电解质溶液与离子平衡讲稿.ppt

《电解质溶液与离子平衡讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电解质溶液与离子平衡讲稿.ppt（54页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、关于电解质溶液与离子平衡第一页，讲稿共五十四页哦第一节 强电解质溶液理论解离度解离度(degree of dissociation)：电解质的解离程度。电解质的解离程度。电解质电解质：在水溶液中或熔化状态下能导电的化合物。在水溶液中或熔化状态下能导电的化合物。强电解质强电解质：水溶液中能水溶液中能完全完全解离成离子的化合物。解离成离子的化合物。弱电解质弱电解质：水溶液中水溶液中部分部分解离成离子的化合物。解离成离子的化合物。如如NaCl、NaOH如如HAc、NH3第二页，讲稿共五十四页哦第一节第一节 强电解质溶液理论强电解质溶液理论根据定义，强电解质在水中完全解离，根据定义，强电解质在水中完全

2、解离，=100%几种强电解质的表观解离度几种强电解质的表观解离度(0.10molL-1,298K)电解质电解质 KCl HCl HNO3 H2SO4 NaOH Ba(OH)2 ZnSO4 (%)86 92 92 61 91 81 40 100%第三页，讲稿共五十四页哦一、离子相互作用理论一、离子相互作用理论1.强电解质在水中完全解离；强电解质在水中完全解离；-+-+-2.离子间通过静电力相互作用；离子间通过静电力相互作用；3.离子氛和离子对限制了离子的运动。离子氛和离子对限制了离子的运动。离子氛离子氛(ion atmosphere):某一离子相反电荷的离子包围形成。某一离子相反电荷的离子包围形

3、成。离子对离子对：正、负离子部分缔合形成。：正、负离子部分缔合形成。第四页，讲稿共五十四页哦 由于由于离子氛（对）离子氛（对）的存在，使得每个离子不能完全发挥其的存在，使得每个离子不能完全发挥其作为独立的自由离子的作用，好像是作为独立的自由离子的作用，好像是自由运动的离子数减少自由运动的离子数减少一样。一样。100%一、离子相互作用理论一、离子相互作用理论 强电解质溶液的浓度越大，离子氛作用越强，解离度下降强电解质溶液的浓度越大，离子氛作用越强，解离度下降得越显著。得越显著。表观解离度表观解离度强电解质：强电解质：表示溶液中离子间相互牵制作用的大小。表示溶液中离子间相互牵制作用的大小。弱电解质

4、：弱电解质：反映电解质解离的百分数。反映电解质解离的百分数。第五页，讲稿共五十四页哦二、离子的活度和活度系数二、离子的活度和活度系数 1.1.活度（活度（）：离子的有效浓度离子的有效浓度2.2.活度系数活度系数 一般一般 1H2SO4HClHNO3 冰醋酸的碱性较水弱冰醋酸的碱性较水弱Ka=2107Ka=1.3106Ka=1.0103 Ka=22 第二十二页，讲稿共五十四页哦酸碱质子理论酸碱质子理论 酸碱质子理论扩大了酸碱质子理论扩大了酸碱的含义酸碱的含义和和酸碱反应的范围酸碱反应的范围，摆脱了，摆脱了酸碱必须在水中发生的局限性，解决了酸碱必须在水中发生的局限性，解决了一些非水溶剂或气体间的酸

5、一些非水溶剂或气体间的酸碱反应碱反应，并把水溶液中进行的离子反应系统地归纳为，并把水溶液中进行的离子反应系统地归纳为质子传递质子传递的酸碱反应的酸碱反应。这样，加深了人们对于酸碱和酸碱反应的认识。关于酸碱的这样，加深了人们对于酸碱和酸碱反应的认识。关于酸碱的定量标度定量标度问题，酸碱质子理论亦能象解离理论一样，应用问题，酸碱质子理论亦能象解离理论一样，应用平衡常数平衡常数来定量地衡量来定量地衡量在某溶剂中在某溶剂中酸或碱的强度酸或碱的强度，这就使酸碱质子理论得到广泛应用。，这就使酸碱质子理论得到广泛应用。但是，酸碱质子理论只限于但是，酸碱质子理论只限于质子的放出和接受质子的放出和接受，所以，所

