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1、工化第四章溶液与离子平衡第1页，本讲稿共159页2 学习要求学习要求1.初步掌握稀溶液的通性及其应用初步掌握稀溶液的通性及其应用；2.掌握酸碱平衡、缓冲溶液的概念，能进行溶液掌握酸碱平衡、缓冲溶液的概念，能进行溶液pH的计算；的计算；3.掌握配离子的解离平衡及其移动规律则并会做简单掌握配离子的解离平衡及其移动规律则并会做简单计算计算；4.握溶度积规则及其应用并会进行有关计算。握溶度积规则及其应用并会进行有关计算。第2页，本讲稿共159页3第四章第四章溶液与离子平衡溶液与离子平衡4.1稀溶液的通性稀溶液的通性4.2水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡4.3配离子的解离平衡配离子的解离平衡4.4难
2、溶电解质的多相离子平衡难溶电解质的多相离子平衡第3页，本讲稿共159页44.1稀溶液的通性稀溶液的通性 溶液有两类性质溶液有两类性质 一类是与溶质本性有关的一类是与溶质本性有关的特性，如酸碱性、特性，如酸碱性、溶液的颜色、导电能力、溶液的颜色、导电能力、体积的变化等等。体积的变化等等。另一类是与溶质本性无另一类是与溶质本性无关的通性，包括溶液的蒸气压下降、溶液关的通性，包括溶液的蒸气压下降、溶液的沸点上升和凝固点下降、溶液的渗透压。的沸点上升和凝固点下降、溶液的渗透压。这些性质也叫依数性。这些性质也叫依数性。本节讨论稀溶液的这些通性。本节讨论稀溶液的这些通性。第4页，本讲稿共159页54.1稀
3、溶液的通性稀溶液的通性4.1.1溶液的蒸汽压下降溶液的蒸汽压下降4.1.2溶液的沸点上升溶液的沸点上升4.1.3溶液的凝固点下降溶液的凝固点下降4.1.4溶液的渗透压溶液的渗透压第5页，本讲稿共159页61.蒸汽压蒸汽压蒸汽压的定义：蒸汽压的定义：在一定温度下，把液体置于密闭容器中，当液体（或固体）在一定温度下，把液体置于密闭容器中，当液体（或固体）的蒸发（蒸发过程：较高能量的分子可以溢出液体表面而形的蒸发（蒸发过程：较高能量的分子可以溢出液体表面而形成气体分子的过程）速率与凝聚（蒸汽分子回到液体表面的成气体分子的过程）速率与凝聚（蒸汽分子回到液体表面的过程）速率相等时，气、液（或固）两相达到
4、平衡。此时的过程）速率相等时，气、液（或固）两相达到平衡。此时的压力称为压力称为饱和蒸汽压（简称蒸汽压）饱和蒸汽压（简称蒸汽压）。温度一定，液体或固体的。温度一定，液体或固体的蒸气压就一定。蒸气压就一定。单位为单位为Pa(帕帕)或或kPa（千帕）。（千帕）。第6页，本讲稿共159页7同一物质的蒸气压随温度的升高而增大同一物质的蒸气压随温度的升高而增大;不同物质在同一温度下蒸气压不同。不同物质在同一温度下蒸气压不同。第7页，本讲稿共159页8273.150.6105T(K)ACDBp(kPa)固相固相液相液相气相气相水的相图水的相图相图：用图解的方法描述由一种或数种物质所过程的相平衡系统的性质（
5、如沸点、熔点、蒸汽压、溶解度等）与条件（如浓度、压力）及组成等间的关系。把表示这种关系的图叫做相平衡状态图，简称相图。第8页，本讲稿共159页92.溶液的蒸汽压下降溶液的蒸汽压下降 在一定温度下，当纯溶剂中加入溶质时，溶液的在一定温度下，当纯溶剂中加入溶质时，溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压。纯溶剂的蒸气压与蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压。纯溶剂的蒸气压与溶液的蒸气压之差称为溶液的蒸气压下降。溶液的蒸气压之差称为溶液的蒸气压下降。p=pA-p p：溶液的蒸气压下降值；溶液的蒸气压下降值；pA：纯溶剂的蒸气压；纯溶剂的蒸气压；p：溶液的蒸气压。溶液的蒸气压。第9页，本讲稿共159页101887年
6、法国化学家拉乌尔从实验中发现：年法国化学家拉乌尔从实验中发现：在一定温度下，难挥发的非电解质的稀在一定温度下，难挥发的非电解质的稀溶液蒸气压下降值与溶质的摩尔分数成溶液蒸气压下降值与溶质的摩尔分数成正比，与溶质的本性无关。故称拉乌尔正比，与溶质的本性无关。故称拉乌尔定律（定律（Raoultlaw)。第10页，本讲稿共159页11拉乌尔定律的数学表达式拉乌尔定律的数学表达式:式中：nA溶质（solute)的物质的量；nB溶剂(solvent)的物质的量；A溶质的摩尔分数；pA纯溶剂的蒸气压第11页，本讲稿共159页12溶液的蒸气压为什么下降？溶液的蒸气压为什么下降？当溶当溶剂中加入中加入难挥发溶
