无机化学溶液与电离平衡幻灯片.ppt

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1、无机化学溶液与电离平衡第1页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学溶液溶液气体溶液气体溶液 例：空气（21%O2，78 N2，1 CO2，CO，NOx，SOx，H2O(g)）液体溶液液体溶液 例：氨水，NaCl 水溶液，乙酸水溶液固体溶液固体溶液（合金）钢（Fe,C,Mn,Ni,Co）黄铜 Cu,ZnNd-Fe-B合金第2页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学组 成液体溶液可以分为：液体溶液可以分为：1.1.气体、固体（溶质）溶解于液体（溶剂气体、固体（溶质）溶解于液体（溶剂）2.液体溶解于另一液体液体溶解于另一液体:量少量少

2、溶质溶质 量多量多 溶剂溶剂溶液中还含有溶液中还含有“溶剂化物溶剂化物”即溶质与溶剂互相作用的产物。即溶质与溶剂互相作用的产物。溶剂n溶液 溶质第3页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学溶解过程溶解过程 n溶溶解解过过程程是是物物理理-化化学学过过程程，不不是是单单纯纯物物理理过过程程，常常有有能能量量、体体积积、颜颜色色变变化化。例如：例如：nH2SO4(l)+H2O(l)=H2SO4(aq)H 0nNH4HCO3(l)+H2O(l)=NH4HCO3(aq)H 0第4页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学溶解过程溶解过程2

3、2个步骤个步骤:1.1.溶质分子或离子的离解溶质分子或离子的离解(H H 0,0,V V0);0);2.2.溶剂化作用溶剂化作用(H H 0,0,V V 0)0)第5页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学难挥发难挥发的的非电解质非电解质的的稀溶液稀溶液的的依数性依数性（Colligative properties of dilute nonelectrolyte solutions）n依数性依数性只与只与溶液的浓度溶液的浓度（即单位（即单位体积内质点的数目）体积内质点的数目）有关有关，而，而与溶质与溶质本身无关的性质本身无关的性质。第6页，共149页，编辑于2

4、022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学难挥发的非电解质的稀溶液的依数性 1.蒸气压下降蒸气压下降（教材（教材p.69,图图5-1,5-2）溶液溶液的的蒸气压蒸气压总是总是低于低于纯溶剂纯溶剂的的蒸气压蒸气压。p pA*XA (A溶剂，溶剂，pA*纯溶剂纯溶剂的蒸气压的蒸气压)或：或：p pA*XB (B溶质溶质)（Raoult 定律定律）2.沸点升高沸点升高（教材（教材p.70,图图5-3）溶液溶液的的沸点沸点总是总是高于高于纯溶剂纯溶剂的的沸点沸点。Tbkb m （Tb Tb-Tb*）Tb*为为纯溶剂纯溶剂的沸点；的沸点；Tb 为为溶液溶液的沸点。的沸点。3.凝固点下降凝固点下降（

5、教材（教材p.71,图图5-4）溶液溶液凝固点凝固点总是总是低于低于纯溶剂纯溶剂凝固点。凝固点。Tfkf m4.渗透压渗透压（Vant Hoff 公式公式）：（教材）：（教材p.72,图图5-5）=c K T m K T（Vant Hoff公式公式）（对比：（对比：p=cRT）(K=8.388 J.mol-1.K-1)（对比：（对比：R=8.314 J.mol-1.K-1）第7页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学液体液体液体液体的的的的蒸气压蒸气压蒸气压蒸气压1.1.液体内部，液体内部，液体内部，液体内部，只有只有只有只有动能动能动能动能超过超过超过超过“逸

6、出能逸出能逸出能逸出能”的分子，才能克服分子间的引力，的分子，才能克服分子间的引力，的分子，才能克服分子间的引力，的分子，才能克服分子间的引力，从表面从表面从表面从表面“逸出逸出逸出逸出”；2.2.同一液体同一液体同一液体同一液体,温度越高温度越高温度越高温度越高,动能超过动能超过动能超过动能超过“逸出能逸出能逸出能逸出能”的的的的蒸气分子占的分数就越蒸气分子占的分数就越蒸气分子占的分数就越蒸气分子占的分数就越 大，蒸气压就越大大，蒸气压就越大大，蒸气压就越大大，蒸气压就越大；3.3.同一温度，不同液体同一温度，不同液体同一温度，不同液体同一温度，不同液体的的的的蒸气压不同蒸气压不同蒸气压不同

