceq(H+) = K
a pH = pKa— lgCeq(Ac- ) Ceq(Ac- )
Ceq(共轭酸 )pH = pK
a— lg Ceq(共轭碱 )
(2) 缓冲溶液 pH 值的计算第二炮兵工程学院
b,NH3 — NH4Cl
NH3(aq) + H2O(l) NH4+ (aq) + OH- (aq)
Ceq(NH4+ ) · Ceq(OH- )K
b= Ceq(NH
3)
Ceq(NH3) Ceq(NH3)Ceq(OH- ) = K
b pOH = pKb— lgCeq(NH
4+) C
eq(NH
4+)
pOH =14 — pH pKb =14 — pKa
Ceq(共轭酸 )pH = pK
a — lg Ceq(共轭碱 )
第二炮兵工程学院根据共轭酸碱之间的平衡：
共轭酸 H+ + 共轭碱
Ka = C
eq ( H + ) ·Ceq (共轭碱 )
Ceq (共轭酸 )
Ceq ( H + ) = C
eq (共轭酸 )
Ceq (共轭碱 )
Ka?
pH = C
eq ( 共轭 酸 )
Ceq ( 共轭 碱 )pKa — lg
第二炮兵工程学院注 意：
1,缓冲溶液计算中，可近似用起始浓度来代替 Ceq。
2,计算溶液的 pH值时,应先区分是 单一的酸或碱,
还是有 同离子效应,还是 缓冲溶液 。
第二炮兵工程学院例,(1) 混合溶液中 HAc和 NaAc的浓度均为
0.100mol.dm-3,试计算该溶液 pH值。
(2) 于体积为 1dm3的该溶液中 加入 0.005 mol NaOH
(假定体积不变 )，溶液 pH值是多少？
(3) 于体积为 1dm3的 纯水 中 加入 0.005 mol NaOH(假定体积不变 )，溶液 pH值是多少？
解,(1) 可用 HAc和 NaAc的 起始浓度来代替 Ceq做近似 计算,pH = Ceq ( 共轭 酸 )
Ceq ( 共轭 碱 ) pKa — lg
pH = — lg( 1.75× 10-5 ) — lg
0.1
0.1 = 4.76
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(2),加入的 0.005 mol NaOH使 0.005 mol HAc中和的同时产生 0.005 mol NaAc，
则
C(Ac-) = 0.105 mol.dm-3
C( HAc ) = 0.095 mol.dm-3
pH = — lg( 1.75× 10-5 ) — lg0.0950.105 = 4.80
C(OH-) = 0.005 mol.dm-3
pH=14 — pOH = 14 — lg C(OH-)
= 14 — lg 0.005
= 9.30
(3).
第二炮兵工程学院解：本题中混合两种溶液时,既有体积变化又有化学反应 。
应考虑化学反应后产物的性质再决定计算方法,同时要注意混合后由于体积变化而引起的浓度变化 。
(1) 混合前,HAc的物质的量为 0.10? 0.020 = 0.0020mol，
NaOH的物质的量为 0.10?0.010 = 0.0010mol。
(2) 混合后：发生中和反应
HAc + NaOH = NaAc + H2O
起始时物质的量 / mol 0.0020 0.0010 0
反应后物质的量 / mol 0.0010 0 0.0010
例,将 20cm3 0.10 mol.dm-3 HAc溶液与 10cm3 0.10 mol.dm-3
NaOH溶液混合，求混合溶液的 pH值。
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3
3 dmm o l033.0dm030.0
m o l0 0 1 0.0)H Ac(C
3
3 dmm o l033.0dm030.0
m o l0 0 1 0.0)N a A c(C)Ac(C
)(
)(
)(
)(
)(
AcC
H A cC
K
AcC
H A cC
KHC aeq
eq
a
eq
=1.75? 10-5
pH = -lg (1.75? 10-5) = 4.8
反应后成为含有 0.0010molHAc和 0.0010molNaAc
的溶液，组成缓冲溶液。溶液总体积
V = 20 + 10 = 30cm3 = 0.030dm3 。
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a,共轭酸的 pKa 与所要求的 pH值越接近越好。
b,共轭酸和共轭碱浓度尽可能高,且比值接近于 1。
(4) 应用,
控制溶液 pH值相对稳定。
(3) 选择,
人体血液,H2CO3 — NaHCO3 pH? 7.4
第二炮兵工程学院四,pH值得测定
※ 测定 pH值最简单、最方便的方法是使用 pH试纸
（滤纸浸渍某种混合指示剂制成 ）,广范 pH试纸可用来粗略检测溶液的 pH值；密 pH试纸在 pH值变化较小时就有颜色的变化，它可用来较精密地检测溶液的 pH值。
※ 比较精确地测定 pH值的方法是使用 pH计（种类较多、生产厂家也较多 ）,目前一般 pH计测到的 pH值精度可达小数点后二位，即十分位是可靠的，百分位是估计的；精密的 pH计测到的 PH值精度达小数点后三位，即百分位是可靠的，千分位是估计的。
第二炮兵工程学院小 结知识要点,酸碱理论；酸碱解离平衡常数和溶液 pH值的有关计算；缓冲溶液 pH值计算 。
作业,P158练习题之 1,2,4,5,8题课后总结,电离理论,质子理论和电子理论对酸碱的定义,共轭酸碱对,质子受体,质子给体等概念,电子给体是碱,电子受体是酸；酸碱解离平衡常数和溶液 pH值的有关计算,酸碱强弱的比较；平衡移动规律和同离子效应,缓冲溶液 pH值计算,配制缓冲溶液的原则以及缓冲溶液的应用； pH值的测定方法 。
