弱电解质的解离反应.ppt

第二节弱电解质的解离反应 无机化学多媒体电子教案 第三章 酸碱反应和沉淀反应 第二节 弱电解质的解离反应 2019/1/8 3-2-1 解离平衡和解离常数 3-2-1 解离平衡和解离常数 一元弱酸 HA(aq) H+(aq) + A-(aq) 弱电解质在水溶液中部分解离，存在解离平衡。 c(H+)/c c(A-)/c c(HA)/c Ki (HA)= c(H+)c(A-) c(HA) 简化为Ki (HA)= 解离平衡 Ki 标准解离常数 Ka 、Kb分别表示弱酸、弱碱标准解 离常数 2019/1/8 Ki 越小,弱电解质解离越困难,电解质越弱。 弱电解质：一般Ki 10-4 中强电解质：Ki =10-210-3 解离常数 Ki 可表示弱电解质解离程度大小。 Ki 与浓度无关，与温度有关。 由于温度对Ki 影响不大，一般可不考虑 其影响。 2019/1/8 例 试计算298.15K、标准态下Ka(HOAc)值。 解： HOAc H+ + OAc- rGm/(kJmol-1) -396.46 0 -369.31 rGm=(-369.31)-(-396.46)kJmol-1 =27.15 kJmol-1 -rGm -27.151000 RT 8.314298.15 ln K = = = -10.95 Ka (HOAc)=1.810-5 2019/1/8 3-2-2解离度和稀释定律 3-2-2 解离度和稀释定律 解离度 解离部分弱电解质浓度 未解离前弱电解质浓度 解离度() 100% 解离度可表示弱电解质解离程度的大小 在温度、浓度相同条件下, 越小，电解质越弱。 2019/1/8 稀释定律 一元弱酸 HA(aq) H+(aq) + A-(aq) c(H+) c(HA) c(H+)/c c(A-)/c c(HA)/c Ka (HA)= =( ) 2 c 1- c Ki ( )2 c c Ki c/c 若(c/c )/Ki 500, 1-1 Ki 与都能说明弱电解质的解离程度； 但与c有关，Ki 与c无关。 2019/1/8 3-2-3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度 计算 3-2-3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算 若Ki Kw , c(molL-1)不很小,可忽略水的解离。 一元弱酸溶液中c(H+)的计算 一元弱电解质溶液中离子浓度的计算 一元弱酸 HA H+ + A- 若(c/c )/Ka 500, c(H+) c, c-c(H+)c Ka c(H+)/c 2 c2(H+) c- c(H+)/c cc c(H+) (cc )Ka pH= -lg = pKa + p( ) c(H+) 1 c c 2 c 2019/1/8 3-2-3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算 一元弱碱溶液中c(H+)的计算 c(OH-) c pOH= -lg 一元弱碱 BOH B+ + OH- 同理 c(OH-)(cc )Kb c(OH-) c pH=14 -lg 2019/1/8 例 计算0.100molL-1氨水溶液中的c(OH -)、pH和氨水的解离度。 解： NH3H2O NH4+ + OH- 平衡浓度/(molL-1) 0.100-x x x c(NH4+)/c c(OH-)/c xx c(BOH)/c 0.100-x Kb= = =1.810-5 (c/c )/Kb(NH3H2O)=0.100/(1.810-5)500 0.100-xx 则 x=1.3410-3 c(OH-)=1.3410-3 molL-1 Kw 1.010-14 c(OH-) 1.3410-3 c(H+)= = molL-1=7.510-12 molL-1 2019/1/8 例 计算0.100molL-1氨水溶液中的 c(OH-)、pH和氨水的解离度。 解： NH3H2O NH4+OH- 平衡浓度/(molL-1) 0.100-x x x 则 x=1.3410-3 c(OH-)=1.3410-3 molL-1 Kw 1.010-14 c(OH-) 1.3410-3 c(H+)= = molL-1=7.510-12 molL-1 pH=-lg(7.510-12)=11.12 c 1.3410-3 c 0.100 = 100%= 100%=1.34% 2019/1/8 3-2-4多元弱酸的分步解 3-2-4 多元弱酸的分步解离 多元弱酸在水溶液中分步解离 如 H2S H+ + HS- HS- H+ + S2- Ka(1)= =1.110-7 c(H+)/c c(HS-)/c c(H2S)/c Ka(2)= =1.310-13 c(H+)/c c(S2-)/c c(HS-)/c H2S溶液中的c(H+)主要决定于第一步解 离的H+，即 c(H+) c(HS-) 多元弱酸的强弱主要取决于Ki(1) 2019/1/8 例 已知常温、常压下H2S的溶解度为 0.10molL-1，计算H2S饱和溶液中c(H+)、 c(S2-)和H2S的解离度。 解： H2S H+ + HS- 平衡浓度/(molL-1) 0.10-x x x Ka(1)= = =1.110-7 c(H+)/c c(HS-)/c xx c(H2S)/c 0.1-x (c/c )/Ka(1)=0.10/(1.110-7)500，0.10-xx x= 1.110-4 c(H+)= 1.110-4 molL-1 2019/1/8 例 已知常温、常压下H2S的溶解度为 0.10molL-1，计算H2S饱和溶液中c(H+)、 c(S2-)和H2S的解离度。 