6、以必须含有必须含有氢氢，这就不能解释不含氢的一类的反应。，这就不能解释不含氢的一类的反应。总结：总结：SOSO3 3+CaO:CaSO+CaO:CaSO4 4第二十三页，讲稿共五十四页哦三、酸碱电子理论三、酸碱电子理论凡能给出电子对的物质称为凡能给出电子对的物质称为碱碱(Lewis base)凡能接受电子对的物质称为凡能接受电子对的物质称为酸酸(Lewis acid)（一）（一）酸碱定义酸碱定义（二）酸碱反应的实质（二）酸碱反应的实质 是是配位键配位键的形成并生成的形成并生成酸碱配合物酸碱配合物。酸酸 碱碱 酸碱配合物。酸碱配合物。(电子对接受体电子对接受体)()(电子对给予体电子对给予体)H

7、 H+:OH:OH-H H：OHOH HCl +:NH HCl +:NH3 3 HNH HNH3 3 BF BF3 3 +:F +:F-FB FB3 3 Cu Cu2+2+4:NH 4:NH3 3 Cu(NH Cu(NH3 3)4 4 SOSO3 3+CaO:CaSO+CaO:CaSO4 4第二十四页，讲稿共五十四页哦第三节第三节 水溶液中的质子转移平衡及有关计算水溶液中的质子转移平衡及有关计算一、水的质子自递作用和溶液的一、水的质子自递作用和溶液的pHpH值值（一）、水的质子自递作用（一）、水的质子自递作用H2O +H2OH+H3O+OH-或或 H2O H+OH-H+OH-=K H2O=Kw

8、 （水的离子积常数）（水的离子积常数）298K时：任何物质的水溶液中，其时：任何物质的水溶液中，其 H+OH-=Kw=1.010-14两性物质两性物质第二十五页，讲稿共五十四页哦Kw 的意义的意义水的解离是吸热反应，当温度升高时水的解离是吸热反应，当温度升高时Kw增大。增大。水的离子积常数与温度的关系水的离子积常数与温度的关系T/KKw2731.510-152917.410-152951.0010-142981.2710-143235.610-143737.410-13一定温度时，水溶液中一定温度时，水溶液中H+和和OH-之积为一常数。之积为一常数。第二十六页，讲稿共五十四页哦（二）溶液的酸碱

9、性（二）溶液的酸碱性（pH值）值）pH=-lgH+pOH=-lgOH-中性溶液中性溶液 H+=OH-=1.00 10-7molL-1酸性溶液酸性溶液 H+1.00 10-7molL-1OH-碱性溶液碱性溶液 H+1.00 10-7molL-1500 H+=1.3210-3(molL-1)（一）一元弱酸溶液（一）一元弱酸溶液第二十九页，讲稿共五十四页哦【例例2-6】计算计算1.3410-4 molL-1丙酸丙酸(HPr)溶液的溶液的 H+和和pH。已知已知Ka=1.3810-5。解：解：3.6710-5(molL-1)pH4.44第三十页，讲稿共五十四页哦【例例2-7】计计算算0.10molL-

10、1NH4Cl溶溶液液的的pH值值。已已知知NH4+的的Ka=5.5910-10。解：解：NH4Cl在在水水溶溶液液中中完完全全解解离离为为NH4+和和Cl-，浓浓度度均均为为0.10molL-1。Cl-为为极极弱弱的的碱碱,故故对对溶溶液液酸酸碱碱性性影影响响极极小小,通通常可以忽略不计。而常可以忽略不计。而NH4+是弱酸。是弱酸。/Ka=500 H+=7.4810-6(molL-1)pH=-lg7.4810-6=5.13第三十一页，讲稿共五十四页哦（二）一元弱碱溶液（二）一元弱碱溶液H+第三十二页，讲稿共五十四页哦【例例2-9】计算计算0.10molL-1NaAc溶液的溶液的pHpH值。已知

11、值。已知HAc的的Ka=1.7410-5。解：解：c/Kb 500第三十三页，讲稿共五十四页哦（三）（三）多元弱酸溶液多元弱酸溶液能释放出多个质子的弱酸称为能释放出多个质子的弱酸称为多元弱酸多元弱酸 总的解离总的解离 任何多元弱酸中：任何多元弱酸中：离解特点：部分解离；分步解离。离解特点：部分解离；分步解离。如：如：=5.1010-8=1.2010-15H2S S2-+2H+以第一步为主以第一步为主,当作当作一一元弱酸元弱酸处理。处理。H2S S2-+2H+第三十四页，讲稿共五十四页哦【例例2-10】计算计算0.10molL-1H2S溶液中的溶液中的H+、HS-及及S2-。已知已知Ka1=8.