7、溶质而形成溶液而形成溶液时，每个溶，每个溶质分子与若干个溶分子与若干个溶剂分子分子结合，形成合，形成溶溶剂化分子化分子；溶；溶剂化分子一方面束化分子一方面束缚了一些高能量的溶了一些高能量的溶剂分子；另分子；另一方面又占据了一部分溶一方面又占据了一部分溶剂的表面，的表面，结果使得在果使得在单位位时间内从溶液表面蒸内从溶液表面蒸发出来的溶出来的溶剂分子减少，即分子减少，即溶溶剂分子的蒸分子的蒸发速率降低，速率降低，结果使系果使系统在在较低的蒸低的蒸气气压下重新建立气相与液相下重新建立气相与液相间的平衡。因此，溶液的平衡。因此，溶液的蒸气的蒸气压低于低于纯溶溶剂的蒸气的蒸气压,溶液的溶液的浓度越高，
8、度越高，溶液的蒸气溶液的蒸气压下降越多。下降越多。第12页，本讲稿共159页13第13页，本讲稿共159页144.1.2溶液的沸点上升溶液的沸点上升 沸点：沸点：液体的蒸汽压等于外界压力时的温度。液体的蒸汽压等于外界压力时的温度。记为：记为：Tbp液体的沸点受外压影响，外压越大沸点越高，液体的沸点受外压影响，外压越大沸点越高，反之亦然。反之亦然。第14页，本讲稿共159页15水冰273.15373.150.6105101.325蒸气压P/kPa温度T/KTfpTbp溶液溶液TbpTfpp第15页，本讲稿共159页16溶液的沸点上升溶液的沸点上升:溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点，溶液的溶液的沸点
9、总是高于纯溶剂的沸点，溶液的沸点与纯溶剂的沸点之差称为溶液沸点上升。即：沸点与纯溶剂的沸点之差称为溶液沸点上升。即：Tbp=溶液的沸点溶液的沸点纯溶剂的沸点纯溶剂的沸点第16页，本讲稿共159页17拉乌尔定律拉乌尔定律：难挥发的非电解质的稀难挥发的非电解质的稀溶液溶液的沸点上升与溶液的质量摩尔浓度成正比，的沸点上升与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。而与溶质的本性无关。式中式中:m溶液的质量摩尔浓度（即溶液的质量摩尔浓度（即1kg溶剂中所含溶质的物质的量）。溶剂中所含溶质的物质的量）。Kbp溶剂的沸点上升系数（溶剂的沸点上升系数（Kkgmol-1)第17页，本讲稿共159页184.
10、1.3溶液的凝固点下降溶液的凝固点下降凝固点凝固点(FreezingPoint)：液相蒸气压等于固相蒸气压时所对应的温度液相蒸气压等于固相蒸气压时所对应的温度称为液体的凝固点。符号：称为液体的凝固点。符号：Tfp第18页，本讲稿共159页19 溶液的凝固点总是低于纯溶剂的溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点，纯溶剂的凝固点与溶液的凝凝固点，纯溶剂的凝固点与溶液的凝固点之差称为溶液的凝固点下降。即：固点之差称为溶液的凝固点下降。即：Tfp=纯溶剂的凝固点纯溶剂的凝固点溶液的凝固点溶液的凝固点溶液的凝固点下降：溶液的凝固点下降：第19页，本讲稿共159页20拉乌尔定律拉乌尔定律：难挥发的非电解质的稀
11、难挥发的非电解质的稀溶液的凝固点下降溶液的凝固点下降(凝固时仅析出溶剂凝固时仅析出溶剂)与溶液的与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。T fp =K fp .m式中式中:m溶液的质量摩尔浓度（即溶液的质量摩尔浓度（即1kg溶剂中所含溶质的物质的量）。溶剂中所含溶质的物质的量）。Kfp溶剂的凝固点下降系数（溶剂的凝固点下降系数（Kkgmol-1)第20页，本讲稿共159页21表表4.4一些溶剂的摩尔沸点上升常数和一些溶剂的摩尔沸点上升常数和摩尔凝固点下降常数摩尔凝固点下降常数溶剂溶剂沸点沸点（）kbpKkgmol-1凝固点凝固点（）kfpKkgm
12、ol-1醋酸醋酸117.92.53016.663.9苯苯80.1002.535.5335.12氯仿氯仿61.1503.62萘萘217.9555.8080.296.94水水100.000.5150.01.853第21页，本讲稿共159页223.1.4溶液的渗透压溶液的渗透压第22页，本讲稿共159页23纯纯水水海海水水半透膜(a)开始时纯纯水水海海水水h半透膜(b)水分子由纯水向溶液中渗透纯纯水水海海水水（c）施加最小外加压力阻止渗透作用的进行半透膜纯纯水水海海水水半透膜(d)反渗透渗透与反渗透渗透与反渗透第23页，本讲稿共159页24半透膜半透膜：只允许溶剂分子通过、而不允：只允许溶剂分子通过
13、、而不允许溶质分子通过的膜。如细胞膜、许溶质分子通过的膜。如细胞膜、膀胱膜、醋酸纤维素膜等。膀胱膜、醋酸纤维素膜等。用一用一半透膜半透膜将溶将溶液与溶剂（或不同浓液与溶剂（或不同浓度的溶液）隔开，两侧的溶剂分子会通过半度的溶液）隔开，两侧的溶剂分子会通过半透膜向对方运动。透膜向对方运动。第24页，本讲稿共159页25实验结果：实验结果：溶液的毛细管液面上升，这种溶液的毛细管液面上升，这种溶剂分子通过半透膜进入溶液的现象称为溶剂分子通过半透膜进入溶液的现象称为渗透现象渗透现象。当溶液的液面不再上升时，说明在当溶液的液面不再上升时，说明在单位时间内通过半透膜的溶剂分子数在两个单位时间内通过半透膜的
