电解质溶液和离子平衡 (2)课件.ppt
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1、关于电解质溶液和离子平衡(2)现在学习的是第1页,共115页2022/10/7内容内容:4.1 4.1 水的解离和溶液的水的解离和溶液的pHpH4.2 4.2 弱酸、弱碱的解离平衡弱酸、弱碱的解离平衡4.3 4.3 同离子效应和缓冲溶液同离子效应和缓冲溶液4.4 4.4 盐类的水解盐类的水解4.5 4.5 强电解质理论强电解质理论4.6 4.6 酸碱理论的发展酸碱理论的发展4.7 4.7 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡现在学习的是第2页,共115页2022/10/7基本要求基本要求:1.1.理理解解解解离离常常数数和和解解离离度度、水水解解常常数数和和水水解解度度、溶溶度度积积和和溶溶解解度度、水水
2、的的离离子子积积和和溶溶液液的的pHpH值值、质质子子酸酸碱碱和和共共轭轭酸酸碱碱、同同离离子效应、缓冲溶液、盐效应等基本概念;子效应、缓冲溶液、盐效应等基本概念;2.2.掌握同离子效应、盐效应对解离平衡和沉淀溶解平衡的影响;掌握同离子效应、盐效应对解离平衡和沉淀溶解平衡的影响;3.3.会用溶度积规则判断沉淀的生成与溶解;会用溶度积规则判断沉淀的生成与溶解;4.4.熟熟练练掌掌握握弱弱酸酸、弱弱碱碱、盐盐溶溶液液及及缓缓冲冲溶溶液液pHpH值值的的计计算算和和难难溶电解质溶液中有关离子浓度的计算;溶电解质溶液中有关离子浓度的计算;5.5.了了解解缓缓冲冲溶溶液液的的作作用用原原理理、选选择择及
3、及配配制制方方法法。了了解解强强电解质理论。电解质理论。现在学习的是第3页,共115页2022/10/74.1 4.1 水的解离和溶液的水的解离和溶液的pH:pH:4.1.1 4.1.1 水的解离平衡水的解离平衡:纯水有微弱的导电性,表明它有微弱纯水有微弱的导电性,表明它有微弱的解离。的解离。水的解离平衡可表示为:水的解离平衡可表示为:H2O H+OH-现在学习的是第4页,共115页2022/10/7水的解离平衡水的解离平衡:H2O H+OH-标准平衡常数为:标准平衡常数为:现在学习的是第5页,共115页2022/10/7 水的离子积:水的离子积:(1 1)概念:)概念:在一定温度下,水中在一
4、定温度下,水中c(H+)、c (OH-)的乘积为一个常数,称为水的离子积。的乘积为一个常数,称为水的离子积。(2 2)表达式:)表达式:(3 3)影响因素:)影响因素:温度。温度。(K Kw w随温度的升高而增大。)随温度的升高而增大。)现在学习的是第6页,共115页2022/10/7 H2O解离是一个吸热过程,温度解离是一个吸热过程,温度T,则,则 T/K 273 1.39010-15 295 1.00010-14 298 1.00810-14 323 5.47410-14 373 5.50010-13 25时,离子积时,离子积 =1.0010-14 c(H+)=c(OH-)=1.010-7
5、 molL-1现在学习的是第7页,共115页2022/10/7 (4)c(H+)与与 c(OH-)的关系:的关系:反比关系:反比关系:c(H+)越大,c(OH-)越_ c(OH-)越大,c(H+)越_ 注意:注意:c(H+)与与 c(OH-)都不会为零。都不会为零。小小小小现在学习的是第8页,共115页2022/10/7水的离子积水的离子积 水的离子积不仅适用于纯水,也适用于所水的离子积不仅适用于纯水,也适用于所有稀的水溶液有稀的水溶液。因为因为Kw=c(H+)c(OH-)是一个常数,只是一个常数,只要知道溶液中的要知道溶液中的H+(OH-)浓度,就可以)浓度,就可以根据上式计算其中的根据上式