7、蒸气压不同。第8页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学1溶液溶液的的蒸气压下降蒸气压下降教材教材p.69，图，图5-1 稀溶液蒸气压下降的实验稀溶液蒸气压下降的实验说明：说明：溶液溶液的蒸气压的蒸气压 纯溶剂纯溶剂的蒸气压的蒸气压（左图左左图左）（左图右：（左图右：渗透压示意图。右渗透压示意图。右图：图：H2O的相图的相图）第9页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学蒸气压下降示意图蒸气压下降示意图第10页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学蒸气压下降蒸气压下降与与溶液浓度溶液浓度的关系的关系第

8、11页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学1 蒸气压下降蒸气压下降 Raoult定律定律n实验测定实验测定298 K时，时，水水的的饱和蒸气压饱和蒸气压:p(H2O)=3167.7 Pa；n 0.5 mol kg-1 糖水的蒸气压则为糖水的蒸气压则为:p(H2O)=3135.7 Pa；n 1.0 mol kg-1 糖水的蒸气压为糖水的蒸气压为:p(H2O)=3107.7 Pa。结论：结论：结论：结论：溶液溶液的的蒸气压蒸气压比比纯溶剂纯溶剂的蒸气压的蒸气压低，而且溶液浓度越大，低，而且溶液浓度越大，蒸气压下降越多蒸气压下降越多:p pA*XA (A溶剂，溶剂，

9、pA*纯溶剂纯溶剂的蒸气压的蒸气压)或：或：p pA*XB (B溶质溶质)（Raoult定律定律）第12页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学2.沸点升高沸点升高（教材（教材p.70,图图5-3）n沸点沸点(boiling point)：液体的液体的沸点沸点是是指其蒸气压等于外界大指其蒸气压等于外界大气压力时的温度气压力时的温度。n溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压,导致导致溶液的沸点升高：溶液的沸点升高：Tbkb m （Tb Tb-Tb*）nTb*为为纯溶剂纯溶剂的沸点；的沸点；Tb 为为溶液溶液的沸点；的沸点；nkb：溶剂

10、溶剂沸点上升常数沸点上升常数，即：，即：溶液的浓度溶液的浓度m=1 mol kg-1时时的溶液沸点升高值的溶液沸点升高值。nkb取决定于溶剂的本性：与溶剂的摩尔质量、沸点、汽化取决定于溶剂的本性：与溶剂的摩尔质量、沸点、汽化热有关。（不同热有关。（不同溶剂溶剂的的kb数值见数值见教材教材p.71,表表5-1）第13页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学溶液溶液的的沸点升高沸点升高示意图示意图第14页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学常用常用溶剂溶剂的的Kb和和Kf值值第15页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1

11、/8中山大学无机化学3.凝固点下降（教材凝固点下降（教材p.71,图图5-4）n n凝固点凝固点凝固点凝固点（Freezing point)：在标准状况下，在标准状况下，纯液体纯液体蒸气压蒸气压与它的与它的固相蒸气压固相蒸气压相等时的温度为该液体相等时的温度为该液体的凝固点。的凝固点。n溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，溶液凝固点下溶液凝固点下降降（溶液溶液凝固点凝固点总是总是低于低于纯溶剂纯溶剂凝固点凝固点）。）。Tfkf m nkf：溶剂凝固点降低系数（不同溶剂凝固点降低系数（不同溶剂溶剂的的kf数值见数值见教教材材p.71,表表5-1）；nm：溶质的质量

12、摩尔浓度。溶质的质量摩尔浓度。第16页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学溶液溶液的的凝固点下降凝固点下降示意图示意图第17页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学溶液溶液的的沸点升高沸点升高和和凝固点下降凝固点下降示意图示意图第18页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学4.渗透压（教材渗透压（教材p.72,图图5-5）n半透膜半透膜：可以可以允许允许溶剂溶剂分子自由通过分子自由通过而而不允许不允许溶质溶质分子通过分子通过。n溶剂溶剂透过半透膜进入溶液的趋向透过半透膜进入溶液的趋向取决于取决于溶