14、溶剂分子数在两个方向上相等，溶液的液面不再变化，系统处方向上相等，溶液的液面不再变化，系统处在动态平衡状态，称在动态平衡状态，称渗透平衡渗透平衡。第25页，本讲稿共159页26渗透平衡时溶液产生的液面差，形成渗透平衡时溶液产生的液面差，形成的液柱高度所具有的压力就是的液柱高度所具有的压力就是渗透压。渗透压。渗透压渗透压就是阻止溶剂分子通过半透膜进入就是阻止溶剂分子通过半透膜进入溶液所施加于溶液上方的额外压力。溶液所施加于溶液上方的额外压力。1886年范特霍夫（年范特霍夫（J.H.VantHoff)根根据实验结果指出：稀溶液的渗透压与溶液据实验结果指出：稀溶液的渗透压与溶液的浓度和热力学温度成正
15、比。的浓度和热力学温度成正比。第26页，本讲稿共159页27式中：溶液的渗透压；溶液的渗透压；c溶液的物质的量浓度；溶液的物质的量浓度；R摩尔气体常量；摩尔气体常量；R=8.314Pam3mol-1K-1T热力学温度。热力学温度。第27页，本讲稿共159页28渗透现象在自然界中广泛存在，在渗透现象在自然界中广泛存在，在动植物生命中起着重要作用。渗透压是动植物生命中起着重要作用。渗透压是引起水在生物体中运动的重要推动力。引起水在生物体中运动的重要推动力。如一般植物细胞汁的渗透压可高达如一般植物细胞汁的渗透压可高达2000kPa，所以水可以从植物根部运送，所以水可以从植物根部运送到几十米高的顶端。
16、到几十米高的顶端。人体血液平均的渗透压约为人体血液平均的渗透压约为780kPa，对人体注射或输液时，必须使用渗透压对人体注射或输液时，必须使用渗透压与人体基本相同的溶液。与人体基本相同的溶液。第28页，本讲稿共159页29例例298K时，某溶液的浓度时，某溶液的浓度cB=0.1moldm-3。计算其渗透压。计算其渗透压。解：渗透压解：渗透压渗渗=cRT=0.18.314298=248kPa，相当于相当于25M高水柱的压力。高水柱的压力。第29页，本讲稿共159页30例例计算计算9.0gdm-3NaCl溶液，溶液，50gdm-3葡萄葡萄糖溶液的渗透压。糖溶液的渗透压。解：解：人体血液平均的渗透压
17、约为人体血液平均的渗透压约为760kPa，临床上使用，临床上使用0.90%的生理盐水或的生理盐水或5%葡萄糖溶液作为等渗溶液，就是为了保持静葡萄糖溶液作为等渗溶液，就是为了保持静脉注射液处于人体正常的渗透压范围，否则会导致溶血等严重脉注射液处于人体正常的渗透压范围，否则会导致溶血等严重后果。后果。第30页，本讲稿共159页31等渗液高渗液低渗液第31页，本讲稿共159页32渗透现象在自然界中广泛存在，在渗透现象在自然界中广泛存在，在动植物生命中起着重要作用。渗透压是动植物生命中起着重要作用。渗透压是引起水在生物体中运动的重要推动力。引起水在生物体中运动的重要推动力。如一般植物细胞汁的渗透压可高
18、达如一般植物细胞汁的渗透压可高达2000kPa，所以水可以从植物根部运送，所以水可以从植物根部运送到几十米高的顶端。到几十米高的顶端。第32页，本讲稿共159页33生物体内的细胞膜就是天然的非常完美的半生物体内的细胞膜就是天然的非常完美的半透膜。它可以分离新陈代谢中的废物，维持体内透膜。它可以分离新陈代谢中的废物，维持体内电解质的平衡，通过膜吸收营养成分为各器官提电解质的平衡，通过膜吸收营养成分为各器官提供能量，维持生命过程的继续。几乎生物体内的供能量，维持生命过程的继续。几乎生物体内的所有功能都依靠半透膜来完成。肺泡的薄膜可以所有功能都依靠半透膜来完成。肺泡的薄膜可以扩张收缩，血液在膜上和空
19、气接触，吸取其中的扩张收缩，血液在膜上和空气接触，吸取其中的氧，而血液又不会外溢，皮肤可以透气出汗、排氧，而血液又不会外溢，皮肤可以透气出汗、排泄废物等等。泄废物等等。第33页，本讲稿共159页34反渗透反渗透如果在溶液上方施加的压力大于如果在溶液上方施加的压力大于渗透压，则溶液中的溶剂分子会通过渗透压，则溶液中的溶剂分子会通过半透膜进入纯溶剂中，这个过程叫反半透膜进入纯溶剂中，这个过程叫反渗透。渗透。反渗透的原理多用于海水淡化、污反渗透的原理多用于海水淡化、污水处理及溶液浓缩等方面。水处理及溶液浓缩等方面。第34页，本讲稿共159页35组分组分浓度浓度（mgdm-3）浓度浓度（moldm-3