6、计算其中的OH-(H+)浓度。)浓度。现在学习的是第9页,共115页2022/10/74.1.2 4.1.2 溶液的酸碱性和溶液的酸碱性和 pH pH:1.1.溶液的酸碱性:溶液的酸碱性:由于水溶液中存在由于水溶液中存在H2O的解离平衡:的解离平衡:H2O H+OH-=c c (H+)c c(OH-)=c c(H(H+)c c(OH(OH-)c c(H+),c c(OH-);c c(H+),c c(OH-)室温下:室温下:=c c(H+)c c(OH-)=1.0010-14 酸性溶液酸性溶液中性溶液中性溶液碱性溶液碱性溶液c c(H+)c c(OH-):c c(H+)=c c(OH-):c c
7、(H+)c c(OH-):现在学习的是第10页,共115页4.1.2 4.1.2 溶液的酸碱性和溶液的酸碱性和 pH pH:1.1.溶液的酸碱性:溶液的酸碱性:由于水溶液中存在由于水溶液中存在H2O的自偶解离平衡:的自偶解离平衡:H2O H+OH-=c c (H+)c c(OH-)=c c(H(H+)c c(OH(OH-)c c(H+),c c(OH-);c c(H+),c c(OH-)室温下:室温下:=c c(H+)c c(OH-)=1.0010-14 酸性溶液:酸性溶液:c c(H+)10-7 中性溶液:中性溶液:c c(H+)=c c(OH-)=10-7 碱性溶液:碱性溶液:c c(H+
8、)10-7现在学习的是第11页,共115页2022/10/7练习:1、填空:2、判断:c(H+)=10-7 mol/L ,则溶液一定为中性。,则溶液一定为中性。错:错:只有只有2525才是。才是。c(H+)越大,则c(OH-)越_,酸性越_,碱性越_。小小强强弱弱c(H+)越小,则c(OH-)越_,酸性越_,碱性越_。大大弱弱强强现在学习的是第12页,共115页2022/10/7 2.2.溶液的溶液的 pHpH:在稀溶液中,在稀溶液中,c c(H(H+)或或c c(OH(OH-)数值较小,直接使用数值较小,直接使用很不便。很不便。19091909年,丹麦生理学家索仑生提出用年,丹麦生理学家索仑
9、生提出用 pH pH 来来表示水溶液的酸碱性。表示水溶液的酸碱性。p p 的定义:的定义:p p代表一种运算,表示对一物质相对浓代表一种运算,表示对一物质相对浓度或标准平衡常数取对数,再取相反数,即作为负对度或标准平衡常数取对数,再取相反数,即作为负对数数“-lg”“-lg”的符号。的符号。公式:公式:pH=-lg c(H+)=-lg c(H+)现在学习的是第13页,共115页2022/10/7 pH=7.0:溶液呈:溶液呈_ pH 7.0:溶液呈:溶液呈 _同样,定义同样,定义 pOH=-lg c(OH-)=-lg c(OH-)水溶液中,水溶液中,298.15K时时c(H+)c(OH-)=1
10、.0 10-14两边取负对数:两边取负对数:pH+pOH=p =14.00 中性中性 酸性酸性 碱性碱性 现在学习的是第14页,共115页2022/10/7 例例4-14-1:求求0.050 molL-1 HCl溶液的溶液的pH和和pOH。(室温)。(室温)解:解:公式:公式:pH=-lg c(H+)=-lg(0.05)=1.3 pOH=14-pH=14-1.3 =12.7 现在学习的是第15页,共115页2022/10/7 pH pH 的意义:的意义:pH pH 越小,溶液的酸性越越小,溶液的酸性越_,碱性越,碱性越_;pH pH 越大,溶液的酸性越越大,溶液的酸性越_,碱性越,碱性越_。强
