第六章电解质溶液优秀课件.ppt

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1、第六章电解质溶液第1页，本讲稿共40页 1923年，德拜年，德拜(P.W.Debye)和休克尔和休克尔(E.Hckel)提出了强电解质提出了强电解质溶液理论。溶液理论。二：离子氛二：离子氛(ionic atmosphere)和离子强度和离子强度(ionic strength)1：离子氛离子氛：由于离子间的相互作用，同号电荷由于离子间的相互作用，同号电荷离子相互排斥，异号电荷离子相互离子相互排斥，异号电荷离子相互吸引，吸引，把中心离子周围的那些异号把中心离子周围的那些异号离子群叫做离子氛离子群叫做离子氛。(见右图见右图)2：离子强度离子强度：为进一步衡量溶液中离子和离子氛之间相互作用的：为进一步

2、衡量溶液中离子和离子氛之间相互作用的 强弱，强弱，引进了离子强度的概念。引进了离子强度的概念。第2页，本讲稿共40页 由离子强度公式可知：离子强度仅与溶液中离子的浓度及由离子强度公式可知：离子强度仅与溶液中离子的浓度及电荷数有关，而与离子种类无关；离子浓度越大，电荷数越多。电荷数有关，而与离子种类无关；离子浓度越大，电荷数越多。则溶液的离子强度越大。离子间的相互作用就越强。则溶液的离子强度越大。离子间的相互作用就越强。三：活度三：活度(activity)与活度系数与活度系数(activity coefficient)在德拜的在德拜的“离子氛离子氛”概念发表以前，路易斯于概念发表以前，路易斯于1

3、907年提出了年提出了“有效有效浓度浓度”的概念，即的概念，即活度活度：指电解质溶液中离子实际发挥作用的浓度。：指电解质溶液中离子实际发挥作用的浓度。显然，显然，活度系数活度系数表示了溶液中离子之间相互表示了溶液中离子之间相互(牵制牵制)作用的大小。作用的大小。第3页，本讲稿共40页 例题：见例题：见P60 例例 62。第二节：弱电解质的电离平衡第二节：弱电解质的电离平衡一：水的电离和溶液的一：水的电离和溶液的PH值值而而1L H2O,其摩尔数其摩尔数H2O=1000/1855.55mol.(一一)：水的离子积常数：水的离子积常数第4页，本讲稿共40页298K时时,实验测定实验测定:H+=OH

4、-=1.0010-7M(纯水纯水)水的离子积不仅适用于纯水，也适用于一切稀溶液：水的离子积不仅适用于纯水，也适用于一切稀溶液：注意注意：在其它温度下，不能以：在其它温度下，不能以H+=10-7M作为溶液中性的标志。作为溶液中性的标志。第5页，本讲稿共40页(二二)：溶液的：溶液的pH值值为方便起见为方便起见,稀溶液的酸碱性常用稀溶液的酸碱性常用pH值表示：值表示：同理同理,亦可用亦可用pOH值来表示稀溶液的酸碱性值来表示稀溶液的酸碱性,此时，中性溶液中此时，中性溶液中:pH=7 酸性溶液中酸性溶液中:pH7;碱性溶液中碱性溶液中:pH7，或，或pOH7。第6页，本讲稿共40页二：一元弱酸、弱碱

5、的电离平衡二：一元弱酸、弱碱的电离平衡(一一)：电离度及影响电离度的因素：电离度及影响电离度的因素电离度电离度(degree of ionization)：在一定温度下，电离达平衡时，溶液中已电离的溶质分子数在一定温度下，电离达平衡时，溶液中已电离的溶质分子数与溶质分子总数之比叫做该电解质的与溶质分子总数之比叫做该电解质的电离度电离度。影响电离度大小的因素有影响电离度大小的因素有：(见见P41)(1)：电解质本性：同浓度时，不同弱电解质的电离度亦不同。：电解质本性：同浓度时，不同弱电解质的电离度亦不同。(2)：溶液的浓度：同种弱电解质溶液，浓度越小，电离度越大。：溶液的浓度：同种弱电解质溶液，

6、浓度越小，电离度越大。(3)：溶剂的性质：同一溶质在不同的溶剂中电离度大小亦不同。：溶剂的性质：同一溶质在不同的溶剂中电离度大小亦不同。(4)：温度影响：一般对电离度影响不大：温度影响：一般对电离度影响不大(水的电离受温度影响较大水的电离受温度影响较大)。(5)：其它电解质影响：主要表现为：其它电解质影响：主要表现为“同离子效应同离子效应”和和“盐效应盐效应”。第7页，本讲稿共40页(二二)：电离平衡常数：电离平衡常数(ionization constant)1：弱酸、弱碱电离平衡常数表示式：弱酸、弱碱电离平衡常数表示式第8页，本讲稿共40页(三三)：电离平衡常数和电离度的关系：电离平衡常数和