解： H2S H+ + HS- 平衡浓度/(molL-1) 0.10-x x x 因为 Ka(2) Ka(1) 所以 c(HS-) c(H+) Ka(2)= =1.310-13 c(H+)/c c(S2-)/c c(HS-)/c Ki c/c 1.110-7 0.10 = =0.11% c(S2-)= Ka(2)c = 1.310-13 molL-1 二元弱酸溶液中: c(A2-)Ka(2) 2019/1/8 H2S H+ + HS- Ka(1)= c(H+)/c c(HS-)/c c(H2S)/c Ka(2)= c(H+)/c c(S2-)/c c(HS-)/c c(H+)与c(S2-)的关系 HS- H+ + S2- 两式相加 HS- 2H+ + S2- Ka= Ka(1)Ka(2) c(H+)2c(S2-) c(H2S)(c )2 =Ka(1)Ka(2) 常温下, H2S饱和溶液中, c(H2S)=0.10molL-1 调节H2S溶液的酸度，可控制c(S2-)。 c(H+)2c(S2-) = 1.410-21(molL-1)3 2019/1/8 3-2-5 解离平衡的移动 同离子效 应 3-2-5 解离平衡的移动 同离子效应 在弱电解质溶液中，加入含有相同离子 的易溶强电解质，使弱电解质解离度降 低的现象。 如 HOAc H+ + OAc- NaOAc Na+ + OAc- 平衡向左移动 2019/1/8 例 在0.100molL-1NH3H2O溶液中，加入 固体NH4Cl,使其浓度为0.100molL-1，计算 溶液中c(H+)、NH3H2O的解离度。 解： NH3H2O NH4+ + OH- 平衡浓度/(molL-1) 0.100-x 0.100+x x x=1.810-5 c(OH-)=1.810-5 molL-1 Kb= =1.810-5 x(0.100+x) 0.100-x 0.100x 0.100 =1.810-5 因为 (c/c )/Kb=0.100/(1.810-5)500 所以 0.100-x0.100, 0.100+x0.100 2019/1/8 例 在0.100molL-1NH3H2O溶液中，加 入固体NH4Cl, 使其浓度为0.100molL-1， 计算溶液中c(H+)、NH3H2O的解离度。 解： NH3H2O NH4+ + OH- 平衡浓度/(molL-1) 0.100-x 0.100+x x c(OH-)=1.810-5 molL-1 1.010-14 1.810-5 c(H+) = =5.610-10 molL-1 1.810-5 0.100 = 100%=0.018% 未加NH4Cl的0.100molL-1NH3H2O溶液 1.34%,即由于同离子效应，使降低。 利用同离子效应: 可调节溶液的酸碱性; 控制弱酸溶液中酸根离子浓度， 达到离子分离、提纯的目的。 2019/1/8 3-2-6 缓冲溶液 3-2-6 缓冲溶液 缓冲作用：能使溶液pH值基本保持不变的 作用。 缓冲溶液：具有缓冲作用的溶液。 缓冲作用原理：如 HOAc+NaOAc混合液 HOAc H+ + OAc- 大量 极小量 大量 外加适量酸(H)，平衡向左移动 外加适量碱(OH-)，平衡向右移动 NaOAc:抵消H+物质;HOAc:抵消OH-物质。 2019/1/8 常见的缓冲溶液 如弱酸与弱酸盐、弱碱与弱碱盐等混合液， 多元弱酸组成的两种不同酸度的盐混合液。 缓冲溶液pKipH值范围 HOAc-NaOAc4.763.65.6 NH3H2O-NH4Cl4.768.310.3 NaHCO3-Na2CO310.339.211.0 KH2PO4-K2HPO47.205.98.0 H3BO3-Na2B4O79.27.29.2 2019/1/8 缓冲溶液pH值的计算 例 (1)试计算含0.100molL-1HOAc、0.100 molL-1NaOAc溶液的pH值。 解： HOAc H+ + OAc- 平衡浓度/(molL-1) 0.100-x x 0.100+x Ka= =1.810-5 x(0.100+x) 0.100-x 因为 (c/c )/Ka=0.100/(1.810-5)500 所以 0.10-x0.100, 0.100+x0.100 pH=4.74 x=1.810-5 c(H+)=1.810-5 molL-1 =1.810-5 0.100x 0.100 2019/1/8 例 (2) 在含0.100molL-1HOAc、0.100 molL-1NaOAc溶液中加入HCl，使 c(H+)=0.001molL-1，计算溶液的pH值。 HOAc H+ + OAc- Ka= =1.810-5 x(0.099+x) 0. 101-x 平衡浓度/(molL-1) 0.101-x x 0.099+x x=1.810-5 c(H+)1.810-5 molL-1 pH=4.74 =1.810-5 0.099x 0. 101 解: 反应 H+ + OAc- HOAc 0.001 0.001 0.001 HOAc+NaOAc混合溶液能抵抗少量外 来酸的作用，而保持溶液pH值不变。 2019/1/8 例 (3) 在含0.100molL-1HOAc、0.100 molL-1NaOAc溶液中加入NaOH, 使 c(OH-)=0.001molL-1，计算溶液的pH值。 HOAc H+ + OAc- Ka= =1.810-5 x(0.101+x) 0. 099-x 平衡浓度/(molL-1) 0.099-x x 0.101+x x=1.810-5 c(H+)1.810-5 molL-1 pH=4.74 =1.810-5 0.101x 0. 099 解: 反应 OH- + HOAc OAc- + H2O 0.001 0.001 0.001 HOAc+NaOAc混合溶液能抵抗少量外 来碱的作用，而保持溶液pH值不变。 2019/1/8 例 (4) 在含0.10molL-1HOAc、0.10molL-1 NaOAc溶液中加入H2O.使溶液稀释10倍, 计算溶液