《《大学化学教学课件》3.1-3.4电解质溶液.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《大学化学教学课件》3.1-3.4电解质溶液.ppt（47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、第第3 3章章 电解质溶液电解质溶液第一节第一节 强电解质溶液理论强电解质溶液理论第二节第二节 酸碱理论酸碱理论第三节第三节 酸碱溶液酸碱溶液pHpH的计算的计算1教学要求教学要求2.2.了解酸碱在水溶液中的质子转移平衡。了解酸碱在水溶液中的质子转移平衡。5.5.掌握酸碱溶液和难溶电解质中的同离子效应和盐效应。掌握酸碱溶液和难溶电解质中的同离子效应和盐效应。4.4.熟悉水的离子积及水溶液熟悉水的离子积及水溶液pHpH的表达式。的表达式。3.3.掌握弱酸、弱碱电离平衡的近似计算和简化计算公式。掌握弱酸、弱碱电离平衡的近似计算和简化计算公式。1.1.掌握酸碱质子理论、酸碱定义、共轭酸碱对、酸碱的强
2、度。掌握酸碱质子理论、酸碱定义、共轭酸碱对、酸碱的强度。6.6.掌握酸、碱解离常数（掌握酸、碱解离常数（K Ka a、K Kb b）的应用及共轭酸碱对）的应用及共轭酸碱对K Ka a和和K Kb b的关系（的关系（K Ka aK Kb b=K Kw w）。）。2第一节第一节 强电解质溶液理论强电解质溶液理论+3 强电解质和弱电解质强电解质和弱电解质n n在水溶液中能完全解离成离子的化合物在水溶液中能完全解离成离子的化合物就是强电解质。就是强电解质。n n例例 Na+Cl-Na+Cl-(离子型化合离子型化合物物)HCl H+Cl-(强极性分子强极性分子)n n弱电解质在水溶液中只能部分解离成离子
3、的弱电解质在水溶液中只能部分解离成离子的化合物。化合物。n n例：例：HAc H+Ac-4n n解离度：解离度：电解质达到解离平衡时，已解电解质达到解离平衡时，已解离的分子数和分子总数之比。离的分子数和分子总数之比。n n可以百分率表示可以百分率表示n n强电解质强电解质30%30%n n弱电解质弱电解质5%HCN的的Ka=6.1610-10 NH4+的的Ka=55910-10 其酸性强弱顺序为其酸性强弱顺序为：HAC HCN NH4+。22表表 在水溶液中的共轭酸碱对和在水溶液中的共轭酸碱对和pKa值（值（25C）共轭酸共轭酸HApKa（aq）共轭碱共轭碱A-H3O+H2C2O4H2SO3H
4、SO4-H3PO4HFHCOOHHC2O4-HAcH2CO3H2SHSO3-H2PO4-01.231.851.992.163.203.754.194.766.357.057.2 7.21H2OHC2O4-HSO3-SO42-H2PO4-F-HCOO-C2O42-Ac-HCO3-HS-SO32-HPO42-酸酸 性性 增增 强强碱碱 性性 增增 强强23碱碱 B B-在水溶液中有下列平衡在水溶液中有下列平衡B B-+H+H2 2O O K Kb b为碱的质子传递平衡常数。简称为碱的质子传递平衡常数。简称碱常数碱常数。HB+OH HB+OH-24例例:已知已知NHNH3 3的的K Kb b为为1.
