第2章溶液与离子平衡课件.ppt

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1、等温方程式：将(1)式代入等温方程式得：反应达到平衡时，(2)非标准条件下化学反应方向的判断Gibbs函数变判据与反应商判据：反应正向进行 0 KJ判断反应方向。判断反应方向。必须用必须用mrGD D 经验判据：经验判据：反应多数正向进行反应多数正向进行 -46kJmol-1反应多数逆向进行反应多数逆向进行 46kJmol-1-46kJmol-1 46kJmol-14 4 化学平衡的移动化学平衡的移动 化学平衡的移动:当外界条件改变时,化学反应平衡状态转变到另一种平衡状态的过程.化学平衡的移动都服从A.L.Le.Chatelier原理:如果对平衡系统施加外力,平衡将向减小此外力的方向移动.第2

2、章 溶液与离子平衡 基本要求基本要求n n1.1.了解稀溶液的通性；了解稀溶液的通性；n n2.2.掌握一元、二元弱电解质与缓冲溶液掌握一元、二元弱电解质与缓冲溶液pHpH值计值计算；算；n n3.3.掌握利用溶度积规则判断沉淀的生成与否。掌握利用溶度积规则判断沉淀的生成与否。目录目录n n2.1 2.1 2.1 2.1 稀溶液通性（非电解质溶液）稀溶液通性（非电解质溶液）稀溶液通性（非电解质溶液）稀溶液通性（非电解质溶液）n n2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 液体的性质（预备知识）液体的性质（预备知识）液体的性质（预备知识）液体的性质（预备知识）n n2.1.2 2.1.2

3、2.1.2 2.1.2 稀溶液通性稀溶液通性稀溶液通性稀溶液通性 1.1.1.1.蒸气压下降蒸气压下降蒸气压下降蒸气压下降 2.2.2.2.凝固点降低与沸点升高凝固点降低与沸点升高凝固点降低与沸点升高凝固点降低与沸点升高 3.3.3.3.渗透压渗透压渗透压渗透压n n2.2 2.2 2.2 2.2 电解质溶液电解质溶液电解质溶液电解质溶液n n2.2.12.2.12.2.12.2.1均相离子平衡均相离子平衡均相离子平衡均相离子平衡 1.1.1.1.水的离子积与溶液的水的离子积与溶液的水的离子积与溶液的水的离子积与溶液的pHpHpHpH值值值值 2.2.2.2.弱电解质的解离平衡弱电解质的解离平

4、衡弱电解质的解离平衡弱电解质的解离平衡 3.3.3.3.共同离子效应与缓冲溶液共同离子效应与缓冲溶液共同离子效应与缓冲溶液共同离子效应与缓冲溶液n n2.2.22.2.22.2.22.2.2多相离子平衡多相离子平衡多相离子平衡多相离子平衡 1.1.1.1.溶度积溶度积溶度积溶度积 2.2.2.2.多相离子平衡移动多相离子平衡移动多相离子平衡移动多相离子平衡移动预备知识（1）液体的蒸气压第一节 稀溶液的通性相平衡：存在于物质两相之间的平衡。(g-l,g-s,s-l)相平衡的特征：n n1相平衡是物理平衡。n n2相平衡是一种动态平衡。n n3相平衡状态称为饱和状态，此状态下的蒸气称为饱和蒸气，蒸

5、气的压力叫饱和蒸气压，简称蒸气压。液体蒸气压是液体的重要性质：1.同一物质其蒸气压随温度的升高而增大。T/K 273 313 373p(H2O)/kPa 0.611 7.376 101.32.T一定，不同物质的蒸气压不同。20 H2O 乙醇 乙醚p/mmHg 17.5 43.9 442.3（2）液体沸点外压/atm11.960.023沸点/水10012020液体沸点：在一定外压下液体沸腾时的温度，也就是是液体蒸气压等于外压时的温度。在给定外压力下，物质的液相与固相成平衡状态时的温度，也就是液相与固相蒸气压相等时的温度。（3）液体的凝固点0 C:H2O(l)H2O(s)p(l)=p(s)=0.6

6、11 kPa(4)表面张力用钢丝制成框架，其一端可以自由移动，将此框架从肥皂水中拉出，即在框架上形成一层肥皂水膜，此膜会自动收缩，以减小膜的面积，这种引起膜自动收缩的力，叫表面张力。欲制止肥皂膜自动收缩，需在相反方向上施加力F。FxL皂液液体表面产生表面张力的原因与分子间的液体表面产生表面张力的原因与分子间的范德华范德华力力有关。有关。n n表面能：在形成新表面过程中消耗的功，叫表面功，也叫表面能。n n比表面能：在一定T、P下增加单位表面积所增加的表面能，叫比表面能(表面张力)。由于液体内分子受力是对称的，而表面的分子受力是不对称的，那么相对液体内部分子来说，表面层的分子具有较高能量，因此要