13、液浓度溶液浓度的大小，的大小，溶液浓度大，渗透趋向溶液浓度大，渗透趋向大大。n n溶液的渗透压溶液的渗透压溶液的渗透压溶液的渗透压：由于半透膜两边的溶液由于半透膜两边的溶液单位体积内溶剂分子数目不同单位体积内溶剂分子数目不同而而引起引起稀稀溶液溶液溶溶剂分子剂分子有有渗透渗透到到浓浓溶液中溶液中的倾向，的倾向，为了阻止发生为了阻止发生“渗透渗透”所需施加的压力，叫溶所需施加的压力，叫溶液液的的“渗透压渗透压”。n n渗透压平衡与生命过程的密切关系：渗透压平衡与生命过程的密切关系：渗透压平衡与生命过程的密切关系：渗透压平衡与生命过程的密切关系：给患者输液的浓度；给患者输液的浓度；植物的生长；植物

14、的生长；人的营养循环。人的营养循环。n =c KT mKT （vant Hoff公式）公式）(K=8.388 J.mol-1.K-1)对比：对比：p=cRT （理想气体状态方程）（理想气体状态方程）R=8.314 J.mol-1.K-1）第19页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学渗透压示意图渗透压示意图第20页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学渗透压示意图渗透压示意图(续续)(左图左图和和右图右右图右)第21页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学难挥发难挥发的的非电解质非电解质的的稀溶液稀

15、溶液的的依数性依数性n结论：结论：蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压都是蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压都是难挥发的非难挥发的非电解质稀溶液的通性电解质稀溶液的通性；它们；它们只与只与溶剂溶剂的的本性本性和和溶液的浓度溶液的浓度有关有关，而而与与溶质溶质的的本性本性无关无关。公式：公式：p pA*XB (A溶溶剂，剂，B溶溶质质)（Raoult定律定律）Tbkb m （Tb Tb-Tb*）Tfkf m （Tf Tf*-Tf）=c KT mKT （vant Hoff公式）公式）第22页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学“依数性依数性”偏离偏离Ra

16、oult定律定律和和vant Hoff公式公式。见下表。见下表：表表4.1 几种溶液的几种溶液的凝固点凝固点（K）盐盐c/mol.dm-3Tf计算值计算值*/KTf实验值实验值/KTf实验值实验值/Tf计算值计算值KCl 0.20 0.372 0.673 1.81 KNO30.20 0.372 0.664 1.78 MgCl20.10 0.186 0.519 2.79 Ca(NO3)2 0.10 0.186 0.461 2.48*计算值按计算值按Raoult定律。定律。偏离偏离Raoult定律原因定律原因由于电离，质点数由于电离，质点数 电解质电解质溶液的依数性导电性溶液的依数性导电性第23页

17、，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学电解质溶液的依数性导电性（续）电解质溶液的依数性导电性（续）（一）（一）Arrhenius电离学说电离学说（二）活度（二）活度（Activity,a）（三）（三）Ddbye和和Hiickel的的“离子氛离子氛”观点观点 第24页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学Arrhenius电离学说电离学说 1.电电解解质质在在溶溶液液中中因因溶溶剂剂的的作作用用而而离离解解为为带带正正、负负电电荷荷 的的 质质 点点正正、负负 离离 子子，称称 为为“电电 离离”(ionization)。2.溶液中

18、电解质只是溶液中电解质只是部分电离部分电离：电解质分子电解质分子 阳离子阳离子+阴离子阴离子电离的百分率称为电离的百分率称为“电离度电离度”第25页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学Arrhenius电离学说（续）电离学说（续）3.电离电离是在电解质是在电解质溶解的过程溶解的过程发生的；发生的；溶液中离子浓度溶液中离子浓度，则则溶液的导电能力溶液的导电能力 Arrhenius用用“依数性法依数性法”和和“电导法电导法”测定了一些电解质的电离度，结果令人测定了一些电解质的电离度，结果令人信服。信服。第26页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8

19、中山大学无机化学活度活度(Activity,a)1907年由美国物理化学家Lewis提出。他认为“非理想溶液”（实际溶液）不（实际溶液）不符合符合Raoult定律，是由于定律，是由于溶剂溶剂分子与分子与溶溶质质分子之间分子之间存在复杂的作用存在复杂的作用，在认清这种作用之前，可以用实验数据对溶液的用实验数据对溶液的实际浓度（实际浓度（c、x、b）作）作修正修正。第27页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学活度活度(Activity,a)(续续)活度活度即被校正过的溶液的有效浓度。即被校正过的溶液的有效浓度。符号符号a,量纲量纲 1。a =c 称为称为活度系数活

