第6章 电解质溶液精选PPT.ppt

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1、第6章 电解质溶液第1页，本讲稿共65页6-5 6-5 缓冲缓冲溶液溶液第第6 6章章 电解质溶液与离子平衡电解质溶液与离子平衡6-1 6-1 强电解质溶液理论强电解质溶液理论6-2 6-2 酸碱质子理论酸碱质子理论6-3 6-3 水溶液中的质子转移平衡水溶液中的质子转移平衡6-4 6-4 质子转移平衡有关计算及平衡的移动质子转移平衡有关计算及平衡的移动第2页，本讲稿共65页理论上，一般认为：理论上，一般认为：u强电解质：强电解质：解离度解离度=100%=100%的的电电解解质质u弱电解质：解离度弱电解质：解离度100%100%的电解质的电解质解离度（电离度）解离度（电离度）=已经电离的电解质

2、的量已经电离的电解质的量电解质的总量电解质的总量强电解质和弱电解质的概念强电解质和弱电解质的概念100%6.1 6.1 强电解质溶液理论强电解质溶液理论第3页，本讲稿共65页几种强电解质的表观解离度几种强电解质的表观解离度(0.10mol(0.10mol L L-1-1,298K),298K)电解质电解质 KClHClHNOKClHClHNO3 3HH2 2SOSO4 4NaOHBa(OH)NaOHBa(OH)2 2ZnSOZnSO4 4 (%)8692(%)8692 92619181409261918140第4页，本讲稿共65页6.1.16.1.1离子相互作用理论离子相互作用理论1.1.强电

3、解质在水中完全解离强电解质在水中完全解离2.2.阴、阳阴、阳“离子氛离子氛(ion atmosphere)(ion atmosphere)”互相牵制，离子互相牵制，离子运动不完全自由运动不完全自由-+-阴离子阴离子“氛氛”+-阳离子阳离子“氛氛”ALL RIGHTS RESERVED第5页，本讲稿共65页离子氛的存在使得自由离子浓度下降离子氛的存在使得自由离子浓度下降 解离度解离度 100%100%称为表观解离度称为表观解离度几种强电解质的表观解离度几种强电解质的表观解离度(0.10mol(0.10mol L L-1-1,298K),298K)电解质电解质 KClHClHNOKClHClHNO

4、3 3HH2 2SOSO4 4NaOHBa(OH)NaOHBa(OH)2 2ZnSOZnSO4 4 (%)8692(%)8692 92619181409261918140第6页，本讲稿共65页总结：强电解质的总结：强电解质的“解离度解离度”100%100%的原因和的原因和弱电解质不同。弱电解质不同。前者是由于溶液中阴阳离子相互的吸引力使得前者是由于溶液中阴阳离子相互的吸引力使得离子迁移速度减慢而引起的未完全电离的假象；离子迁移速度减慢而引起的未完全电离的假象；所以称为所以称为表观解离度。表观解离度。后者则真实地反映了弱电解质在水中部分电离的情况。后者则真实地反映了弱电解质在水中部分电离的情况。

5、6.1 6.1 强电解质溶液理论强电解质溶液理论第7页，本讲稿共65页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 1500 H+=1.3310-3(molL-1)第28页，本讲稿共65页【例例】计计算算0.10molL0.10molL-1-1NHNH4 4ClCl溶溶液液的的pHpH值值。已已知知NHNH3 3的的K Kb b=1.7710=1.7710-5-5。解：解：NHNH4 4ClCl在在水水溶溶液液中中完完全全解解离离为为NHNH4 4+和和ClCl-，浓浓度度均均为为0.10mol0.10molL L-1-1。ClCl-为为极极弱弱的的碱碱,故故对

6、对溶溶液液酸酸碱碱性性影影响响极极小小,通常可以忽略不计。而通常可以忽略不计。而NHNH4 4+是弱酸。是弱酸。/K Ka a=500500 HH+=7.52=7.521010-6-6(mol(molL L-1-1)pH=-lg7.52pH=-lg7.521010-6-6=5.12=5.12NH4+的第29页，本讲稿共65页同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应1.1.同离子效应同离子效应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，将使弱电解质离解度下降的现象，称为同离子效应。电解质离解度下降的现象，称为同离子效应。pHOHpHOH-0.10mo