7、把液体内部分子拉向液体表面，就需要对它做功，即表面功。数学表达式数学表达式单位：单位：/sigma/液体表面积增加：A=L x2液体表面积增加做的功：W=F x=（F x）/（L x2）=F/2L =力/液面总长度沿着液体表面作用于单位长度上的力，又称为表面张力。也就是说：表面张力是使液面收缩的一种力，它均匀地作用于液面上。FxL皂液n n水在不同温度下的表面张力（mNm-1）T/0 20 40 60 100 75.63 72.75 69.56 66.18 58.8575.63 72.75 69.56 66.18 58.8520几种常见液体的表面张力（mNm-1）液体 水 苯 CCl4 乙醇

8、丙酮 汞 72.75 28.8 826.3 22.3 23.7 48572.75 28.8 826.3 22.3 23.7 485表面张力的影响因素：表面张力的影响因素：n n可以看出：随温度升高而下降。因为表面张力的产生与分子间的范德华力有关，因此，表面张力也是分子间力的一种量度，随着温度升高，分子的平均动能增大，一部分分子间力被削弱。因而表面张力下降。（5）溶液浓度的表示方法 质量百分浓度：第一类用溶质与溶液（或溶剂）的相对量来表示（这样的浓度与溶液体积无关）。摩尔分数浓度：溶液中任一组分的物质的量与各组分物质的量之和的比值。B=nB/(nB+nA)A=nA/(nB+nA)B+A=1质量摩

9、尔浓度：bB=nB/溶剂的质量 单位：mol/kg第二类 与溶液体积有关的浓度表示方法。质量浓度：B=mB/V 物质的量浓度：c=nB/V1.稀溶液的蒸气压一一 稀溶液的蒸气压下降稀溶液的蒸气压下降 若稀溶液中的溶质是难挥发的，在气相中溶质的分子数可以忽略不计，此时稀溶液的蒸气压指的是溶剂的蒸气压。拉乌尔定律 稀溶液的蒸气压与溶剂的摩尔分数浓度成正比，比例系数为纯溶剂的蒸气压。p液=p*A A 1886年法国物理学家拉乌尔提出水Hg蔗糖稀溶液开始平衡蔗糖稀溶液Hg水2.稀溶液的蒸气压下降实验实验TPPH2OP液拉乌尔定律分子运动论稀溶液的蒸气压下降？稀溶液蒸气压下降的影响因素：p=p*A-p液

10、=p*A-p*AA =p*A(1-A)=p*AB该式表明，在一定温度下，难挥发的非电解质的稀溶液的蒸气压下降与溶质的摩尔分数浓度成正比。n n该式仅适用于难挥发的非电解质的稀溶液。n npB，表明与溶质的本性无关。n np*A与溶剂的本性有关。p=p*A B二二 稀溶液的沸点升高和凝固点下降稀溶液的沸点升高和凝固点下降3.影响稀溶液的沸点升高、凝固点下降的影响稀溶液的沸点升高、凝固点下降的因素因素Tbp=KbbB Kb:沸点升高常数（Kkgmol-1）Tfp=KfbB Kf:凝固点下降常数（Kkgmol-1）bB:溶质的质量摩尔浓度（molkg-1）拉乌尔定律：n nTbp=KbbB 适用于难

11、挥发的非电解质的稀溶液；Tfp=KfbB 适用于凝固点时出现的固体是纯溶剂的非电解质的稀溶液。n nTbpbB，TfpbB，表明Tbp和Tfp的值与溶质的本性无关。n nKb、Kf与溶剂的本性有关。说明说明:对于纯溶剂来说沸点是恒定的，而溶剂的沸点是不断变动的。因为随着沸腾的进行，溶剂不断蒸发，溶液浓度不断加大，蒸气压不断下降，沸点越来越高。直到达到饱和时，溶剂在蒸发，溶质也析出，蒸气压不再改变，这时的沸点才恒定，因此溶液的沸点是指刚沸腾时的温度。凝固点下降效应是抗冻剂的作用基础。最常见的抗冻剂是乙二醇（沸点197，凝固点-17.4）。等体积的乙二醇和水组成的溶液凝固点为-36。因此可用作抗冻

12、剂。1.渗透现象三 稀溶液的渗透压渗透现象：纯溶剂通过半透膜单向扩散到溶液中，使溶液稀释的现象。半透膜：只允许混合物（溶液或气体混合物）中的一些分子通过，而不允许另一些物质分子通过的膜。2.渗透压渗透压：渗透作用达到平衡时，半透膜两边的静压力差。如果我们在渗透装置的溶液上方施加一个力，阻止溶剂分子通过半透膜进入溶液，即使溶液一侧的液面不升高，所施加于液面上的最小压力为渗透压。h1h1h2h2糖水水3.影响渗透压大小的因素c/mol L-10.030.0590.12/atm.0.6861.342.750C时，蔗糖水溶液：T/K273286.7295.0309.0/atm.0.6490.6910.