20、度系数，且，且 0 1 当溶液无限稀时，当溶液无限稀时，1,a cn活度系数可以用活度系数可以用凝固点法凝固点法、蒸气度法蒸气度法、溶溶解度法解度法、电动势法电动势法等测定。等测定。第28页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学Debye和和Hckel的的“离子氛离子氛”观点观点1.电解质电解质在水溶液中在水溶液中完全电离完全电离；2.但异性离子之间互相吸引，形成但异性离子之间互相吸引，形成“离子氛离子氛”，故其行动，故其行动不完全自由不完全自由，迁，迁移速率移速率，表观需要用正、负离子的平均活度系数，表观需要用正、负离子的平均活度系数 来校正。来校正。0.50

21、9是理论计算的常数值，是理论计算的常数值，Z+、Z-是正、负离子电荷的是正、负离子电荷的绝对值，绝对值，I 是是“离子强度离子强度”。I=(ciZi2)第29页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学例：求例：求0.010 mol.dm-3 BaCl2水溶液的水溶液的 平均离子活度系数平均离子活度系数 .解解:(解题思路解题思路:I a.)BaCl2 =Ba2+2 Cl-0.010 0.010 0.020 mol/L I=(ciZi2)=(0.010 22+0.020 12)=0.030 lg =-0.509 Z+Z-I =-0.509 2 1 (0.030)=-

22、0.176 =0.666.(a =c)*强电解质的活度强电解质的活度a 与正、负离子的活度与正、负离子的活度a+、a-的关系为：的关系为：第30页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学酸碱理论酸碱理论一、一、S.Arrhenius 酸碱理论酸碱理论（经典酸碱理论）（经典酸碱理论）28岁的瑞典科学家岁的瑞典科学家S.Arrhenius于于1887年提出。年提出。二、二、酸碱质子理论酸碱质子理论（Proton Theory of Acid and Base）1923年由丹麦化学家年由丹麦化学家Brnsrted（布朗斯特）和英国化学家布朗斯特）和英国化学家Lowry（

23、劳劳莱）提出。莱）提出。三、三、酸碱电子理论酸碱电子理论（Lewis Theory of Acid and Base）1923年，由美国物理化学家年，由美国物理化学家Lewis提出，又称提出，又称“Lewis酸碱理论酸碱理论”。第31页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学S.Arrhenius经典酸碱理论经典酸碱理论（一）酸碱定义（一）酸碱定义 电离时产生的电离时产生的阳离子全部是阳离子全部是H+的化的化合物称为合物称为“酸酸”；电离时产生的；电离时产生的阴离子阴离子全部是全部是OH-的化合物称为的化合物称为“碱碱”。第32页，共149页，编辑于2022年，星

24、期六2023/1/8中山大学无机化学S.Arrhenius酸碱理论酸碱理论的的优点优点1.从组成上从组成上揭示了酸碱的本质揭示了酸碱的本质，指出，指出H+是酸的特征，是酸的特征，OH-是碱的特征。是碱的特征。2.解释了解释了“中和热中和热”的值：的值：H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l)H=-55.99 kJ.mol-1（放热）（放热）3.找出了衡量找出了衡量酸、碱强度的标度酸、碱强度的标度 （酸酸Ka、碱碱Kb、水溶液酸碱性水溶液酸碱性pH）。）。pH=-lga(H+)(pH=0 14.0,a(H+)100 10-14)a =c第33页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1

25、/8中山大学无机化学S.Arrhenius酸碱理论酸碱理论的的局限性局限性1.1.酸碱酸碱被限于水溶液被限于水溶液,非水体系不适用非水体系不适用:例例1 1：液氨液氨中，中，KNHKNH2 2(氨基化钾氨基化钾)使酚酞变红使酚酞变红 碱？碱？液氨液氨中，中，CaCa与与NHNH4 4ClCl反应，放出反应，放出H H2 2：2 2 NHNH4 4+Ca =Ca+Ca =Ca2+2+H+H2 2 酸？酸？气态反应气态反应：NHNH3(g)3(g)+HClHCl(g)(g)=NH=NH4 4ClCl(s)(s)碱？碱？酸？酸？第34页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无