7、电离度的关系第9页，本讲稿共40页结论结论:同一弱电解质的电离度与其浓度的平方根成反比，溶液越稀，同一弱电解质的电离度与其浓度的平方根成反比，溶液越稀，电离度越大；不同弱电解质在相同浓度时的电离度与电离平电离度越大；不同弱电解质在相同浓度时的电离度与电离平 衡常数的平方根成正比，电离平衡常数越大，电离度也越大。衡常数的平方根成正比，电离平衡常数越大，电离度也越大。(四四)：一元弱酸、弱碱的近似计算：一元弱酸、弱碱的近似计算1：公式推导：公式推导：第10页，本讲稿共40页2：例题：见：例题：见P65 例例63，例，例64。第11页，本讲稿共40页(五五)：同离子效应与盐效应：同离子效应与盐效应1

8、：同离子效应同离子效应(common ion effect)：例题：见例题：见P66 例例65。2：盐效应盐效应(salt effect)：在弱电解质溶液中，由于加入与其具有共同离子的强电解质而在弱电解质溶液中，由于加入与其具有共同离子的强电解质而使电离平衡左移，从而降低了弱电解质的电离度。这种影响称为使电离平衡左移，从而降低了弱电解质的电离度。这种影响称为同离子效应同离子效应。在弱电解质溶液中加入其它强电解质时，该电解质的电离度在弱电解质溶液中加入其它强电解质时，该电解质的电离度将会稍有增大，这种影响称为将会稍有增大，这种影响称为盐效应盐效应。原因：归结为强电解质加入溶液后降低了离子的活度，

9、使离子原因：归结为强电解质加入溶液后降低了离子的活度，使离子不易结合成分子；要重新达到平衡，只有增加弱电解质的电离度。不易结合成分子；要重新达到平衡，只有增加弱电解质的电离度。例题：见例题：见P67 例例 66。注意注意：在同离子效应发生的同时，必然伴随着盐效应的发生，：在同离子效应发生的同时，必然伴随着盐效应的发生，但是在一元弱电解质情况下，盐效应作用不大，可略去，但是在一元弱电解质情况下，盐效应作用不大，可略去，而只考虑同离子效应。而只考虑同离子效应。第12页，本讲稿共40页三：多元弱酸的电离三：多元弱酸的电离1：多元弱酸多元弱酸：在水溶液中一个分子能电离出两个或两个以上：在水溶液中一个分

10、子能电离出两个或两个以上H 的弱酸，叫做的弱酸，叫做多元弱酸多元弱酸。2：公式推导：公式推导：特点：多级电离的电离常数是逐步显著减小的。见特点：多级电离的电离常数是逐步显著减小的。见P48表表4-10。对二元弱酸对二元弱酸H2A而言而言,溶液中的溶液中的H+决定于第一级电离，故可按决定于第一级电离，故可按第一级电离来计算。因此，当比较多元酸的酸性强弱时，我们亦只第一级电离来计算。因此，当比较多元酸的酸性强弱时，我们亦只须比较第一级电离常数的大小即可。须比较第一级电离常数的大小即可。第13页，本讲稿共40页 此外，在求解多种平衡共存问题时要注意到一条重要原则，即此外，在求解多种平衡共存问题时要注

11、意到一条重要原则，即在同一种溶液中各离子间平衡是同时建立的，涉及多种平衡的在同一种溶液中各离子间平衡是同时建立的，涉及多种平衡的离子时，其浓度必须同时满足该溶液中的所有平衡。离子时，其浓度必须同时满足该溶液中的所有平衡。3：例题：在常温常压下，硫化氢的饱和水溶液中：例题：在常温常压下，硫化氢的饱和水溶液中H2S的浓度约为的浓度约为0.10M.试计算饱和试计算饱和H2S水溶液中水溶液中H+,HS-和和S2-。第14页，本讲稿共40页第三节：缓冲溶液第三节：缓冲溶液 很多化学反应在一定的很多化学反应在一定的PH值条件下才能正常进行值条件下才能正常进行,那么如何控制那么如何控制溶液的溶液的PH值呢值

