工程化学溶液和离子平衡ppt讲稿.ppt

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1、工程化学溶液和离子平衡PPT课件1第一页，讲稿共八十页哦特特性性：均均匀匀性性；无无沉沉淀淀；组组分分皆皆以以分分子子或或离离子子状状态态存存 在在；热力学性质是相同或连续的。热力学性质是相同或连续的。分类：分类：溶溶液液：凡凡是是由由二二种种或或二二种种以以上上的的纯纯物物质质所所组组成成的的均均相相体体系系，即即以以分分子子级程度相互分散的均相混合体系称为溶液。级程度相互分散的均相混合体系称为溶液。2第二页，讲稿共八十页哦对对于于气气体体或或固固体体溶溶于于某某液液体体构构成成的的溶溶液液，习习惯惯上上将将液液体体叫叫做做溶溶剂剂，而而将将溶溶于于其其中中的的气气体体或或固固体体叫叫做做溶

2、溶质质；如如果果是是两两种种液液体体构构成成的的溶溶液液，则则称称其其中中量量多多的的液液体体叫叫溶溶剂剂，量量少少的的液液体体叫叫溶溶质。质。溶剂溶剂(solvent)A和溶质和溶质(solute)B溶剂：溶剂：水水溶质：溶质：非电解质非电解质本章主要讨论：本章主要讨论：液态的非电解质溶液液态的非电解质溶液3第三页，讲稿共八十页哦溶液和离子平衡溶液和离子平衡了了解解稀稀溶溶液液的的蒸蒸气气压压下下降降、沸沸点点升升高高、凝凝固固点点下下降降三个通性及定量公式应用三个通性及定量公式应用熟熟悉悉一一元元弱弱电电解解质质的的离离解解平平衡衡及及有有关关计计算算，掌掌握握同同离子效应、缓冲溶液及其计

3、算离子效应、缓冲溶液及其计算明明确确难难溶溶电电解解质质的的溶溶度度积积概概念念、溶溶度度积积规规则则，了了解解其其应应用，会基本计算用，会基本计算4第四页，讲稿共八十页哦溶液和离子平衡溶液和离子平衡第一节第一节溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法第二节第二节稀溶液的依数性稀溶液的依数性第三节第三节水溶液中的单相离子平衡水溶液中的单相离子平衡第四节第四节难溶强电解质的多相离子平衡难溶强电解质的多相离子平衡5第五页，讲稿共八十页哦第一节第一节溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法摩尔分数浓度摩尔分数浓度体积摩尔浓度体积摩尔浓度质量摩尔浓度质量摩尔浓度6第六页，讲稿共八十页哦一、一、摩摩尔尔分数分数

4、浓浓度度x(B)溶质溶质物质的量物质的量占总物质的量的分数占总物质的量的分数 n(B)：溶质的物质的量（：溶质的物质的量（mol）n(A)：溶剂的物质的量（溶剂的物质的量（mol）同理：同理：x(A)+x(B)=1 显然：显然：7第七页，讲稿共八十页哦二、二、体体积积摩摩尔尔浓浓度度c(B)每升每升溶液溶液中所溶解溶质的物质的量中所溶解溶质的物质的量 n(B)：溶质的物质的量（：溶质的物质的量（mol）V：溶液体积（溶液体积（L）w(B)：溶：溶质质B的的质质量（量（kg）M(B)：溶：溶质质摩摩尔尔质质量（量（kg/mol）实实验验室室配配制制该该浓浓度度的的溶溶液液十十分分方方便便，但但是

5、是因因为为溶溶液液的的体体积积与与温温度度有有关关，所所以以用用该该浓浓度度表表示示的的溶溶液液浓浓度度与与温温度度有有关关。这这是是物物质质的量分数浓度和质量摩尔浓度所没有的缺点。的量分数浓度和质量摩尔浓度所没有的缺点。8第八页，讲稿共八十页哦三、三、质质量摩量摩尔尔浓浓度度m(B)kg溶剂溶剂中所溶解溶质的物质的量中所溶解溶质的物质的量 n(B)：溶质的物质的量（：溶质的物质的量（mol）w(A)：溶剂质量（溶剂质量（kg）三种浓度之间的换算关系：三种浓度之间的换算关系：m(B)、x(B)不受温度影响；水的稀溶液，不受温度影响；水的稀溶液，m(B)、c(B)二者数值相差很小二者数值相差很小

6、常用于溶液的凝固点和沸点的计算常用于溶液的凝固点和沸点的计算 9第九页，讲稿共八十页哦例例 将将2.50gNaCl溶溶于于497.5g水水中中配配制制成成溶溶液液，此此溶溶液液的的密密度度为为1.002gmL-1，求求NaCl溶溶液液的的质质量量摩摩尔尔浓浓度度、摩摩尔尔分分数数浓浓度度和和体体积积摩摩尔尔浓浓度。度。解：解：(1)n(NaCl)2.50/58.440.0428(mol)m(NaCl)=0.0428/(497.510-3)=0.0860(molkg-1)(2)V(溶液溶液)(497.5+2.5)/1.002499(mL)0.499(L)所以所以c(NaCl)0.0428/0.4

