1、水溶液 (4).ppt

第三章物质在水溶液中的行为 第一节水溶液 水是自然界里含量最丰富的溶剂之一 它能或多或少地溶解地球上存在的各种物质 我们周围进行的各种过程中 水溶液起着十分重要的行为的作用 在工农业生产和科学研究中 许多重要的化学反应需要在水溶液中进行 而水溶液中的化学反应涉及到许多问题 如 物质在水中会与水发生怎样的相互作用等等 要弄清楚这些问题 需要掌握本章的知识 即物质在水溶液中的行为 联想 质疑 酸 碱 盐的水溶液能导电 纯水能导电吗 有人测量了经过28次蒸馏的水的电导值 结果不为零 且进一步测得在25 时 1L纯水中只有1 10 7molH2O电离 因此纯水中 H 和 OH 各等于1 10 7mol L 一 水的电离 精确的实验证明 纯水能微弱地电离 生成自由移动的H 和OH 所以水是一种极弱的电解质 水的电离是水分子和水分子相互作用发生的 水的电离是一个可逆的过程 在一定温度下可以达到电离平衡 其过程遵循化学平衡移动原理 电离平衡常数为 变形为 K H2O H OH 在一定温度下 K H2O 是常数 则 H OH 也为常数 KW H OH KW叫水的离子积常数 简称水的离子积 不同温度下水的离子积常数 分析上表数据可得出怎样的结论 KW只与温度有关 温度越高 KW越大 观察与思考 根据平衡移动原理分析影响水的电离平衡的因素有哪些 温度 水的电离是吸热的 升高温度 有利于水的电离 水的离子积增大 外来的酸 碱 部分盐及活泼金属对水的电离平衡也有影响 常温下分析 影响水电离的因素 1 升高温度 电离过程是一个吸热过程 促进水的电离 水的离子积增大 2 加入酸或碱 抑制水的电离 Kw不变 1 纯水中加入酸或碱是否影响水的离子积 2 水溶液中KW中的 H OH 是指溶液中的 H OH 还是指水电离产生的 H OH 1 Kw只随温度变化 温度升高则Kw增大 若没有指明温度 通常是指在25 时 即认为Kw 1 10 14 mol L 2 2 水的离子积是水电离平衡时的性质 它不仅适用于纯水 也适用于任何酸 碱 盐的稀溶液 即稀水溶液中的 H 与 OH 的乘积是一个常数 3 不管任何稀的水溶液中 水电离产生的 H 和水电离产生的 OH 一定相等 注意 例1 某温度下 纯水的H 浓度为5 0 10 7mol L 则OH 的浓度为 水的离子积是 2 室温下 把1mL1mol L的硫酸加水稀释成2L溶液 在此溶液中有水电离产生的H 其浓度接近于 A1 0 10 4mol LB1 0 10 8mol LC1 0 10 11mol LD1 0 10 10mol L 5 0 10 7mol L 2 5 10 13 mol L 2 C 相关知识回顾 电解质与非电解质电解质 在水溶液或熔融状态下能够导电的化合物 非电解质 在水溶液或熔融状态下不能导电的化合物 下列哪些是电解质 哪些是非电解质 NaClKNO3溶液Cl2熔融KNO3盐酸CuCO2NH3 注意事项 1 电解质和非电解质都是化合物 单质既不是电解质也不是非电解质 2 在水溶液里能够导电或熔融状态下能够导电 两个条件中只要具备一个的化合物即称为电解质 不需两个条件同事具备 3 在水溶液或熔融状态时 化合物本身电离出自由移动的离子而导电时 才是电解质 4 电解质溶液的导电能力由自由移动的离子浓度与离子所带电荷数决定 5 电解质不一定导电 导电物质不一定是电解质 非电解质不导电 但不导电的物质不一定是非电解质 观察 思考 强 弱 强 弱 亮 暗 亮 暗 1 可溶性电解质溶液为何能导电 2 溶液导电能力取决于什么 以上水溶液导电能力为何不同 溶液导电能力取决于自由移动离子浓度大小和离子所带电荷 二 电解质在水溶液中的存在方式 1 强电解质 在水溶液里能完全电离的电解质 常见的强电解质 强酸 如HCl H2SO4 HNO3等 强碱 如KOH NaOH Ca OH 2 Ba OH 2等 和绝大多数盐 强电解质的电离过程是不可逆的 电离方程式用 如 HCl H Cl 2 弱电解质 在稀的水溶液里部分电离的电解质 常见的弱电解质 弱酸 如CH3COOH H2CO3 H3PO4 HF HCN等 弱碱 如NH3 H2O等 和水以及极少数的盐 弱电解质的电离过程是可逆的 电离方程式用 CH3COOHH CH3COO 1 多元弱酸和多元弱碱的电离 多元弱酸的电离是分步的 如 多元弱碱的电离是一步写 如 2 酸式盐的电离 强酸的酸式盐 在水溶液中的电离 在熔融状态时电离 H2SH HS 主要 HS H S2 次要 Fe OH 3Fe3 3OH 注意 NaHSO4 Na H SO42 NaHSO4 Na HSO4 弱酸的酸式盐 弱酸的酸式盐受热易分解 一般没有融化状态 在水溶液中电离强中有弱 NaHCO3 HCO3 Na HCO3 H CO32 3 溶剂化作用强电解质在稀的水溶液中全部以离子的形态存在 而弱电解质在水溶液中电离的趋势很小 主要是以分子形态存在 HCl和CH3COOH电离情况对比 电解质溶于水后形成的离子或分子并不是单独存在的 而是与水分子相互吸引 相互结合 以 水合离子 或 水合分子 的形态存在 这种溶质分子或离子与溶剂相互吸引的作用叫做溶剂作用 小结 一 水的电离 H2OH OH KW H OH 强电解质 