12、呢?缓冲溶液缓冲溶液(buffer solution)：可抵抗可抵抗少量少量强酸、强碱或稀释而本身的强酸、强碱或稀释而本身的pH值基本保持不变的溶值基本保持不变的溶液。液。一：缓冲作用原理一：缓冲作用原理1：缓冲溶液的组成：缓冲溶液的组成:缓冲对缓冲对:组成缓冲溶液并且起缓冲作用的两种物质。组成缓冲溶液并且起缓冲作用的两种物质。(1):弱酸与弱酸强碱盐弱酸与弱酸强碱盐:如如:HAc-NaAc;H2CO3-NaHCO3等等.(2):弱碱与弱碱强酸盐弱碱与弱碱强酸盐:如如:NH3H2O-NH4 Cl(3):多元弱酸及其次级盐多元弱酸及其次级盐:如如:H2CO3-NaHCO3(4):酸式盐及其次级盐

13、酸式盐及其次级盐:如如:NaHCO3-Na2CO3第15页，本讲稿共40页2：缓冲作用的原理：缓冲作用的原理以以HAc-NaAc 为例为例:(1):对外加强酸的抵制作用对外加强酸的抵制作用.抗酸成分抗酸成分:NaAc第16页，本讲稿共40页(2):对外加强碱的抵制作用对外加强碱的抵制作用抗碱成分抗碱成分:HAc二：缓冲溶液的二：缓冲溶液的pH值计算值计算:1：公式推导：以：公式推导：以HAc-NaAc 为例为例:起始浓度：起始浓度：CHAc 0 CAc-平衡浓度：平衡浓度：CHAc-x x CAc-+x因同离子效应因同离子效应:CHAc x;CAc-x 所以所以:CHAc-x CHAc;CAc

14、-+x CAc-缓冲作用原理：就是同离子效应体系，缓冲溶液中既要有抗碱成分缓冲作用原理：就是同离子效应体系，缓冲溶液中既要有抗碱成分 (弱电解质弱电解质)，又要有抗酸成分，又要有抗酸成分(弱电解质的根弱电解质的根)。第17页，本讲稿共40页同理：对于弱碱弱碱盐：如同理：对于弱碱弱碱盐：如NH3H2O-NH4 Cl第18页，本讲稿共40页2：例题：见：例题：见P72 例例 69，例，例610，例，例611 我们知道，只有在缓冲溶液中加入少量强酸或强碱时，才能起到我们知道，只有在缓冲溶液中加入少量强酸或强碱时，才能起到缓冲效果。可见，缓冲溶液的缓冲效果。可见，缓冲溶液的缓冲能力缓冲能力是有一定限度

15、的。是有一定限度的。1922年，年，范斯莱克范斯莱克(Vanslyke)提出用提出用缓冲容量缓冲容量(buffer capacity)作为衡量缓冲能作为衡量缓冲能力大小的尺度。力大小的尺度。三：缓冲容量三：缓冲容量 (一一)缓冲容量缓冲容量：指在单位体积：指在单位体积(1L或或1mL)缓冲溶液中，使缓冲溶液中，使pH值改变一值改变一 个单位时，所需加一元强酸或一元强碱的物质的量个单位时，所需加一元强酸或一元强碱的物质的量(mol或或mmol)。第19页，本讲稿共40页(二二)影响缓冲容量的因素影响缓冲容量的因素见见P73 表表6-7，缓冲容量的大小与缓冲溶液的关系为，缓冲容量的大小与缓冲溶液的

16、关系为:(三三)缓冲范围缓冲范围由表由表6-7可见，缓冲溶液的缓冲作用需要一个有效的缓冲范围可见，缓冲溶液的缓冲作用需要一个有效的缓冲范围.缓冲范围缓冲范围：缓冲溶液起缓冲作用的有效：缓冲溶液起缓冲作用的有效pH值范围值范围.(常见缓冲溶液及范围见表常见缓冲溶液及范围见表6-7)第20页，本讲稿共40页四：缓冲溶液的选择和配制四：缓冲溶液的选择和配制 1：选择和配制缓冲溶液时，把握原则：见：选择和配制缓冲溶液时，把握原则：见P74，五点。，五点。2：例题：见例题：见：例题：见例题：见P74，例，例612 五：血液中的缓冲系和缓冲作用五：血液中的缓冲系和缓冲作用(阅读阅读)六：缓冲溶液在控制药物

