基础化学第三章电解质溶液优秀课件.ppt

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1、基础化学第三章电解质溶液第1页，本讲稿共72页内容提要1.强电解质溶液理论强电解质和弱电解质：电解质定义、分类强电解质溶液理论要点：活度和离子强度2.酸碱的质子理论酸碱定义、酸碱反应实质、平衡常数水的质子自递平衡、水溶液的pH酸碱强度、平衡移动同离子效应和盐效应第2页，本讲稿共72页内容提要3.酸碱溶液pH的计算酸碱溶液pH基本关系式和简化计算一元弱酸或弱碱溶液多元酸碱溶液两性物质溶液：两性阴离子溶液、弱酸弱碱盐溶液、氨基酸型两性物质溶液4.酸碱的电子理论第3页，本讲稿共72页内容提要5.难溶强电解质的沉淀溶解平衡溶度积和溶度积规则沉淀平衡的移动：沉淀的生成，同离子效应和盐效应；分级沉淀、沉淀

2、的溶解 第4页，本讲稿共72页教学基本要求l了解强电解质溶液的理论和概念。l掌握质子酸碱理论的概念、溶液的pH和酸碱强度的概念。l掌握一元质子弱酸和弱减水溶液pH及有关物种浓度的计算。l熟悉多元酸碱溶液和两性物质溶液pH及有关物种浓度的计算。l熟悉难溶强电解质溶液的有关概念。第5页，本讲稿共72页第一节 强电解质溶液理论1强电解质和弱电解质1.定义：电解质是溶于水中或熔融状态下能导电的化合物，这些化合物的水溶液称为电解质溶液。+第6页，本讲稿共72页第一节 强电解质溶液理论1强电解质和弱电解质电解质可分为强电解质和弱电解质两类。在水溶液中能完全解离成离子的化合物就是强电解质。例如 Na Na+

3、ClCl-Na Na+Cl +Cl-(离子型化合物离子型化合物)HCl H HCl H+Cl+Cl-(强极性分子强极性分子)弱电解质在水溶液中只能部分解离成离子的化合物。例如：HAc HHAc H+Ac +Ac-第7页，本讲稿共72页第一节 强电解质溶液理论解离度：达解离平衡时，已解离的分子数和分子总数之比。单位为一，可以百分率表示。通常0.1 molkg-1溶液中，强电解质30%；弱电解质 Ka2 Ka3、Ka1/Ka2102时，可当作一元弱酸处理，求H+。第二步质子传递平衡所得的共轭碱的浓度近似等于Ka2，如H3PO4溶液中，HPO42-=Ka2。第二步及以后质子传递平衡所得共轭碱浓度很低

4、第50页，本讲稿共72页第三节 酸碱溶液pH的计算例 计算0.10 molL-1邻苯二甲酸(C8H6O4)溶液的pH，并求C8H5O4-，C8H4O42-和OH-。解 已知Ka1=1.310-3，Ka2=3.910-6，c=0.10 molL-1，有Ka1/Ka2102，c/Ka1 500，H+=1.0810-2 molL-1，pH=1.96C8H5O4-=H+=1.0810-2 molL-1C8H4O42-=Ka2=3.910-6 molL-1OH-=Kw/H+=9.310-13 molL-1 第51页，本讲稿共72页第三节 酸碱溶液pH的计算3多元酸碱溶液的简化公式多元弱碱溶液的分步解离与

5、多元弱酸相类似：当Kb2cb20Kw，可忽略水的质子自递平衡.当Kb1Kb2102时，按一元弱碱溶液计算若cbKb1500，则 H2B是第二步质子传递反应的产物，即第52页，本讲稿共72页第三节 酸碱溶液pH的计算4两性物质溶液的简化公式 1.两性阴离子溶液 以HCO3-为例，HCO3-+H2O H3O+CO32-HCO3-+H2O OH-+H2CO3当cKa220Kw，且c20Ka1时，两性阴离子溶液的pH值与浓度无关。第53页，本讲稿共72页第三节 酸碱溶液pH的计算例 计算0.10 molL-1NaH2PO4溶液的pH值。解 因cKa220Kw，且c20Ka1 注意：H2PO4-溶液 H