20、）渗透压渗透压MPaNaCl350000.602.8海水海水320002.4NaCl20000.03420.16苦咸水苦咸水250000.1050.28NaHCO310000.01190.09Na2SO410000.007050.042(0.018)MgSO410000.008310.025(0.020)MgCl210000.01050.068(0.026)CaCl210000.090.058蔗糖蔗糖10000.002920.007葡萄糖葡萄糖10000.00550.014(0.0136)表表25时典型渗透压的数据时典型渗透压的数据第35页，本讲稿共159页36结论结论难挥发难挥发的的非电解质
21、非电解质的的稀溶液稀溶液的通性的通性(蒸气压下降、蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降、渗透压）沸点上升、凝固点下降、渗透压）都与一定量溶剂中所含溶质的物质的量成正比，都与一定量溶剂中所含溶质的物质的量成正比，而与溶质的本性无关。这些性质称为稀溶液的依而与溶质的本性无关。这些性质称为稀溶液的依数性。数性。难挥发非电解质的稀溶液的蒸气压、难挥发非电解质的稀溶液的蒸气压、沸点、沸点、凝固点和渗透压，根据凝固点和渗透压，根据拉乌尔定律拉乌尔定律和和范托夫公范托夫公式式都可以进行定量的计算。都可以进行定量的计算。第36页，本讲稿共159页37对于电解质溶液或浓溶液的蒸气压、沸点、对于电解质溶液或浓溶液的蒸
22、气压、沸点、凝固点和渗透压不能用拉乌尔定律和范托夫公式凝固点和渗透压不能用拉乌尔定律和范托夫公式进行定量的计算。计算值与实际值偏差较大。进行定量的计算。计算值与实际值偏差较大。但稀溶液的依数性对这些溶液依然成立，即溶但稀溶液的依数性对这些溶液依然成立，即溶液的通性（蒸气压下降、液的通性（蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降沸点上升、凝固点下降和渗透压）都只与一定量溶剂中所含溶质的粒子数和渗透压）都只与一定量溶剂中所含溶质的粒子数有关而与溶质的本性无关。有关而与溶质的本性无关。第37页，本讲稿共159页38因此，对电解质溶液或浓溶液，可以根据因此，对电解质溶液或浓溶液，可以根据依数性进行依数性进行定
23、性定性的判断，即溶液中溶质的的判断，即溶液中溶质的粒子数越多，则溶液的蒸气压下降的越多、粒子数越多，则溶液的蒸气压下降的越多、沸点上升的越多、凝固点下降的越多。或者沸点上升的越多、凝固点下降的越多。或者说蒸气压越低，沸点越高，凝固点越低，反说蒸气压越低，沸点越高，凝固点越低，反之亦然。之亦然。第38页，本讲稿共159页39如有几种不同物质的水溶液，只要各溶液中溶如有几种不同物质的水溶液，只要各溶液中溶质的粒子数相同，则它们的蒸气压一定相同，沸点、质的粒子数相同，则它们的蒸气压一定相同，沸点、凝固点和渗透压也是一样。凝固点和渗透压也是一样。例：例：将下列相同浓度（将下列相同浓度（0.01mold
24、m-3）的水溶的水溶液，按着蒸气压、沸点、凝固点由低到高顺序液，按着蒸气压、沸点、凝固点由低到高顺序排列：（排列：（1）NaCl(2)CaCl2(3)葡萄糖葡萄糖（4）NH3.H2O第39页，本讲稿共159页40解：虽然给定的水溶液浓度相同，但粒子数不同。解：虽然给定的水溶液浓度相同，但粒子数不同。粒子数由多到少的顺序是：粒子数由多到少的顺序是：（2），（），（1），（），（4），（），（3），），根据溶液的依数性，溶液中粒子数越多，其蒸气压越根据溶液的依数性，溶液中粒子数越多，其蒸气压越低、沸点越高、凝固点越低，反之亦然。低、沸点越高、凝固点越低，反之亦然。蒸气压、凝固点由低到高的顺序是：蒸
25、气压、凝固点由低到高的顺序是：（2），（），（1），（），（4），（），（3），），沸点由低到高的顺序是：沸点由低到高的顺序是：（3），（），（4），（），（1），），（2），），第40页，本讲稿共159页41对于对于强电解质电解质(strongelectrolytes)的稀溶液来说，的稀溶液来说，静电作用使正、负离子相互吸引，形成离子氛静电作用使正、负离子相互吸引，形成离子氛(ionicatomsphere)，使离子在溶液中的运动受到影响，因而，使离子在溶液中的运动受到影响，因而溶液表现的浓度不同于实际浓度。溶液表现的浓度不同于实际浓度。为了定量描述强电解质稀溶液的性质，为了定量描述强电解质
26、稀溶液的性质，通常将溶液中能有效地自由运动的离子浓度通常将溶液中能有效地自由运动的离子浓度称为离子的有效浓度或活度称为离子的有效浓度或活度(activity)。第41页，本讲稿共159页42活度用符号活度用符号a表示，活度与浓度的关系：表示，活度与浓度的关系：a=fc a-活度活度(activity)f -活度因子活度因子(activityfactor)也称为活度系数也称为活度系数 c-浓度浓度(concentration)第42页，本讲稿共159页43表表不同不同浓浓度的度的KCl和和NaCl溶液的活度溶液的活度浓度电解质0.0001molL-10.001molL-10.01molL-10.
