普通化学课件(地质工程)-第三章复习

第4章溶液与离子平衡重点内容提要一、稀溶液的依数性非电解质稀溶液的依数性难挥发非电解质稀溶液的依数性包括溶液蒸汽压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压。如溶剂一定，其依数性与一定量溶剂中溶质的物质的量成正比，此定律又称为稀溶液定律。1、溶液的蒸气压下降稀溶液的蒸气压下降P遵守拉乌尔（RAOULT）定律PPAPAPAXBPA纯溶剂的蒸气压PA溶液液面上溶剂的蒸气压XB溶液中溶质的摩尔分数2、溶液的凝固点下降和沸点上升沸点是指液体蒸气压等于外界压力时的温度；凝固点是指在一定外压下，物质的液相和固相具有相同蒸气压，可以平衡共存时的温度；凝固点降低TFTFTFKFBBKF凝固点降低常数，只与溶剂有关。沸点上升TBTBTBKBBBKB沸点上升常数，只与溶剂有关。3、溶液的渗透压渗透是溶剂通过半透膜进入溶液的单方向扩散过程；渗透压是为维持被半透膜所隔开的溶液与纯溶剂之间的渗透平衡而需要的额外压力CRT（NB/V）RTVNBRT范特霍夫公式渗透压（PA）；C溶液摩尔浓度（MOL/L）；R通用气体常数；T溶液温度（K）；二、酸碱平衡1、酸碱质子理论酸碱质子理论认为凡是能给出质子的物质叫酸，能接受质子的物质叫碱。酸和碱的共轭关系，HB称为B的共轭酸，B称为HB共轭碱，HBHBHB与B为共轭酸碱对。KAKBCHCOHKW，其中KA酸HB的电离平衡常数；KB酸B的水解平衡常数；KW水的离子积常数；KW101014；通过上式，如知其一可通过上式求出另一个；2、酸碱溶液中PH的计算（1）一元弱酸、一元弱碱溶液对于一元弱酸如HB2OH3OB当很小KA2总的CH可近似用一级解离的CH代替；同理，多元弱碱也可一元弱碱进行计算；（3）缓冲溶液含有共轭酸碱对的混合溶液对外加少量强酸、强碱或稍加稀释有抵抗作用，而不引起PH值发生明显变化。这种作用叫缓冲作用，具有缓冲作用的溶液叫缓冲溶液。A、缓冲溶液的PHB、缓冲溶液的选择和配制适当提高共轭酸碱对的浓度011MOLDM3保持共轭酸碱对的浓度接近，即CA/CB11缓冲范围PHPKA13、多相离子平衡（1）溶度积常数与溶解度（A）溶度积常数KSP对简写NMNSPCBAC/NMNSPBCAKABALGPHCKPMB（S）N（）KSP是难溶强电解质沉淀溶解平衡的标准平衡常数，它反映了难溶强电解质在溶液中溶解趋势的大小，同时也反映了生成该难溶强电解质沉淀的难易。（B）溶度度S难溶电解质在水中达到溶解平衡时,溶液达到饱和，该饱和溶液浓度，即称为该难电解质溶解度S；对AB型难溶强电解质SSPK对A2B型或AB2难溶强电解质S34/S对于难溶强电解质来说，溶度积常数KSP与溶解度S均能反映难溶强电解质溶解度大小，但只有相同类型的难溶强电解质才可通过KSP大小来判断溶解度S大小，不同类型的难溶电解质并不能进行溶解度S大小比较；2、溶度积规则及应用（1）溶度积规则QSPCANMCBMN反应商溶度积规则QSPKSP溶液未饱和，无沉淀析出QSPKSP溶液达饱和QSPKSP溶液过饱和，有沉淀析出从上可看出沉淀生成与溶解这两个方向相反的过程相互转化的条件是离子溶度的大小，控制离子溶度大小，可使反应方向转化。（2）溶度积规则应用沉淀的生成控制QSPKSP，即欲使某物质析出，必须使其离子积大于溶度积；沉淀的溶解必要条件QSPKSP即欲使某物质溶解，必须使其离子积小于溶度积；沉淀的转化在含有沉淀的溶液中加入适当溶剂，与某一离子结合为更难溶物质；分步沉淀若使溶液中同时含有几种离子，当加入某种试剂时，可能会产生几种沉淀，最先满足某物质QSPKSP优先；通常以被沉淀离子浓度小于105MOL/KG时表示沉淀完全；4、配离子平衡（1）配离子的稳定性配离子稳定常数AMB（S）ANBM（）CU2AQ4NH3AQCUNH342AQ3224/CCK不简写K稳配合物的稳定常数形成常数，其数值越大，配合物越稳定。