7、99=0.0858(molL-1)(3)n(H2O)497.5/18.0227.61(mo1)所以所以x(NaCl)=0.0428/(27.61+0.0428)=1.5510-310第十页，讲稿共八十页哦第二节第二节稀溶液的依数性稀溶液的依数性溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的沸点升高和凝固点降低渗透压渗透压11第十一页，讲稿共八十页哦溶溶质质溶溶解解在在溶溶剂剂中中形形成成溶溶液液，溶溶液液的的性性质质已已不不同同于于原原来来的的溶溶质质和和溶溶剂剂，这种性质上的变化可分为两类：这种性质上的变化可分为两类：第一类由第一类由溶质本性溶质本性不同所引起。如：酸碱性、

8、导电性、颜色、味道等。不同所引起。如：酸碱性、导电性、颜色、味道等。第第二二类类由由溶溶质质数数量量不不同同所所引引起起。如如：蒸蒸气气压压、沸沸点点、凝凝固固点点、渗渗透透压等。压等。12第十二页，讲稿共八十页哦稀稀溶溶液液：溶溶质质浓浓度度很很低低，可可忽忽略略溶溶质质-溶溶质质间间的的相相互互作作用用，溶溶质质的的外围被溶剂包围。外围被溶剂包围。稀稀溶溶液液的的依依数数性性（稀稀溶溶液液定定律律、依依数数定定律律）：难难挥挥发发的的非非电电解解质质稀稀溶溶液液的的某某些些性性质质只只与与溶溶质质的的粒粒子子数数目目有有关关，而而与与溶溶质质的的本本性性无无关关，这这一类性质称为稀溶液的依

9、数性。一类性质称为稀溶液的依数性。溶液的溶液的蒸气压下降蒸气压下降、沸点上升沸点上升、凝固点下降凝固点下降和溶液和溶液渗透压渗透压13第十三页，讲稿共八十页哦一、溶液的蒸气压下降一、溶液的蒸气压下降1.蒸气压蒸气压液体分子蒸气分子蒸蒸发发：液液面面上上能能量量较较大大的的分分子子克克服服液液体体分分子子间间的的引引力力从从表表面面逸逸出，成为蒸气分子的过程；又称气化。出，成为蒸气分子的过程；又称气化。液体分子蒸气分子蒸发吸热蒸发吸热系统熵值增大系统熵值增大14第十四页，讲稿共八十页哦蒸气分子液体分子凝凝聚聚：液液面面上上的的空空间间中中蒸蒸气气分分子子不不断断运运动动时时，某某些些蒸蒸气气分分

10、子子可可能能撞到液面，为液体分子所吸引而进入液体中的过程。撞到液面，为液体分子所吸引而进入液体中的过程。蒸气分子液体分子凝聚放热凝聚放热系统熵值减小系统熵值减小15第十五页，讲稿共八十页哦P(H2O)蒸气分子液体分子V(蒸发蒸发)=V(凝聚凝聚)液液体体和和蒸蒸气气处处于于平平衡衡状状态态，此此时时蒸蒸气气所所具具有有的的压压力力叫叫做做该该温温度度下下液液体体的的饱饱和和蒸蒸气气压压，简称，简称蒸气压蒸气压。H2O(l)H2O(g)蒸发凝聚H2O(g)所所具具有有的的压压强强p(H2O)即即为为该温度下的该温度下的蒸气压蒸气压实验测定实验测定25 C时，时，水的饱和蒸气压水的饱和蒸气压 p(

11、H2O)=3167.7Pa16第十六页，讲稿共八十页哦不同温度下水的蒸汽压（不同温度下水的蒸汽压（kPa）温度（温度（）-15-10-5051015蒸汽压蒸汽压0.19150.28650.42170.61050.87239.2091.7049温度（温度（）20253035404550蒸汽压蒸汽压2.33783.16724.24285.62297.37599.58312.334温度（温度（）55606570758085蒸汽压蒸汽压15.73719.91625.00331.1638.5447.3457.81温度（温度（）9095100101110115120蒸汽压蒸汽压70.09584.51310

12、1.325105.00017第十七页，讲稿共八十页哦不同温度下冰的蒸汽压（不同温度下冰的蒸汽压（Pa）温度（温度（）-15-14-13-12-11-10-9蒸汽压蒸汽压165.5181.5198.6217.6238.0260.0284.1温度（温度（）-8-7-6-5-4-3-2蒸汽压蒸汽压310.1338.2368.6401.7437.3475.7517.3温度（温度（）-10蒸汽压蒸汽压562.2610.518第十八页，讲稿共八十页哦2.蒸气压下降蒸气压下降蒸气分子液体分子溶质分子同同一一温温度度下下，溶溶有有难难挥挥发发溶溶质质B的的溶溶液液中中，溶溶剂剂A的的蒸气压力总是低于纯溶剂蒸气

13、压力总是低于纯溶剂A的蒸气压力。的蒸气压力。原原因因在在于于溶溶剂剂的的一一部部分分表表面面被被溶溶质质微微粒粒占占据据，使使得得单单位位时时间间内内从从溶溶液液中中蒸蒸发发的的分分子子减减少少，使使得溶液的蒸发速率降低。得溶液的蒸发速率降低。蒸蒸气气压压下下降降：同同一一温温度度下下，纯纯溶溶剂剂的的蒸蒸气气压压力力与溶液的蒸气压力之差。与溶液的蒸气压力之差。p*纯溶剂蒸气压纯溶剂蒸气压p 溶液蒸气压溶液蒸气压19第十九页，讲稿共八十页哦拉乌尔定律（拉乌尔定律（Raoultslaw）拉乌尔拉乌尔(Franois-MarieRaoult，1830-1901)，法国实验物理学家，法国实验物理学家