6、PO42-溶液 第54页，本讲稿共72页第三节 酸碱溶液pH的计算4两性物质溶液的简化公式 2.由弱酸和弱碱组成的两性物质溶液 以NH4Ac为例，NH4+H2O NH3+H3O+Ac-+H2O HAc+OH-当cKa(NH4+)20Kw，且c20 Ka(HAc)时，或 pH=pKa(NH4+)+pKa(HAc)第55页，本讲稿共72页第三节 酸碱溶液pH的计算例 计算0.10 molL-1NH4CN溶液的pH值，已知NH4+的Ka为5.5910-10，HCN的Ka为6.1710-10。解 由于cKa20Kw，且c20 Ka，故NH4CN溶液的pH值为第56页，本讲稿共72页第三节 酸碱溶液pH

7、的计算4两性物质溶液的简化公式 3.氨基酸型两性物质溶液 氨基酸通式NH3+CHRCOO-，-NH3+基显酸性；-COO-基显碱性，是两性物质。以甘氨酸(NH3+CH2COO-)为例NH3+CH2COO-+H2O NH2CH2COO-+H3O+Ka=1.5610-10NH3+CH2COO-+H2O NH3+CH2COOH+OH-Kb=2.2410-12第57页，本讲稿共72页第四节 酸碱的电子理论1.酸碱定义：酸是能够接受电子对的物质，又称电子对的受体，碱是能够给出电子对形成配位键的物质，又称电子对的给体。2.酸碱反应：酸+碱 酸碱配合物 可知，酸与具有孤对电子的物质成键，所以酸又称为亲电试剂

8、；碱与酸中电子不足的原子芯共享电子对，因此碱又称为亲核试剂。第58页，本讲稿共72页第四节 酸碱的电子理论例子：第59页，本讲稿共72页第四节 酸碱的电子理论3.分类酸碱加合反应，如 Ag+2NH3 H3NAgNH3+碱取代反应，如Cu(NH3)42+2OH-Cu(OH)2+4NH3酸取代反应，如Cu(NH3)42+4H+Cu2+4NH4+双取代反应，如 HCl+NaOH NaCl+H2O第60页，本讲稿共72页第五节 沉淀溶解平衡1溶度积和溶度积规则 1.溶度积 水溶液中AgCl沉淀与Ag+和Cl-间的平衡为 将AgCl(s)并入常数项，得 Ksp称为溶度积常数第61页，本讲稿共72页第五节

9、 沉淀溶解平衡1溶度积和溶度积规则 溶度积常数简称溶度积。它反映了难溶电解质在水中的溶解能力。在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中离子浓度幂之乘积为一常数。对于AaBb型的难溶电解质第62页，本讲稿共72页第五节 沉淀溶解平衡例 Ag2CrO4在298.15K时的溶解度为6.5410-5 molL-1，计算溶度积。解 Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)Ag+=26.5410-5molL-1CrO42-=6.5410-5(molL-1 Ksp(Ag2CrO4)=Ag+2CrO42-=(26.5410-5)2(6.5410-5)=1.1210-12第63页，本讲稿共72页第

10、五节 沉淀溶解平衡1溶度积和溶度积规则 对于不同类型的难溶电解质，不能直接根据溶度积来比较溶解度的大小，要通过计算才能比较。对于同类型的难溶电解质，溶解度愈大，溶度积也愈大。电解质类型难溶电解质溶解度(molL-1)溶度积ABAgCl1.3310-51.7710-10A2BAg2CrO46.5410-51.1210-12第64页，本讲稿共72页第五节 沉淀溶解平衡例 Mg(OH)2在298.15K时的Ksp为5.6110-12，求Mg(OH)2的溶解度。解 Mg(OH)2(s)Mg2+2OH-Mg2+=S，OH-=2S。Ksp(Mg(OH)2)=Mg2+OH-2 =S(2S)2 =4S3 =5

