第六章电解质溶液ppt课件

1、 第六章第六章 电解质溶液电解质溶液 6-5 6-5 缓冲溶液缓冲溶液第第6 6章章 电解质溶液与离子平衡电解质溶液与离子平衡6-1 6-1 强电解质溶液实际强电解质溶液实际6-2 6-2 酸碱质子实际酸碱质子实际6-3 6-3 水溶液中的质子转移平衡水溶液中的质子转移平衡6-4 6-4 质子转移平衡有关计算及平衡的挪动质子转移平衡有关计算及平衡的挪动 实际上，普通以为：实际上，普通以为：强电解质：解离度强电解质：解离度=100%=100%的电解质的电解质弱电解质：解离度弱电解质：解离度100%100%的电解质的电解质解离度电离度解离度电离度=曾经电离的电解质的量曾经电离的电解质的量电解质的总

2、量电解质的总量强电解质和弱电解质的概念强电解质和弱电解质的概念100%6.1 6.1 强电解质溶液实际强电解质溶液实际 几种强电解质的表观解离度几种强电解质的表观解离度(0.10molL-1, 298(0.10molL-1, 298K)K)电解质电解质 KCl HCl HNO3 H2SO4 NaOH Ba(OH)2 ZnSO4 KCl HCl HNO3 H2SO4 NaOH Ba(OH)2 ZnSO4 (%) 86 92 92 61 (%) 86 92 92 61 91 81 4091 81 40 6.1.1 离子相互作用实际离子相互作用实际1.1.强电解质在水中完全解离强电解质在水中完全解离

3、2.2.阴、阳阴、阳“离子氛离子氛(ion atmosphere)(ion atmosphere)相互牵制，相互牵制，离子运动不完全自在离子运动不完全自在-+-阴离子阴离子“氛氛+-阳离子阳离子“氛氛 ALL RIGHTS RESERVED 电导实验与离子氛景象6.1 6.1 强电解质溶液实际强电解质溶液实际 离子氛的存在使得自在离子浓度下降离子氛的存在使得自在离子浓度下降 解离度解离度 100% 100% 称为表观解离度称为表观解离度几种强电解质的表观解离度几种强电解质的表观解离度(0.10molL-1, 298(0.10molL-1, 298K)K)电解质电解质 KCl HCl HNO3

4、H2SO4 NaOH Ba(OH)2 ZnSO4 KCl HCl HNO3 H2SO4 NaOH Ba(OH)2 ZnSO4 (%) 86 92 92 61 (%) 86 92 92 61 91 81 4091 81 40 总结：强电解质的总结：强电解质的“解离度解离度 100% 100%的缘的缘由和弱电解质不同。由和弱电解质不同。前者是由于溶液中阴阳离子相互的吸引力使前者是由于溶液中阴阳离子相互的吸引力使得离子迁移速度减慢而引起的未完全电离的得离子迁移速度减慢而引起的未完全电离的假象；所以称为表观解离度。假象；所以称为表观解离度。后者那么真实地反映了弱电解质在水中部分后者那么真实地反映了弱电

5、解质在水中部分电离的情况。电离的情况。6.1 6.1 强电解质溶液实际强电解质溶液实际 1. 1. 活度活度：离子的有效浓：离子的有效浓度度2. 2. 活度系数活度系数 1 500 H+= 10. 0101.74-5=1.3210-3(molL-1) 【例】计算【例】计算0.10molL-1NH4Cl0.10molL-1NH4Cl溶液的溶液的pHpH值。知值。知NH3NH3的的Kb=1.77Kb=1.7710-510-5。解：解： NH4Cl NH4Cl在水溶液中完全解离为在水溶液中完全解离为NH4+NH4+和和Cl-Cl-，浓度，浓度均为均为0.10molL-10.10molL-1。Cl-C