7、lL0.10molL-1-1NHNH3 3HH2 2O O+酚酞酚酞 红红 少量少量NHNH4 4Cl(s)Cl(s)颜色变浅颜色变浅如：如：第30页，本讲稿共65页如：如：HAc-NaAcHAc-NaAcHAcHHAcH+Ac+Ac-NaAcNaNaAcNa+Ac+Ac-AcAc-平衡向左移动，平衡向左移动，。解释：解释：第31页，本讲稿共65页设设HAcHAc和和NaAcNaAc的起始浓度分别为的起始浓度分别为c cHAcHAc、c cNaAcNaAc平衡时平衡时HH+=molLmolL-1-1HAcHHAcH+Ac+Ac-NaAcNaNaAcNa+Ac+Ac-则平衡时则平衡时 AcAc-

8、=(=(c cNaAcNaAc+)HAc=(HAc=(c cHAcHAc )第32页，本讲稿共65页【例例】计计算算0.10molL0.10molL-1-1HAcHAc溶溶液液的的HH+和和解解离离度度。如如果果在在1L1L该该溶溶液液中中加加入入0.10molNaAc0.10molNaAc，则则溶溶液液中中HH+和和HAcHAc的的解解离离度度各各为为多多少少?已知已知HAcHAc的的K Ka a=1.76=1.761010-5-5。解：解：第33页，本讲稿共65页 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，将使弱电解质的离解度略有

9、增大的现象。将使弱电解质的离解度略有增大的现象。如如：0.10molL0.10molL-1-1HAcHAc =1.33%=1.33%+0.10molL+0.10molL-1-1NaClNaCl =1.82%=1.82%解释：解释：用活度的概念用活度的概念 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。所以正好相反，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。在一般计算中可以忽略盐效应。在一般计算中,也可不予考虑也可不予考虑。第34页，本讲稿共65页一元弱碱溶液一元弱碱溶液第35页，本

10、讲稿共65页【例例】计算计算0.10molL0.10molL-1-1NaAcNaAc溶液的溶液的pHpH值。已知值。已知HAcHAc的的K Ka a=1.7610=1.7610-5-5。解：解：c c/K Kb b 500500第36页，本讲稿共65页多元弱酸溶液多元弱酸溶液能释放出多个质子的酸称为能释放出多个质子的酸称为多元弱酸多元弱酸 如：如：=8.9110-8=1.1210-12 任何多元弱酸中：离解特点：部分解离（共性）；离解特点：部分解离（共性）；分步解离，以第一步为主（个性）。分步解离，以第一步为主（个性）。第37页，本讲稿共65页【例例】计算计算0.10molL0.10molL-

11、1-1H H2 2S S溶液中的溶液中的HH+、HSHS-及及SS2-2-。已。已知知K Ka1a1=8.918.911010-8-8，K Ka2a2=1.12=1.121010-12-12。解：设H+=molL-1，并忽略第二步解离平衡浓度/molL-1 0.10-一元弱酸的近似公式：H+HS-=9.4410-5（molL-1）第38页，本讲稿共65页HSHS-H H+S+S2-2-平衡浓度平衡浓度/molLmolL-1-1 y y设设SS2-2-=y=ymolLmolL-1-1 SS2-2-K Ka2a2=1.110=1.110-12-12(molL(molL-1-1）第39页，本讲稿共6

12、5页 结论：结论：二元弱酸二元弱酸 H H2 2AAAA2-2-K Ka a2 2第40页，本讲稿共65页多元弱碱溶液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COCO3 32-2-、S S2-2-、POPO4 43-3-等等.如：如：=Kw=K Kw w/=1.0010-14/(4.310-11)=1.7910-4=K Kw w/=1.0010-14/(5.610-7)=2.3310-8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41页，本讲稿共65页【例例】计算计算0.100molL0.100molL-1-1NaNa2 2COCO3 3溶液的溶

13、液的pHpH值值解解：pOH=3lg4.22=2.37pH=14.00pH=14.002.37=11.632.37=11.63第42页，本讲稿共65页【例例】计计算算HH+为为0.3molL0.3molL-1-1的的环环境境下下，H H2 2COCO3 3 饱饱和和溶溶液液中中COCO3 32-2-的浓度为多少？已知的浓度为多少？已知H H2 2COCO3 3的浓度为的浓度为0.040molL0.040molL-1-1解：解：第43页，本讲稿共65页6-5 6-5 缓冲溶液缓冲溶液6.6.5.5 5.5 缓冲溶液在医学上的意义缓冲溶液在医学上的意义6.6.5.1 5.1 缓冲溶液的基本概念缓冲

