第03章电解质溶液.ppt

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1、第三章第三章 电解质溶液电解质溶液(Electrolytic Solution)第一节第一节 强电解质溶液理论强电解质溶液理论第二节第二节 酸碱的质子理论酸碱的质子理论第三节第三节 酸碱溶液酸碱溶液pHpH值的计算值的计算第四节第四节 酸碱的电子理论酸碱的电子理论第五节第五节 难溶电解质的沉淀平衡难溶电解质的沉淀平衡目的要求目的要求1.了解强电解质溶液的理论和概念。了解强电解质溶液的理论和概念。2.掌握酸碱质子理论的概念、溶液的掌握酸碱质子理论的概念、溶液的pH和酸和酸 碱强度的概念。碱强度的概念。3.掌握一元质子弱酸和弱减水溶液掌握一元质子弱酸和弱减水溶液pH及有关及有关 物种浓度的计算。物

2、种浓度的计算。4.熟悉多元酸碱溶液和两性物质溶液熟悉多元酸碱溶液和两性物质溶液pH及有及有 关物种浓度的计算。关物种浓度的计算。5.熟悉难溶强电解质溶液的有关概念。熟悉难溶强电解质溶液的有关概念。主要内容主要内容第一节第一节 强电解质溶液理论强电解质溶液理论*第二节第二节 酸碱的质子理论酸碱的质子理论*第三节第三节 酸碱溶液酸碱溶液pH值的计算值的计算*第四节第四节 酸碱的电子理论酸碱的电子理论*第五节第五节 难溶电解质的沉淀平衡难溶电解质的沉淀平衡*本章小结本章小结*参考文献参考文献*第一节 强电解质溶液理论一、电解质溶液的定义及分类一、电解质溶液的定义及分类:电解质电解质 (electro

3、lyte)熔融或溶液状态下熔融或溶液状态下能导电的化合物能导电的化合物强电解质强电解质(strong electrolyte)在水溶液中几乎完在水溶液中几乎完全解离成离子全解离成离子弱电解质弱电解质(weak electrolyte)在水溶液中只能在水溶液中只能部分解离成离子部分解离成离子强酸强酸强碱强碱盐盐弱酸弱酸弱碱弱碱 一元一元二元二元三元三元第一节 强电解质溶液理论二、弱电解质在水溶液中的电离二、弱电解质在水溶液中的电离1.弱电解质弱电解质在溶液中的解离平衡在溶液中的解离平衡动态平衡动态平衡 例如例如:醋酸的解离醋酸的解离 HAc H+Ac-2.解离度解离度(degree of dis

4、sociation)n定义：电解质达到解离平衡时，已解离的分定义：电解质达到解离平衡时，已解离的分 子数和原有的分子总数之比。子数和原有的分子总数之比。n表达式表达式:原有分子总数已解离的分子数第一节 强电解质溶液理论n讨 论:对于不同的电解质，解离度对于不同的电解质，解离度不同。不同。可表示电解质的相可表示电解质的相 对强弱：对强弱：30%强强 电解质电解质,5%弱电解质弱电解质 对强电解质为表观电离度（强电解质对强电解质为表观电离度（强电解质 的理论值应为的理论值应为100%,而实际测量结果其而实际测量结果其 100%），弱电解质才有电离度的概念），弱电解质才有电离度的概念 第一节 强电解

5、质溶液理论例例 某一弱电解质某一弱电解质HA溶液，其质量摩尔浓度溶液，其质量摩尔浓度 b(HA)为为0.1molkg-1，测得此溶液的，测得此溶液的Tf为为 0.21，求该物质的解离度。，求该物质的解离度。解解 设该物质的解离度为设该物质的解离度为，则有，则有 HA H+A-始态始态 0.1 0 0 解离解离 0.1 0.1 0.1 平衡平衡 0.1-0.1 0.1 0.1第一节 强电解质溶液理论 HA达到解离平衡时的总浓度为:=(0.1-0.1)+0.1+0.1 =0.1(1+)根据 Tf=Kf b 得:0.21=1.860.1(1+)=0.125=12.5%第一节 强电解质溶液理论三、强电

6、解质溶液理论三、强电解质溶液理论 1923年年,Debye P和和 Hckel E 提出电解质提出电解质1.离子相互作用理论离子相互作用理论 (ion interaction theory)n强电解质在水中全部解离强电解质在水中全部解离n离子间静电力相互作用离子间静电力相互作用（同性相斥，异性相吸）（同性相斥，异性相吸）形成离子氛形成离子氛第一节 强电解质溶液理论 离子间相互作用离子间相互作用离子离子氛氛 互相牵制互相牵制不是独立不是独立的自由离子的自由离子不能完全自由不能完全自由运动运动不能百分之百地发挥不能百分之百地发挥离子的效能离子的效能 表观解离度表观解离度理论解离度理论解离度(如如：

