《无机化学解离平衡.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机化学解离平衡.ppt（78页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、现在学习的是第1页，共78页一、酸碱质子理论酸碱质子理论认为：凡能给出质子的 物质都是酸，凡能接受质子的物质都是碱，酸是质子的给予体，碱是质子的接受体。酸失去质子后即成为其共轭碱，碱得到质子后即成为其共轭酸。酸 H+碱质子酸、碱的关系可表示为：第一节 酸碱质子理论现在学习的是第2页，共78页例：例：现在学习的是第3页，共78页 酸碱反应的实质是两对共轭酸碱对之间的质子传递：二、酸碱反应的实质两个半反应同时发生，可以在非水溶剂或气相中进行。两个半反应同时发生，可以在非水溶剂或气相中进行。酸碱反应是较强的酸与较强的碱作用，生成较弱的碱和较弱的酸酸碱反应是较强的酸与较强的碱作用，生成较弱的碱和较弱的
2、酸的过程：的过程：较强酸较强酸+较强碱较强碱=较弱碱较弱碱+较弱酸较弱酸现在学习的是第4页，共78页三、共轭酸碱 Ka与Kb的关系 共轭酸碱 HB-B-在水溶液中存在如下质子转移反应：现在学习的是第5页，共78页水溶液中同时存在：整理、得：Ka Kb =Kw现在学习的是第6页，共78页例:已知 25 C 时，HAc 的Ka 为 1.810-5，计算 Ac-的Kb。解：Ac-是 HAc 的共轭碱，Ac-的 Kb 为：现在学习的是第7页，共78页电解质：在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物。第二节 电解质的电离平衡和溶液的pH电解质溶液：电解质溶解于溶剂中形成的溶液。电解质强电解质弱电解质完全电
3、离部分电离现在学习的是第8页，共78页一、解离度和解离常数1解离度（）弱电解质的解离程度可以用解离度来表示：现在学习的是第9页，共78页例如 在298.15K时，0.1molL1的HAc溶液里，每1000个乙酸分子里大约有13个分子解离成H+和Ac离子,故其解离度大约是1.3%。解离度的大小，主要取决于电解质的本性，同时又与溶液的浓度、温度等因素有关。现在学习的是第10页，共78页在一定温度下，弱电解质在水溶液中达到解离平衡时，解离所生成的各种离子浓度的乘积与溶液中未解离的分子的浓度之比是一个常数，称为解离平衡常数，简称解离常数(Ki)。弱酸的电离常数用Ka表示，弱碱的电离常数用Kb表示。现以
4、乙酸HAc和氨NH3H2O为例，分别讨论一元弱酸、一元弱酸、弱碱弱碱在水溶液中的电离平衡常数。2、解离常数和稀释定律现在学习的是第11页，共78页（1）HAc的解离平衡现在学习的是第12页，共78页 Ka称为称为酸解离平衡常数酸解离平衡常数。在一定温度下，。在一定温度下，其值为一定值。其值为一定值。Ka的大小表示酸在水的大小表示酸在水溶液中释放质子能力的大小，溶液中释放质子能力的大小，Ka值越大值越大酸性越强，反之亦然。酸性越强，反之亦然。现在学习的是第13页，共78页（2）NH3H2O的电离平衡现在学习的是第14页，共78页K Kb b称为称为碱的解离平衡常数碱的解离平衡常数。在一定温。在一
5、定温度下，其值为一定值。度下，其值为一定值。K Kb b值的大小同值的大小同样可以表示碱在水溶液中接受质子能力样可以表示碱在水溶液中接受质子能力的大小，的大小，K Kb b值越大，碱性越强。值越大，碱性越强。现在学习的是第15页，共78页（3）稀释定律稀释定律公式稀释定律公式现在学习的是第16页，共78页例例3-3：已知在：已知在29815K时时，010molL1的的NH3H20的的电电离度离度为为133%，求，求NH3H2O的的电电离常数。离常数。现在学习的是第17页，共78页二、水的电离和溶液的pH 水分子是一种两性物质，它既可以给出质子又可以接受质子；于是在水分子之间也可以发生质子传递反