14、，1887年提出上述定律年提出上述定律在在一一定定温温度度下下，难难挥挥发发的的非非电电解解质质稀稀溶溶液液中中的的蒸蒸气气压压下下降降（P）与与溶溶质质的的摩摩尔分数浓度尔分数浓度成成正比正比，而与溶质的本性无关。，而与溶质的本性无关。稀溶液稀溶液：n(A)+n(B)n(A)当当n(B)是是1000克克溶溶剂剂中中溶溶质质的的摩摩尔尔数数时时，则则为为质质量量摩摩尔尔浓浓度度m(B)，1000克克溶溶剂的摩尔数为剂的摩尔数为1000/M(A)。20第二十页，讲稿共八十页哦1.使使用用拉拉乌乌尔尔定定律律计计算算溶溶剂剂的的蒸蒸气气压压时时，溶溶剂剂的的摩摩尔尔质质量量应应采采用用其其呈气态时

15、的摩尔质量，而呈气态时的摩尔质量，而不考虑分子的缔合等因素不考虑分子的缔合等因素。2.拉拉乌乌尔尔定定律律虽虽然然最最初初是是由由非非挥挥发发性性溶溶质质的的溶溶液液总总结结出出来来的的，但但后后来来人人们们发发现现，对对于于挥挥发发性性溶溶质质的的溶溶液液也也是是正正确确的的，此此时时公公式式中中pA是是溶溶液液上上方方溶溶剂剂的的蒸蒸气气分分压压，因因此此，拉拉乌乌尔尔定定律律适适用用于于任任何何稀稀薄薄溶溶液液。由由于于溶溶剂剂中中一一旦旦加加入入非非挥挥发发性性溶溶质质，在在溶溶液液的的单单位位表表面面上上溶溶剂剂的的分分子子数数就就有有所所减减小小，使使得得在在单单位位时时间间内内从

16、从溶溶液液表表面面逸逸出出的的溶溶剂剂分分子子数数也也将将相相应应减减少少，因因此此溶液的平衡蒸气压也将降低。这就是溶液的平衡蒸气压也将降低。这就是拉乌尔定律的微观本质拉乌尔定律的微观本质。3.拉拉乌乌尔尔定定律律一一般般只只适适用用于于非非电电解解质质溶溶液液，电电解解质质溶溶液液中中的的组组分分因因存存在在电离现象，故拉乌尔定律不再适用。电离现象，故拉乌尔定律不再适用。使用拉乌尔定律必须注意使用拉乌尔定律必须注意：21第二十一页，讲稿共八十页哦二、溶液的沸点升高和凝固点下降二、溶液的沸点升高和凝固点下降沸沸沸沸点点点点（boiling point，bp）：液液体体的的沸沸点点是是指指其其蒸

17、蒸气气压压等等于于外外界界大大气气压压力力时时的的温温度度。溶溶液液的的蒸蒸气气压压总总是是低低于于纯纯溶溶剂剂的的蒸蒸气气压压，溶液的沸点升高。溶液的沸点升高。凝凝凝凝固固固固点点点点（freezing point，fp）：在在标标准准状状况况下下，纯纯液液体体蒸蒸气气压压和和它它的的固固相相蒸蒸气气压压相相等等时时的的温温度度为为该该液液体体的的凝凝固固点点。溶溶液液蒸蒸气气压压总总是是低低于于纯纯溶溶剂的蒸气压，剂的蒸气压，溶液凝固点会下降。溶液凝固点会下降。一一切切可可形形成成晶晶体体的的纯纯物物质质，在在给给定定的的条条件件下下，都都有有一一定定的的凝凝固固点点和和沸沸点点。但但溶溶

18、液液的的情情况况并并非非如如此此，一一般般由由于于溶溶质质的的加加入入使使溶溶剂剂的的凝凝固固点点下下降降，溶溶液液的的沸沸点点上上升升；而而且且溶溶液液越越浓浓，沸沸点点和和凝凝固固点点改改变越大。变越大。22第二十二页，讲稿共八十页哦AB：水的蒸气压曲线；水的蒸气压曲线；AB：溶液的蒸气压曲线；：溶液的蒸气压曲线；AA：冰的蒸气压曲线冰的蒸气压曲线在在373.15K时时，水水的的蒸蒸气气压压等等于于外外界界大大气气压压（101.3kPa），所所以以水水的的沸沸点点为为373.15K。由由于于溶溶质质的的加加入入，降降低低了了溶溶液液的的蒸蒸气气压压，要要使使溶溶液液的的蒸蒸气气压压等等于于