27、1molL-1KCl0.0000980.0009610.009030.0779NaCl0.0000950.0009610.009060.0792第43页，本讲稿共159页444.2水溶液中的酸碱平衡水溶液中的酸碱平衡 4.2.1酸碱概念酸碱概念4.2.2酸碱的解离平衡酸碱的解离平衡4.2.3同离子效应与缓冲溶液同离子效应与缓冲溶液第44页，本讲稿共159页454.2.1酸碱概念酸碱概念1.酸碱理论的发展酸碱理论的发展2.酸碱质子理论酸碱质子理论3.酸碱电子理论酸碱电子理论第45页，本讲稿共159页461.酸碱理论的发展（阿仑尼乌斯电离理论）酸碱理论的发展（阿仑尼乌斯电离理论）（19031903
28、年阿仑尼乌斯荣获诺贝尔化学奖）年阿仑尼乌斯荣获诺贝尔化学奖）阿仑尼乌斯（瑞典）提出电离理论阿仑尼乌斯（瑞典）提出电离理论：酸是在水溶液中能酸是在水溶液中能电离生成氢离子的物质，因此氢离子是酸性溶液的体现者，电离生成氢离子的物质，因此氢离子是酸性溶液的体现者，而酸的强度与氢正离子的浓度成正比；碱是在水溶液中能而酸的强度与氢正离子的浓度成正比；碱是在水溶液中能电离生成氢氧根负离子的物质，因此产生氢氧根负离子是电离生成氢氧根负离子的物质，因此产生氢氧根负离子是碱的特征。酸碱中和反应就是氢氧根离子和氢离子相互化碱的特征。酸碱中和反应就是氢氧根离子和氢离子相互化合而生成水的反应。合而生成水的反应。第46
29、页，本讲稿共159页472.酸碱质子理论酸碱质子理论 19231923年年丹丹麦麦化化学学家家布布朗朗斯斯特特（U.N.BrdnstedU.N.Brdnsted）和和英英国国化化学学家家劳劳莱莱（T.M.lowryT.M.lowry）各各自自独独立立地地提提出出酸酸碱碱质质子子理理论论，认认为为凡凡是是能能放放出出质质子子（氢氢离离子子）的的物物质质都都是是酸酸，能能与与质质子子结结合合的的物物质质都都是是碱碱。简简单单地地说说，酸酸是是质质子子的的给给予予体体，而而碱碱是是质质子子的的接接受受体体，这这个个定定义义就就不不限限于是水作为溶剂。于是水作为溶剂。第47页，本讲稿共159页48根根
30、据据酸酸碱碱质质子子理理论论，酸酸给给出出质质子子后后剩剩余余的的那那部部分分就就是碱，反过来说，碱接受质子后就成为酸。是碱，反过来说，碱接受质子后就成为酸。酸酸=碱碱+H+这种互相系叫做共轭关系。这种互相系叫做共轭关系。第48页，本讲稿共159页49酸酸=碱碱+H+HCl=Cl-+H+NH4+=NH3+H+HSO-=SO2-4+H+酸、碱可以是分子，也可以是正离子或负离子。酸、碱可以是分子，也可以是正离子或负离子。第49页，本讲稿共159页50必须强调，只有当有碱接受质子时，酸才会给出必须强调，只有当有碱接受质子时，酸才会给出质子；同样，只有当有酸给出质子时，碱才能接质子；同样，只有当有酸给
31、出质子时，碱才能接受质子。受质子。H2O+HCl=H3O+Cl-碱1酸2酸1碱2H+H2O+NH3=OH-+NH+4酸1碱2碱1酸2H+第50页，本讲稿共159页51与电离理论相比，酸碱质子理论，扩大了酸碱的含与电离理论相比，酸碱质子理论，扩大了酸碱的含义与酸碱反应的范围，它是用于非水溶剂的体系，这义与酸碱反应的范围，它是用于非水溶剂的体系，这个理论把各类酸碱反应归纳为质子传递反应，从而加个理论把各类酸碱反应归纳为质子传递反应，从而加深了人们对酸碱反应的认识。酸碱质子理论中没有盐深了人们对酸碱反应的认识。酸碱质子理论中没有盐的概念。的概念。但但对对于于不不含含质质子子的的酸酸碱碱性性物物质质如
32、如酸酸性性的的SO3和和碱碱性性的的CaO就无法说明了。就无法说明了。第51页，本讲稿共159页52在在提提出出质质子子理理论论同同一一年年（1923年年），美美国国化化学学家家路路易易斯斯提提出出了了酸酸碱碱电电子子理理论论（广广义义酸酸碱碱理理论论）。他他认认为为酸酸是是接接受受电电子子对对的物质，碱则是给出电子对的物质。的物质，碱则是给出电子对的物质。3.酸碱电子理论酸碱电子理论酸酸碱碱化合物化合物A+:B=ABH+:OH-=H2OAg+2:NH3=H3NAgNH3+第52页，本讲稿共159页534.2.2酸碱的解离平衡酸碱的解离平衡1.一元弱酸、弱碱的解离平衡一元弱酸、弱碱的解离平衡2
