第三章 溶液中的离子平衡1(9次).doc新.doc

第三章 溶液中离子平衡第一节 弱酸、弱碱溶液一、酸碱电离平衡1 弱酸弱碱的电离平衡（Ka 、Kb 、 的概念）。对于HAcDH+AcKaH+ AcHAc 为离子或分子的相对浓度，意义是CB/C ，相对浓度是不带单位的。对于NH3+H2ODNH4+OH Kb NH4+ OHNH3 H2O的浓度可看作常数项2 水的离子积常数Kw纯水H2O D H+OH Kw H+ OH，在一定温度下Kw 1014 H+ OH1014lg H+ OH14lg H+lg OH14 PH+POH14二、酸碱质子理论1923，丹麦化学家布朗斯特和英国化学家劳莱提出酸碱质子理论。凡能给出质子的物质都是酸，凡能接受质子的物质都是碱。酸和碱的共轭关系为HBD H+ + B HB称为B的共轭酸，B称为HB的共轭碱，HBB称为共轭酸碱对，如HAcDH+Ac HAc叫做Ac的共轭酸，Ac称为HAc的共轭碱，HAcAc称为共轭酸碱对。又如NH4+D NH3+ H+ NH4+叫NH3的共轭酸，NH3称为NH4+的共轭碱，NH4+称为NH3共轭酸碱对。对于共轭酸碱对而言，有KaKb Kw Ka代表HB的解离平衡常数lg KaKb lg Kw Kb代表B的解离平衡常数 P Ka +P Kb 14 Kw 代表水的离子积常数对于酸和碱的反应，实际上就是质子的传递过程如：H2O + NH3 D OH + NH4+ 酸1 碱1 碱2 酸2 H2O + HCl D H3O+ + Cl碱酸酸碱酸是碱的共轭酸，碱是酸的共轭碱，它们是共轭酸碱对。了解酸碱质子理论，我们就能了解为什么HCl在H2O中可以完全电离，而HAc在水中不能完全电离。H2O + HCl D H3O+ + Cl强碱 强酸 弱酸 弱碱反应从强到弱可以进行完全，而HAc + H2O D H3O+ +Ac弱酸 弱碱 强酸 强碱反应从弱到强不能进行完全因而有电离度这一概念出现。归纳：（1）对于一元弱酸、弱碱的解离平衡 AB D A + + B始 C 0 0变 Ca Ca Ca衡 C(1-a) Ca Caa叫电离度,指已电离部分与未电离前的总量之比.Ki (Ca)(Ca)C(1-a)Ca21a对于弱酸而言,A相当于H+；对于弱碱而言，B相当于OHa5%时，1-a1，则a= Ki / C如果Ki /C10-4 对于一元弱酸H+ CKa 对于一元弱碱OH- CKb (2)对于多元弱酸的解离平衡多元弱酸是分级解离的,其酸性主要由第一步解离所决定例如：H2S DH+HS- Ka1 H+HSH2S HS-D H+S2- Ka2 H+S2HS-根据多重平衡规则 H2SD2H+S2 Ka H+2S2-H2SKa1 Ka2设H2SC，则有H+HS- CKa1 S2Ka2例：(1)0.10moldm3HCN溶液(KHCN 4.931010)解：KHCNC4.9310100.104.93109104 可用一元弱酸简化式进行计算H+ CKa(HCN) 0.104.9310107.02106 moldm3PHlgH+6lg7.025.15(2) 0.10moldm3一氯乙酸（K ClCH2COOH1.40103）解：K ClCH2COOHC1.401030.11.4010104不能用一元弱酸简化式进行计算ClCH2COOHDClCH2COOH+始 0.10 0 0变 0.10a 0.10a 0.10a衡 0.10(1- a) 0.10a 0.10a(0.10)2a20.10(1- a) 1.40103 a2+0.014 a-0.014ab b24ac 2a 11.1%(3) 0.10moldm3H2SO4溶液(K HSO41.2010)解：H2SO4第一步完全解离，故H+HSO40.10moldm3H2SO4D H+HSO4HSO4D H+SO4 K HSO4C1.2103104 不能用简化式进行计算HSO4D H+SO40.10.1（0.1）0.11.2010 X9.8103 moldm3C H+0.10+9.81030.11 moldm3PHlgH+lg0.110.96 三、同离子效应与缓冲溶液同离子效应例1（学生做）计算浓度为0.10 moldm3的HAc溶液中H+离子浓度, HAc的电离度?(Ka (HAc)1.76105)解：Ka (HAc)C1.761050.11.76104104 不能用简化式进行计算 HAc D H+ Ac始 0.10 0 0变 0.10 a 0.10 a 0.10 a衡 0.10(1a) 0.10 a 0.10 aKa (HAc)(0.10 a)20.10(1a)1.761051aa1.33% H+1.33103 例2若向浓度为0.10 moldm3的HAc溶液中加入固体NaAc，使NaAc的浓度达到0.10 moldm3（设溶液的体积不变），求该溶液中H+离子浓度, HAc的电离度？解：设加入NaAc后，氢离子浓度为moldm3HAc D H+ AcNaAcNaAc始0.10 0 0.10 0.10 0.10 0.10变 X X X衡 0.10X X 0.10+XH+AcHAc（0.10+X）X0.10X 1.76105Ka (HAc)很小，（0.10+X）0.100.10X0.101.76105C H+1.76105 moldm3a1.761050.10100%0.0176%同例1比，同学们发现了什么？2缓冲溶液(1) 定义：由弱酸、弱碱与它们的共轭碱、共轭酸组成的混合溶液，它的特点是加入少量的酸或碱，溶液的PH值基本保持不变。