19、外外界界压压力力（101.3kPa），就就必必须须将将溶溶液液继继续续加加热热至至B点点。因因此此，难难挥挥发发溶溶质质溶溶液液的的蒸蒸气气压压下下降降，导导致了溶液的沸点高于致了溶液的沸点高于纯纯溶溶剂剂的沸点。的沸点。水水的的蒸蒸气气压压等等于于冰冰的的蒸蒸气气压压（均均为为0.611kPa）时时的的温温度度是是0(A点点)，此此时时水水和和冰冰共共存存。当当在在纯纯水水中中加加入入溶溶质质时时，由由于于溶溶液液的的蒸蒸气气压压下下降降，在在0时时冰冰与与水水不不能能共共存存，所所以以溶溶液液在在0不不结结冰冰。欲欲使使溶溶液液的的蒸蒸气气压压等等于于冰冰的的蒸蒸气气压压，必必须须降降低低

20、温温度度。在在0以以下下的的某某一一点点（A），水水溶溶液液与与冰冰的的蒸蒸气气压压相相等等，冰冰和和水水溶溶液液达达到平衡，到平衡，A所所对应对应的温度就是水溶液的凝固点。的温度就是水溶液的凝固点。23第二十三页，讲稿共八十页哦 难挥发的非电解质稀溶液难挥发的非电解质稀溶液的沸点上升和凝固点下降与溶液的质的沸点上升和凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比。量摩尔浓度成正比。kbp为为溶溶剂剂的摩的摩尔尔沸点升高常数，沸点升高常数，kfP为为溶溶剂剂的凝固点下降常数的凝固点下降常数；Kkgmol-1 仅与溶剂的特征有关，而与溶质的本性无关仅与溶剂的特征有关，而与溶质的本性无关 溶溶剂剂沸点沸点/

21、kbP/Kkgmol-1凝固点凝固点/kfP/Kkgmol-1醋酸醋酸苯苯氯氯仿仿萘萘水水117.9080.1061.15217.96100.002.5302.533.625.800.5116.665.533-63.5-0.003.905.156.94-1.8624第二十四页，讲稿共八十页哦应用：测量溶质分子量应用：测量溶质分子量 例例:已已知知烟烟草草中中的的有有害害成成分分尼尼古古丁丁，将将496mg尼尼古古丁丁溶溶于于10.0g水水中中，所得溶液在所得溶液在105Pa下沸点下沸点100.17C，求尼古丁的分子量。，求尼古丁的分子量。解：解：尼古丁摩尔质量为尼古丁摩尔质量为M，则：，则：2

22、5第二十五页，讲稿共八十页哦又如：冬天在汽车水箱里加少量甘油或乙二醇，防止水箱里的水结又如：冬天在汽车水箱里加少量甘油或乙二醇，防止水箱里的水结冰（防冻剂等）。冰（防冻剂等）。日常生活中的应用日常生活中的应用如：植物为什么表现出一定的抗旱性和耐寒性？如：植物为什么表现出一定的抗旱性和耐寒性？因因为为细细胞胞液液是是溶溶液液，溶溶液液的的蒸蒸汽汽压压下下降降(抗抗旱旱性性，减减少少挥挥发发），溶溶液的凝固点降低（耐寒，不致结冰冻坏）。液的凝固点降低（耐寒，不致结冰冻坏）。26第二十六页，讲稿共八十页哦三、渗透压三、渗透压半透膜半透膜半透膜半透膜纯水纯水纯水纯水蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液半透

23、膜半透膜：是一种只允许较小的溶剂分子（：是一种只允许较小的溶剂分子（H H2 2O O分子）通过分子）通过,而不允许溶质分子通过的薄膜。而不允许溶质分子通过的薄膜。例如：细胞膜、膀胱膜、肠衣、毛细血管壁等。例如：细胞膜、膀胱膜、肠衣、毛细血管壁等。纯水纯水纯水纯水半透膜半透膜半透膜半透膜蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液h渗透渗透渗透渗透27第二十七页，讲稿共八十页哦纯水纯水纯水纯水蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液h 由于由于半透膜半透膜半透膜半透膜两侧溶质粒子浓度的差异两侧溶质粒子浓度的差异两侧溶质粒子浓度的差异两侧溶质粒子浓度的差异，溶剂分子通，溶剂分子通过半透膜自发地由过半透膜自发地由浓度

24、较低溶液向浓度较高溶液方向浓度较低溶液向浓度较高溶液方向扩散扩散的过程，称为的过程，称为渗透现象渗透现象，简称，简称渗透渗透。28第二十八页，讲稿共八十页哦 为阻止渗透现象的发生，在为阻止渗透现象的发生，在溶液液面溶液液面溶液液面溶液液面上方施加一额外上方施加一额外的的压力压力压力压力。当外压恰好能使两边水分子进出速率相等时，体。当外压恰好能使两边水分子进出速率相等时，体系处于渗透平衡状态，这一压力就是系处于渗透平衡状态，这一压力就是溶液所具有的溶液所具有的溶液所具有的溶液所具有的渗透压渗透压。：渗透压渗透压c(B)：体积摩尔浓度：体积摩尔浓度R：气体常数：气体常数T：热力学温度：热力学温度纯