K不稳配合物的不稳定常数解离常数，其数值越大，配合物越不稳定（2）配离子平衡浓度的计算列出配离子解离平衡方程式，根据稳定常数或不稳定常数进行计算；（3）含有配离子的多重平衡（A）配离子之间的平衡列出配离子之间转化平衡方程式，导出平衡方程式的平衡常数，并用配离子的稳定常数或不稳定常数来表示，然后进行相应的计算；（B）配离子平衡与沉淀溶解平衡分别列出配离子平衡与沉淀溶解两个方程式，根据配离子稳定常数与难溶电解质溶度积进行计算；（C）配位平衡与酸碱平衡分别列出配离子平衡与酸碱电离平衡两个方程式，根据配离子稳定常数与酸碱电离平衡常数进行计算；典型例题解析【例41】在50102KGCCL4中溶于05126G萘，测得溶溶液沸点较纯溶剂升高0402。若在同量的溶剂中溶于06216G未知物，测得溶液沸点升高约0647。求该未知物摩尔质量解根据TBTBTBKBBB，有TBABWM萘的摩尔质量为12816GMOL1,故0402（1）2051628B未知物0647（2）1056BBM由（1）（2）得MB9656GMOL1,【例42】求下列溶液PHCU2AQ4NH3AQCUNH342AQ不不KC1434322UC不（1）01MOL/L的一氯乙酸（KCLCH3COOH14103）；（2）01MOL/L的硫酸（KHSO412102）；（3）01MOL/L的NH4CL（KNH3178105）解（1）C/KHSO401/12102714400；故可利用简化式计算CHLMOLK/105762510610PHLGCH512。【例43】将02MOL/L的HF与02MOL/L的NH4F溶液等体积混合，计算混合物的PH和HF的解离度解因两种溶液等体积混合，则混合后两物质浓度减半，即为01MOL/L，设已解离HF浓度为XMOL/L，则HFHF开始浓度/MOL/L01001平衡浓度/MOL/L01XX01XKHFFC1因HF的电离平衡常数很小，且因同离子效应，故X很小，X0101，代入上式求得X631104MOL/L；PHLGCH32；HF的解离度X/010631；另外HF与NH4F构成共轭酸碱对，它们构成缓冲溶液，本题也可通过缓冲溶液PH计算公式计算。【例44】欲配制025升PH50的缓冲溶液，需在0125升浓度10MOL/L的NAAC溶液中加入浓度为60MOL/L的HAC解根据缓冲溶液PH计算公式HACNAABACPKCPHLGLG已知醋酸的电离平衡常数PKALG174105476代入公式得出0575NAC又CNAACLMOL/50210则C（HAC）0505750288MOL/L因此需60MOL/L的HAC量为01268【例45】在25时，求（1）AGCL在纯水中溶解度（2）AGCL在001MOL/L的KCL溶液中溶解度解查表知AGCL溶度积常数KSP1771010（1）S51037SPK（2）AGCLAGCL平衡时浓度SS001KSPSS0011771010,因S400,要由下式近似计算147/AKCCH，PHLGCHLG（0374103）3427；3510706在减缓痛苦方面，几乎没有比吗啡（C17H19O3N）更有效的了。吗啡是一种从植物中得到的生物碱，所有的生物碱都是弱碱。0010MOLDM3吗啡溶液的PH为1010，计算吗啡的和P。B解由于PH1010,POH14PH39；得出COH1039126104由于弱碱近似按COH得出KB1591064102501BBKPKBLGKB58。7一学生需要一PH为390的缓冲溶液，若用甲酸及其盐配制该缓冲溶液，能否满足要求若能，则酸根离子HCO2与甲酸HCO2H的浓度比应为多少解因甲酸PKA375,对于选择缓冲溶液时，所要配制PHPKA1即可选用，所以欲配制PH39缓冲溶液可选用甲酸与其盐配制该缓冲溶液；根据缓冲溶液PH得出即酸根离子HCO2与甲酸HCO2H的浓度比ABCKLG413AB1413。8将一未知一元弱酸溶于未知量水中，用浓度为01000MOLDM3的某一元强碱去滴定。已知当用去1000ML强碱时，溶液的PH450；当用去2460ML强碱时，滴定至终点。