11、强 弱弱 弱弱 强强 现在学习的是第16页,共115页2022/10/7溶液溶液pH溶液溶液pH溶液溶液pH柠檬汁柠檬汁2.2 2.4番茄汁番茄汁 3.5人的血液人的血液7.35 7.45葡萄酒葡萄酒2.8 3.8牛奶牛奶6.36.6人的唾液人的唾液6.5 7.5食醋食醋 3.0乳酪乳酪 4.86.4 人尿液人尿液 4.8 8.4啤酒啤酒4.05.0海水海水 8.3 小肠液小肠液 7.6咖啡咖啡5.0饮用水饮用水 6.58.5 胃液胃液 1.3 常见水溶液的常见水溶液的 pHpH 现在学习的是第17页,共115页2022/10/7人血液人血液 pH 超出超出0.4将有生命危险。将有生命危险。p
12、H 标度标度适用范围适用范围:0 pH 14.0 1 c(H+)1 10-14如如pH1414,应使用,应使用c(H+)或或 c(OH-)现在学习的是第18页,共115页2022/10/74.1.3 4.1.3 酸碱指示剂酸碱指示剂(1 1)概念:)概念:酸碱指示剂是一些结构比较复杂的有机酸碱指示剂是一些结构比较复杂的有机弱酸或弱碱,其弱酸或弱碱,其结构随溶液结构随溶液 pH pH 不同而改变,不同而改变,并呈现不同的颜色并呈现不同的颜色。现在学习的是第19页,共115页2022/10/7(2)(2)酸碱指示剂变色酸碱指示剂变色 pH pH 范围范围:肉眼能观察到的肉眼能观察到的指示剂发生颜色
13、变化的指示剂发生颜色变化的pHpH范围范围称为称为指示剂的变色范围指示剂的变色范围。现在学习的是第20页,共115页2022/10/7常见酸碱指示剂的变色范围(见表常见酸碱指示剂的变色范围(见表4-34-3)指示剂指示剂变色变色pH范范围围酸色酸色过渡色过渡色碱色碱色甲基橙甲基橙 3.1 4.4红色红色橙色橙色黄色黄色甲基红甲基红 4.4 6.2红色红色橙色橙色黄色黄色石石 蕊蕊 5.0 8.0红色红色紫色紫色蓝色蓝色酚酚 酞酞8.0 10.0无色无色 粉红色粉红色玫瑰红色玫瑰红色现在学习的是第21页,共115页2022/10/7(3)(3)测定测定 pH pH 的方法的方法:粗略测定:粗略测
14、定:精密测定精密测定:pHpH试纸试纸 pHpH计计 广泛广泛pHpH试纸试纸 精密精密pHpH试纸试纸 现在学习的是第22页,共115页2022/10/7pH计:pHpH计是通过电学系统用数码管直接显示溶液计是通过电学系统用数码管直接显示溶液pHpH的的电子仪器。电子仪器。现在学习的是第23页,共115页2022/10/74.2 4.2 弱酸弱碱的解离平衡弱酸弱碱的解离平衡 (1 1)电解质:)电解质:在水溶液或熔融状态下能导电的化合物在水溶液或熔融状态下能导电的化合物称为电解质。称为电解质。(2 2)电解质的分类:)电解质的分类:强电解质:强电解质:弱电解质:弱电解质:强酸、强碱、绝大多数
15、的盐强酸、强碱、绝大多数的盐 弱酸、弱碱、极少数的盐弱酸、弱碱、极少数的盐 完全解离不完全解离现在学习的是第24页,共115页2022/10/7(3 3)弱电解质的解离平衡:)弱电解质的解离平衡:在一定条件下,当弱电解质的分子解离在一定条件下,当弱电解质的分子解离的速率与阴阳离子重新结合成弱电解质的速的速率与阴阳离子重新结合成弱电解质的速率相等时,溶液中分子、各离子浓度不再发率相等时,溶液中分子、各离子浓度不再发生改变,这种生改变,这种状态状态称为弱电解质的称为弱电解质的解离平衡解离平衡。现在学习的是第25页,共115页2022/10/7Ka、Kb分别表示弱酸、弱碱的解离常数:(1 1)与与其