25、水纯水纯水纯水半透膜半透膜半透膜半透膜蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液蔗糖溶液h29第二十九页，讲稿共八十页哦结结论论：蒸蒸气气压压下下降降，沸沸点点上上升升，凝凝固固点点下下降降，渗渗透透压压都都是是难难挥挥发发的的非非电电解解质质稀稀溶溶液液的的通通性性；它它们们只只与与溶溶剂剂的的本性和溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。本性和溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。电电解解质质溶溶液液，或或者者浓浓度度较较大大的的溶溶液液也也与与非非电电解解质质稀稀溶溶液液一一样样具具有有溶溶液液蒸蒸气气压压下下降降、沸沸点点上上升升、凝凝固固点点下下降降和和渗渗透透压压等等性性质质。但但是是，稀稀溶溶液液定定律

26、律所所表表达达的的一一些些依依数数性性与与溶液浓度的溶液浓度的定量关系定量关系不适用于浓溶液和电解质溶液。不适用于浓溶液和电解质溶液。30第三十页，讲稿共八十页哦浓浓溶溶液液：溶溶质质的的微微粒粒较较多多，溶溶质质微微粒粒之之间间的的相相互互影影响响以以及及溶溶质质微微粒粒与与溶溶剂分子之间的相互影响大大加强。剂分子之间的相互影响大大加强。强电解质溶液强电解质溶液：1923年，年，Debye和和Hckel提出了提出了离子互吸学说离子互吸学说。观观点点：强强电电解解质质在在溶溶液液中中是是完完全全电电离离的的，但但是是由由于于离离子子间间的的相相互互作作用用，每每一一个个离离子子都都受受到到相相

27、反反电电荷荷离离子子的的束束缚缚，这这种种离离子子间间的的相相互互作作用用使使溶溶液液中中的的离离子子并并不不完完全全自自由由，表表现现出出：溶溶液液导导电电能能力力下下降降，电电离离度度下下降降，依依数数性偏离拉乌尔定律性偏离拉乌尔定律。强强电电解解质质的的实实际际解解离离度度小小于于100%，是由于，是由于离子氛离子氛的存在。的存在。31第三十一页，讲稿共八十页哦同浓度的溶液，沸点高低或渗透压大小的顺序同浓度的溶液，沸点高低或渗透压大小的顺序：A2B或 AB2型强电解质溶液AB型 强 电解质溶液弱解质溶液非电解质溶液蒸气压或凝固点的顺序则蒸气压或凝固点的顺序则相反相反例例 按沸点从高到低的

28、按沸点从高到低的顺序排列下列各溶液序排列下列各溶液:（1）0.1mol/LHAc；（；（2）0.1mol/LNaCl；（；（3）1mol/L蔗糖；蔗糖；（4）0.1mol/LCaCl2；（；（5）0.1mol/L葡萄糖葡萄糖 在一定体积的溶液中，粒子数目越多，即粒子浓度越大，沸点在一定体积的溶液中，粒子数目越多，即粒子浓度越大，沸点越高。电解质的粒子数目较相同浓度的非电解质多，强电解质越高。电解质的粒子数目较相同浓度的非电解质多，强电解质的粒子数较相同浓度的弱电解多，因此，粒子浓度由大到小的的粒子数较相同浓度的弱电解多，因此，粒子浓度由大到小的顺序为：顺序为：（3）（4）（2）（1）（5）；）

29、；沸点顺序与此相同。沸点顺序与此相同。32第三十二页，讲稿共八十页哦对于气体溶液，也有类似规律对于气体溶液，也有类似规律-亨利定律（亨利定律（Henrys law）1803年年，英英国国化化学学家家亨亨利利指指出出：在在一一定定温温度度下下，当当液液面面上上的的一一种种气气体体与与溶溶液液中中所所溶溶解解的的气气体体达达到到平平衡衡时时，该该气气体体在在溶溶液液中中的的浓浓度度与与其在液面上的平衡压力成正比，这就是其在液面上的平衡压力成正比，这就是亨利定律。亨利定律。Kx：亨利系数，与：亨利系数，与T，P，溶，溶剂剂及溶及溶质质的性的性质质有关有关PB：平衡时溶液中挥发物质的分压：平衡时溶液中

30、挥发物质的分压xB：挥发挥发溶溶质质在溶在溶剂剂中的摩中的摩尔尔分数分数33第三十三页，讲稿共八十页哦水的离解平衡水的离解平衡一元弱酸和弱碱的离解平衡一元弱酸和弱碱的离解平衡二元弱酸的离解平衡二元弱酸的离解平衡同离子效应和缓冲溶液同离子效应和缓冲溶液第三节第三节水溶液中的单相离子平衡水溶液中的单相离子平衡34第三十四页，讲稿共八十页哦酸碱理酸碱理论概述概述酸碱电离理论酸碱电离理论（阿仑尼乌斯（阿仑尼乌斯Arrhenius，1887年年）：凡凡是是在在水水溶溶液液中中能能够够电电离离，产产生生的的阳阳离离子子全全部部都都是是H+的的化化合合物物叫叫酸酸（acid）；电电离离时时产产生生的的阴阴离

31、离子子全全部部是是OH 的的化化合合物物叫叫碱碱（base）。）。局限：局限：无法解释无法解释Na2CO3，Na3PO4呈碱性；呈碱性；NH4Cl现酸性的事实；现酸性的事实；无法解释非水溶液中的酸碱行为；液氨中：无法解释非水溶液中的酸碱行为；液氨中：NH4+NH2-=2NH335第三十五页，讲稿共八十页哦酸碱质子理论（丹麦酸碱质子理论（丹麦Bronsted，英国，英国Lowry，1923年）：年）：凡是能给出质子的分子或离子称为酸，凡是能给出质子的分子或离子称为酸，凡是能接收质子的分子或离子称为碱。凡是能接收质子的分子或离子称为碱。酸酸 质子质子 碱碱Al(H2O)63+Al(H2O)5(OH

