强电解质的平均离子活度和平均离子活度系数教案资料.ppt

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1、7.4.电解质溶液的活度、活度因子及德拜-休克尔极限(jxin)公式平均离子活度和平均离子活度因子平均离子活度和平均离子活度因子离子强度离子强度德拜德拜-休克休克(xik)(xik)尔极限公式尔极限公式第一页，共18页。7.4 电解质溶液的活度、活度因子电解质溶液的活度、活度因子(ynz)及德拜及德拜-休克尔极限公式休克尔极限公式1.平均平均(pngjn)离子活度和平均离子活度和平均(pngjn)离子活度因离子活度因子子设有电解质设有电解质C+A-全部全部(qunb)解离：解离：C+A-+Cz+-Az-则整体的化学势为：则整体的化学势为：(1)而：(2)将将(2)代入代入(1)，有：，有：第二

2、页，共18页。因因 a+、a-无法直接测定，只能无法直接测定，只能(zh nn)测定平均活度测定平均活度a有：有：定义：定义：第三页，共18页。离子离子(lz)活度系数的定义：活度系数的定义：定义定义(dngy)：有：有：有：有：(可查表，例表可查表，例表7.4.1,p16)第四页，共18页。之所以引出离子之所以引出离子(lz)平均活度与离子平均活度与离子(lz)平均活度系平均活度系数，是因为它们可以实验测定，而且还可以从理论上进行计算，数，是因为它们可以实验测定，而且还可以从理论上进行计算，进而可进行有关电化学的计算。进而可进行有关电化学的计算。P315页表中列出了常见的一些页表中列出了常见

3、的一些电解质在水溶液中的离子电解质在水溶液中的离子(lz)平均活度系数。平均活度系数。由电解质的浓度由电解质的浓度(nngd)b及电解质的及电解质的 a a，a a 进行电化学有关进行电化学有关(yugun)(yugun)计算。计算。第五页，共18页。例：试利用表例：试利用表7.4.1数据数据(shj)计算计算25时时0.1molkg-1H2SO4水溶液水溶液 中中b、a、及、及 a解：解：查表查表7.4.1，得，得25，0.1 molkg-1H2SO4的的 0.265一般一般1:1型电解质型电解质b=b，2:1型以上型以上(yshng)电解质则没有该关系。电解质则没有该关系。第六页，共18页

4、。2.离子离子(lz)强度强度第七页，共18页。从表从表7.4.1中我们中我们(w men)可以看出以下两点规律：可以看出以下两点规律：电解质的平均离子电解质的平均离子(lz)活度系数活度系数 与浓度有关，在与浓度有关，在稀溶液范围内，稀溶液范围内，随浓度降低而增大；随浓度降低而增大；在稀溶液在稀溶液(rngy)范围内，对于相同价型的电解质，当它们浓范围内，对于相同价型的电解质，当它们浓度相同时，度相同时，近乎相等；不同价型的电解质，即使浓度相同，近乎相等；不同价型的电解质，即使浓度相同，也也不相同；高价型电解质不相同；高价型电解质 较小。较小。b=0.005 molkg-1CaCl2 =0.

5、783 BaCl2 =0.77NaCl =0.929 CuSO4 =0.53相同价型相同价型不同价型不同价型第八页，共18页。在稀溶液中，浓度与价型是影响在稀溶液中，浓度与价型是影响(yngxing)的主要因素。的主要因素。为什么会有如上的规律呢？原来在电解质溶液中有一个离子为什么会有如上的规律呢？原来在电解质溶液中有一个离子(lz)强度的物理量制约着离子强度的物理量制约着离子(lz)的平均活度系数。的平均活度系数。溶液的离子强度溶液的离子强度 I I：溶液中每种离子的质量摩尔浓：溶液中每种离子的质量摩尔浓度度bBbB与该离子电荷与该离子电荷(dinh)(dinh)数数zBzB的平方乘积之和的