6、应，称为水的质子自递反应。1、水的电离平衡和水的离子积现在学习的是第18页，共78页在一定温度下，水的解离反应达到平衡时：式中H2O可以看成一个常数，将它与K合并则：或Kw为水的离于积常数，简称水的离子积。为水的离于积常数，简称水的离子积。现在学习的是第19页，共78页不同温度下水的离子积常数 T/K T/KKWKW 当温度在室温附近变化时，变化不大，一般可认为 。KWKW=1.0 1014现在学习的是第20页，共78页2、水溶液的pH由于在生产实践中，经常要用到一些H+浓度很小的溶液，若直接用H+浓度来表示溶液的酸碱性就很不方便，因此，在化学上常用pH值来表示溶液的酸碱性，pH值等于H+浓度
7、的负对数，即现在学习的是第21页，共78页1、一元弱酸溶液pH值（H+浓度）的计算 在一元弱酸 HA溶液中，存在下列电离平衡：三、一元弱酸、弱碱溶液三、一元弱酸、弱碱溶液pHpH的计算的计算现在学习的是第22页，共78页由H2O解离产生的H+浓度等于OH-浓度；由HA解离产生的H+浓度等于A-浓度。现在学习的是第23页，共78页 当不考虑水的电离平衡时，上式简化为：由上式可得：（近似式）现在学习的是第24页，共78页当caKa400或5%时，（最简式）同理可得，一元弱碱溶液OH浓度的计算公式。（最简式）当cbKb400或5%时，现在学习的是第25页，共78页所以，溶液的pH为：现在学习的是第2
8、7页，共78页molL-1现在学习的是第28页，共78页第三节 同离子效应与缓冲溶液 一、同离子效应 在弱酸或弱碱的电解质溶液中，加入与其具有共同离子的强电解质使电离平衡向左移，从而降低了弱电解质的解离度，这种影响叫同离子效应。现在学习的是第29页，共78页取两支试管，各加入10mLl0mo1L1的以HAc溶液及甲基橙指示剂2滴，试管中的溶液呈红色，然后在试管1中加入少量固体NaAc，边振荡边与试管2比较，结果发现试管1中溶液的红色逐渐褪去、最后变成黄色。实验表明，试管1中的溶液中加入NaAc后，酸度降低了这是因为HAc-NaAc溶液中存在着下列解离关系：现在学习的是第30页，共78页由于Na
9、Ac在溶液中是以Na+和Ac存在，溶液中Ac的浓度增加(即生成物浓度增大)，使其解离平衡向左移动，结果使溶液中的H+减小，HAc的电离度降低。现在学习的是第31页，共78页例:求0.10molL1HAc溶液的解离度?如果在此溶液中加入NaAc晶体，使NaAc的浓度达到0.10molL1，溶液中HAc的解离度又是多少？现在学习的是第32页，共78页计算结果表明、HAc溶液中如入NaAc后，其电离度比不加NaAc时，降低了约74倍。现在学习的是第33页，共78页如果在弱电解质溶破中加入不含同离子的强电解质，例如，在HAc溶液中加入NaCl时，由于NaCl解离出来的Cl-和Na+与HAc解离出来的H
10、+和Ac-相互吸引，这样就会降低H+和Ac结合成HAc的速度，使他的解离度略有增加。这种在弱电解质溶液中加入不含相同离子的易溶强电解质，可稍增大弱电解质解离度的现象，称为盐效应。二、盐效应现在学习的是第34页，共78页三、缓冲溶液三、缓冲溶液 缓冲溶液缓冲溶液(buffer solution):能能抵抵抗抗外外来来少少量量强强酸酸、强强碱碱或或稍稍加加稀稀释释，而而 保持其保持其pH值基本不变的溶液。值基本不变的溶液。缓冲作用缓冲作用(buffer action)：缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。缓冲溶液对强酸、强碱或稀释的抵抗作用。通通常常我我们们所所说说的的缓缓冲冲溶溶液液，一一般般