14、溶液的基本概念6.6.5.2 5.2 缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算6.6.5.3 5.3 缓冲容量缓冲容量6.6.5.4 5.4 缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制第44页，本讲稿共65页6.5.1 6.5.1 缓冲溶液的基本概念缓冲溶液的基本概念能能够够抵抵抗抗外外加加少少量量酸酸、碱碱和和水水的的稀稀释释,而而本本身身pHpH值值不不发发生生显显著著变变化化的的作作用用称称为为缓缓冲冲作作用用,具具有有缓缓冲冲作作用用的的溶溶液液称称为为缓冲溶液。缓冲溶液。6.5.1.16.5.1.1缓冲作用缓冲作用1.0L1.0L 纯水或溶液纯水或溶液原原pHpH加入加入0.10mol0.10mo

15、l HClHClpHpH pHpH加入加入0.10mol0.10mol NaOHNaOHpHpH pHpHH H2 2O O7 72 2 5 51212 5 50.1mol0.1mol L L-1-1 NaClNaCl7 72 2 5 51212 5 51.0L1.0L 0.1mol0.1mol L L-1-1HAc-NaAcHAc-NaAc4.754.754.674.67 0.080.084.834.83 0.080.08第45页，本讲稿共65页6.5.1.2 6.5.1.2 缓冲溶液的组成缓冲溶液的组成组成特点：组成特点：酸式盐酸式盐 +次级盐次级盐 NaHCONaHCO3 3NaNa2

16、2COCO33NaHNaH2 2POPO4 4NaNa2 2HPOHPO44 弱酸弱酸 +弱酸盐弱酸盐 HAcNaAcHAcNaAc H H2 2COCO3 3NaHCONaHCO3 3 弱碱弱碱 +弱碱盐弱碱盐 NHNH3 3NHNH4 4ClCl 抗酸成分抗酸成分+抗碱成分抗碱成分缓冲对（系）缓冲对（系）第46页，本讲稿共65页在含有在含有HAcHAc的的NaAcNaAc的溶液中存在下列解离过程的溶液中存在下列解离过程:HAcHAcH H+Ac+Ac-NaAcNaNaAcNa+Ac+Ac-NaAcNaAc完全解离，由于同离子效应，降低了完全解离，由于同离子效应，降低了HAcHAc的解离度，

17、的解离度，这时这时HAcHAc和和AcAc-都较大，而且存在着都较大，而且存在着HAcHAc解离平衡。解离平衡。当加入少量当加入少量H H+时，时，H H+离子和溶液中的离子和溶液中的AcAc-结合生成结合生成HAcHAc，使解离平衡向左移动，达到新平衡时使解离平衡向左移动，达到新平衡时H H+离子浓度不会显著增加；离子浓度不会显著增加；如果在上述溶液中加入少量的碱，增加的如果在上述溶液中加入少量的碱，增加的OHOH-与溶液中的与溶液中的H H+离子结合为水，这时离子结合为水，这时HAcHAc的解离平衡向右移动，以补充的解离平衡向右移动，以补充H H+离离子的减少。子的减少。缓冲能力是有限的，

18、只是抵抗少量酸碱。缓冲能力是有限的，只是抵抗少量酸碱。6.5.1.3 6.5.1.3 缓冲溶液的作用机制缓冲溶液的作用机制第47页，本讲稿共65页 加少量加少量OHOH-:大量大量HAc+OHHAc+OH-AcAc-+H+H2 2O O HAcHAc 略略 AcAc-略略 HH+略略HAcNaAcHAcNaAc体系体系HAcHHAcH+Ac+Ac-NaAcNaNaAcNa+AcAc-HH+不大不大HAcHAc及及AcAc-较大较大加少量加少量H H+:大量大量AcAc-+H+H+HAcHAc HAcHAc略略 AcAc-略略 HH+略略加少量水加少量水:HAc/AcHAc/Ac-基本不变基本不

19、变第48页，本讲稿共65页6.5.2 6.5.2 缓冲溶液缓冲溶液 pH pH 值的计算值的计算6.5.2.16.5.2.1缓冲公式（亨缓冲公式（亨-哈公式哈公式)缓冲体系缓冲体系 HBMBHBMB：HB+HHB+H2 2OHOH3 3O O+B+B-近似处理：近似处理：近似处理：近似处理：第49页，本讲稿共65页例例6.5-16.5-1将将0.10molL0.10molL-1-1的的 NaHNaH2 2POPO4 4溶液溶液 10.0ml10.0ml和和 0.20molL0.20molL-1-1的的NaNa2 2HPOHPO4 4溶液溶液 1.0ml1.0ml混合，计算该混合液混合，计算该混