12、9110-8，Ka2=1.12 10-12。解：设H+=molL-1HS-H+9.44 10-5molL-1可直接用一元弱酸的近似公式计算：H+=9.4410-5molL-1忽略第二步电离/Ka1=500 9.4410-5 9.4410-5 x=1.121010-12 S2-=x=1.1210-12 molL-1S2-Ka2第三十五页，讲稿共五十四页哦（三）（三）多元弱酸溶液多元弱酸溶液 结论：结论：当多元弱酸的当多元弱酸的Ka1 Ka2 Ka3、Ka1Ka2102时，时，可当作一元弱酸处理，求可当作一元弱酸处理，求H+。多元弱酸第二步质子传递平衡所得的共轭碱的浓度多元弱酸第二步质子传递平衡所

13、得的共轭碱的浓度近似等于近似等于Ka2，与酸的浓度关系不大。与酸的浓度关系不大。H3PO4溶液中，溶液中，HPO42-=Ka2第三十六页，讲稿共五十四页哦（四）多元弱碱溶液（四）多元弱碱溶液能够接受多个质子的碱称为能够接受多个质子的碱称为多元碱多元碱,例如例如CO32-、S2-、PO43-等等.如：如：=Kw=Kw/=1.0010-14/(4.6810-11)=2.1410-4 同理：同理：=Kw/=1.0010-14/(4.4710-7)=2.2410-8以第一步质子转移平衡为主以第一步质子转移平衡为主第三十七页，讲稿共五十四页哦【例例2-11】计算计算0.100molL-1Na2CO3溶液

14、的溶液的pH值值Kb1=Kw/Ka2=1.010-14/(4.6810-11)=2.1410-5=1.01010-14/(4.461010-7)=2.241010-8 Kb2=Kw/Ka1pOH=2.33pH=14.00-2.33=11.67第三十八页，讲稿共五十四页哦（五）两性物质溶液（五）两性物质溶液 既能结合质子又能释放质子的物质为既能结合质子又能释放质子的物质为两性物质两性物质。比较重。比较重要的两性物质有三类。要的两性物质有三类。两性阴离子溶液两性阴离子溶液HA-+H2O H3O+A2-或或 HA-H+A2-HA-+H2O H2A+OH-设设H2A+H+=A2-+OH-根据质子平衡根

15、据质子平衡 H+=A2-+OH-H2A 第三十九页，讲稿共五十四页哦又又近似处理：近似处理：若若则则再根据再根据H2A的两步解离平衡，得：的两步解离平衡，得：第四十页，讲稿共五十四页哦【例例2-12】计算计算0.10molL-1NaHCO3溶液的溶液的pH值。值。解：解：=4.9010-9(molL-1)pH=9 lg 4.90=8.31第四十一页，讲稿共五十四页哦2.弱酸弱碱组成的两性物质溶液弱酸弱碱组成的两性物质溶液以以NH4Ac为例：为例：NH4+H2O NH3+H3O+Ac-+H2O HAc+OH-第四十二页，讲稿共五十四页哦近似处理：近似处理：若若则则【例例2-13】计算计算 0.1

16、0 molL-1 NH4Ac 溶液的溶液的 pH 值，已知值，已知NH4+的的Ka为为5.5910-10，HAc的的Ka为为1.7610-5。解：解：c Ka 20Kw c 20Ka pH=8lg 9.92=7.00第四十三页，讲稿共五十四页哦3.氨基酸（氨基酸（NH3+RCOO-）以甘氨酸为例：以甘氨酸为例：NH3+CH2COO-+H2O NH2CH2COO-+H3O+Ka=1.5610-10Kb=2.2410-12NH3+CH2COO-+H2O NH3CH2COOH+OH-根据与前面类似推导，得：根据与前面类似推导，得：pH=7lg 8.34=6.08第四十四页，讲稿共五十四页哦（六）同离

17、子效应和盐效应（六）同离子效应和盐效应1.同离子效应同离子效应 0.10 molL-1NH3H2O+酚酞酚酞 红红 少量少量NH4Ac(s)颜色变浅颜色变浅在弱电解质溶液中加入含有相同离子的强电解质，将使弱在弱电解质溶液中加入含有相同离子的强电解质，将使弱电解质解离度下降的现象，称为同离子效应。电解质解离度下降的现象，称为同离子效应。如：如：第四十五页，讲稿共五十四页哦如：如：NH3H2O-NH4AcNH4Ac NH4+Ac-NH4+平衡向左移动，平衡向左移动，。解释：解释：平衡移动原理平衡移动原理（六）同离子效应和盐效应（六）同离子效应和盐效应 pH OH-第四十六页，讲稿共五十四页哦【例例