11、.6110-12第65页，本讲稿共72页第五节 沉淀溶解平衡1溶度积和溶度积规则 2.溶度积规则定义离子积IP，它表示任一条件下离子浓度幂的乘积。IP和Ksp形式类似，但含义不同。Ksp表示饱和溶液中离子浓度（平衡浓度）幂的乘积，仅是IP的一个特例。第66页，本讲稿共72页第五节 沉淀溶解平衡1溶度积和溶度积规则 2.溶度积规则 Ip=Ksp 溶液饱和。沉淀与溶解达到动态平衡，既无沉淀析出又无沉淀溶解。IpKsp 溶液不饱和。溶液无沉淀析出，若加入难溶电解质，则会继续溶解。IpKsp 溶液过饱和。溶液会有沉淀析出。以上三点称为溶度积规则，是判断沉淀生成和溶解的依据。第67页，本讲稿共72页第五

12、节 沉淀溶解平衡2沉淀平衡的移动1.沉淀的生成根据溶度积规则，当溶液中的IpKsp时，就会生成沉淀。例 判断下列条件下是否有沉淀生成(均忽略体积的变化)：(1)将0.020 molL-1CaCl2溶液10mL与等体积同浓度的Na2C2O4溶液相混合；(2)在1.0 molL-1CaCl2溶液中通CO2气体至饱和。第68页，本讲稿共72页第五节 沉淀溶解平衡解 (1)等体积混合后,Ca2+=0.010 molL-1，C2O42-=0.010 molL-1，IP(CaC2O4)=Ca2+C2O42-=1.010-4Ksp(CaC2O4)=2.3210-9因此溶液中有CaC2O4沉淀析出。(2)饱和

13、CO2溶液中CO32-=Ka2=5.610-11(molL-1)IP(CaCO3)=Ca2+CO32-=5.610-11Ksp(CaCO3)=3.3610-9因此CaCO3沉淀不会析出。第69页，本讲稿共72页第五节 沉淀溶解平衡2沉淀平衡的移动2.分级沉淀如果在溶液中有两种以上的离子可与同一试剂反应产生沉淀，首先析出的是离子积最先达到溶度积的化合物。这种按先后顺序沉淀的现象，称为分级沉淀。例如在含有同浓度的I-和Cl-的溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，最先看到淡黄色AgI沉淀，至加到一定量AgNO3溶液后，才生成白色AgCl沉淀，这是因为AgI的溶度积比AgCl小得多，离子积最先达到溶度积而

14、首先沉淀。利用分步沉淀可进行离子间的相互分离。第70页，本讲稿共72页第五节 沉淀溶解平衡例 在 I-=Cl-=0.01molL-1的溶液中滴加AgNO3，哪种离子先沉淀？求第二种离子刚沉淀时第一种离子的浓度。解 Ksp(AgCl)1.7710-10、Ksp(AgI)8.5110-17，AgCl开始沉淀时 Ag+Ksp(AgCl)/Cl-1.7710-8molL-1 AgI开始沉淀时，Ag+Ksp(AgI)/I-8.5110-15molL-1 所以AgI先沉淀。当 AgCl开始沉淀，I-Ksp(AgI)/Ag+(8.5110-17/1.7710-8)molL-14.8110-9molL-1第71页，本讲稿共72页第五节 沉淀溶解平衡2沉淀平衡的移动3.沉淀的溶解要使处于沉淀平衡状态的难溶电解质向着溶解方向转化，必须IPKsp。方法有：生成难解离的物质使沉淀溶解 这些难解离的物质是水、弱酸、弱碱、配离子和其他难解离的分子。利用氧化还原反应使沉淀溶解。第72页，本讲稿共72页