5、79101.7910-5-5，试求，试求NHNH4 4+的的 K Ka a。解：解：NHNH4 4+是是NHNH3 3的共轭酸，的共轭酸，说明酸越弱，其共轭碱越强。说明酸越弱，其共轭碱越强。K Ka a K Kb b=K Kw w三、三、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25例如：例如：H3PO4的质子传递反应分三步进行，的质子传递反应分三步进行，H3PO4+H2OH2PO4-+H3O+（四）多元弱酸（或多元弱碱）在水中的（四）多元弱酸（或多元弱碱）在水中的质子传递反应质子传递反应26H2PO4-+H2OHPO42-+H2OHPO42 -HPO42酸酸 对应共轭碱对应共轭碱K
6、a1Kb3 HPO42-+H3O+PO43-+H3O+HH3 3POPO4 4H2PO4-H2PO4-PO43-Ka3Ka2Kb1Kb227PO43-+H2OHPO42-+H2OH2PO4-+H2O HPO42-+OH-H2PO4-+OH-H3PO4 +OH-28五、平衡移动五、平衡移动1.1.浓度对平衡移动的影响浓度对平衡移动的影响例例例例 试计算试计算试计算试计算0.100molL0.100molL0.100molL0.100molL-1-1-1-1HAcHAcHAcHAc溶液的解离度溶液的解离度溶液的解离度溶液的解离度 及及及及HHHH+。解：解：解：解：已知已知已知已知HAcHAcHA
7、cHAc的的的的K K K Ka a a a=1.7410=1.7410=1.7410=1.7410-5-5-5-5 根据根据 ：cc c c cH H+Ac+Ac-HAc HAc稀释定律：稀释定律：29H+=c=（0.1001.32%）mol/L=1.3210-3mol/L不同浓度不同浓度HAc的的和和H+c/（molL-1）（%）H+/（molL-1）0.0200.1000.2002.951.320.9325.9010-41.3210-31.8610-3结果表明结果表明c（HAc）增大，）增大，H+也增大，也增大，减小。减小。302.2.同离子效应同离子效应HAC+H2ONaAC 在弱电解
8、质水溶液中，加入与该弱电解质具有在弱电解质水溶液中，加入与该弱电解质具有在弱电解质水溶液中，加入与该弱电解质具有在弱电解质水溶液中，加入与该弱电解质具有相同离子的可溶性强电解质时，使弱电解质的解离相同离子的可溶性强电解质时，使弱电解质的解离相同离子的可溶性强电解质时，使弱电解质的解离相同离子的可溶性强电解质时，使弱电解质的解离度减小的现象，称为度减小的现象，称为度减小的现象，称为度减小的现象，称为同离子效应同离子效应。平衡向左移动平衡向左移动NH3+H2ONH4+Cl-平衡向左移动平衡向左移动 H3O+AC-AC-+Na+OH-+NH4+NH4Cl31 例例例例 在在在在 0.10molL 0
9、.10molL 0.10molL 0.10molL-1-1-1-1HACHACHACHAC溶液中加入固体溶液中加入固体溶液中加入固体溶液中加入固体NaACNaACNaACNaAC，使其，使其，使其，使其浓度为浓度为浓度为浓度为0.10molL0.10molL0.10molL0.10molL-1-1-1-1（设溶液体积不变），计算溶液的（设溶液体积不变），计算溶液的（设溶液体积不变），计算溶液的（设溶液体积不变），计算溶液的HHHH+和解离度。和解离度。和解离度。和解离度。解：解：平衡时：平衡时：根据：根据：H H3 3O O+AC +AC-HAC+H HAC+H2 2O O 0.1+H+0.1
10、 H+0.1H+0.1323.3.盐效应盐效应HAc+H2O NaCl 在弱电解质水溶液中，加入与该弱电解质在弱电解质水溶液中，加入与该弱电解质没有相同离子的可溶性强电解质时，使弱电没有相同离子的可溶性强电解质时，使弱电解质的解离度增大的现象，称为解质的解离度增大的现象，称为盐效应盐效应。例如：在例如：在例如：在例如：在0.10molL0.10molL0.10molL0.10molL-1-1-1-1HAcHAcHAcHAc溶液中加入固体溶液中加入固体溶液中加入固体溶液中加入固体NaClNaClNaClNaCl，使其浓，使其浓，使其浓，使其浓度为度为度为度为0.10molL0.10molL0.1
11、0molL0.10molL-1-1-1-1，则溶液中的，则溶液中的，则溶液中的，则溶液中的 H H H H+由由由由1.32101.32101.32101.3210-3-3-3-3molLmolLmolLmolL-1-1-1-1增大为增大为增大为增大为1.82101.82101.82101.8210-3-3-3-3molLmolLmolLmolL-1-1-1-1，HACHACHACHAC的解离度由的解离度由的解离度由的解离度由1.32%1.32%1.32%1.32%增大为增大为增大为增大为1.82%1.82%1.82%1.82%。H3O+Ac-Na+Cl-33一、强酸一、强酸一、强酸一、强酸(