26、机化学S.Arrhenius酸碱理论酸碱理论的的局限性局限性（续）（续）例例2 2：水溶液中：水溶液中 HSOHSO4 4-酸？碱？酸？碱？NaNa2 2COCO3 3 碱？碱？2.2.碱被限制为氢氧化物：碱被限制为氢氧化物：过过去去认认为为：NHNH4 4+半半径径143 143 pmpm，K K+半半径径139 139 pmpm，NHNH4 4OHOH应应为为强强碱碱，但但实实际际上上氨氨水水是是弱弱碱，碱，而且而且从未分离出从未分离出NHNH4 4OH.OH.第35页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学酸、碱质子理论酸、碱质子理论(Brnsrted&Lo

27、wry)（一）酸碱定义（一）酸碱定义 凡能给出给出H+（质子）的分子或离子均是酸,凡能得到得到H+（质子）的分子或离子均是碱。酸酸 H+给予体（给予体（Proton donor）;碱碱 H+接受体（接受体（Proton acceptor）。两性两性电电解解质质(两性物两性物)既既能能给给出出质质子子，又能接受又能接受质质子子的分子或离子，称的分子或离子，称为为“两性两性电电解解质质”（ampholyte）,简简称称“两性物两性物”。第36页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学酸碱举例酸碱举例酸酸 分子分子 HCl,H2SO4,H3PO4,H2O,NH3 离子离

28、子 NH4+,HSO4-,H2PO4-,HPO42-碱碱 分子分子 H2O,NH3 离子离子 OH-,HSO4-,H2PO4-,HPO42-两性物两性物 分子分子 H2O,NH3 离子离子 OH-,HSO4-,H2PO4-,HPO42-NH3+H+=NH4+NH3(l)=NH2-(l)+H+(l)第37页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学（二）酸碱（二）酸碱共轭共轭关系关系 酸酸 H+碱碱酸强度酸强度，其共轭碱，其共轭碱（conjugate base）强度）强度。在水溶液中，共轭酸碱对的强在水溶液中，共轭酸碱对的强度还可以定量表示。度还可以定量表示。第38页

29、，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学酸碱共轭关系（续）酸碱共轭关系（续）例例1：氨水的电离：氨水的电离第39页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学酸碱共轭关系（续）酸碱共轭关系（续）例例2：HAc H+Ac-在水溶液中在水溶液中,HAc电离：电离：HAc+H2O H3O+Ac-HAc 酸常数酸常数 Ac-碱常数碱常数第40页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学酸碱共轭关系（续）Ac-电离：电离：碱常数碱常数 其中其中 对应于（水的自偶电离）（水的自偶电离）Kw称为称为水水的离子积常数的离子积常

30、数，简称，简称“水的水的离子积离子积”。第41页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学酸碱共轭关系（续）酸碱共轭关系（续）普遍地，对于普遍地，对于共轭酸碱对共轭酸碱对：Kb=Kw/Ka或或 Kw=Ka Kb显然：显然：Ka,则则Kb；Ka,Kb第42页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学酸碱共轭关系（续）酸碱共轭关系（续）Kw=Ka Kb Ka,则则Kb；Ka,则则Kb第43页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学（三）酸碱反（三）酸碱反应应的的实质实质质质子子传递传递 H+例：例：HCl+NH3

31、 =Cl-+NH4+酸酸1 碱碱2 碱碱1 酸酸2（下标（下标1、2表示不同的共轭酸碱对）表示不同的共轭酸碱对）在在水溶水溶液液、液氨溶、液氨溶液液、苯溶、苯溶液液、气相反、气相反应应均如均如此。此。第44页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学酸碱反酸碱反应应的的实质实质（续续）根根据据”酸酸碱碱质质子子理理论论”，”阿阿仑仑尼尼乌乌斯斯电电离离学学说说”的的酸酸碱碱电电离离,酸酸碱碱中中和和,盐盐的的水水解解,都都可可以以归归结为结为”质质子子传递传递反应反应”.H+HAc+H2O=H3O+Ac-H3O+OH-=H2O+H2O Ac-+H2O=HAc+OH-