11、是是由由足足够够浓浓度度的的共轭酸碱对的两种物质组成。共轭酸碱对的两种物质组成。现在学习的是第35页，共78页1、缓冲溶液的组成、缓冲溶液的组成 缓冲溶液一般由足够浓度的缓冲溶液一般由足够浓度的共轭酸碱对共轭酸碱对的两的两种物质组成。种物质组成。根据缓冲对组成的不同，可把缓冲对分为两根据缓冲对组成的不同，可把缓冲对分为两种类型：种类型：现在学习的是第36页，共78页 （1）弱酸及其共轭碱）弱酸及其共轭碱 HAc-NaAc NaHCO3-Na2CO3 NaH2PO4-Na2HPO4 （2）弱碱及其共轭酸）弱碱及其共轭酸 NH3H2O-NH4Cl CH3NH2-CH3NH3+Cl-（甲胺甲胺）（盐
12、酸甲胺盐酸甲胺）现在学习的是第37页，共78页 组组成成缓缓冲冲溶溶液液的的共共轭轭酸酸碱碱对对的的两两种种物物质质合合称称为为缓缓 冲冲 系系(buffer system)或或缓缓 冲冲 对对(buffer pair)。例如：。例如：HAc-NaAc；NH3-NH4Cl现在学习的是第38页，共78页2 2、缓冲原理、缓冲原理以以HAc-NaAc缓冲系为例缓冲系为例:由于同离子效应，达平衡时，由于同离子效应，达平衡时，HAc几乎完全以分几乎完全以分子状态存在，所以溶液中含有大量的子状态存在，所以溶液中含有大量的HAc与与Ac-，且为，且为共轭酸碱对。共轭酸碱对。NaAc Na+Ac-HAc +
13、H2O H3O+Ac-大量大量大量大量现在学习的是第39页，共78页(1)(1)Ac-(共轭碱共轭碱)为缓冲溶液的抗酸成分为缓冲溶液的抗酸成分*。(2)(2)HAc(弱酸弱酸)为缓冲溶液的抗碱成分为缓冲溶液的抗碱成分*。(3)(3)当溶液稀释时，当溶液稀释时，H3O+和和Ac-离子浓度同时降低离子浓度同时降低，同同离子效应离子效应减弱，使减弱，使HAc解离度解离度增大，增大，HAc进一步解离产进一步解离产生的生的H+可使溶液的可使溶液的pH保持基本不变。保持基本不变。现在学习的是第40页，共78页 总之总之，由于缓冲溶液中同时含有较大量的弱酸由于缓冲溶液中同时含有较大量的弱酸(抗碱成分抗碱成分
14、)和共轭碱和共轭碱(抗酸成分抗酸成分)，它们通过弱酸解，它们通过弱酸解离平衡的移动以达到消耗掉外来的少量离平衡的移动以达到消耗掉外来的少量强酸强酸、强碱强碱，或对抗或对抗稍加稀释稍加稀释的作用，使溶液的的作用，使溶液的H+离子或离子或OH-离离子浓度没有明显的变化，因此缓冲溶液具有缓冲子浓度没有明显的变化，因此缓冲溶液具有缓冲作用。作用。但缓冲溶液的缓冲作用不是无限的。但缓冲溶液的缓冲作用不是无限的。现在学习的是第41页，共78页缓冲溶液本身具有的pH称为缓冲pH。以HAcNaAc缓冲溶液为例，设在该缓冲溶液中的HAc浓度为ca,HAc的浓度为cb，则4、缓冲溶液的、缓冲溶液的PH现在学习的是
15、第42页，共78页由于一般的弱酸解离度本身就不大，再加上同离子效应，使它的电离度就更小，所以cb+cH+cb，ca-cH+ca，代人上式得KacH+两边取对数得弱酸及其共轭碱所组成的缓冲溶液弱酸及其共轭碱所组成的缓冲溶液pH值计算公式：值计算公式：（cacb称为缓冲比）称为缓冲比）Ca为弱酸的浓度；为弱酸的浓度；cb为共轭碱的浓度为共轭碱的浓度现在学习的是第43页，共78页同理，对同理，对弱碱及其共轭酸弱碱及其共轭酸所组成朗缓冲溶液可以导出：所组成朗缓冲溶液可以导出：（cb ca称为缓冲比）称为缓冲比）cb为弱碱的浓度；为弱碱的浓度；Ca为共轭酸的浓度为共轭酸的浓度或或现在学习的是第44页，共