12、碱碱碱碱)溶液的溶液的溶液的溶液的 pH pH pH pH 值计算值计算值计算值计算 强酸强酸(碱碱)在水溶液中完全解离在水溶液中完全解离 HC1 HHC1 HHC1 HHC1 H+Cl+Cl+Cl+Cl-NaOH Na NaOH Na NaOH Na NaOH Na+OH +OH +OH +OH-第四节第四节 酸碱溶液酸碱溶液pHpH的计算的计算34思考题：思考题：1 1 1 1、1 1 1 1升水中加入升水中加入升水中加入升水中加入 10 10 10 10-8-8-8-8 mol HClmol HClmol HClmol HCl，pH=8 pH=8 pH=8 pH=8？当酸的浓度当酸的浓度
13、当酸的浓度当酸的浓度10101010-6-6-6-6 molL molL molL molL-1-1-1-1时，就要同时考虑水的质时，就要同时考虑水的质时，就要同时考虑水的质时，就要同时考虑水的质子传递反应产生的子传递反应产生的子传递反应产生的子传递反应产生的HHHH3 3 3 3OOOO+！2 2、pH=2 pH=2 pH=2 pH=2 和和和和 pH=4 pH=4 pH=4 pH=4 两强酸溶液等体积混合，两强酸溶液等体积混合，两强酸溶液等体积混合，两强酸溶液等体积混合，pH=3 pH=3 pH=3 pH=3？物质的量才具有加和性，物质的量才具有加和性，pH pH 没有加和性！没有加和性！
14、pH=-lg(10-2+10-4)/2=2.3 pH=-lg(10-2+10-4)/2=2.335二、一元弱酸或弱碱溶液二、一元弱酸或弱碱溶液HA+HHA+H2 2O OH H2 2O O H H2 2O OK Kw wHH3 3O O+OHOH-H H3 3O O+A A-H H3 3O O+OHOH-例如，在弱酸例如，在弱酸例如，在弱酸例如，在弱酸HAHAHAHA的水溶液中，存在着两种质子传递的水溶液中，存在着两种质子传递的水溶液中，存在着两种质子传递的水溶液中，存在着两种质子传递平衡。平衡。平衡。平衡。36HA+H2O H3O+A-简化为简化为HA H+A-由平衡常数的定义式得由平衡常数
15、的定义式得对一元弱酸对一元弱酸HAHA在水溶液中的电离：在水溶液中的电离：采用下面的近似处理。采用下面的近似处理。采用下面的近似处理。采用下面的近似处理。（1）当）当 K K K Ka a a acccca a a a20 20 20 20 K K K Kw ww w时，可以忽略水的质子自递平衡。时，可以忽略水的质子自递平衡。37上式为计算一元弱酸上式为计算一元弱酸上式为计算一元弱酸上式为计算一元弱酸H HH H+浓度的近似计算公式浓度的近似计算公式浓度的近似计算公式浓度的近似计算公式HA c-H+c为为HA电离前的浓度电离前的浓度A-H+由由得得适用条件：适用条件：K Ka acca a20
16、 K20 Kw w38 （2）当弱酸的）当弱酸的 ca Ka 500或或5%，已解离的酸极少，已解离的酸极少，11，上式变为：，上式变为：适用条件：适用条件：当当K Ka acca a20 20 K Kww，且，且c ca a K Ka a 500 500时时或或由此计算由此计算H+=ca 或或最简式最简式39最简式为最简式为 对于一元弱碱溶液，对于一元弱碱溶液，当当K Kb bccb b20 20 K Kw w，近似近似近似近似计算公式计算公式计算公式计算公式当当K Kb bccb b20 20 K Kww，且，且c cb b K Kb b 500 500时时40例：计算例：计算例：计算例：
17、计算0.100molL0.100molL0.100molL0.100molL-1-1-1-1HAcHAcHAcHAc溶液的溶液的溶液的溶液的pHpHpHpH。解：解：已知已知 K Ka a1.74101.7410-5-5 ，c ca a0.100molL0.100molL-1-1，K Ka acca a1.74101.7410-6-6 20 20 K Kw w，又因又因c ca a K Ka a 0.100/1.74100.100/1.7410-5-5500500，可用最简式计算，可用最简式计算pHpHlg1.3210lg1.3210-3-3 2.882.88适用条件：适用条件：当当K Ka
18、acca a20 20 K Kww，且，且c ca a K Ka a 500 500时时41三、多元酸碱溶液三、多元酸碱溶液 多元弱酸水溶液是一种复杂的酸碱平衡系统，其质子多元弱酸水溶液是一种复杂的酸碱平衡系统，其质子传递反应是分步进行的。例如二元酸传递反应是分步进行的。例如二元酸H H2 2A A，其第一步质子传递反应为：其第一步质子传递反应为：H H2 2A+HA+H2 2O O第二步质子传递反应为：第二步质子传递反应为：HAHA-+H+H2 2O O水的质子自递平衡为水的质子自递平衡为 ：H H2 2O+HO+H2 2O OK Kw w H H3 3O O+OHOH-HA HA-+H+H