32、NH4+2 H2O=NH3H2O+H3O+酸酸1 1 碱碱2 2 碱碱1 1 酸酸2 2第45页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学（四）（四）“区分效应区分效应”和和“拉平效应拉平效应”1、同一溶剂同一溶剂中，酸碱的强弱由其本质决定中，酸碱的强弱由其本质决定 在左边在左边2 2个个“质子转移质子转移”反应反应中，中，H H2 2O O均是弱碱，它把均是弱碱，它把HClHCl、HAcHAc酸性强弱区分开来。因此，酸性强弱区分开来。因此，H H2 2O O是是HClHCl、HAcHAc酸性的酸性的“区分试剂区分试剂”。这种现象，称为这种现象，称为“区分效应区分效

33、应”。第46页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学“区分效应区分效应”和和“拉平效应拉平效应”（续）（续）2、同一酸（或碱），在不同溶剂不同溶剂中可表现出不同的不同的酸性（或碱性）酸性（或碱性）例例1，液氨中，液氨中，HAc变为强酸：变为强酸：HAc+NH3(l)=Ac-+NH4+强酸强酸 强碱强碱而而HCl也是强酸：也是强酸：HCl+NH3(l)=Cl-+NH4+强酸强酸 强碱强碱 结果，结果，NH3(l)把把HAc和和HCl的酸性的酸性“拉平拉平”。原因是原因是NH3(l)碱性强，它是碱性强，它是HAc和和HCl酸性的酸性的“拉平试剂拉平试剂”。这种现象称

34、。这种现象称为为“拉平效应拉平效应”。第47页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学“区分效应区分效应”和和“拉平效应拉平效应”（续）（续）例二、H2O是是HCl、HBr、HI的的拉平试剂拉平试剂。而而CH3OH是是HCl、HBr、HI的的区分试剂区分试剂 原因第48页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学“区分效应区分效应”和和“拉平效应拉平效应”（续）（续），原因是，原因是CH3OH碱性较弱（难接受碱性较弱（难接受H+），），故把故把HCl、HBr、HI酸性强弱区分开来。酸性强弱区分开来。例例3：HAc碱性也较弱碱性也较弱，它

35、是下列酸碱性它是下列酸碱性的区分试剂。的区分试剂。第49页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学（五）（五）酸碱质子理论酸碱质子理论的的优点优点和和局限性局限性 1、优点优点:（1）扩大了酸、碱范围，不局限于水溶液体系）扩大了酸、碱范围，不局限于水溶液体系（2）把）把Arrhenius理论理论中的电离、中和、盐的水解统一为中的电离、中和、盐的水解统一为“质子传递质子传递反应反应”。2、局限性局限性:n仍仍局限于有局限于有H+的体系的体系，无，无H体系不适用，体系不适用，n例如：例如：BF3,AlF63-,Fe(CN)63-,Ni(CO)4 第50页，共149页，

36、编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学酸碱电子理论酸碱电子理论 (Lewis酸碱电子理论酸碱电子理论)（一）酸碱定义（一）酸碱定义 凡凡是是可可给给出出电电子子对对的的分分子子、离离子子或或原原子子团团称称为为“碱碱”。;凡凡是是可可接接受受电电子子对对的的分子、离子或原子团称为分子、离子或原子团称为“酸酸”。酸酸电子接受体（电子接受体（Electron acceptor）碱碱电子给予体（电子给予体（Electron donor）第51页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学（二）酸碱反应的实质（二）酸碱反应的实质 n 通过通过电子对电子对的的

37、授授-受受形成形成配位键配位键，产，产生成生成酸碱配合物酸碱配合物。n例例:H+OH-HOHn H+Cl-H Cl 第52页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学BF3+NH3=F3BNH3 酸酸 碱碱 酸碱加合物酸碱加合物第53页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学（三）优、（三）优、缺点缺点 优点：优点：酸碱范围几乎酸碱范围几乎无所不包无所不包，既不局限于某元素，既不局限于某元素，也不受溶剂限制。也不受溶剂限制。n凡凡“缺电子缺电子”的分子或离子都是的分子或离子都是酸酸:例如例如阳离子阳离子 Mn2+,Fe2+,Fe3+,C

