无机及分析化学——电离平衡课件.ppt

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1、电 离 平 衡第一节、弱电解质的电离平衡第二节、溶液的酸碱性第三节、缓冲溶液第四节、酸碱理论简介第五节、沉淀溶解平衡第六节、沉淀的生成和溶解电离平衡沉淀溶解平衡第四章第四章 电离平衡电离平衡一、弱电解质的电离平衡二、同离子效应和盐效应三、多元弱酸的电离平衡四、强电解质溶液返回第一节第一节 弱电解质的电离平衡和强电解质溶液弱电解质的电离平衡和强电解质溶液根据电解质溶液导电能力的强弱,可把电解质分为强电解质和弱电解质,导电能力的差别主要是由于电离度的差别引起的。强电解质完全电离=1弱电解质部分电离Ka2可知，多元弱酸电离以第一步为主。常忽略第二步电离，按一元弱酸处理。注意：溶液中H+只有一个值，它

2、应满足上述两个关系。返回多元弱酸的电离平衡计算例4-3 求算浓度为C的H2CO3溶液中各种离子浓度。解：H2CO3 2H+CO32-分两步电离，忽略第二步电离则 1、H2CO3 H+HCO3-C-H+H+H+2、HCO3-H+CO32-由(A)式二元弱酸根离子浓度约等于Ka2,如S2-=1.010-14返回四、强电解质溶液1、表观电离度：理论上强电解质在溶液中应全部电离，其电离度=100%，但实验测得的强电解质的100%，如180.1mol/L下列强电解质溶液强电解质HClH2SO4KOHNaOHKCl表观电离度0.920.580.890.840.86这是由于在弱电解质溶液中，离子浓度小，离子

3、间的作用不显著，而强电解质溶液中，离子浓度大离子间吸引作用强，产生“离子氛效应”，使相反电荷离子相互牵制，离子不是自由离子，导电率自然较小。返回2、活度与活度系数活度即离子的有效浓度。它是扣除了离子相互牵制作用后实际表现出来的溶液浓度。准确计算都应使用活度代替浓度。数据表明：溶液越稀,离子氛效应越弱,活度值越接近浓度。3、活度系数的求算 常用正负离子的平均值返回4、电解质溶液的生物学作用生物体中必须维持一定的电解质离子浓度，以便维持正常的渗透压；同时电解质还对维持生物体内的各类生物酶、激素及维生素的正常生理机能有着十分重要的作用。如动物血液中的Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Cl-

4、、HCO3-、HPO42-、H2PO4-、SO42-等均维持I=0.15左右。“平衡就健康”是对电解质生理作用的最好注解。返回返回一、水的电离与pH标度二、盐类水解平衡三、影响水解的主要因素第二节主要内容一、水的电离与pH标度H2O H+OH-水的离子积 Kw=H+OH-温度升高，水的电离度增大pH范围通常为1-14，pH14(超强碱)注意：pH值中的整数部分不是有效数字，是用来定位的。生物体pH:血液(7.35-7.45);胃液(0.9-1.5):唾液(6.35-6.85)pH值的测定方法：1、酸碱指示剂：甲基橙，甲基红，酚酞，溴甲酚蓝2、pH试纸:广泛pH试纸,精密pH试纸(1-3,3),

5、3、酸度计返回二、盐类的水解平衡1、强碱弱酸盐:（如 NaAc溶液）NaAc Na+Ac-+H2O OH-+H+HAc返回Ac-+H2O OH-+HAc水解生成的酸越弱(Ka越小)，盐的水解程度越大。HAc-Ac-互为共轭关系2、强酸弱碱盐:（如 NH4Cl溶液）NH4Cl NH4+Cl-+H2O OH-+H+NH3H2O返回NH4+H2O NH3 +H3O+水解生成的碱越弱(Kb越小)，盐的水解程度越大。例4-5 求浓度为C的NaAc溶液的pH值。解:水解时 Ac-+H2O OH-+HAc 平衡时 C-x x xNH4+-NH3互为共轭关系3、弱酸弱碱盐:（NH4Ac溶液）NH4Ac NH4

6、+Ac-+H2O OH-+H+NH3H2O HAc 返回NH4+Ac-+H2O NH3H2O+HAc1、这里Ka、Kb 并非共轭酸碱对，不存在Kw=KaKb的关系2、弱酸弱碱盐溶液的酸碱性取决于Ka、Kb的相对大小。KaKb 呈酸性 KaCl-Br-I-电荷低、半径大的阳离子（Hg2+、Ag+、Cu+）F-Cl-Br-F-.由于HOMO与LUMO能量差大，酸碱间无电子转移，只能通过静电引力结合形成离子键。由于HOMO与LUMO能量相近，酸碱间有电子转移，可通过共用电子对结合，并伴有反馈键。4、软硬酸碱理论的前线轨道理论解释第五节主要内容返回一、溶度积二、溶解度三、溶度积与溶解度的关系一、溶度积