20、合液的的 pHpH值。值。解：解：H H2 2POPO4 4-HH+HPO+HPO4 42-2-第50页，本讲稿共65页例例6.5-2 将将 0.10 mol L-1 盐酸溶液酸溶液 100 ml 与与 400 ml 0.10 mol L-1 氨水溶液相混合，求混合后溶液的氨水溶液相混合，求混合后溶液的 pH 值（已知（已知NH3 的的 K b =1.76 10-5）。）。解：解：NHNH3 3+H+H+NHNH4 4+第51页，本讲稿共65页6.5.3 6.5.3 缓冲容量缓冲容量5.3.15.3.1缓冲容量缓冲容量 n n：1L1L缓冲溶液中加入强酸缓冲溶液中加入强酸或强碱的物质的量或强碱

21、的物质的量(mol)(mol)pH:pH:加入强酸或强碱后加入强酸或强碱后溶液溶液pHpH的变化值的变化值第52页，本讲稿共65页不同缓冲比不同缓冲比(共轭碱共轭碱/共轭酸共轭酸）时的缓冲容量）时的缓冲容量(总总0.10 mol0.10 mol L L-1-1):):溶溶 液液1 12 23 34 45 5V VNaAcNaAc/V VHAcHAc1/9.1/9.1/31/31/11/13/13/19/19/1pHpH3.803.804.274.274.754.755.235.235.705.70加酸（或加碱）加酸（或加碱）后的后的pHpH值值3.633.634.204.204.804.805

22、.375.375.875.87|pH|pH|0.170.170.070.070.050.050.070.070.170.17缓冲容量缓冲容量 0.020.020.040.040.060.060.040.040.020.02第53页，本讲稿共65页5.3.25.3.2影响缓冲容量的因素影响缓冲容量的因素1.1.缓冲比一定时，缓冲比一定时，c c总总越大，缓冲能力越强。越大，缓冲能力越强。2.2.c c总总一定时，缓冲比一定时，缓冲比=1=1，缓冲能力最强。，缓冲能力最强。3.3.缓冲范围：缓冲范围：p pK Ka a1 1 pHpH p pK Ka a 1 1第54页，本讲稿共65页例例例例6.

23、5-36.5-36.5-36.5-3 用用浓浓度度均均为为 0.200.20molLmolL-1-1 的的 HAcHAc和和 NaAcNaAc溶溶液液等等体体积积比比混混合合成成 1010mlml缓缓冲冲液液，计计算算该该缓缓冲冲液液的的 pHpH值值。若若在在该该溶溶液液中中加加入入 0.100.10molLmolL-1-1 NaOHNaOH0.300.30mlml，再再计计算算该该缓缓冲冲液液的的 pHpH值值(HAcHAc的的 p pK Ka a=4.75)=4.75)。解解:加入强碱后：加入强碱后：第55页，本讲稿共65页6.5.4 6.5.4 缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制4.4.14

24、.4.1缓冲溶液的配置缓冲溶液的配置原则及方法原则及方法 选择缓冲对选择缓冲对 pHppHpK Ka a（或（或pOHppOHpK Kb b）同时同时考虑配伍禁忌，考虑配伍禁忌，无干扰反应发生。无干扰反应发生。控制缓冲对的总浓度，控制缓冲对的总浓度，c c总总 =0.050.050.2mol0.2mol L L-1-1 缓冲容量缓冲容量=0.02=0.02 0.1mol0.1mol L L-1-1pHpH-1-1 计算所需缓冲对物质的量。计算所需缓冲对物质的量。4.pH4.pH值校正。值校正。第56页，本讲稿共65页配制配制1.1.采用相同浓度的弱酸及其共轭碱溶液按采用相同浓度的弱酸及其共轭碱

25、溶液按一定的体积比混合。一定的体积比混合。第57页，本讲稿共65页例例例例6.5-56.5-56.5-56.5-5 配制配制pH=5.00pH=5.00的缓冲溶液的缓冲溶液 100ml100ml,应选择哪应选择哪 种缓冲对？如何配制？种缓冲对？如何配制？解：解：选用选用0.10mol0.10mol L L-1-1HAc-0.10molHAc-0.10mol L L-1-1NaAcNaAc设需设需HAcHAc mlml，则，则NaAcNaAc为（为（100-100-）mlml V VHAcHAc=36(ml)36(ml)V VNaAcNaAc=100-=100-64(ml)64(ml)第58页，