38、u2+,H+,分子分子BF3 n凡可凡可给出给出“电子对电子对”的分子或离子都是的分子或离子都是碱碱:Cl-,CN-,NH3,H2O n大多数无机和有机化合物大多数无机和有机化合物可视为可视为酸碱加合物酸碱加合物（配合物）。（配合物）。n例如，乙醇例如，乙醇C2H5OH可视为：可视为：C2H5+OH-n缺点：缺点：太笼统，酸碱太笼统，酸碱特征不易掌握特征不易掌握。第54页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学酸碱理论小结：酸碱理论小结：3种酸碱理论种酸碱理论各有所长、所短各有所长、所短，侧重的侧重的应用范围应用范围不同不同:1、Arrhenius经典酸碱理论经典

39、酸碱理论 无机化学无机化学,尤其是尤其是 水溶液水溶液 体系体系的酸碱问题的酸碱问题2、酸碱、酸碱质子质子理论理论(Brnsrted&Lowry理论理论)水溶液体系水溶液体系和和非水溶液体系非水溶液体系;无机化学无机化学,分析化学分析化学3、酸碱、酸碱电子电子理论理论(Lewis理论理论)配位化学配位化学,有机化学有机化学第55页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学水溶液的酸碱性水溶液的酸碱性 一、水的自偶电离（一、水的自偶电离（self-ionization of water）n纯水纯水有微弱的导电性，表明它有微弱的有微弱的导电性，表明它有微弱的自偶电离自偶

40、电离。n按按酸碱质子理论酸碱质子理论讨论讨论:H+nH2O+H2O=H3O+OH-酸酸1 碱碱2 酸酸2 碱碱1n简写简写为：为：H2O=H+OH-nH3O+结构（上左图）结构（上左图）n H2O结构（上右图下）结构（上右图下）第56页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学水水的的自偶电离自偶电离 H2O=H+OH-相应的浓度平衡常数为：相应的浓度平衡常数为：纯水浓度纯水浓度H2O为一为一常数常数，298 K为为 c=d/M =1000 gdm-3/18.02 g mol-1=55.49 mol dm-3第57页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1

41、/8中山大学无机化学水水的的自偶电离（续）自偶电离（续）令令KcrH2O =Kw，称为，称为水的水的“离子积常数离子积常数”,得：得：Kw=H+OH-298 K，纯水中：，纯水中：H+r=OH-r=1.004 10-7 Kw=(1.004 10-7)2=1.008 10-14第58页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学水水的的自偶电离（续）自偶电离（续）温度温度T，则，则 Kw，H2O电离是一个吸热过程电离是一个吸热过程T/K Kw 273 1.13910-15 295 1.00010-14 298 1.00810-14 323 5.47410-14 373

42、5.510-13 R.T.，Kw=1.010-14 第59页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学二、溶液的二、溶液的酸碱性酸碱性及及pHpH标度标度 由于水溶液中存在由于水溶液中存在H2O的自偶电离平衡：的自偶电离平衡：H2O+H2O=OH-+H3O+酸酸1 碱碱2 碱碱1 酸酸2 简写为：简写为：H2O=H+OH-Kwr=H+r OH-r H+r ,OH-r ;H+r ,OH-r （反比）（反比）室温下：室温下：Kw r=H+r OH-r=1.010-14 H+r 110-7 溶液酸性溶液酸性 H+r =110-7 溶液中性溶液中性 H+r 110-7 溶液

43、碱性溶液碱性第60页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学pHpH标度标度 为了方便指示为了方便指示水溶液水溶液的的酸碱性酸碱性，丹麦科学家，丹麦科学家S.P.L.Srensen在在1909年提出年提出pH标度。标度。定义定义：pH=-lg H+r 严格严格定义定义：pH=-lg a(H+)（a 活活度）度）（SI规定：规定：物理量变量的符号物理量变量的符号用用斜体字斜体字书写，书写，但但pH 和和pOH 例外例外，用，用正体字母正体字母书写）书写）第61页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学 pH=7.0 溶液呈溶液呈中性中性

44、 pH 7.0 溶液呈溶液呈碱性碱性 同样，同样，定义定义 pOH=-lg OH-水溶液水溶液中，中，H+r OH-r=Kwr(=1.0 10-14)两边两边取负对数：取负对数：pH+pOH=pKw=14.00 (R.T.)溶液溶液的的酸碱性酸碱性及及pH标度标度（续）（续）第62页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学水溶液水溶液酸碱性酸碱性与与pH值值第63页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学溶液的酸碱性溶液的酸碱性及及pHpH标度（续）标度（续）例：某水溶液中例：某水溶液中H+=3.010-10 moldm-3,求其求其