18、2-14】计计算算0.10molL-1HAc溶溶液液的的H+和和解解离离度度。如如果果在在1L该该溶溶液液中中加加入入0.10molNaAc，则则溶溶液液中中H+和和HAc的的解解离离度度各各为多少为多少?已知已知HAc的的Ka=1.7410-5。解：解：HAc H+Ac-NH4Ac NH4+Ac-平衡时平衡时H+2=molL-1则平衡时则平衡时 Ac-=(0.10+)0.10 HAc =(0.10 )0.10第四十七页，讲稿共五十四页哦2.2.盐效应盐效应 在弱电解质溶液中加入不含相同离子的强电解质，在弱电解质溶液中加入不含相同离子的强电解质，将使弱电解质的解离度略有增大的现象。将使弱电解质

19、的解离度略有增大的现象。如如：0.10molL-1 HAc =1.33%+0.10molL-1 NaCl =1.70%解释：解释：用活度的概念用活度的概念 注意注意：在发生同离子效应的同时在发生同离子效应的同时,也存在着盐效应。二者结果正好相反，也存在着盐效应。二者结果正好相反，但同离子效应远远超过盐效应。所以但同离子效应远远超过盐效应。所以通常情况下通常情况下,可以忽略盐效应。可以忽略盐效应。在一般计算中在一般计算中,也可不予考虑也可不予考虑。第四十八页，讲稿共五十四页哦习题习题1.根据酸碱质子理论，下列物质既是酸又是碱的是根据酸碱质子理论，下列物质既是酸又是碱的是 A、HCO3 B、H2S

20、 C、NH4+D、Ac2.往往1L 0.1mol/L氨氨水水溶溶液液中中加加入入少少量量NH4Cl固固体体,将将引引起起的变化是的变化是 A、氨水的氨水的Kb增大增大 B、氨水的氨水的pH值增大值增大 C、氨水的氨水的减小减小 D、氨水的氨水的Kb减小减小3.下列各组溶液中下列各组溶液中,不属于酸碱共轭关系的是不属于酸碱共轭关系的是 A、H2OOH-B、NH3NH4+C、H3PO4HPO42-D、HClCl-第四十九页，讲稿共五十四页哦4已已知知HCOOH在在298K时时,Ka=1.7710-4，求求其其共共轭轭碱碱的的Kb是是多少？多少？(习题习题8）解：解：Kb=Kw/Ka=10-14/(

21、1.7710-4)=5.6510-115.计算下列溶液的计算下列溶液的pH值值 （习题（习题10）（1）0.20molL-1NH3水与水与0.20molL-1HCl等体积混合后的溶液。等体积混合后的溶液。（2）0.20molL-1NaOH与与0.20molL-1HAc等体积混合后的溶液。等体积混合后的溶液。解：解：(1)混合后，全部生成浓度为混合后，全部生成浓度为0.1molL-1的的NH4Cl:Ka(NH4+)=Kw/Kb=10-14/(1.7910-5)=5.5910-10c/Ka500 H+=(molL-1)pH=5.13(2)混合后，全部生成浓度为混合后，全部生成浓度为0.1molL-

22、1的的NaAc第五十页，讲稿共五十四页哦6在在氨氨水水中中加加入入下下列列物物质质,对对氨氨水水的的解解离离度度、解解离离常常数数、溶溶液液的的pH值有何影响？值有何影响？（习题（习题14）（）（）NH4Cl（）（）NaCl（）（）H2O（）（）NaOH 解：解：对解离常数均无影响对解离常数均无影响 (1)NH4Cl pH (2)NaCl pH (3)H2O pH (4)NaOH pH 第五十一页，讲稿共五十四页哦7.在在0.10molL-1NH3溶溶液液中中,加加入入NH4Cl晶晶体体,使使其其溶溶解解后后浓浓度度为为0.20molL-1,求求加加入入NH4Cl前前后后,NH3水水中中的的O

23、H-及及解解离离度度。（习题（习题11）解：解：加入加入NH4Cl前前 OH-=(molL-1)=OH-/c=(1.3410-3/0.1)100%=1.34%加入加入NH4Cl后后,有有 设平衡时溶液中设平衡时溶液中OH-为为x molL-1，则则 NH3H2O NH4+OH-0.1-x0.1 0.2+x0.2 x 0.2x/0.1=Kb=1.7910-5 OH-=x=8.9510-6(molL-1)=OH-/c=8.9510-3%第五十二页，讲稿共五十四页哦8.欲使欲使H2S饱和溶液饱和溶液(浓度为浓度为0.10molL-1)中中S2-=1.010-13molL-1，应控制溶液的应控制溶液的pH值为多大？值为多大？(习题习题13）=3.1610-4(molL-1)解：解：Ka1Ka2=H+2S2-/H2SH+=pH=3.50第五十三页，讲稿共五十四页哦感感谢谢大大家家观观看看第五十四页，讲稿共五十四页哦