16、78页例例 若在若在90mL的的HAcNaAc缓冲溶液中缓冲溶液中(HAc和和NaAc的浓度皆的浓度皆为为0.10 molL-1)，加入，加入10mL 0.010 molL-1HCl后，求溶液的后，求溶液的pH值，并比较加值，并比较加HCl前后溶液前后溶液PH值的变化。值的变化。现在学习的是第45页，共78页 缓冲容量缓冲容量：在数值上等于使单位体积：在数值上等于使单位体积(1L或或1ml)的的缓冲溶液的缓冲溶液的pH值改变一个单位时，所需外加一元强酸或一值改变一个单位时，所需外加一元强酸或一元强碱的物质的量元强碱的物质的量(mol或或mmol)。缓冲溶液的缓冲能力是有限的,当加入酸或碱量较多
17、时，缓冲溶液就失去缓冲能力。缓冲能力的大小由缓冲容量来衡量。5、缓冲容量和缓冲范围、缓冲容量和缓冲范围现在学习的是第46页，共78页 同一缓冲系的缓冲溶液，同一缓冲系的缓冲溶液，c总总一定时，一定时，缓冲比愈接近缓冲比愈接近1，缓冲容量愈大；缓冲比偏离，缓冲容量愈大；缓冲比偏离1越远，缓冲容量越远，缓冲容量值越值越小。小。缓冲范围缓冲范围(buffer effective range)：缓冲溶液具有缓冲能力的缓冲溶液具有缓冲能力的pH值范围，即值范围，即pH=pKa1。显然：缓冲系不同，各弱酸的显然：缓冲系不同，各弱酸的pKa不同，则缓冲范围不同，则缓冲范围不同。不同。现在学习的是第47页，共
18、78页缓冲系缓冲系 缓冲溶液在医学中非常重要。缓冲溶液在医学中非常重要。在在体体外外，微微生生物物的的培培养养、组组织织染染色色、血血液液的的冷冷藏藏保保存存都都需需要要一一定定pH的的缓缓冲冲溶溶液液；在在药药剂剂生生产产上上，根根据据人人的的生生理理状状况况即即药药物物稳稳定定性性和和溶溶解解度度等等情情况况，选选择择适适当当的缓冲溶液来稳定溶液的的缓冲溶液来稳定溶液的pH值。值。现在学习的是第48页，共78页 血液中的缓冲系血液中的缓冲系即即：K-HbO2/H-HbO2现在学习的是第49页，共78页一、溶度积和溶度积规则 1、溶度积（以AgCl为例）第四节 沉淀溶解平衡现在学习的是第50
19、页，共78页平衡时：即：由于AgCl(s)是常数，可并入常数项，得现在学习的是第51页，共78页对于AaBb难溶电解质现在学习的是第52页，共78页 上式表明：在一定温度下，难溶强电解质饱和溶液中离子的相对浓度各以其化学计量数为幂指数的乘积为一常数。此常数称为溶度积常数。现在学习的是第53页，共78页二、溶度积和溶解度的关系例例：AgCl在在298.15K时的溶解度为时的溶解度为1.9110-3gL-1求求其溶度其溶度积积。解：已知AgCl的摩尔质量为143.4gmol-1,以molL-1表示其溶解度为：因此：Ag+=Cl-=1.33 10-5(molL-1)现在学习的是第54页，共78页因此
20、对于AB型的难溶强电解质有：Ksp=S2现在学习的是第55页，共78页例例 Ag2CrO4在在298.15K时的溶解度为时的溶解度为6.5410-5molL-1 计算其溶度积。计算其溶度积。因此：Ag+=2 6.54 10-5=13.08 10-5(molL-1)CrO42-=6.54 10-5(molL-1)现在学习的是第56页，共78页因此对于A2B或AB2型的难溶强电解质有：Ksp=4S3现在学习的是第57页，共78页对于AaBb难溶电解质aS bS现在学习的是第58页，共78页三、溶度积规则 离子浓度幂的乘积称为离子积(Qi)。它表示任一条件下离子浓度幂的乘积。Qi和KsP表达式类似，
21、但含义不同，KsP表示难溶电解质的饱和溶液中离子浓度幂的乘积；仅是Qi的一个特例。对于某溶液:(1)Qi=Ksp，表示溶液恰好饱和，这时溶液中沉淀与溶解达到动态平衡，即无沉淀析出又无沉淀溶解。现在学习的是第59页，共78页(2)Qi Ksp，表示溶液过饱和，溶液有沉淀析出。以上三点就称为溶度积规则，它是难溶电解质沉淀溶解平衡的规律的总结，也是判断沉淀生成和溶解的依据。现在学习的是第60页，共78页（1）本性 难溶电解质的本质是决定其溶解度大小的主要因素。（2）温度 大多数难溶电解质的溶解过程是吸热过程，故温度升高将使其溶解度增大；反之亦然。四、影响溶解度的因素现在学习的是第61页，共78页 同