33、.多元酸的解离平衡多元酸的解离平衡第53页，本讲稿共159页541.一元弱酸、弱碱的解离平衡一元弱酸、弱碱的解离平衡一元弱电解质，如醋酸一元弱电解质，如醋酸CHCH3 3COOHCOOH简写为简写为HAcHAc，其在水溶液中达到解离平衡时：其在水溶液中达到解离平衡时：简写为：HAc(aq)=H+(aq)+Ac-(aq)HAc(aq)+H2O(l)=H3O+Ac-(aq)Ka表示弱酸的标准解离常数第54页，本讲稿共159页55一元弱碱的解离平衡一元弱碱的解离平衡NH3H2O(aq)=NH4+(aq)+OH(aq)Kb：弱碱的标准解离常数弱碱的标准解离常数（简称弱碱解离常数）（简称弱碱解离常数）第
34、55页，本讲稿共159页56Ka、Kb和和K一样，其数值越大，表一样，其数值越大，表明解离平衡时离子的浓度也越大，即明解离平衡时离子的浓度也越大，即弱电解弱电解质解离的程度质解离的程度越大越大。解离常数与溶液的浓度无关，只与温度有关，解离常数与溶液的浓度无关，只与温度有关，但温度的影响一般不大，故通常不考虑温度的影响。但温度的影响一般不大，故通常不考虑温度的影响。K i的计算方法：可以用热力学数据计算；也可的计算方法：可以用热力学数据计算；也可以籍以实验测定。一些物质在水溶液中的解离常数以籍以实验测定。一些物质在水溶液中的解离常数见附表。见附表。第56页，本讲稿共159页57根根据据解解离离常
35、常数数可可以以比比较较同同元元弱弱酸酸或或弱弱碱碱的的相相对对强强弱弱。通过通过K还可以计算弱电解质的有关浓度。计算方法如下：还可以计算弱电解质的有关浓度。计算方法如下：AB=A+B-起始浓度moldm-3c00平衡浓度moldm-3c-x x x第57页，本讲稿共159页58若：c/K380,或K2第63页，本讲稿共159页64以以H2CO3为例说明：为例说明：一级电离：一级电离：H2CO3(aq)=H+(aq)+HCO-(aq)二级电离：二级电离：HCO3-(aq)=H+(aq)+CO32-(aq)第64页，本讲稿共159页65为什么为什么Ka2Ka2，故在计算多元弱酸的故在计算多元弱酸的
36、 c(H+)时，可忽略二级解离平衡。时，可忽略二级解离平衡。各各解解离离平平衡衡常常数数表表达达式式中中的的浓浓度度，如如H+，为为两两级级解解离离出出的的总总浓浓度度。它它同同时时满满足足溶溶液液中中存存在在的的各各级解离平衡，同理，级解离平衡，同理，HCO3-为同一浓度。为同一浓度。说明说明第65页，本讲稿共159页664.2.3同离子效应与缓冲溶液同离子效应与缓冲溶液1.同离子效应同离子效应2.缓冲溶液及其缓冲溶液及其pH的计算的计算3.缓冲溶液的应用、选择与配制缓冲溶液的应用、选择与配制第66页，本讲稿共159页671.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在弱
37、电解质溶液中，加入含有相同离子的强电解质，使弱电解质的解离度降低的现象称为质，使弱电解质的解离度降低的现象称为同离子效同离子效应应。例如：在。例如：在HAc溶液中加入溶液中加入NaAc，由于，由于Ac-浓度浓度增大，使增大，使HAc解离平衡向生成解离平衡向生成HAc方向移动，降低方向移动，降低了了HAc的解离度。的解离度。第67页，本讲稿共159页68HAc（aq）=H+Ac-（aq）NaAc（aq）Na+Ac-（aq）NH3（aq）+H2O（aq）=NH+4+OH-NH4Cl（aq）NH+4+Cl-根据平衡移动原理根据平衡移动原理第68页，本讲稿共159页69【例【例4.3】求求1dm3的的
38、0.100moldm-3氨水溶液中加氨水溶液中加入入0.100molNH4Cl后氨水溶液的后氨水溶液的c(OH-)。解：设解离平衡时解：设解离平衡时c(OH-)=ymoldm-3NH3H2O=NH4+OHc(平衡）平衡）moldm-30.100-y0.100+yyKb=c(NH4+)/c c(OH-)/c c(NH3H2O)/c 1.810-5=(0.100+y)y0.100-y第69页，本讲稿共159页70因因Kb很小很小,0.100-x0.100 x=1.77105moldm-3与原来与原来0.100moldm-3氨水相比氨水相比c(OH-)=1.3410-3moldm-3）可见可见,在氨