13、7210.7461%蔗糖水溶液：n n该式适用于难挥发非电解质的稀溶液。n nc，T，表明与溶质本性无关。n nV=nRT、pV=nRT，二式形式相似，但p是气体分子碰撞器壁引起的，在任何容器中气体都能产生p；而只有在渗透装置中才能表现出来。范特霍夫方程式：=cRT=nRT/V 如果施于渗透装置中的溶液液面上的压力超过了渗透压，溶液中的溶剂将通过半透膜进入溶剂中，这个过程称为反渗透。该技术已经用于海水淡化、重金属回收及溶液的浓缩等方面。4.4.反渗透及应用反渗透及应用应用应用：n n植物的根部就是靠细胞液的渗透压从土壤中吸收水分和养分。n n为维持血管里正常的渗透压，往血管里输液时，生理盐水的

14、浓度为0.9%。n n利用反渗透技术进行海水淡化，贵金属回收等。小结小结 n n稀溶液的通性（依数性）p=p*AB Tbp=KbbB Tfp=KfbB =cRT 都是与一定量溶液中溶质的粒子数有关，而与溶质的本性无关，故这四个通性又称为依数性。n n稀溶液这四个性质，只适用于稀溶液。稀溶液这四个性质，只适用于稀溶液。n n对对于于电电解解质质溶溶液液，也也有有这这四四种种性性质质，但但由由于于电电解质电离，上述定量关系会产生较大的偏差。解质电离，上述定量关系会产生较大的偏差。溶液（0.1mol/Kg）质点数mol/KgTf.p实验值Tf.p计算值NaCl0.20.3480.186HCl0.20

15、.3550.186K2SO40.30.4580.186CH3COOH0.1-0.20.1880.186C6H12O60.10.1860.186通常可以做如下的定性比较：n n对于同浓度不同种类的物质，偏离依数性规律的程度：强电解质弱电解质非电解质0.1 molkg-1 NaCl HAc C6H12O61kg溶剂中质点数 0.2mol个 0.10.2mol个 0.1mol个p值 大 次之 最小溶液蒸气压 小 次之 最大 n n对于不同浓度的同种物质，溶液浓度越大，其依数性变化也越大。Tbp：1molkg-1 NaCl 0.1 molkg-1 NaCl:1 molkg-1 C6H12O6 0.1

16、molkg-1 C6H12O6练习:等质量的葡萄糖和蔗糖分别溶于100g水中,所得到的两种溶液中:蒸气压较高 沸点较低 凝固点较低 渗透压较大葡萄糖C6H12O6 蔗糖C16H22O11第二节第二节 电解质溶液电解质溶液弱电解质的电离平衡 弱电解质易溶于水，溶液是均匀的单相体系，弱电解质在溶液中有部分解离，故又称均相离子平衡。难溶电解质的沉淀溶解平衡 难溶电解质在水中部分溶解，溶解部分是以水合离子形式进入溶液。在溶液中存在着固体与其组分离子之间的平衡，故称多相离子平衡。2.2.1 水的离子积与溶液的pH值 H2O(l)H+(aq)+OH(aq)水的水的离子积常数离子积常数，简称，简称水的离子积

17、水的离子积。25纯水：纯水：c(H+)=c(OH-)=1.010-7molL-1100纯水：纯水：=1.010-14=5.4310-13T ，)OH()H(-+=cccc)(OHlgpOH-=-令c）（HlgpH-=+c溶液的pH值 101.0)(OH)(H14=-+根据cc14lg)OH(lg)H(lg =-=-+即cc14ppOHpH=+c(H+)为相对浓度2.2.22.2.2均相离子平衡均相离子平衡1.弱电解质的电离平衡 初始浓度/molL-1 ca 0 0平衡浓度/molL-1 ca-x x x(1)一元弱酸的电离平衡HA H+A-解离度(a):Ka的值越大，表示HA越易电离，溶液中其组分离子浓度越大。可查附表得到(2)一元弱碱的解离平衡初始浓度/molL-1 cb 0 0平衡浓度/molL-1 cb-x x xBOH B+OH