16、其它它平平衡衡常常数数一一样样,解解离离常常数数Ka、Kb与与弱弱电解质的电解质的本性本性及及温度温度有关,而与其有关,而与其浓度无关浓度无关。(2 2)一般情况下,温度愈)一般情况下,温度愈高高,解离常数越,解离常数越大大。(3 3)同同一一温温度度下下,不不论论弱弱电电解解质质的的浓浓度度如如何何变变化化,其解离常数总是个其解离常数总是个定值定值。现在学习的是第26页,共115页2022/10/7解离常数的意义:解离常数的意义:解解离离常常数数数数值值越越大大,表表示示对对应应该该弱弱电电解解质质的的解解离离程程度度越越大大,即即表表示示该该弱弱电电解解质质的的酸酸性性或或碱碱性性就就相相
17、对较对较强强。例如:例如:K Ka a(HAcHAc)=1.7510=1.7510-5-5 K Ka a(HCNHCN)=6.210=6.210-10-10酸性强酸性弱现在学习的是第27页,共115页2022/10/72.2.解离度解离度 :在一定温度下,一定浓度的弱电解质溶液达到在一定温度下,一定浓度的弱电解质溶液达到解离平衡时,已解离的弱电解质分子数占解离前解离平衡时,已解离的弱电解质分子数占解离前弱电解质分子总数的百分比,称为该弱电解质的弱电解质分子总数的百分比,称为该弱电解质的解离度解离度()。现在学习的是第28页,共115页2022/10/7弱酸的解离度为:弱酸的解离度为:=弱碱的解
18、离度为:弱碱的解离度为:=(c0 为弱酸或弱碱的起始浓度。)为弱酸或弱碱的起始浓度。)现在学习的是第29页,共115页2022/10/7(1 1)解离度的影响因素:)解离度的影响因素:弱电解质的本性、温度、弱电解质的本性、温度、浓度浓度。(2 2)解离度与浓度的关系:)解离度与浓度的关系:浓度越小,解离度越浓度越小,解离度越_;浓度越大,解离度越浓度越大,解离度越_。大大小小现在学习的是第30页,共115页2022/10/7 公式:公式:(1 1)当)当 时,时,(2 2)当)当 时,时,现在学习的是第31页,共115页2022/10/7一元弱酸、弱碱溶液中离子浓度及一元弱酸、弱碱溶液中离子浓
19、度及pH的计算的计算例例1:求:求0.10 molL-1 HAc溶液的溶液的 pH 和解离度和解离度(298 K,=1.75 10-5)。解:解:HAc =H+Ac-起始相对浓度起始相对浓度 0.10 0 0平衡相对浓度平衡相对浓度 0.10 x x x =x2/(0.10 x)=1.75 10-5 (1)精确解上述方程)精确解上述方程,得:得:x=c(H+)=1.34 10-3现在学习的是第32页,共115页2022/10/7(2)用近似公式)用近似公式:解得:解得:x=c (H+)=(1.75 10-5 0.10)1/2 =1.33 10-3与与精确解精确解(1.34 10-3)相对误差相
20、对误差 Ka2 Ka3,一一般般相相差差10 4 10 5。从从数数量量上上看看,由由第第二二、第第三三步步解解离离出出的的H+与与第第一一步步解解离离的的相相比比是是微微不不足足道道的的,故故在在计计算算多多元元弱弱酸酸溶溶液液中中c(H+)时时,只只需需考考虑虑第第一一步步解解离离,可可当当作作一一元元弱酸来处理。弱酸来处理。现在学习的是第36页,共115页2022/10/74.314.31(1)(1)同离子效应同离子效应HAc H+Ac-平平衡时,加入少量衡时,加入少量 NaAc 固体,固体,NaAc Na+Ac-在在弱弱酸酸或或弱弱碱碱的的水水溶溶液液中中,加加入入含含有有相相同同离离