6、一半。的平方乘积之和的一半。第九页，共18页。离子离子(lz)强度的定义：强度的定义：bB 溶液中溶液中B种离子的质量种离子的质量(zhling)摩尔浓度；摩尔浓度；ZB 溶液中溶液中B种离子的离子电荷数种离子的离子电荷数第十页，共18页。例7.4.2 试分别求出下列各溶液的离子强度I 和质量摩尔(m r)浓度b间的关系。(1)KCl溶液，(2)MgCl2溶液，(3)FeCl3溶液，(4)ZnSO4溶液，(5)Al2(SO4)3溶液解：(1)对于(duy)KCl，(2)对于(duy)MgCl2，(3)对于FeCl3，第十一页，共18页。第十二页，共18页。例7.4.3 同时含0.1molkg-

7、1的KCl和0.01molkg-1的BaCl2的水溶液，其离子(lz)强度为多少？解：溶液中共(zhn n)有三种离子：钾离子(lz)b(K+)=0.1molkg-1，z(K+)=1钡离子b(Ba2+)=0.01molkg-1，z(Ba2+)=2氯离子b(Cl-)=b(K+)+2b(Ba2+)molkg-1，z(Cl-)=-1第十三页，共18页。3.德拜德拜-许克尔许克尔(Debye-Hckel)公式公式(gngsh)1923年，年，Debye-Hckel提出了他们的强电解质理论，该理论的几提出了他们的强电解质理论，该理论的几点假设为：点假设为：强电解质在溶液中全部解离；强电解质在溶液中全部解

8、离；离子离子(lz)间的相互作用主要是库仑力；间的相互作用主要是库仑力；每一个离子每一个离子(lz)都处在异号电荷所形成的离子都处在异号电荷所形成的离子(lz)氛的包围中。氛的包围中。第十四页，共18页。(1)离子离子(lz)氛氛离子氛的特点：离子氛的特点：1)正离子周围，负离子出现机会正离子周围，负离子出现机会(j hu)多，反之亦然，多，反之亦然，但但 溶液整体为电中性；溶液整体为电中性；2)每个离子既是中心离子，又是离子氛中一员；每个离子既是中心离子，又是离子氛中一员；3)从统计平均看，离子氛是球形对称的；从统计平均看，离子氛是球形对称的；4)离子氛不固定，是瞬息万变的。离子氛不固定，是

9、瞬息万变的。+离子氛示意图：离子氛示意图：第十五页，共18页。(2)D-H 公式公式(gngsh)稀溶液中单个离子的活度系数公式稀溶液中单个离子的活度系数公式:平均离子活度系数公式平均离子活度系数公式:在在298.15 K水溶液中：水溶液中：A=0.509(mol-1.kg)1/2D-H公式的实验验证：图公式的实验验证：图7.4.1(p19)，由图可知，由图可知(k zh)：1)D-H公式只适用于强电解质的稀溶液；公式只适用于强电解质的稀溶液；2)不同价型电解质，不同价型电解质，(低价型低价型)(高价型高价型)；3)相同价型电解质，相同价型电解质，只与只与I 有关，与离子性质有关，与离子性质无

10、关无关 第十六页，共18页。例7.4.4 试用(shyng)德拜-休克尔极限公式计算25时，b=0.005molkg-1 ZnCl2水溶液中，ZnCl2平均离子活度因子。解：溶液(rngy)中有两种离子，b(Zn2+)=0.005molkg-1，z(Zn2+)=2，b(Cl-)=2b=0.01molkg-1，z(Cl-)=-1在在298.15 K水溶液中：水溶液中：A=0.509(mol-1.kg)1/2根据德拜根据德拜-休克尔极限休克尔极限(jxin)公式，得：公式，得：第十七页，共18页。这样利用德拜这样利用德拜休克尔公式，我们便可从理论上计算稀溶液中休克尔公式，我们便可从理论上计算稀溶液中电解质的平均离子活度系数，至于电解质的平均离子活度系数，至于 的实验测定的实验测定(cdng)，后面，后面将讨论。将讨论。习题习题(xt)：P356 7.11第十八页，共18页。