39、水溶液中加入在氨水溶液中加入含有相同含有相同NH4+离离子的强电解质后，使弱电解质子的强电解质后，使弱电解质氨水溶液的氨水溶液的c(OH-)下降了下降了75多倍。多倍。第70页，本讲稿共159页712.缓冲溶液以及缓冲溶液以及pH值值溶液都有一定的溶液都有一定的pH值，但一般溶液的值，但一般溶液的pH值会因少量的酸值会因少量的酸或碱的加入而发生明显变化。或碱的加入而发生明显变化。如如1dm3NaCl溶液中，只要加入溶液中，只要加入2滴滴1mol.dm-3的的HCl，溶，溶液的液的pH值就会由值就会由7降到降到4。但有一种溶液的但有一种溶液的pH值就不受外来少量的值就不受外来少量的酸或碱的影响，
40、这就是酸或碱的影响，这就是缓冲溶液。缓冲溶液。缓冲溶液：缓冲溶液：能够减弱外来少量酸能够减弱外来少量酸、碱或稀释的影响，、碱或稀释的影响，而使本身而使本身pH值保持相对稳定的溶液。值保持相对稳定的溶液。第71页，本讲稿共159页72例如，在由醋酸和醋酸铵例如，在由醋酸和醋酸铵(HAc-NH4Ac)组成的溶液里，或者在由氨水和氯化铵组成的溶液里，或者在由氨水和氯化铵(NH3.H2O-NH4Cl)组成的溶液里，分别加组成的溶液里，分别加入少量强酸或者少量强碱或者用水稀释，入少量强酸或者少量强碱或者用水稀释，溶液的溶液的pH值基本不变。值基本不变。象这样的溶液即象这样的溶液即为缓冲溶液。为缓冲溶液。
41、第72页，本讲稿共159页73缓冲作用原理：缓冲作用原理：弱酸-弱酸盐或弱碱-弱碱盐组成的缓冲溶液为什么具有保持溶液 pH值基本不变的特性,即具有缓冲作用呢?现以现以HAc和和NaAc组成的缓冲溶液为例组成的缓冲溶液为例:HAc=H+Ac-(1)大量大量大量大量NaAc=Na+Ac-第73页，本讲稿共159页74 如果在溶液里加入少量强酸，意味着加入如果在溶液里加入少量强酸，意味着加入H H+,使平衡（使平衡（1 1）向左移动，抵消掉）向左移动，抵消掉H H+浓度的增加，导浓度的增加，导致：致：pH pH 值基本不变。值基本不变。如果在溶液里加入少量强碱，意味着加入如果在溶液里加入少量强碱，意
42、味着加入OHOH-,HAcHAc便和便和OHOH-结合生成结合生成H H2 2O O和和AcAc-，导致：导致：pH pH值基本不值基本不变。变。加入少量水，等于将溶液略微稀释，加入少量水，等于将溶液略微稀释，pHpH值也基本值也基本不变。不变。第74页，本讲稿共159页75缓冲溶液缓冲溶液pH计算计算：弱酸：弱酸-弱酸盐弱酸盐HAc(aq)=H+(aq)+Ac-(aq)Ka(HAc)=c(H+)/c c(Ac-)/c c(HAc)/c c(H+)=Ka(HAc)c(HAc)c(Ac-)c pH=lgc(H+)c=lgKa(HAc)lgc(HAc)c(Ac-)则则pH=pKalgc(共轭酸)c
43、(共轭碱）第75页，本讲稿共159页弱碱与弱碱盐组成的缓冲溶液弱碱与弱碱盐组成的缓冲溶液NH3(aq)+H2O(l)=NH4+(aq)+OH(aq)Kb=c(NH4+)/c c(OH-)/c c(NH3)/c c(OH-)=Kb(NH3)c c(NH3)c(NH+4)c(OH-)pOH=lgc=lgKb(NH3)lgc(NH3)c(NH+4)则则pOH=pKblgc(共轭碱)c(共轭酸）或或pH=14pKb+lgc(共轭碱)c(共轭酸）第76页，本讲稿共159页77缓冲溶液是由弱酸缓冲溶液是由弱酸-弱酸盐或弱碱弱酸盐或弱碱-弱碱弱碱盐或多元弱电解质的盐组成的，缓冲溶液的盐或多元弱电解质的盐组成
44、的，缓冲溶液的pH值主要取决于值主要取决于Ka和和Kb的大小，加入少的大小，加入少量量酸碱对对数项中的酸碱对对数项中的或或影响较小。影响较小。c(共轭酸)c(共轭碱)c(共轭碱)c(共轭酸)第77页，本讲稿共159页78【例【例4.4】将将0.20moldm-3HAc和和0.20moldm-3NaAc溶液等体积混合溶液等体积混合,试计算试计算:此此缓冲溶液的缓冲溶液的pH值值;把把1cm3,1.0moldm-3的的HCl加入加入100cm3此此缓冲溶液后的缓冲溶液后的pH值；值；把把1cm3,1.0moldm-3的的NaOH加入加入100cm3此缓冲溶液后的此缓冲溶液后的pH值；值；把把1cm