22、离子效应：加入含有共同离子的强电解质，而使难溶强电解质的溶解度降低。盐效应：加入强电解质增大溶液的离子强度，而使沉淀的溶解度越有增大。同离子效应和盐效应的效果相反，但同离子效应比盐效应的影响显著得多，因此当两种效应同时存在时，可忽略盐效应。（3）同离子效应和盐效应现在学习的是第62页，共78页例 计算BaSO4在01molL1Na2SO4溶液中的溶解度。现在学习的是第63页，共78页五、溶度积规则的应用 1.沉淀的生成根据溶度积规则若Qi Ksp 就会有沉淀析出。例3-10 判断下列条件是否有沉淀生成(均忽略体积变化)：(1)将0.020 molL-1 CaCl2溶液10mL与等体积同浓度的N
23、a2C2O4混合;(2)在1.0 molL-1 CaCl2溶液中通入CO2气体至饱和。现在学习的是第64页，共78页解：(1)溶液等体积混合后，Ca2+=0.010 molL-1 C2O42-=0.010 molL-1 因此溶液中就有CaC2O4沉淀析出。(2)饱和CO2水溶液CO32-=Ka2=4.6810-11 molL-1 因此溶液中没有CaCO3沉淀析出。现在学习的是第65页，共78页2.分级沉淀 如果溶液中存在两种或两种以上离子可与同一试剂反应产生沉淀，首先析出的是离子积最先达到溶度积的化合物。如：IClAg+AgI 淡黄色沉淀+Ag+AgClAgClI AgI 淡黄色沉淀现在学习的
24、是第66页，共78页例：在浓度均为0.010 molL-1 的KCl和K2CrO4的溶液中，逐渐加入AgNO3溶液时，AgCl和Ag2C2O4 哪个先沉淀析出，当第二种离子刚开始沉淀时，溶液中的第一种离子浓度为多少？（忽略溶液体积的变化）。已知:KspAgCl=1.77 10-10 Ksp Ag2C2O4=1.12 10-12现在学习的是第67页，共78页要沉淀出Ag2C2O4至少需要：解：Cl CrO42 0.010 molL-1要沉淀出AgCl至少需要 Ag+=KspAgCl/Cl =1.77 10-8 molL-1现在学习的是第68页，共78页 所以先沉淀出AgCl，当刚刚开始沉淀出Ag
25、2C2O4时，溶液中Cl离子浓度为：Cl=KspAgCl/Ag+=1.67 10-5 molL-1现在学习的是第69页，共78页3、沉淀的溶解 根据溶度积规则，欲使沉淀溶解，只需降低该难溶电解质饱和溶液中某一离子的浓度，使QiKsp，则沉淀就会溶解。降低离子浓度的方法，常用的有：现在学习的是第70页，共78页（1）生成难解离的物质使沉淀溶解：所谓难解离的物质是指水、弱酸、弱碱、配离子及其它难解离和分子等。a、金属氢氧化物沉淀的溶解（金属氢氧化物沉淀可溶于酸）现在学习的是第71页，共78页例如：Mg(OH)2溶于HClMg(OH)2(s)Mg2+2OH-+2H+2Cl-2HCl2H2O平衡移动方
26、向现在学习的是第72页，共78页b、碳酸盐沉淀的溶解：碳酸盐沉淀可溶于酸。如Ca(CO3)2可溶于HCl:现在学习的是第73页，共78页C、PbSO4沉淀的溶解：PbSO4沉淀可溶于NH4Ac现在学习的是第74页，共78页d、形成难解离的配离子：如AgCl沉淀可溶于氨水现在学习的是第75页，共78页e、金属硫化物沉淀的溶解：Ksp较大的金属硫化物沉淀可溶于酸，如ZnS可溶于HCl现在学习的是第76页，共78页(2)利用氧化还原反应使沉淀溶解：Ksp较小的金属硫化物沉淀不溶于酸，但可利用氧化还原反应降低其离子的浓度，从而使其溶解。如CuS可溶于HNO3。现在学习的是第77页，共78页感谢大家观看现在学习的是第78页，共78页