32、)2+H+酸酸碱碱质子质子HPO42PO43+H+酸酸碱碱质子质子36第三十六页，讲稿共八十页哦酸和碱可以是分子，也可以是阳离子或阴离子酸和碱可以是分子，也可以是阳离子或阴离子有有的的酸酸和和碱碱在在某某对对共共轭轭酸酸碱碱中中是是碱碱，但但在在另另一一对对共共轭轭酸酸碱碱对对中中是是酸；酸；质子论中不存在盐的概念，它们分别是离子酸或离子碱质子论中不存在盐的概念，它们分别是离子酸或离子碱酸酸碱碱存存在在着着对对应应的的相相互互依依存存的的关关系系；物物质质的的酸酸性性或或碱碱性性要要通通过过给给出出质子或接受质子来体现质子或接受质子来体现共轭酸碱：共轭酸碱：共轭酸碱：共轭酸碱：HCl、HAc、

33、NH4+、H2SO3、Al(H2O)6+等等都都能给出质子，都是酸能给出质子，都是酸而而OH、Ac、NH3、HSO3、CO32 等等都都能能接受质子，都是碱接受质子，都是碱37第三十七页，讲稿共八十页哦 酸碱电离平衡（质子理论）酸碱电离平衡（质子理论）酸碱电离平衡（质子理论）酸碱电离平衡（质子理论）酸酸 H+碱碱共轭关系共轭关系共轭酸共轭酸共轭碱共轭碱 HCl H+Cl 酸在水中的电离（酸在水中的电离（酸碱必须同时存在酸碱必须同时存在）HCl +H2O H3O+Cl （全部）（全部）酸酸1 碱碱2 酸酸2 碱碱1 NH4+H2O H3O+NH3 （可逆）（可逆）酸酸1 碱碱2 酸酸2 碱碱1H

34、+H+H+H2CO3HCO3-CO32-H3PO4H2PO4-HPO42-PO43-38第三十八页，讲稿共八十页哦HCl+H2O=H3O+Cl 强酸强酸1强碱强碱2弱酸弱酸2弱碱弱碱1酸性：酸性：HClH3O+；碱性：碱性：H2OCl 强酸和强碱作用生成弱酸弱碱的过程，是不可逆过程。强酸和强碱作用生成弱酸弱碱的过程，是不可逆过程。强电解质的电离：强电解质的电离：39第三十九页，讲稿共八十页哦HAc+H2OH3O+Ac 弱酸弱酸1弱碱弱碱2强酸强酸2强碱强碱1NH3+H2ONH4+OH 弱碱弱碱1弱酸弱酸2强酸强酸1强碱强碱2酸性：酸性：HAcH3O+碱性：碱性：H2OAc 酸性：酸性：H2ON

35、H4+碱性：碱性：NH3OH 是弱酸弱碱作用生成强酸强碱的反应，是可逆过程。是弱酸弱碱作用生成强酸强碱的反应，是可逆过程。弱电解质的电离弱电解质的电离40第四十页，讲稿共八十页哦酸碱电子理论（路易斯酸碱电子理论（路易斯Lewis，1923年）年）质子理论无法解释质子理论无法解释:如如SnCl4、AlCl3等的酸碱性行为。等的酸碱性行为。凡可以凡可以接受电子对接受电子对的分子、原子团、离子为酸的分子、原子团、离子为酸（electronpairacceptor）；）；凡可以凡可以给出电子对给出电子对的物质为碱（的物质为碱（electronpairdonor）理论要点：理论要点：酸碱反应的实质：酸碱

36、反应的实质：酸碱反应的实质是形成配位键的反应；碱提供电酸碱反应的实质是形成配位键的反应；碱提供电子对，酸以空轨道接受电子对形成配位键。子对，酸以空轨道接受电子对形成配位键。优点：优点：一切化学反应都可概括为酸碱反应一切化学反应都可概括为酸碱反应缺点：缺点：太笼统，不易掌握酸碱的特性，无法判断酸碱性的强弱太笼统，不易掌握酸碱的特性，无法判断酸碱性的强弱41第四十一页，讲稿共八十页哦一、水的离解平衡一、水的离解平衡H2O+H2O=H3O+OH H2O=H+OH 298K，纯水中的，纯水中的C(H3O+)=C(OH)=1.0 10 7molL 1水的离子积常数水的离子积常数随温度升高而增加，但变化不

37、大。随温度升高而增加，但变化不大。C(H+)1.0molL 1温度（温度（）02535501.1410-151.0010-142.0610-145.3510-1442第四十二页，讲稿共八十页哦二、一元弱酸和弱碱的离解平衡二、一元弱酸和弱碱的离解平衡1一元弱酸的电离过程一元弱酸的电离过程HAc(aq)+H2O=H3O+(aq)+Ac(aq)HAc(aq)=H+(aq)+Ac(aq)一元弱酸的离解常数一元弱酸的离解常数平衡常数平衡常数附录附录343第四十三页，讲稿共八十页哦HAc=H+Ac fGm (298)/kJmol 1 399.610 372.46一元弱电解质离解常数的热力学求算一元弱电解质