6、l-为极弱的碱为极弱的碱, ,故对溶液酸故对溶液酸碱性影响极小碱性影响极小, ,通常可以忽略不计。而通常可以忽略不计。而NH4+NH4+是弱酸。是弱酸。/Ka= 101059. 510. 0500 H+= 10. 01059. 510=7.48 10-6(molL-1)pH=-lg7.48 10-6=5.13NH4+的105.56 10wabKKK 同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应1. 同离子效应同离子效应在弱电解质溶液中参与含有一样离子的强电解质，将使在弱电解质溶液中参与含有一样离子的强电解质，将使弱电解质离解度下降的景象，称为同离子效应。弱电解质离解度下降的景象，称为同离子效应。 pH

7、 OH- pH OH- 0.10 molL-1NH3H2O + 酚酞酚酞 红红 少量少量NH4Cl (s)颜色变浅颜色变浅如：如： 如：如：HAc - NaAcHAc - NaAcHAc H+ + Ac-NaAc Na+ + Ac- Ac- 平衡向左挪动， 。解释：解释：平衡挪动原理平衡挪动原理 设设HAcHAc和和NaAcNaAc的起始浓度分别为的起始浓度分别为cHAccHAc、cNaAccNaAc平衡时平衡时H+=molLH+=molL-1-1HAc H+ + Ac- NaAc Na+ + Ac-那么平衡时那么平衡时 Ac- = (cNaAc+) Ac- = (cNaAc+) HAc =

8、(cHAc )HAc = (cHAc )HAcAcHaKaaHAcH Ac cKKcHAcNaAc 【例】计算【例】计算0.10molL-1HAc0.10molL-1HAc溶液的溶液的H+H+和解离度。假设和解离度。假设在在1L1L该溶液中参与该溶液中参与0.10molNaAc0.10molNaAc，那么溶液中，那么溶液中H+H+和和HAcHAc的的解离度各为多少解离度各为多少? ?知知HAcHAc的的Ka=1.74Ka=1.7410-510-5。解：解：%0176. 0%33. 1%10010. 01033. 1231)Lmol(1033. 110. 010761H135a1cK)Lmol(

9、1076. 110. 010. 01076. 1H155NaAcHAca2ccK 盐效应盐效应 在弱电解质溶液中参与不含一样离子的强电解在弱电解质溶液中参与不含一样离子的强电解质，将使弱电解质的离解度略有增大的景象。质，将使弱电解质的离解度略有增大的景象。如：如： 0.10molL-1 HAc 0.10molL-1 HAc =1.33% =1.33% + 0.10molL-1 NaCl + 0.10molL-1 NaCl =1.70% =1.70%解释：用活度的概念解释：用活度的概念 留意：留意： 在发生同离子效应的同时,也存在着盐效应。二者结果正好相反，但同离子效应远远超越盐效应。所以通常情

10、况下,可以忽略盐效应。在普通计算中,也可不予思索。 一元弱碱溶液一元弱碱溶液NH3NH4OHH2O+OHOH1OHNHOHNH22234bccKcKKKb2bb42OHbb/500OH cKKc若则 【例】计算【例】计算0.10molL-1NaAc0.10molL-1NaAc溶液的溶液的pHpH值。知值。知HAcHAc的的Ka=1.74Ka=1.7410-510-5。 解：解：10514,awAcb,1068. 51076. 1100 . 1HAcKKKc / Kb 5001610bLmol1054. 710. 01068. 5OHcK88. 8)1054. 7lg(14pOH14pH6 多元

11、弱酸溶液多元弱酸溶液能释放出多个质子的酸称为多元弱酸能释放出多个质子的酸称为多元弱酸 如：如：H2S+H2OH3O+ + HS-SHHSH21aK=8.9110-8 HS-+ H2OH3O+ + S2-2aK=HSSH2=1.1210-12 1aK2aK 任何多元弱酸中：321aaaKKK离解特点：部分解离共性；离解特点：部分解离共性； 分步解离，以第一步为主个性。分步解离，以第一步为主个性。 【例】计算【例】计算0.10molL-1H2S0.10molL-1H2S溶液中的溶液中的H+H+、HS-HS-及及S2-S2-。知。知Ka1=8.91Ka1=8.91 10-8 10-8，Ka2=1.1