7、(Ksp)(solve precipitation equilibrium)返回1 1、溶度积溶度积 一定温度下，AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)KspKsp是平衡常数的又一种形式，具有平衡常数的所有性质，只与温度有关。严格的计算中应用活度表示浓度。常见难溶化合物的Ksp见附表五（Page448）。又如PbCl2一定温度下，PbCl2(s)Pb2+(aq)+2 Cl-(aq)第五节第五节 沉淀溶解平衡和溶度积沉淀溶解平衡和溶度积2、关于Ksp的进一步讨论返回1、Ksp反映了难溶电解质在水溶液中的溶解趋势的大小。2、Ksp只与电解质的本性、溶液温度有关，与浓度无关，一定温度下为一定值

8、，温度不同，Ksp不同。3、理论上任何难溶电解质在水中都有一定的溶解度。4、一定T下的难溶电解质的Ksp可由实验测定，由于Ksp是平衡常数的一种形式，故Ksp也可由G0计算。例1试由热力学数据计算AgCl的Ksp.解:查表得 AgCl(s)=Ag+(aq)+Cl-(aq)fG0 -110 76.98 -131.3 rG0=55.68 kJ/mol rG0=RTlnKsp0(AgCl)Ksp0(AgCl)=1.7 10-10 二、溶解度与溶度积的关系返回1 1、溶解度、溶解度：指每升溶液中所溶质的mol数(或溶质g/100g水)。2 2、KspKsp和和S S的关系的关系：都能表示溶解能力，但用

9、Ksp比较应类型相同。1-1型 AgCl=Ag+Cl-Ksp=Ag+Cl-S S Ksp=SS=S2 =1.8210-10 1-2型 Ag2S=2Ag+2S2-Ksp=(2S)2S=4S3=9.6210-12 1-3型 Fe(OH)3=Fe3+3OH-Ksp=S(3S)3=27S4 2-3型 Al2S3=2Al3+3S2-Ksp=(2S)2(3S)3=108S5 以上换算方法只适用离子强度不大、无副反应、溶解部分全部电离的情况,对于离子强度大、溶解后不能完全电离的、有水解、配位等副反应时不适用。如MCO3水解，HgI2+I2=HgI42-第六节主要内容返回一、溶度积规则二、沉淀的生成三、沉淀的

10、溶解四、沉淀的转化第六节 沉淀的生成与溶解一、溶度积规则返回难溶电解质溶液在一定条件下，沉淀的生成和溶解可根据Ksp来判断。如PbCl2一定温度下，PbCl2(s)Pb2+(aq)+2 Cl-(aq)溶度积规则QiKsp 时，过饱和溶液，沉淀 生成Qi=Ksp 时，饱和溶液，沉淀-溶解达平衡使用溶度积规则应注意的问题返回1、当QiKsp时，应有沉淀生成，但量太少，肉眼无法看到。2、当QiKsp时，仍无沉淀生成，可能是形成了过饱和溶液。这是一种不稳定状态，当加入晶核（磨擦器壁）后，仍然可析出沉淀。3、当QiKsp时，仍无沉淀生成，可能有副反应发生，如用CO32-沉淀Ba2+，CO32-水解了，使

11、CO32-降低，使QiKsp，就会有沉淀析出。1、加入沉淀剂：要使沉淀较完全，沉淀剂应过量20-50%。例1:20ml0.002mol/LNa2SO4溶液中，加入10ml0.0020 mol/L BaCl2。(1)能否产生沉淀？(2)哪种离子过量？若Ba2+沉淀完全(CBa2+10-5,)，则析出沉淀后达平衡时SO42-=?例2：要使Ag+沉淀完全(CAg+10-5,)，CrO42-至少应为多少?2、控制溶液酸度返回例3：求使0.01 mol/L Fe3+开始沉淀和沉淀完全时的pH值。由此可见：氢氧化物并不一定只在碱性条件下才产生沉淀，不同的氢氧化物沉淀的Ksp不同，沉淀所需pH值也不同，故可

12、通过调节溶液的pH值来控制沉淀的生成或溶解，从而分离不同的金属离子，这是定性分析中常用的一种分析方法。三、分步沉淀返回溶液中同时含有几种金属离子时，往往可以生成多种难溶化合物，按溶度积规则，它们应该分步沉淀。例4:开始沉淀0.01mol/L的Cl-、Br-、I-时，Ag+的最低浓度。当滴加Ag+溶液时，最先沉淀I-,然后是Br-，最后才是Cl-当Cl-开始沉淀时，I-早已沉淀完全,而Br-尚没沉淀完全。四、沉淀的溶解返回要沉淀溶解，只要Qi 3.310-14BaSO4+CO32-=BaCO3+SO42-1.810-10 8.110-9用Na2CO3处理锅炉中的水垢（BaSO4）就可采用此法。降

13、低 Ag+,使AgCl(s)溶解返回本章小结第一节、弱电解质的电离平衡和强电解质溶液 弱电解质电离平衡 同离子效应 盐效应 强电解质溶液 第二节、溶液的酸碱性 水的电离 盐类的水解 影响水解的因素第三节、缓冲溶液 缓冲作用与原理 缓冲溶液计算与配制第四节、酸碱理论简介 电离理论 质子理论 电子理论 HSAB理论第五节、沉淀溶解平衡和溶度积 沉淀溶解平衡 溶解度 溶度识规则(Ksp)第六节、沉淀的生成和溶解 沉淀的生成 分步沉淀 沉淀的溶解和转化本章作业：教材Page85：2，8，16，（下次课23，28，31）本次课作业：教材Page85：2，8，16，下次课作业：教材Page86：23，28，31