38、离解常数的热力学求算 44第四十四页，讲稿共八十页哦初始浓度初始浓度c00平衡浓度平衡浓度c c c c HAc(aq)=H+(aq)+Ac(aq)离解度离解度指指的的是是离离解解平平衡衡时时，已已离离解解的的弱弱电电解解质质分分子子数数和和离离解解前前分分子子总总数数的比值，离解度用的比值，离解度用 表示表示。（已离解分子数离解前分子总数）（已离解分子数离解前分子总数）100%弱酸的离解度一般很小，故弱酸的离解度一般很小，故1-1 稀稀释释定律定律 弱电解质在溶液中的离解度与其浓度的平方根成反比，即浓度越稀，离解度越大弱电解质在溶液中的离解度与其浓度的平方根成反比，即浓度越稀，离解度越大 4

39、5第四十五页，讲稿共八十页哦2一元弱碱的电离过程一元弱碱的电离过程NH3H2O(aq)=NH4+(aq)+OH(aq)一元弱碱的离解常数一元弱碱的离解常数附录附录3的大小与的大小与Ki有关，有关，Ki越小，越小，c越大，越大，就越小就越小46第四十六页，讲稿共八十页哦例例：计算下列各浓度的计算下列各浓度的HAc溶液的溶液的c(H)+和离解度和离解度（1）0.1molL-1(2)1.0 10-5molL-1解：（解：（1）c/Ka 500=c(H+)/c=1.3%pH=2.88（2）c/Ka 0.1 微溶物微溶物0.010.1难溶物难溶物0.0162第六十二页，讲稿共八十页哦溶度积常数溶度积常数

40、25时部分时部分溶度积常数见附录溶度积常数见附录4。反映了物质的溶解能力反映了物质的溶解能力 对于难溶电解质对于难溶电解质AnBm，有：，有：63第六十三页，讲稿共八十页哦例例计算计算298K时时AgCl的的K sp解：解：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)64第六十四页，讲稿共八十页哦二、溶度积与摩尔溶解度的关系二、溶度积与摩尔溶解度的关系溶解度溶解度：一定温度下溶质在某种溶剂中溶解程度的大小。一般以：一定温度下溶质在某种溶剂中溶解程度的大小。一般以100g溶溶剂（剂（H2O）能溶解的物质的质量表示；平衡时，液相为饱和溶液，单位）能溶解的物质的质量表示；平衡时，液相为饱和溶液，单位

41、为为molL-1。溶解度溶解度符号：符号：s。溶度积常数溶度积常数难溶电解质难溶电解质注意注意溶度积常数溶度积常数与与溶溶解度解度在应用上的区别在应用上的区别溶解度溶解度任何物质皆可任何物质皆可65第六十五页，讲稿共八十页哦1在在纯纯水中的溶解度水中的溶解度（1）AB型型难难溶溶电电解解质质 AB（s）=A+(aq)+B-(aq)设设溶解度溶解度为为s C（A+）=C（B-）=s 66第六十六页，讲稿共八十页哦（2）A2B或或AB2型型难难溶溶电电解解质质 A2B（s）=2A+(aq)+B2-(aq)设设溶解度溶解度为为s c(A+)=2sc(B-)=s 67第六十七页，讲稿共八十页哦例例:已

42、知已知K sp(AgCl)=1.78 10-10，K sp(Ag2CrO4)=1.12 10-12，试求试求AgCl和和Ag2CrO4的溶解度。的溶解度。解：（解：（1）设）设AgCl的溶解度为的溶解度为S1（molL-1），则：），则：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡时平衡时S1S1（2）设设Ag2CrO4的溶解度为的溶解度为S2（molL-1），），则：则：Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)平衡时平衡时2S2S268第六十八页，讲稿共八十页哦同同一一类类型型的的电电解解质质，可可以以用用K sp直直接接比比较较溶溶解解度度的的大大小小，不不同同类类型

43、型的难溶电解质，不能用的难溶电解质，不能用K sp比较。比较。注意：注意：K sp(AgCl)=1.78 10-10K sp(AgI)=1.5 10-16sAgClsAgI K sp(AgCl)=1.78 10-10K sp(Ag2CrO4)=1.12 10-12sAgCl相同类型，相同类型，K sp，S 。不同类型，不能用不同类型，不能用K sp判断判断S 的大小。的大小。69第六十九页，讲稿共八十页哦2在同离子溶液中的溶解度在同离子溶液中的溶解度同离子效应可使难溶电解质溶解度下降同离子效应可使难溶电解质溶解度下降 例：例：计计算算Fe(OH)3在在纯纯水及水及0.1mol/LNaOH中的溶