12、2Ka2=1.12 10-12 10-12。 解：设H+=molL-1，并忽略第二步解离H2SH+HS-平衡浓度/molL-1 0.10- 822a1091.810.0SHHSH1xxK一元弱酸的近似公式：H+ HS-cKa1=10. 01091. 88=9.4410-5molL-1 HS-H+ + S2-平衡浓度平衡浓度/molL-1 y/molL-1 y设设S2-=y molL-1 HSSH2a2K S2- Ka2 = 1.1 S2- Ka2 = 1.110-12 (molL10-12 (molL-1-1 结论：结论：cK1aH 二元弱酸二元弱酸 H2A A2-Ka H2A A2-Ka2

13、2 多元弱碱溶液多元弱碱溶液可以接受多个质子的碱称为多元碱可以接受多个质子的碱称为多元碱, ,例如例如CO32-CO32-、S2-S2-、PO43-PO43-等等. . 如：如：CO32-+ H2OHCO3-+ OH-HCO3-+ H2OH2CO3+ OH-1bK2aK=Kw 1bK=Kw/ 2aK=1.0010-14/(4.6810-11)=2.1410-4 2bK=Kw/ 1aK=1.0010-14/(4.4710-7)=2.2410-81bK2bK以第一步质子转移平衡为主以第一步质子转移平衡为主 【例】计算【例】计算0.100molL-1Na2CO30.100molL-1Na2CO3溶液

14、的溶液的pHpH值值解：解：121bbb40.100/5625001.78 10KKc K)Lmol(1022. 410. 01078. 1OH134b1cKpOH = 3lg4.22= 2.37pH = 14.002.37 = 11.63 【例】计算【例】计算H+H+为为0.3molL-10.3molL-1的环境下，的环境下，H2CO3 H2CO3 饱和溶饱和溶液中液中CO32-CO32-的浓度为多少？知的浓度为多少？知H2CO3H2CO3的浓度为的浓度为0.040molL-0.040molL-1 1解：解：2231223aaCOHKKKH CO21223123220.0400.3aaaaK

15、KH COKKCOH 6-4 6-4 缓冲溶液缓冲溶液6.4.5 6.4.5 缓冲溶液在医学上的意义缓冲溶液在医学上的意义6.4.1 6.4.1 缓冲溶液的根本概念缓冲溶液的根本概念6.4.2 6.4.2 缓冲溶液缓冲溶液pHpH值的计算值的计算6.4.3 6.4.3 缓冲容量缓冲容量6.4.4 6.4.4 缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制 6.4.1 6.4.1 缓冲溶液的根本概念缓冲溶液的根本概念可以抵抗外加少量酸、碱和水的稀释可以抵抗外加少量酸、碱和水的稀释, ,而本身而本身pHpH值不发生值不发生显著变化的作用称为缓冲作用显著变化的作用称为缓冲作用, ,具有缓冲作用的溶液称为具有缓冲作用的

16、溶液称为缓冲溶液。缓冲溶液。4.1.1缓冲作用缓冲作用1.0L 1.0L 纯水或溶液纯水或溶液原原pHpH加入加入0.10mol HCl0.10mol HClpH pHpH pH加入加入0.10mol NaO0.10mol NaOH HpH pHpH pHH H2 2O O7 72 52 512 512 50.1molL0.1molL-1 -1 NaClNaCl7 73 53 512 512 51.0L 0.1molL1.0L 0.1molL-1-1HAc-NaHAc-NaAcAc4.754.754.67 0.084.67 0.084.83 0.084.83 0.08 6.4.1.2 6.4.