45、pH值。值。解解：pH=-lg H+r =-lg3.010-10 moldm-3/1 moldm-3 =9.52对比对比：H+=3.010-12 moldm-3,则则 pH=11.52只有只有2位有效数字位有效数字 对数值整数位对数值整数位不是有效数字不是有效数字!不适宜不适宜写成写成 pH=7,pH=7,应写为应写为 pH=7.0 pH=7.0 第64页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学溶液溶液的的酸碱性酸碱性及及pHpH标度（续）标度（续）一些一些“溶液溶液”的的pHpH值值：人血液人血液 7.4 牛奶牛奶 6.8 雨雨 5.7 番茄汁番茄汁 4.2 葡

46、萄酒葡萄酒 3.4 柠檬汁柠檬汁 2.2 胃液胃液 1.3 人血液人血液 pH 超出超出0.4将有生命危险。将有生命危险。pH 标度标度适用范围适用范围:0 pH 14.0 1 H+r 1 10-14如如超出超出此此适用范围适用范围，应，应使用使用c(H+)或或 c(OH-)第65页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学一些一些“溶液溶液”的的pH值（续）值（续）第66页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学三、酸碱指示剂三、酸碱指示剂 借助借助颜色变化颜色变化指示溶液酸碱性指示溶液酸碱性的的物质物质，称为，称为“酸碱指示剂酸碱指

47、示剂”。例：甲基橙（例：甲基橙（HIn）是一种弱酸，在水溶液）是一种弱酸，在水溶液中存在中存在电离平衡电离平衡：HIn=H+In-红色红色 黄色黄色相应的电离常数（酸常数）为：相应的电离常数（酸常数）为：Ka=H+rIn-r/HIn r得：得：In-r/HIn r =Ka/H+r第67页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学酸碱指示剂（续）在一定温度下，在一定温度下，Ka为为常数常数，In-r/HIn r 1/H+rpHpH 观察到溶液颜色观察到溶液颜色 1/11/1 橙（中间色）橙（中间色）4.210/110/1 黄（碱色）黄（碱色）1/101/10 红（酸式

48、）红（酸式）第68页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学指示剂变色指示剂变色pHpH范围范围指示剂变色范围指示剂变色范围：指指肉眼能观察到肉眼能观察到的的指示剂变色指示剂变色的的pH范围范围。设设 In-r/HIn r=10/1 或或 1/10，肉眼可观察到指示剂变色，肉眼可观察到指示剂变色，由由H+=(Ka HIn)/In-两边取负对数两边取负对数,得得指示剂变色范围指示剂变色范围为：为：pH=pKa 1 用指示剂指示变色范围是粗略的，还可以使用用指示剂指示变色范围是粗略的，还可以使用pH广泛试纸广泛试纸（pH 1.0 14.0）或）或精密精密pH试纸试纸；

49、精密测量水溶液的；精密测量水溶液的pH值，可值，可使用使用各种各种pH计计。第69页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学常见指示剂的变色范围(表5-5)指示剂指示剂变色变色pH范围范围酸色酸色过渡色过渡色碱色碱色甲基橙甲基橙 3.1 4.4红红 橙橙黄黄甲基红甲基红 4.4 6.2红红 橙橙黄黄石石 蕊蕊 5.0 8.0红红 紫紫蓝蓝酚酚 酞酞8.0 10.0无色无色 粉红粉红玫瑰红玫瑰红第70页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学酸碱指示剂变色酸碱指示剂变色的的pHpH范围范围第71页，共149页，编辑于2022年，星期六2

50、023/1/8中山大学无机化学pH计第72页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学弱酸弱碱的电离平衡弱酸弱碱的电离平衡 一、一、一元弱酸一元弱酸（弱碱）（弱碱）的电离平衡的电离平衡 （一）电离平衡常数（一）电离平衡常数 (二）电离度（二）电离度（）(三）有关电离的计算三）有关电离的计算 （四）影响电离平衡的因素（四）影响电离平衡的因素 二、二、多元弱酸多元弱酸的电离平衡的电离平衡 第73页，共149页，编辑于2022年，星期六2023/1/8中山大学无机化学CH3COOH+H2O=H3O+CH3COO-简为：简为：HAc+H2O=H3O+Ac-第74页，共149