44、解度。中的溶解度。纯水中纯水中 Fe(OH)3=Fe3+3OH-0.1mol/LNaOH中中 平衡时平衡时 s3sFe(OH)3=Fe3+3OH-平衡时平衡时 s0.1+3s70第七十页，讲稿共八十页哦三、溶度积规则三、溶度积规则任意浓度下：任意浓度下：由：由：则：则：溶度积规则溶度积规则溶度积规则溶度积规则平衡浓度时平衡浓度时溶液过饱和，有沉淀析出溶液未饱和，无沉淀析出；若有沉淀加入，则溶解71第七十一页，讲稿共八十页哦72第七十二页，讲稿共八十页哦四、溶度积规则的应用四、溶度积规则的应用1沉淀的生成和溶解沉淀的生成和溶解有沉淀生成有沉淀生成沉淀溶解沉淀溶解例例298K时时，0.004mol

45、L-1AgNO3与与0.006molL-1K2CrO4溶溶液液等等体体积积混合，是否混合，是否产产生生Ag2CrO4沉淀沉淀?解：解：有有砖红砖红色色Ag2CrO4沉淀生成沉淀生成 J73第七十三页，讲稿共八十页哦难溶电解质的沉淀发生溶解，可通过化学反应降低离子浓度。难溶电解质的沉淀发生溶解，可通过化学反应降低离子浓度。（1）利用酸碱反应）利用酸碱反应（2）利用配合反应）利用配合反应（3）利用氧化还原反应）利用氧化还原反应AgCl+2NH3H2OAg(NH3)2+Cl-+2H2O3HgS+12HCl+2HNO33H2HgCl4+3S+2NO+4H2O 74第七十四页，讲稿共八十页哦2分步沉淀（

46、判断沉淀的先后顺序）分步沉淀（判断沉淀的先后顺序）在在一一定定条条件件下下使使一一种种离离子子先先沉沉淀淀而而其其他他离离子子在在另另一一条条件件下下沉沉淀淀的的现现象象。对对同同一一类类型型的的沉沉淀淀，K sp越越小小越越先先沉沉淀淀，且且K sp相相差差越越大大分分步步沉沉淀越完全，对不同类型的沉淀，其沉淀先后顺序要通过计算才能确定。淀越完全，对不同类型的沉淀，其沉淀先后顺序要通过计算才能确定。75第七十五页，讲稿共八十页哦例例溶溶液液中中Cl-、CrO42-离离子子浓浓度度均均为为0.0010molL-1，若若逐逐滴滴加加入入AgNO3溶液，试计算：溶液，试计算：（1）哪一种离子先产生

47、沉淀？）哪一种离子先产生沉淀？（2）第二种离子开始沉淀时，溶液中残留的第一种离子的浓度是多少？）第二种离子开始沉淀时，溶液中残留的第一种离子的浓度是多少？解解：(1)先产生先产生AgCl沉淀沉淀(2)K sp=c(Ag+)c(Cl-)故故AgCl已沉淀完全（已沉淀完全（c(Cl-)10-5molL-1）注：沉淀完全是指离子残留量注：沉淀完全是指离子残留量10-5molL-176第七十六页，讲稿共八十页哦例例：如如果果溶溶液液中中Fe3+和和Mg2+的的浓浓度度均均为为0.10mol L-1，使使Fe3+定定量量沉沉淀淀而使而使Mg2+不沉淀的条件是什么不沉淀的条件是什么?解解:Fe(OH)3F

48、e3+3OH-K sp=c(Fe3+)c3(OH-)=4.010-39Fe3+沉淀完全时的沉淀完全时的c(OH-)为为:pOH=10.8，pH=3.2Mg开始沉淀的开始沉淀的pH值为值为:pOH=4.9，pH=9.1因此，只要控制因此，只要控制pH值在值在3.29.1之间即可使之间即可使Fe3+定量沉淀而使定量沉淀而使Mg2+不沉淀。不沉淀。77第七十七页，讲稿共八十页哦例例在在100ml0.20molL-1的的MgCl2溶溶液液中中，加加入入100ml含含有有NH4Cl的的0.10molL-1氨氨水水溶溶液液,欲欲阻阻止止生生成成Mg(OH)2沉沉淀淀，上上述述氨氨水中需含几克水中需含几克N

49、H4Cl？解：混合后解：混合后不产生不产生Mg(OH)2沉淀，则沉淀，则78第七十八页，讲稿共八十页哦3控制控制pH值，分离金属离子值，分离金属离子氢氢氧化物氧化物沉淀开始沉淀开始沉淀完全沉淀完全Al(OH)33.374.71Cd(OH)27.19.7Co(OH)27.19.1Cr(OH)34.275.6Cu(OH)24.676.67Fe(OH)26.958.95Fe(OH)32.353.68Pb(OH)27.049.04Mg(OH)29.1711.13Mn(OH)28.1410.14Ni(OH)27.159.15Zn(OH)26.048.0479第七十九页，讲稿共八十页哦4沉淀的转化沉淀的转化 在在含含有有某某一一沉沉淀淀的的溶溶液液中中，加加入入适适当当的的试试剂剂，使使之之生生成成另另一一种沉淀。种沉淀。例例：如如果果向向AgCl固固体体粉粉末末中中加加入入KI溶溶液液，白白色色AgCl可可转转化化为为黄黄色色的的AgI沉淀，其过程如下：沉淀，其过程如下：AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)+KII-+K+AgI本质本质：AgI较较AgCl更难溶于水更难溶于水K sp(AgCl)=1.78 10-10K sp(AgI)=1.5 10-16sAgClsAgI 80第八十页，讲稿共八十页哦