17、1.2 缓冲溶液的组成缓冲溶液的组成 组成特点：组成特点： 酸式盐酸式盐 + 次级盐次级盐 NaHCO3Na2CO3 NaH2PO4Na2HPO4 弱酸弱酸 + 弱酸盐弱酸盐 HAcNaAc H2CO3NaHCO3 弱碱弱碱 + 弱碱盐弱碱盐 NH3NH4Cl 均含共轭酸碱对均含共轭酸碱对抗酸成分抗酸成分 + 抗碱成分抗碱成分缓冲对系缓冲对系 在含有在含有HAc的的NaAc的溶液中存在以下解离过程的溶液中存在以下解离过程: HAc H+ + Ac-NaAc Na+ + Ac-NaAc完全解离，由于同离子效应，降低了完全解离，由于同离子效应，降低了HAc的的解离度，这时解离度，这时HAc和和Ac

18、-都较大，而且存在着都较大，而且存在着HAc解离平衡。解离平衡。当参与少量当参与少量H+时，时，H+离子和溶液中的离子和溶液中的Ac-结合生结合生成成HAc，使解离平衡向左挪动，到达新平衡时，使解离平衡向左挪动，到达新平衡时H+离子离子浓度不会显著添加；浓度不会显著添加；假设在上述溶液中参与少量的碱，添加的假设在上述溶液中参与少量的碱，添加的OH-与与溶液中的溶液中的H+离子结合为水，这时离子结合为水，这时HAc的解离平衡向右的解离平衡向右挪动，以补充挪动，以补充H+离子的减少。离子的减少。缓冲才干是有限的，只是少量酸碱。缓冲才干是有限的，只是少量酸碱。6.4.1.3 6.4.1.3 缓冲溶液

19、的作用机制缓冲溶液的作用机制 加少量加少量OH-: OH-: 大量大量HAc+ OH-Ac- +H2O HAc+ OH-Ac- +H2O HAc HAc略略 Ac- Ac-略略 H+ H+略略HAcNaAc体系体系HAc H+ + Ac-NaAc Na+ + Ac- H+不大不大HAc及及Ac- 较大较大AcHAcHa K加少量加少量H+: H+: 大量大量Ac- + H+ HAc Ac- + H+ HAc HAc HAc略略 Ac- Ac-略略 H+H+略略加少量水加少量水: HAc/ Ac- : HAc/ Ac- 根本不变根本不变 6.4.2 6.4.2 缓冲溶液缓冲溶液 pH pH 值的

20、计算值的计算6.4.2.1 缓冲公式亨缓冲公式亨-哈公式哈公式)缓冲体系缓冲体系 HB MB：HB + H2O H3O+ + B-BHBHa KBHBaHccKHBBaHBBalgppHlgppHnnKccK或 例例6.4-1 将将0.10 molL-1的的 NaH2PO4 溶液溶液 10.0 ml 和和 0.20 molL-1的的Na2HPO4 溶液溶液 1.0 ml 混合，计混合，计算该混合液的算该混合液的 pH 值。值。解：解： H2PO4- H+ + HPO42-51. 60 .1010. 00 . 120. 0lg21. 7)PO(H)(HPOlgpPOHHPOlgppH4224a4

21、224a22nnKK ALL RIGHTS RESERVED 例例6.4-2 将将 0.10 molL-1 盐酸溶液盐酸溶液 100 ml 与与 400 ml 0.10 molL-1 氨水溶液相混合，求混氨水溶液相混合，求混合后溶液的合后溶液的 pH 值知值知NH3 的的 K b = 1.76 10-5。)mmol(3010. 010010. 04003NHn解：解：NH3 + H+ NH4+mmol)(1010. 01004NHn10514bwNH, a1068. 51076. 11000. 14KKK73. 93010lg25. 9lgppHa酸碱nnK 6.4.3 6.4.3 缓冲容量缓