7、NaCl=Na+Cl-表观解离度表观解离度HNO3H3PO4HAcH2CO3H2O 碱性碱性:NaOHNa2CO3NH3NaHCO3NaCl4.质子酸碱的优点质子酸碱的优点 扩大了酸、碱和酸碱反应的范围；建立了酸碱强度和扩大了酸、碱和酸碱反应的范围；建立了酸碱强度和质子传递反应的辩证关系，把酸或碱的性质和溶剂质子传递反应的辩证关系，把酸或碱的性质和溶剂的性质联系起来。的性质联系起来。第二节 酸碱的质子理论三、水的质子自递平衡 1.H2O的微弱电离 NH3+H2O NH4+OH-HAc+H2O H3O+Ac-H2O+H2O H3O+OH-第二节 酸碱的质子理论2.水的离子积（水的离子积（ion

8、product of water）Kw=H+OH-说明：说明：Kw仅仅只与仅仅只与T有关，与有关，与 C 无关无关,一般一般 298K(25)Kw=1.010-14 Kw不仅适用于纯水，也适用于所有稀不仅适用于纯水，也适用于所有稀 水溶液水溶液第二节 酸碱的质子理论3.水溶液的水溶液的pH值值n定义：定义：pH=-lg aH+(稀溶液中稀溶液中 pH=-lgH+)n关系：关系：pH+pOH=14n酸性酸性pH7第二节 酸碱的质子理论例例1 写出下列物质的共轭酸或共轭碱，并指出写出下列物质的共轭酸或共轭碱，并指出 其酸碱性。其酸碱性。HCO3-SO32-H3PO4-H2O NH2-例例2 写出下

9、列物质的共轭酸或共轭碱，并指出写出下列物质的共轭酸或共轭碱，并指出 其酸碱性。其酸碱性。HCO3-SO32-H3PO4-H2O NH2-例例3 同温同浓度的同温同浓度的HCl、NH3 H2O、HAc溶液溶液 间间(pH+pOH)相等。这句话对吗相等。这句话对吗?第二节 酸碱的质子理论四、酸碱的强度四、酸碱的强度1 1、酸和碱的解离平衡及解离平衡常数、酸和碱的解离平衡及解离平衡常数 酸酸:HB +H2O B-+H3O+碱碱:B-+H2O HB-+OH-HBHB BBO OHH3 3aK BB HBOHHBOHb bK第二节 酸碱的质子理论nKa 酸的解离平衡常数，酸的解离平衡常数，K Kb b

10、碱的解离平衡常数碱的解离平衡常数nKa和和K Kb b与与HBHB的本性及的本性及T T有关，与有关，与c c无关无关nKa表示酸在水中释放质子能力的大小表示酸在水中释放质子能力的大小:Ka越大，表明其酸性越强；越大，表明其酸性越强；Kb表示碱在水中接受质子能力的大小表示碱在水中接受质子能力的大小:Kb越大，表明其碱性越强。越大，表明其碱性越强。第二节 酸碱的质子理论2.2.共轭酸碱解离平衡常数的关系共轭酸碱解离平衡常数的关系 酸酸:HB +H2O B-+H3O+碱碱:B-+H2O HB-+OH-Ka Kb =H+OH-=KwHBHB BBO OHH3 3aK BB HBOHHBOHb bK第

11、二节 酸碱的质子理论n一定一定 T,Kw是一常数，是一常数，Ka大，则大，则Kb就小就小 n共轭酸的酸性越强共轭酸的酸性越强，其共轭碱的碱性就越弱其共轭碱的碱性就越弱；反之亦然。反之亦然。n酸的浓度：酸的浓度：CHB 酸性：由其本性决定，酸性：由其本性决定，Ka大，酸性强；大，酸性强；Kb大大，碱性强。，碱性强。酸度：溶液中的酸度：溶液中的H+或或OH-第二节 酸碱的质子理论3.3.质子传递平衡的移动质子传递平衡的移动 质子传递平衡是动态平衡，外界因素的质子传递平衡是动态平衡，外界因素的改变易使平衡发生移动改变易使平衡发生移动n浓度的影响浓度的影响 (稀释定律稀释定律)HB +H2O H3O+