完全电离以水合离子存在弱电解质 不完全电离以水合离子和水合分子存在 二 电解质在水溶液中的存在形态 Kw只随温度变化 它不仅适用于纯水 也适用于任何酸 碱 盐的稀溶液 即稀水溶液中的 H 与 OH 的乘积是一个常数 1 计算250C时 下列溶液中的 H 和 OH 1 0 1mol L的盐酸溶液 2 0 1mol L的Ba OH 2溶液 课堂练习 H 0 1mol L OH Kw H 1 0 10 13mol L OH 0 1 2 0 2mol L H Kw OH 0 5 10 13mol L 2 判断正误 任何水溶液中都存在水的电离平衡 任何水溶液中 不论酸 碱或中性 都存在Kw 10 14mol2 L2某温度下 某液体 H 10 7mol L 则该溶液一定是纯水 某温度下 纯水中H 浓度为1 10 6mol L 则OH 浓度为1 10 8mol L 3 把0 05molNaOH固体分别加入到100ml下列液体中 溶液导电能力变化最小的是 A自来水B0 5mol L的盐酸C0 5mol L的醋酸溶液D0 5mol L的KCl溶液 B 三 溶液的酸碱性与PH 室温时 根据Kw H OH 1 0 10 14 mol L 2填补表格中空缺的数据 1 0 10 12 1 0 10 11 1 0 10 12 1 0 10 12 研究表明 在酸性溶液中也存在OH 只是H 的浓度比OH 大得多 在碱性溶液中也存在H 只是OH 的浓度比H 的浓度大 1 水溶液的酸碱性与 H 与 OH 的相对大小关系为 H OH 中性 H OH 酸性且 H 增大酸性增强 H OH 碱性且 OH 增大碱性增强 在实际应用中 常用PH来表示溶液的酸碱性 2 溶液的酸碱性与PH的关系 1 定义 化学上常采用H 的物质的量浓度的负对数来表示溶液的酸碱性 2 表示方法 pH lg H H 10 PH PH0 14 室温时 说明 H 越小 PH越大 1 10 14 H 1 H 或 OH 1mol L 1时用实际浓度表示 3 溶液的酸碱性与pH值的关系25 时中性 H OH 1 10 7mol L 1PH 7酸性 H OH PH 7碱性 H OH PH 7 注意 pH 0并非无H 而是 H 1mol L pH 14并非无OH 而是 OH 1mol L 例 1 室温下 0 1mol L 1HCl溶液 PH 2 室温下测得强碱NaOH溶液的浓度为1 0 10 3mol L 计算该溶液的pH 也可用pOH来表示溶液的碱性 pOH lg OH 则有pH pOH 14 室温下 4 pH的测定方法 1 粗略测定 酸碱指示剂和pH试纸 2 精确测定 酸度计 有关溶液pH的计算 1 强酸 强碱溶液的计算 例1 0 001mol L盐酸的pH 加水稀释到原来的10倍 pH 加水到原来的103倍 pH 加水到原来的104倍pH 如果加水到原来的106倍 pH 例2 pH 10的NaOH溶液加水稀释到原来的10倍 则溶液的pH pH 10的NaOH溶液加水稀释到原来的102倍 则溶液的pH 3 4 6 6 7 7 9 8 注意 pH 6或8时 不可忽略水的电离 只能接近7酸碱溶液无限稀释 pH只能约等于7或接近7 酸不能大于7 碱不能小于7 结论 强酸 碱 每稀释10倍 pH值向7靠拢一个单位 pH 10的NaOH溶液加水稀释到原来的103倍 则溶液的pH pH 10的NaOH溶液加水稀释到原来的105倍 则溶液的pH 7 3 7 2 弱酸 弱碱的稀释例3 pH 3HAc加水稀释到原来10倍 溶液的pH值范围 pH 12氨水加水稀释到原来10倍 溶液的pH值范围 结论 弱酸 碱 每稀释10倍 pH值向7靠拢不到一个单位 3 4 11 12 3 两种pH值不同的同种强酸 碱 溶液等体积混合 例5 pH 4和pH 6的两种盐酸溶液等体积混合 求混合溶液的pH值 4 3 1 两强酸溶液的混合 先求出混合后的氢离子浓度 在根据公式pH lg H 求pH 若两强酸溶液的pH之差 2 且以等体积混合 可采用速算方法 混合后溶液的pH等于混合前溶液pH较小值加0 3 练习1 pH 2和pH 5的两种盐酸溶液等体积混合 混合后溶液的pH为多少 pH 2 3 例4 pH 10和pH 8的两种NaOH溶液等体积混合 求混合溶液的pH值 9 7 2 两强碱溶液的混合 先求出混合后的OH 浓度 再通过Kw 求出 H 混 最后求pH 若两强碱溶液的pH之差 2 且以等体积混合 可采用速算方法 混合后溶液的pH等于混合前溶液pH较大值减0 3 练习2 pH 10和pH 13的两种烧碱溶液等体积混合 混合后溶液的pH为多少 12 7 3 强酸溶液和强碱溶液的混合 若恰好完全中和 pH 7 若剩余酸 pH 7 先求中和后剩余的 H 然后求pH 若剩余碱 pH 7 先求中和后剩余的 OH 然后通过Kw求出 H 再求pH 例5 室温下 将pH 13的NaOH溶液和pH 2的HCl溶液以1 9体积混合 计算混合后溶液的pH 11 例6 pH 2盐酸和pH 12的Ba OH 2溶液等体积相混合 求混合后溶液的pH值 7 1 PH为12的NaOH溶液和PH为2的醋酸溶液等体积相混合 则混合液呈性 2 PH为12的氨水和PH为2的盐酸等体积相混合 则混合液呈性 3 PH为2的盐