17、稳定性中的应用六：缓冲溶液在控制药物稳定性中的应用(阅读阅读)第四节：盐类水解第四节：盐类水解盐的水溶液并不是都呈中性的盐的水溶液并不是都呈中性的.(1):强酸强碱盐强酸强碱盐(如如NaCl):中性中性,pH=7(3):强酸弱碱盐强酸弱碱盐(如如NH4Cl):酸性酸性,pH7(4):弱酸弱碱盐弱酸弱碱盐(如如NH4Ac):pH值视情况而定值视情况而定.盐类水解盐类水解：盐的离子与水电离出的：盐的离子与水电离出的H或或OH作用，生成弱电解质作用，生成弱电解质 的反应，叫的反应，叫盐的水解盐的水解。第21页，本讲稿共40页(一一)：弱酸强碱盐：弱酸强碱盐1：公式推导：公式推导：第22页，本讲稿共4

18、0页第23页，本讲稿共40页2：例题：计算：例题：计算0.10MNaAc溶液的溶液的pH值值(298K)。开始时：开始时：0.1平衡时：平衡时：0.1x x x第24页，本讲稿共40页(二二)：强酸弱碱盐：强酸弱碱盐1：公式推导：公式推导：2：例题：例题第25页，本讲稿共40页(三三)：弱酸弱碱盐：弱酸弱碱盐公式推导：公式推导：第26页，本讲稿共40页结论：结论：弱酸弱碱盐水溶液的弱酸弱碱盐水溶液的H+和盐溶液的浓度无关，只决定于和盐溶液的浓度无关，只决定于 弱酸和弱碱的相对强弱。弱酸和弱碱的相对强弱。第27页，本讲稿共40页(四四)：多元弱酸强碱盐（不要求）：多元弱酸强碱盐（不要求）1：公式

19、推导：公式推导：多元弱酸强碱盐在水中分步水解，以多元弱酸强碱盐在水中分步水解，以Na2CO3为例：为例：第28页，本讲稿共40页我们前面讲到：多级电离的电离常数是逐步显著减小的。我们前面讲到：多级电离的电离常数是逐步显著减小的。2：例题：例题：第29页，本讲稿共40页(五五)：弱酸的酸式盐：弱酸的酸式盐 以以NaHCO3为例，为例，HCO3在水溶液中既电离又水解：在水溶液中既电离又水解：第30页，本讲稿共40页第31页，本讲稿共40页 P65表表415给出了各种盐的水解简化式。给出了各种盐的水解简化式。第32页，本讲稿共40页二：影响水解平衡移动的因素二：影响水解平衡移动的因素(一一)：盐的本

20、性的影响：盐的本性的影响：(二二)：外界条件的影响：外界条件的影响 1：温度：温度：温度升高，上式平衡向右移动，水解程度增大；温度升高，上式平衡向右移动，水解程度增大；温度降低，上式平衡向左移动，水解程度减小。温度降低，上式平衡向左移动，水解程度减小。第33页，本讲稿共40页 2：浓度：浓度：对于弱酸强碱盐和强酸弱碱盐而言，其浓度越小，水解程度越大：对于弱酸强碱盐和强酸弱碱盐而言，其浓度越小，水解程度越大：对于弱酸弱碱盐，水解度与浓度无关。对于弱酸弱碱盐，水解度与浓度无关。3：酸度：视情况而定：酸度：视情况而定：(1)：强酸弱碱盐：强酸弱碱盐：加酸可使平衡向左移动，即降低加酸可使平衡向左移动，

21、即降低pH值可抑制该类盐的水解；值可抑制该类盐的水解；反之，加碱则可促进该类盐的水解。反之，加碱则可促进该类盐的水解。(2)：弱酸强碱盐：弱酸强碱盐：加酸可使平衡向右移动，即降低加酸可使平衡向右移动，即降低pH值可促使该类盐的水解；值可促使该类盐的水解；反之，加碱则可抑制该类盐的水解。反之，加碱则可抑制该类盐的水解。(三三)：水解的抑制和利用（见：水解的抑制和利用（见P83）第34页，本讲稿共40页第五节：酸碱的质子论和电子论第五节：酸碱的质子论和电子论阿累尼乌斯阿累尼乌斯(S.A.Arrhenius)的酸碱理论：的酸碱理论：在水溶液中电离时所产生的阳离子全部为氢离子的化合物在水溶液中电离时所

22、产生的阳离子全部为氢离子的化合物称为酸；在水溶液中电离时所产生的阴离子全部为氢氧根离子称为酸；在水溶液中电离时所产生的阴离子全部为氢氧根离子的化合物称为碱。的化合物称为碱。布朗斯特布朗斯特(Bronsted)和劳莱和劳莱(Lowrey)的酸碱质子理论的酸碱质子理论(proton theory of acid bases)。路易斯路易斯(lewis)的酸碱电子理论。的酸碱电子理论。(一一)：酸碱质子论：酸碱质子论一：酸和碱的定义：在反应过程中能给出质子一：酸和碱的定义：在反应过程中能给出质子(H+)的分子或离子的分子或离子 为酸；能接受质子的分子或离子为碱。为酸；能接受质子的分子或离子为碱。如：