问该弱酸的解离常数是多少解设弱酸HA浓度为C1，体积为V1ML，当用01MOL/L某一元强碱246ML滴定至终点，因此有，得出弱酸HA浓度C1；62401VCLMOL/6240当用01MOL/L某一元强碱10ML滴定时PH45，说明得到HAA共轭酸碱对构成缓冲溶液，根据缓冲溶液PH计算公式PH其中CBCA,CACHAABCKLGLMOLV/10LMOLV/10624得出45PKALGLG624PKPKA466，即KA21105。9分别计算AG2CRO4在010MOLDM3AGNO3和010MOLDM3NA2CRO4溶液中的溶解度。解（1）对于在010MOLDM3AGNO3溶液中AG2CRO42AGCRO42平衡时S2S01S20KSP已知,因S1539,64233FEOHSPKPOHLGCOH108,则FE3沉淀完全需要PH1410832；对于FE2开始沉淀时需最小COH8172,0230584FEOHSPPOHLGCOH75,则FE2沉淀开始沉淀时最少需要PH147565；PH应该控制在3265时FE3沉淀完全，而FE2还没有沉淀。13判断下列反应进行的方向，假设各离子的浓度都是1MOLDM3（1）FEF63AQ6CNAQFECN63AQ6F（2）2AGISCO32AQAG2CO3S2IAQ解（1）已知查表FEF63的FECN63的故,1036FEK稳,10336CNFEK稳该反应19036FECNK稳稳对于各离子浓度均为1MOL/L时，则上述反应商Q18571022，因此反应正向不能进行；14计算AGBR在100MOLDM3NA2S2O3中的溶解度。500ML浓度为100MOLDM3的NA2S2O3溶液可溶解AGBR多少克已知AGS2O323291013。稳K解（1）已知AGBR的溶度积为5351013，AGS2O323291013稳AGBR溶解反应AGBR2S2O32AGS2O323BR开始1000平衡102SSSAGBR溶解反应平衡常数155AGBROSAGK,P32稳得出S0444MOL/L；5120SK（2）500ML浓度为10MOL/LNA2S2O3溶液可溶解AGBR量为04418805417克。15ANAQUEOUSSOLUTIONOFUREA尿素HADAFREEZINGPOINTOF052PREDICTTHEOSMOTICPRESSUREOFTHESAMESOLUTIONAT37ASSUMETHATTHEMOLARCONCENTRATIONANDTHEMOLALITY质量摩尔浓度BARENUMERICALLYEQUAL解凝固点降低TFTFTFKFBB代入052186BBBB028MOL/KG；代入渗透压的范特霍夫公式CRT其中CBB得出028831431015722PA16ATTHETEMPERATUREOFTHEHUMANBODY,37,THEVALUEOFIS241014WKCALCULATETHECONCENTRATIONOFHANDOH,PHANDPOHINPUREWATERWHATISTHERELATIONBETWEENPH,POH,ANDATTHISTEMPERATUREISWATERNEUTRALWKATTHISTEMPERATURE解CHCOH241014,其中纯水，CHCOH，从而得出CHCOH155107WKPHPOHLGCHLGCOH681；PHPOHLG175MLOF0002MOLDM3NACLWASADDEDINTO5ML002MOLDM3AGNO3WOULDAPRECIPITATEOFSILVERCHLORIDEBEEXPECTEDTOFORM解CCL0001MOL/L,CAG001MOL/L,QCCLCAG105KSP0AGCL1771010因QKSP0AGCL,因此有AGCL沉淀生成。