19、3 3O O+A A2-2-+H+H3 3O O+H H3 3O O+OH+OH-42（1 1 1 1）当）当）当）当 K K K Ka1a1a1a1/K K K Ka2a2a2a2101010102 2 2 2时当时当时当时当 K K K Ka1a1a1a1 c c c ca a a a20 20 20 20 K K K Kw w w w ，当，当，当，当作一元酸处理，作一元酸处理，作一元酸处理，作一元酸处理，按一元弱酸处理，计算按一元弱酸处理，计算H+，而且，而且HA-H+。A A2-2-是第二步质子传递反应的产物，是第二步质子传递反应的产物，也就是：也就是：（2 2）当）当K Ka ac
20、ca a20 20 K Kww，且，且c ca a K Ka a 500 500时时HH+HAHA-，A A2-2-K Ka2a2 ，OHOH-K Kw w/H/H+。43例例例例 计算计算计算计算0.100molL0.100molL0.100molL0.100molL-1-1-1-1NaNaNaNa2 2 2 2COCOCOCO3 3 3 3溶液的溶液的溶液的溶液的pHpHpHpH。解：解：Na2CO3溶液是多元弱碱溶液是多元弱碱CO32-溶液溶液Kb1KWKa21.010-144.8610-112.1410-5而而HCO3-与与H2CO3为共轭酸碱对为共轭酸碱对Kb2KW/Ka11.010
21、-144.4610-72.2410-8Kb1 cb20 Kw因因Kb1Kb2102，cbKb1500，可按最简式计算，可按最简式计算pOHlgOH-lg 4.6310-32.33pH14.002.3311.6744四、两性物质溶液四、两性物质溶液经常用到的两性物质有：经常用到的两性物质有：经常用到的两性物质有：经常用到的两性物质有：两性阴离子（两性阴离子（两性阴离子（两性阴离子（HCOHCOHCOHCO3 3 3 3-、HHHH2 2 2 2POPOPOPO4 4 4 4-、HPOHPOHPOHPO4 4 4 42-2-2-2-）、阴离子酸和阴离子碱组成（）、阴离子酸和阴离子碱组成（）、阴离子
22、酸和阴离子碱组成（）、阴离子酸和阴离子碱组成（NHNHNHNH4 4 4 4AcAcAcAc）以及氨基酸（以以及氨基酸（以以及氨基酸（以以及氨基酸（以NHNHNHNH3 3 3 3+CHRCOOCHRCOOCHRCOOCHRCOO-为代表）等为代表）等为代表）等为代表）等。式中式中式中式中K K K Ka a a a 为该酸式盐作为为该酸式盐作为为该酸式盐作为为该酸式盐作为酸时酸时酸时酸时的电离常数，的电离常数，的电离常数，的电离常数，K K K Ka a a a 为该酸式盐为该酸式盐为该酸式盐为该酸式盐作为作为作为作为碱碱碱碱时其共轭酸的电离常数，时其共轭酸的电离常数，时其共轭酸的电离常数，
23、时其共轭酸的电离常数，c c c c为酸式盐的浓度。为酸式盐的浓度。为酸式盐的浓度。为酸式盐的浓度。或或当当当当c c c cK K K Ka a a a20202020K K K KWWWW，且，且，且，且c c c c20202020K K K Ka a a a45例计算例计算例计算例计算0.10molL0.10molL0.10molL0.10molL-1-1-1-1NaHCONaHCONaHCONaHCO3 3 3 3溶液的溶液的溶液的溶液的PHPHPHPH值。值。值。值。解：查表知解：查表知，其，其Ka =4.3010-7；Ka=5.6110-11 Kac20KW，c20 Ka，故用公
24、式（故用公式（6-8b）PH=lg 4.910-9 =8.3146例：例：例：例：计算计算计算计算0.10molL0.10molL0.10molL0.10molL-1-1-1-1 NHNHNHNH4 4 4 4CN CN CN CN 溶液的溶液的溶液的溶液的 pH pH pH pH，已知：已知：已知：已知：NHNHNHNH4 4 4 4+的的的的 K K K Ka a a a为为为为 5.5910 5.5910 5.5910 5.5910-10-10-10-10，HCN HCN HCN HCN 的的的的 K K K Ka a a a 为为为为 6.1710 6.1710 6.1710 6.1710-10-10-10-10。解：由于解：由于cKa20KW，且，且c20Ka，所以，所以NH4CN溶液的溶液的pH为为pH（pKa+pKa）（）（9.25+9.21）9.2347