23、如：HCl NH4+H2PO4-Cu(H2O)42+等为酸；等为酸；NH3 OH-HPO42-CO32-Al(H2O)5OH2+等为碱。等为碱。两性物质：指既能给出质子又能接受质子的分子或离子。两性物质：指既能给出质子又能接受质子的分子或离子。如：如：H2O HCO3-HPO42-等。等。第35页，本讲稿共40页(二二)：酸和碱的共轭关系：酸和碱的共轭关系 共轭酸碱对共轭酸碱对(conjugate acid-base pair)：如上表示，酸给出质子就成为碱；碱接受质子就成为酸。如上表示，酸给出质子就成为碱；碱接受质子就成为酸。满足这种关系的一对酸和碱称为满足这种关系的一对酸和碱称为共轭酸碱对

24、共轭酸碱对。注意：在共轭酸碱对中，酸越强，其共轭碱越弱；反之，碱越强，注意：在共轭酸碱对中，酸越强，其共轭碱越弱；反之，碱越强，其共轭酸越弱。其共轭酸越弱。(三三)：酸碱反应：酸碱反应酸碱反应实质：即为酸碱反应实质：即为两个两个共轭酸碱对之间的共轭酸碱对之间的质子传递过程质子传递过程。例见：水的自偶电离等。例见：水的自偶电离等。第36页，本讲稿共40页(四四)：酸碱强度：酸碱强度 在质子论中，酸和碱的强度以在质子论中，酸和碱的强度以给出和接受质子的能力给出和接受质子的能力大小表示。大小表示。此种能力大小不仅与物质本身的酸碱性有关，且与此种能力大小不仅与物质本身的酸碱性有关，且与溶剂的性质溶剂的

25、性质有关。有关。同种酸在不同的溶剂中其表现出的酸碱性也不同。同种酸在不同的溶剂中其表现出的酸碱性也不同。由此可知，为定量表示质子论中的酸碱强弱，必须选用一种酸由此可知，为定量表示质子论中的酸碱强弱，必须选用一种酸作为基准酸，用以衡量酸的强度；同样选用一种碱作为基准碱，用作为基准酸，用以衡量酸的强度；同样选用一种碱作为基准碱，用以衡量碱的强度。基准酸和基准碱可选用任何一种两性溶剂。以衡量碱的强度。基准酸和基准碱可选用任何一种两性溶剂。第37页，本讲稿共40页二：酸碱的电子论简介二：酸碱的电子论简介(一一)：酸和碱的定义：凡是可以接受电子对的物质为酸，称作：酸和碱的定义：凡是可以接受电子对的物质为

26、酸，称作 路易斯酸；凡是可以给出电子对的物质为碱，称作路易斯碱。路易斯酸；凡是可以给出电子对的物质为碱，称作路易斯碱。(二二)：反应类型：四种类型：反应类型：四种类型1：酸碱加合反应：酸碱加合反应2：酸取代反应：酸取代反应3：见取代反应：见取代反应4：双取代反应：双取代反应质子论的不足：无法解释不含质子的物质所进行的反应。质子论的不足：无法解释不含质子的物质所进行的反应。第38页，本讲稿共40页重点与难点：重点与难点：(一一)：重点：重点 弱酸、弱碱电离平衡常数，有关离子浓度计算。缓冲溶液性质弱酸、弱碱电离平衡常数，有关离子浓度计算。缓冲溶液性质及溶液及溶液pH值的计算。盐类水解平衡的移动及盐溶液值的计算。盐类水解平衡的移动及盐溶液pH值的计算。值的计算。质子酸碱概念。质子酸碱概念。(二二)：难点：难点 对同离子效应盐效应等概念的理解和掌握。各种体系对同离子效应盐效应等概念的理解和掌握。各种体系H+计算计算方法及有关公式的掌握和应用。方法及有关公式的掌握和应用。第39页，本讲稿共40页 配套教学用书无机化学习题集中配套教学用书无机化学习题集中第六章练习第六章练习 一、选择题一、选择题:A型题型题;二、填空题二、填空题;三、简答题三、简答题;四、计算题四、计算题:3、5、6、9、10、12、15、16第40页，本讲稿共40页