18BYEXPERIMENT,ITISFOUNDTHAT933105MOLOFCALCIUMCARBONATE,CACO3,DISSOLVESIN1LOFAQUEOUSSOLUTIONAT25WHATISTHESOLUBILITYPRODUCTCONSTANTATTHISTEMPERATURE解CACO3,溶解度为S933105MOL/L，其溶度积K0SP87101119CALCULATETHESILVERIONCONCENTRATIONINASOLUTIONPREPAREDBYSHAKINGSOLIDAG2SWITHSATUATEDH2S010MOLDM3IN015MOLDM3H3OUNTILEQUILIBRIUMISESTABLISHED解已知AG2S的K0SP6691050，H2S的电离常数K0A191108,K0A2111012AG2S2AGS2K0SPCAGCS21H2S2HS2K0215221SSHAC12联立得出CAG16541030自测题一、判断题1难挥发非电解质稀溶液的依数性不仅与溶质种类有关，而且与溶液的浓度成正比；2根据稀释定律，弱酸溶液越稀，其解离度就越大，故溶液中MH也越大；3两种酸HX和HY的水溶液具有相同的PH值，则这两种酸的浓度必然相等；4有一由HACNAAC组成缓冲溶液，若溶液中CHACCNAAC，则该缓冲溶液抵抗外来酸的能力大于抵抗外来碱的能力；5在多元弱酸中，由于第一级解离产生的H对第二级解离有同离子效应，因此KA10KA20；6弱酸或弱碱的解离常数KI0只与溶液温度有关，而与其浓度无关；702MOL/LHAC和02MOL/LNAOH溶液等量混合后，混合溶液是缓冲溶液；8、常温下，K0SPAG2CRO41121012,K0SPAGCL1771010，所以AGCL的溶解度大于AG2CRO4的溶解度；9溶液中难溶电解质离子浓度的乘积就是其溶度积；10用水稀释AGCL的饱和溶液后，AGCL的溶度积和溶解度都不变；11难挥发非电解质溶液的蒸汽压实际上是溶液中溶剂的蒸汽压；12某弱酸HM和M是共轭酸碱对，因为HM是弱酸，所以M是强碱；13无论是多元酸还是多元碱，它们的逐级解离常数总符合下列规则14根据KI0C2,弱电解质的浓度越小，则电离度越大，因此对某一弱酸来说，其溶液越稀，H越大，PH越小；15在100ML20MOL/L醋酸钠和100ML10MOL/L盐酸混合的溶液中再加入1ML10MOL/L的NAOH溶液PH值不会产生明显变化；16酸碱反应终点后溶液的PH值呈中性；17查得HNO2的KA724104,所以解离反应HNO2HNO2，根据RGMRTLNK,可得RGM0，因此上述解离反应不能进行。18在计算由共轭酸碱对组成的缓冲溶液PH值时，有如下两式可选用123IIIKPHPKALGC酸/C碱或POHPKBLGC碱/C酸；但在应用上述公式时应注意，这两个公式不能用于同一种溶液；19在PBI2饱和溶液中加入少量PBNO32固体，将会发现有黄色沉淀生成，这是因为PBNO32的存在使PBI2溶解降低而形成沉淀。二、选择题1100MLPH200的（CH102）某强电解质溶液和等体积PH1300的强电解溶液COH101混合PPH与下列数据最近的是A75B1265C1295D652已知H3ASO4的逐级解离常数分别为则HASO42离子的值及其共轭酸为3实验测得100ML001MOL/LNANO2水溶液的PH80，则HNO2的KA0值为A1012B1010C108D1044浓度均为01MOL/L的HCL和H2C2O4混合溶液中HC2O4、C2O42离子浓度与下列数据最接近的是已知H2C2O4的解离常数可查表A0054,0054B0054,125103C0029,125103D0029,1211055欲配制500MLPH50的缓冲溶液，下列混合溶液中最适宜的是AHACNAACBNH3H2ONH4CLCCO2NAHCO3DNAH2PO4NA2HPO46PBSO4S在1升含有相同摩尔数的下列各物质溶液中溶解度最大的是APBNO32BNA2SO4CNH4ACDCASO47在BASO4饱和溶液中加入少量BACL2稀溶液，产生BASO4沉淀，若以_表示BASO4的溶度积常数，则平衡后溶液中8某氢氧化物MOH2溶于NH4CL溶液的反应式为MOH22NH4M22NH32H2O若以表示MOH2的溶度积常数，表示NH3的碱常数，则该溶解反应的平衡常数为