21、子子的的易易溶溶性性强强电电解解质质,使使弱弱电电解解质质的的解解离离度度降降低低的的现现象象,叫做同离子效应叫做同离子效应(common ion effectcommon ion effect)。1=1.3%2=0.0175%现在学习的是第37页,共115页2022/10/7(2)盐效应盐效应HAc H+Ac-平衡时,加入少量平衡时,加入少量 NaCl 固体,固体,NaCl Na+Cl-在弱电解质中加入不含有相同离子的强电解质,在弱电解质中加入不含有相同离子的强电解质,弱电解质解离度略有增大的现象,叫盐效应弱电解质解离度略有增大的现象,叫盐效应(salt salt effecteffect)
22、。1=1.3%2=1.76%现在学习的是第38页,共115页2022/10/74.6 酸碱理论的发展酸碱理论的发展现在学习的是第39页,共115页2022/10/74.6.1Arrhenius电离理论电离理论理论要点:理论要点:酸酸(acid):凡在水溶液中能电离出凡在水溶液中能电离出H的物质。的物质。如如HCl、H2SO4、CH3COOH等。等。碱碱(base):凡在水溶液中能电离出凡在水溶液中能电离出OH-的物质。的物质。如如NaOH、Mg(OH)2、Al(OH)3等。等。现在学习的是第40页,共115页2022/10/7Arrhenius电离理论电离理论优点优点:对酸碱的认识由现象到本质
23、的:对酸碱的认识由现象到本质的一次飞跃一次飞跃,对,对化学科学的发展起了很大的作用。至今仍在普遍化学科学的发展起了很大的作用。至今仍在普遍使用。使用。缺点缺点:把酸碱限制在以水为溶剂的体系中:把酸碱限制在以水为溶剂的体系中,对非水体对非水体系及无溶剂体系均不适用系及无溶剂体系均不适用,有局限性有局限性。如:如:NH3+HCl NH4Cl Na2CO3、Na3PO4等物质的水溶液呈碱等物质的水溶液呈碱 性。性。现在学习的是第41页,共115页2022/10/7Brnsted 质子理论质子理论理论要点:理论要点:酸酸(acid):凡是能给出质子凡是能给出质子(H+)的物质。的物质。碱碱(base)
24、:凡是能接受质子的物质。凡是能接受质子的物质。酸和碱不是孤立的,酸给出质子后所余酸和碱不是孤立的,酸给出质子后所余下的部分就是碱,碱接受质子后即成为酸。下的部分就是碱,碱接受质子后即成为酸。酸酸 质子质子+碱碱 现在学习的是第42页,共115页2022/10/7酸和碱 酸酸 质子质子 +碱碱 HCl H+Cl-H2CO3 H+HCO3-HCO3-H+CO32-NH4+H+NH3 H3O+H+H2O H2O H+OH-现在学习的是第43页,共115页2022/10/7共轭酸碱对(conjugated pair of acid-baseconjugated pair of acid-base)共轭
25、酸碱对共轭酸碱对:仅差仅差一个质子一个质子的对应酸碱对。的对应酸碱对。推而广之:推而广之:1.酸碱可以是分子、离子和无机盐。酸碱可以是分子、离子和无机盐。如:如:NH4Ac:Ac-质子碱,质子碱,NH4质子酸。质子酸。2.共轭酸碱对中,酸越强,则其共轭碱越弱。共轭酸碱对中,酸越强,则其共轭碱越弱。3.酸酸和和碱碱是是相相对对的的。在在某某个个共共轭轭体体系系中中是是酸酸,但但在在另另一一个个共共轭轭体体系系中中却却可可能能是是碱碱。这这种种物物质质就就称称为为两两性性物物质质(amphoteric substanceamphoteric substance)。现在学习的是第44页,共115页2
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