26、本讲稿共65页常用缓冲溶液常用缓冲溶液pH标准缓冲溶液标准pH饱和酒石酸氢钾(0.034 molL-1)3.557 0.05 molL-1邻苯二甲酸氢钾 4.008 0.025 molL-1KH2PO40.025 molL-1Na2HPO4 6.865 0.00869 molL-1KH2PO40.03043 molL-1Na2HPO4 7.413 0.01 molL-硼砂 9.180 常用的标准缓冲溶液的常用的标准缓冲溶液的pH(298K)pH(298K)1.1.标准缓冲溶液标准缓冲溶液酸度计在使用前，必须用标准缓冲溶酸度计在使用前，必须用标准缓冲溶液校正仪器。液校正仪器。第59页，本讲稿共6

27、5页2.2.实用缓冲溶液实用缓冲溶液一一般般常常用用缓缓冲冲系系无无需需计计算算，可可查查阅阅化化学学手手册册及及生生物物化化学学手手册册。生生物物培培养养液液所所需需缓缓冲冲溶溶液液及及临临床床上上测测定定血血液液pHpH常常用用的的标标准准缓缓冲冲溶溶液液是是KHKH2 2POPO4 4和和NaNa2 2HPOHPO4 4缓缓冲冲体体系系和和TrisTris缓缓冲冲体体系系。见见表表6-146-14、表表6-6-1515第60页，本讲稿共65页缓冲溶液对生命体有着十分重要的意义。人体的血液就是一种缓冲体系。经过粗略估算：每人每天需耗用氧约600 L，产生480 L二氧化碳，约产生21 mo

28、l碳酸。然而人从吸入氧气至呼出二氧化碳的整个过程中，血液的pH始终保持在7.357.45的范围内，变化甚微。这除了人体具有排酸功能，即加深呼吸排除CO2以及从肾排除过剩的酸外，应归功于血液的缓冲作用。6.5.5 缓冲溶液在医学上的意冲溶液在医学上的意义第61页，本讲稿共65页6.5.5 6.5.5 缓冲溶液在医学上的意义缓冲溶液在医学上的意义一、一、血液的主要缓冲体系是血液的主要缓冲体系是H H2 2COCO3 3-HCO-HCO3 3-H H2 2O+COO+CO2 2HH2 2COCO3 3HH+HCO+HCO3 3-肺肺肾肾HH+增加（发高烧、气喘增加（发高烧、气喘），），平衡向左平衡向

29、左加快肺部二氧化碳的排出量加快肺部二氧化碳的排出量延长肾内延长肾内HCOHCO3 3-的停留时间的停留时间OHOH-增加（肺气肿、糖尿病增加（肺气肿、糖尿病),),平衡向右平衡向右降低肺部二氧化碳的排出量降低肺部二氧化碳的排出量加快肾内加快肾内HCOHCO3 3-的排泄量的排泄量第62页，本讲稿共65页血浆血浆pHpH值的计算值的计算 p pK Ka a=6.10=6.10COCO2 2溶解溶解=1.210=1.210-3-3molLmolL-1-1 HCOHCO3 3-=2.410=2.410-2-2molLmolL-1-1 虽然缓冲比已经超过理论范围，但人体是一个开放系统 ALL RIGH

30、TS RESERVED第63页，本讲稿共65页二、二、细胞内主要胞内主要缓冲体系是冲体系是H2PO4-HPO42-H H2 2POPO4 4-HH+HPO+HPO4 42-2-肾肾肾肾HH+增加增加,平衡向左平衡向左,肾将多余的肾将多余的H H2 2POPO4 4-从尿中排出；从尿中排出；OHOH-增加增加,平衡向右平衡向右,肾将多余的肾将多余的HPOHPO4 42-2-从尿中排出。从尿中排出。第64页，本讲稿共65页小小结一、缓冲溶液的组成一、缓冲溶液的组成缓冲对：缓冲对：HBBHBB-（抗碱成分、抗酸成分）（抗碱成分、抗酸成分）二、缓冲溶液二、缓冲溶液 pHpH 值的计算值的计算三、缓冲溶液的选择和配制三、缓冲溶液的选择和配制第65页，本讲稿共65页