45、3的水加入的水加入100cm3此缓冲溶液后的此缓冲溶液后的pH值；值；第78页，本讲稿共159页79解：解：等体积混合后等体积混合后 c(HAc)=c(NaAc)=0.10moldm-3pH=pKa-lgc(HAc)c(Ac-)=4.74-lg=4.740.10moldm-30.10moldm-3第79页，本讲稿共159页80加入加入HCl后后,体积为体积为100.1cm3,计算混合后各物质的浓计算混合后各物质的浓度的变化。度的变化。=0.010moldm-3c(HCl)=1cm31cm3+100cm31moldm-3c(HAc)=100cm31cm3+100cm30.1moldm-3=0.0
46、99moldm-3c(Ac-)=100cm31cm3+100cm30.1moldm-3=0.099moldm-3第80页，本讲稿共159页81设加入的设加入的H+离子全部与离子全部与Ac-离子结合生成离子结合生成HAc，则：，则：c(HAc)=0.099moldm-3+0.010moldm-3=0.109moldm-3c(Ac-)=0.099moldm-30.010moldm-3=0.089moldm-3第81页，本讲稿共159页82同样，加碱的计算结果如下：同样，加碱的计算结果如下：第82页，本讲稿共159页83在100cm3缓冲溶液中加入1cm3的水，使c(HAc)和c(Ac-)降低相同的
47、倍数，c(HAc)/c(Ac-)保持不变，所以溶液的pH值仍为4.75。第83页，本讲稿共159页843.缓冲溶液的应用、选择与配制缓冲溶液的应用、选择与配制每种缓冲溶液都有一定的缓冲能力。每种缓冲溶液都有一定的缓冲能力。缓缓冲冲能能力力的的大大小小取取决决于于c(c(共共轭轭酸酸)、c c（共共轭轭碱碱）以以及及两两者者比比值。值。c(c(共共轭轭酸酸)、c(c(共共轭轭碱碱)的的浓浓度度较较大大，缓缓冲冲能能力力较较大大；当当c(c(共共轭轭酸酸)=c()=c(共轭碱共轭碱)时，缓冲能力最大。此时，时，缓冲能力最大。此时，pH=pK；当当c(c(共共轭轭酸酸)和和c(c(共共轭轭碱碱)相相
48、差差较较大大时时，缓缓冲冲溶溶液液的的缓缓冲冲能能力力较较低低，一一般般缓缓冲冲溶溶液液的的c(c(共共轭轭酸酸)/c()/c(共共轭轭碱碱)总总是是取取在在0.10.11010之之间间，缓冲溶液的缓冲溶液的pHpH变化范围应为：变化范围应为：pH=pK a1，pOH=pK b1。第84页，本讲稿共159页85例例4.5如何选择和配制如何选择和配制pH=10的缓冲溶液的缓冲溶液500cm3？解 可选择NH3和NH4Cl溶液，其浓度自定为0.1moldm-3；也可以选择浓度较大的氨水和固体氯化铵，然后用水稀释值所需的体积。计算配制此缓冲溶液所需要的1moldm-3NH3H2O和0.1moldm-
49、3NH4Cl的体积。第85页，本讲稿共159页86pH=14pKb(NH3)+lgc(NH3H2O)c(NH4Cl)10=14lg1.7710-5+lg0.1modm-3V(NH3H2O)500cm30.1modm-3V(NH4Cl)500cm3解得：V(NH3H2O)V(NH4Cl)=5.62V(NH3)+V(NH4Cl)=500cm3V(NH3)=424.47cm3,V(NH4Cl)=75.53cm3。第86页，本讲稿共159页87缓冲溶液在工农业生产中应用很广缓冲溶液在工农业生产中应用很广,如电镀、如电镀、电子、染料等工业以及化学分析等都要用到缓电子、染料等工业以及化学分析等都要用到缓冲
50、溶液。冲溶液。土壤中含有土壤中含有H2CO3-NaHCO3和和NaH2PO4-Na2HPO4及其它有机酸与其盐组成的复杂及其它有机酸与其盐组成的复杂缓冲系统，使土壤维持一定的缓冲系统，使土壤维持一定的pH值，从而值，从而保证植物的正常生长。保证植物的正常生长。人体的血液也依赖人体的血液也依赖H2CO3-NaHCO3等所等所形成的缓冲系统，维持形成的缓冲系统，维持pH值在值在7.35附近，当附近，当pH值的改变超过值的改变超过0.5时，就可能会导致生命危险。时，就可能会导致生命危险。第87页，本讲稿共159页884.3配离子的解离平衡配离子的解离平衡4.3.1配位化合物的组成和命名配位化合物的组