12、B-ca a ca a ca a 2%5231aaaaaaaccccccHBBOHK平衡时 ca第二节 酸碱的质子理论意义：同一弱电解质的意义：同一弱电解质的与浓与浓 度的平度的平 方根成反比；相同的方根成反比；相同的C，不同弱电解质，不同弱电解质的的与与Ka的平方根成正比。的平方根成正比。适用条件适用条件5%,无无 副反应副反应aa/cK 第二节 酸碱的质子理论n同离子效应与盐效应同离子效应与盐效应 同离子效应同离子效应 在弱酸或弱碱的水溶液中，在弱酸或弱碱的水溶液中，加入含有相同离子的易溶性强电解质，使弱加入含有相同离子的易溶性强电解质，使弱酸或弱碱的解离度酸或弱碱的解离度大大降低的现象。

13、大大降低的现象。例例 在在HAc +H2O H3O+Ac-平衡平衡 系统中加入强电解质系统中加入强电解质NaAc,则则HAc 的的第二节 酸碱的质子理论 盐效应盐效应 在弱电解质溶液中加入与弱电在弱电解质溶液中加入与弱电 解质不具相同离子的强电解质，使弱电解质解质不具相同离子的强电解质，使弱电解质 的离解度的离解度 稍有增加。稍有增加。如：如：NH3H2O 溶液中加入强电解质溶液中加入强电解质NaCl，则则 NH3H2O 的的。同离子效应必伴随有盐效应发生同离子效应必伴随有盐效应发生,但同离子但同离子 效应影响大于盐效应效应影响大于盐效应,没有特殊要求，计算时没有特殊要求，计算时 一般不考虑盐

14、效应一般不考虑盐效应第三节 酸碱溶液pH值的计算一、一元弱酸或弱碱溶液的一、一元弱酸或弱碱溶液的pH计算计算 HA +H2O H3O+A-始态始态 ca 0 0 解离解离 X X X 平衡平衡 ca-X X XXcXXKa3aHAOHA5%a2cX1.一元弱酸第三节 酸碱溶液pH值的计算 当当KaCa20Kw，且，且Ca/Ka500(或或 102,H+按一元弱酸处理（忽略第二按一元弱酸处理（忽略第二步），步），当当Ca/Ka1 500,n根据根据Ka2表达式，因为表达式，因为 HCO3-H+,所以所以 CO32-Ka2n三元酸三元酸 H3A（如：（如：H3PO4）若若Ka1 Ka2 Ka3,且

15、且 Ca/Ka1 500,H+按一元弱酸处理按一元弱酸处理,H2A-H+,HA2-Ka2 A3-很小，很小，A3-=Ka3 Ka2/H+aaCKH1第三节 酸碱溶液pH值的计算2多元弱碱溶液（如：多元弱碱溶液（如：PO43-，CO32-）其规律与多元酸上相似。注意：其规律与多元酸上相似。注意：nCO32-：CO32-HCO3-Kb1=Kw/Ka2 HCO3-HCO32-Kb2=Kw/Ka1nPO43-：PO43-HPO42-Kb1=Kw/Ka3 HPO42-H2PO4-Kb2=Kw/Ka2 H2PO4-H3PO4 Kb3=Kw/Ka1第三节 酸碱溶液pH值的计算四两性物质溶液四两性物质溶液（1

16、）两性阴离子物质（）两性阴离子物质（HCO3-）当当 CKa2 20Kw，C 20Ka1 时时，pH=1/2(pKa2+pKa1)注意：计算时注意：计算时Ka1和和 Ka2 各对应的共轭酸。各对应的共轭酸。（2）阴阳离子两性物质阴阳离子两性物质(如如 NH4 Ac)弱酸弱酸 NH4+Ka (Ka=Kb/Kw)弱碱弱碱 Ac-:Kb 共轭酸共轭酸(HAc)Ka 同（同（1）pH=1/2(pKa+pKa)21HaaKK21HaaKK第三节 酸碱溶液pH值的计算例 1L含0.1molL-1 HAc 0.1molL-1 NaAc 的混合溶液中加入0.01mol HCl，求 加入前后的值各为多少?(HAc Ka=1.7610-5)解:略第四节 酸碱的电子理论自学第五节 难溶电解质的沉淀平衡一难溶强电解质的溶解度与溶度积一难溶强电解质的溶解度与溶度积(KSP)难溶电解质难溶电解质(微溶电解质微溶电解质):溶解度小于溶解度小于0.1g/100g1.以以AgCl为例为例:AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq)沉淀与溶解达平衡时沉淀与溶解达平衡时:Ksp=Ag+Cl-Ksp 溶度积常数（溶度积常数