22、冲容量4.3.1 缓冲容量缓冲容量pHVnn ：1L缓冲溶液中参与强酸缓冲溶液中参与强酸 或强碱的物质的量或强碱的物质的量 (mol)pH : 参与强酸或强碱后参与强酸或强碱后 溶液溶液pH的变化值的变化值 不同缓冲比不同缓冲比(共轭碱共轭碱/共轭酸共轭酸时的缓冲容量时的缓冲容量(总总0.10 molL-1):溶溶 液液1 12 23 34 45 5V VNaAcNaAc/ /V VHAcHAc1/9.1/9.1/31/31/11/13/13/19/19/1pHpH3.803.80 4.274.27 4.754.75 5.235.23 5.705.70加酸（或加碱加酸（或加碱）后的）后的pHp

23、H值值3.633.63 4.204.20 4.804.80 5.375.37 5.875.87| |pH|pH|0.170.17 0.070.07 0.050.05 0.070.07 0.170.17缓冲容量缓冲容量 0.020.02 0.040.04 0.060.06 0.040.04 0.020.02 135791113abcdefpH0.080.020.040.060.10a. HCl b. 0.2 mol -1 HAc + NaOH c. 0.1 mol L -1 HAc + NaOHd. 0.05 mol L -1 KH2PO4+NaOH e. 0.05 mol L -1 H3BO3

24、+NaOH f. NaOH.L 4.3.2 影响缓冲容量的要素影响缓冲容量的要素1. 缓冲比一定时，缓冲比一定时，c总越大，缓冲才干越强。总越大，缓冲才干越强。2. c总一定时，缓冲比总一定时，缓冲比= 1，缓冲才干最强。，缓冲才干最强。3. 缓冲范围：缓冲范围： pKa 1 pH pKa 1 解解: 75. 40 . 520. 00 . 520. 0lg75. 4lgppHHAcAca0nnK 参与强碱后：参与强碱后： )mmol(03. 110. 030. 020. 00 . 5Acn)mmol(97. 010. 030. 020. 00 . 5HAcn78. 497. 003. 1lg7

25、5. 4pH1 6.4.4 6.4.4 缓冲溶液的配制缓冲溶液的配制4.4.1 缓冲溶液的配置原那么及方法缓冲溶液的配置原那么及方法 选择缓冲对选择缓冲对 pH pKa或或pOH pKb 同时思索配伍忌讳，无干扰反响发生。同时思索配伍忌讳，无干扰反响发生。 控制缓冲对的总浓度，控制缓冲对的总浓度，c总总 = 0.050.2 molL-1 缓冲容量缓冲容量 = 0.02 0.1 molL-1 pH-1 计算所需缓冲对物质的量。计算所需缓冲对物质的量。 4. pH值校正。值校正。 配制配制采用一样浓度的弱酸及其共轭碱溶液按采用一样浓度的弱酸及其共轭碱溶液按一定的体积比混合。一定的体积比混合。HBB

26、HBlgppHVVK 解：选用解：选用0.10 molL-1HAc - 0.10 molL-1Na0.10 molL-1HAc - 0.10 molL-1NaAcAc 设需设需HAcmlHAcml，那么，那么NaAcNaAc为为100 -100 -mlml xx)100(lg75. 400. 5 VHAc= 36(ml) VNaAc= 100 - 64 (ml)HBBHBlgppHVVK 6.4.4.2 6.4.4.2 常用缓冲溶液常用缓冲溶液pH标准缓冲溶液标准pH饱和酒石酸氢钾(0.034 molL-1) 3.557 0.05 molL-1邻苯二甲酸氢钾 4.008 0.025 molL-1KH2PO40.025 molL-1Na2HPO4 6.865 0.00869 molL-1KH2PO40.03043 molL-1Na2HPO4 7.413 0.01 molL-硼砂 9.180 常用的规范缓冲溶液的常用的规范缓冲溶液的pH(298K)1.规范缓冲溶液规范缓冲溶液酸度计在运用前，必需用规范缓冲溶酸度计在运用前，必需用规范缓冲溶液校正仪器。液校正仪器。 2.适用缓冲溶液适用缓冲溶液普通常用缓冲系无需计算，可查阅化学手册及普通常用缓冲系无需计算，可查阅化学手册及生物化学手册。生物培育液所需缓