(2) 原理： HAc D H+ Ac加入NaAc NaAcNaAc使HAc D H+ Ac大量大量由于同离子效应，H+很小。 加入少量酸，H+升高，使反应左移，使更多的H+可以和Ac结合生成，使溶液PH值保持不变。 加入少量碱，H+降低，使反应右移，HAc生成H+，使H+保持稳定，PH值得以保持不变。虽然在移动过程中，HAc和Ac会有所改变，但由于浓度较大，可将变化忽略不计。(3) 缓冲溶液的缓冲范围和能力范围一般在（PKa1）或（PKb1）范围内。HAcNaAc缓冲范围是（4.751）即PH3.755.75之间重点：(4)缓冲溶液PH值的计算(应用) 对于弱酸及其盐构成的缓冲溶液 H+Ka酸盐PHP Ka lg酸盐 对于弱碱及其盐构成的缓冲溶液 OHKb 碱盐 POHKb碱盐PH14POH14Kblg碱盐 注意： 在今后计算溶液的PH值时,应先区分是单一的酸或碱,或是有同离子效应或是缓冲溶液；在选择具有一定PH值的缓冲溶液时，应当选用Pka 或PKb 接近或等于该PH值的缓冲对。例1：试配制一种缓冲液，能维持PH10.25左右。PH10.25为碱性,应选择合适的弱碱PH(14Kb ) 1Kb (1410.25) 12.754.75之间NH3H2O的Kb 4.75选用NH3H2ONH4Cl共轭酸碱对,假定配1 dm3缓冲溶液,所用的NH3H2O配成浓度为1.0 moldm3,加入后,溶液的体积变化忽略不计PH14.0Kb lg碱盐10.2514.04.75lg1/盐lg1/盐1.0盐0.10 moldm3CNH4Cl0.10 moldm3V缓1 dm3要配1 dm3 PH10.25左右的缓冲液,需要在浓度为1.0 moldm3体积为1 dm3的氨水中,加入0.1 mol的NH4Cl固体。例2：将0.20moldm3的HF和0.20 moldm3的NH4F溶液等量混合,计算所得溶液的PH值和HF的解离度。(KHF 3.53104)解：等量混合后,浓度各减小一半,均为0.10 moldm3,设已解离的HF浓度为XHF D H F 始 0.10 0 0.10衡 0.10X X 0.10KHF H+FHF（0.10）X0.10X3.53104KHF 很小，且有同离子效应X一定很小，0.10+X0.100.10X0.10X3.53104PHlgX4lg3.5340.553.45aHF3.531040.1100%0.353%另解：HFNH4F为缓冲溶液HKa酸盐3.531040.10.13.53104PHlgH 4lg3.5340.553.45aHF3.531040.1100%0.353%例3：欲配制0.250 Kg PH5.00的缓冲溶液,需在0.125 Kg浓度为1.0molKg -1的NaAc溶液中加入浓度为6.0molKg-1的HAc和H2O各多少千克?( Ka(HAc)1.74105)解：PHP Ka lg酸盐5.00lg（1.74105）lg6X/0.125/Vlg6X0.1250.24 X 0.012 Kgm(H2O) 0.250.1250.0120.113 Kg四、水解平衡1盐类水解作用的实质是盐类的离子与水所电离出来的H离子或OH离子作用,生成弱酸或弱碱,从而破坏了水的电离平衡,并使溶液的PH值发生变化,如NaAc溶于水(强碱弱酸盐) NaAcH2ODHAcNaOHAcH2ODHAcOH定义HAcOHAch 叫做NaAc的水解平衡常数。NaAc的水解平衡由两个平衡组成 KwH2OD H OH AcH D HAc h HAcOHAcHAcOHHAcH HAcAcH OHH1Ka Kw KwKa 又如NH4Cl溶于水(强酸弱碱盐) NH4Cl H2O DNH3H2O HCl即NH4 H2OD NH3H2O H定义：h NH3H2OHNH4NH3H2OHOHNH4OHKwKb又如NH4Ac溶于水(弱酸弱碱盐) NH4AcH2O D HAc NH3H2O 大家自己导一下,看h 等于什么? h HAcNH3H2ONH4AcNH3H2O/ NH4OH HAc/HAc HOHKwKa Kb定义：h(水解度)已水解盐的浓度盐的其始浓度100%对于Na2CO3，FeCl3一些由多元弱酸或多元弱碱生成的盐，进行分级水解CO32H2ODHCO3OHHCO3H2OD H2CO3OH一级水解常数往往大于二级水解常数，在计算PH值时，只需考虑第一级水解的结果。如三级水解，其中一、二级水解常数相差不大，则要将二级水解考虑在内。2水解平衡移动的应用（1）在电镀工业中，往往需往电镀液中加入NaCN，而NaCN易水解生成剧毒物HCN。NaCN2DHCNNaOH我们在电镀液中加入NaOH或KOH来增大碱的浓度，抑制NaCN的水解。（2）配制SnCl2时，应先加少许盐酸使SnCl2溶解，然后再加水稀释。SnCl22DSn（OH）ClHCl作业：(1)100ml0.10 molL1氨水中加入2.0g氯化铵,溶液的PH值为多少?解：NH4Cl2.0/53.50.100.37NH3与NH4形成缓冲溶液PH14Kb lg0.100.37144.76(0.57)8.67(2) 0.10 molL1 HCl与0.20 molL1 NH3溶液等体积混合解：等体积混合后HCl0.05 NH30.10 HClNH3NH4Cl始 0.05 0.10 0衡 0 0.05 0.05 PH14P Kb lgNH3/ NH4 144.76lg0.05/0.05 9.24(3)50ml0.10molL-1 HAc与20 ml0.10molL-1NaOH溶液混合解：混合后 HAc500.10(50+20)0.071NaOH200.10(5