第四章-酸碱和沉淀PPT课件

01.06.2020,1,第四章酸碱和沉淀,01.06.2020,2,4.1强电解质的解离*4.2弱电解质的解离平衡4.3盐类的水解*4.4沉淀溶解平衡*4.5沉淀溶解平衡的移动4.6酸碱理论的发展,01.06.2020,3,4.2弱电解质的解离平衡,4.2.1水的解离平衡4.2.2一元弱酸、弱碱的解离平衡4.2.3多元弱酸的解离平衡4.2.4缓冲溶液,01.06.2020,4,4.2.1水的解离平衡,1.水的离子积常数,=c(H+)/cqc(OH-)/cq=1.010-14,01.06.2020,5,Kw是平衡常数，与温度有关。无论水溶液是中性、酸性或碱性，在一定温度下Kw始终成立。Kw=1.010-14（298K）中性溶液c(H+)=1.010-7molL-1=c(OH-)酸性溶液c(H+)1.010-7molL-1c(OH-)碱性溶液c(H+)1.010-7moldm-3c(OH-)c(H+)越大，溶液的酸性越强c(OH-)越大，溶液的碱性越强,=c(H+)/cqc(OH-)/cq=1.010-14,2、溶液的酸碱性和pH值,01.06.2020,6,一些“溶液”的pH值,人血液pH超出0.4将有生命危险。pH标度适用范围:110-14c(H+)10PH14,01.06.2020,7,测定溶液酸碱性的方法：酸度计（较精确），pH试纸或酸碱指示剂(粗测）。3.酸碱指示剂（P114）定义：借助于颜色的改变来指示溶液pH值的物质叫酸碱指示剂。一般为有机弱酸或弱碱。,01.06.2020,8,01.06.2020,9,c(HIn):c(In-)10，溶液显HIn的颜色-红色；c(In-):c(HIn)10，溶液显In-的颜色-黄色。此时pH=pKHIn1指示剂的理论变色范围。几种常见酸碱指示剂：甲基橙3.1-4.4红-橙-黄甲基红4.46.2红-橙-黄石蕊5.0-8.0红-紫-蓝酚酞8.0-10.0无色-粉红-红,01.06.2020,10,思考：某溶液使甲基橙显黄色，使酚酞显无色，则该溶液,pH值在4.4-8.0之间,用单一指示剂只能确定溶液的pH值范围，但不能确定溶液的酸碱性。pH试纸是将滤纸经多种指示剂的混合溶液浸透、晒干制成。该试纸在不同的pH值溶液中显示不同的颜色。将显示色与标准比色卡比较，即可判断溶液的pH值。,01.06.2020,11,4.2.2一元弱酸、弱碱的解离平衡,1、解离平衡常数,起始浓度c000平衡浓度c0c(H+)c(H+)c(H+),一元弱酸：,01.06.2020,12,c(H+)2+Kac(H+)c-Kac0c=0,化简得,01.06.2020,13,一元弱碱：,起始浓度c000平衡浓度c0c(oH-)c(oH-)c(oH-),01.06.2020,14,2.解离度：弱酸弱碱在溶液中解离的百分数,当溶液稀释时，弱电解质的解离度必相应地增大。这一规律称为稀释定律,01.06.2020,15,例1：求0.10molL-1HAc溶液的c(H+)和解离度(298K,Ka=1.810-5)。解：设平衡时解离的HAc浓度为xHAcH+Ac-起始相对浓度0.1000平衡相对浓度0.10xxx,01.06.2020,16,（1）精确解上述方程,得：,01.06.2020,17,（2）用近似公式:时,与精确解(1.3410-3)绝对误差400,01.06.2020,50,请自学教材P117例4.8。,2、强酸弱碱盐一元强酸弱碱盐的水解,溶液显酸性。,01.06.2020,51,NH4+H2O=NH3H2O+H+,Kh=,Kw,Kb,设NH4Cl的起始浓度为c0，,起始浓度：,c000,平衡浓度：,c0xxx,=,(x/c)2,(c0x)/c,因为Kh=5.610-10（很小），,c0xc0,所以,x=c(H+)=,Khc0c,Kwc,Kbc0,=,例：,c0/cKh400,01.06.2020,52,Ka=Kb时pH=7溶液呈中性KaKb时pH7溶液呈碱性,3、弱酸弱碱盐,弱酸弱碱盐其阴、阳离子都水解；溶液酸碱性决定于Ka和Kb的相对大小。,01.06.2020,53,（1）弱酸弱碱盐的水解常数,例NH4Ac的水解：,c(NH3H2O)/cc(HAc)/c,c(NH4+)/cc(Ac-)/c,Kh=,c(NH3H2O)/cc(HAc)/cc(H+)/cc(OH-)/c,c(NH4+)/cc(Ac-)/cc(H+)/cc(OH-)/c,=,01.06.2020,54,（2）弱酸弱碱盐的c(H+),一元弱酸弱碱盐MB，起始浓度为c0，,M+H2O,M(OH)+H+,B-+H2O,HB+OH-,c(H+)=c(MOH)c(HB),=,c(MOH)/cc(H+)/c,c(M+)/c,有1个M(OH)生成，则产生1个H+；而有一个HB生成则有1个OH去中和一个H+。故,由此可得出(2),由此可得出,(3),(1),01.06.2020,55,将(2)和(3)代入(1)中:,将上式两边分别乘以KaKbc(H+)c，得,当弱酸弱碱的Kh都很小时，c(M+)和c(A)的水解程度极小，近似有,c(M+)c(A)c0,01.06.2020,56,可见弱酸弱碱盐水溶液的c(H+)与盐溶液的浓度无直接关系。但该式成立的前提是Ka与c0相比很小且c0Ka，所以盐的起始浓度c0不能过小。,01.06.2020,57,pH6.23,例：求0.10moldm3的NH4F溶液的pH。,解：,c0Ka,多元弱酸的酸式盐如Na2HPO4、NaH2PO4、NaHS、NaHCO3、NaHSO4等，它们在水溶液中的水解情况比较复杂。水溶液的酸性如何，主要看它们电离和水解度的相对大小。,以NaHCO3为例讨论弱酸的酸式盐溶液的c(H+)：,HCO3-+H2O,H2CO3+OH-,c(OH-)=c(H2CO3)c(CO32-),4、多元弱酸的酸式盐的水解,01.06.2020,59,c(OH-)=c(H2CO3)c(CO32-),Kwc,c(H+),=,Ka2c(HCO3-),c(H+),_,Ka1Kwc3+Ka2c(HCO3-)c2,c(HCO3-),c(H+)=,2,c,c,01.06.2020,60,c(H+)=,Ka1Ka2c2,Ka2=4.710-11,HCO3-+H2O,H2CO3+OH-,表明HCO3-电离度小;,=2.210-8,水解度也小.,c(HCO3-)c0,c(H+)=,Ka1(Kwc3+Ka2c0c2),c0,Ka2c0Kwc,01.06.2020,61,NaHANaH2PO4Na2HPO4,多元弱酸的酸式盐PH值的近似计算公式：,01.06.2020,62,4.3.3影响水解平衡的因素1、平衡常数,水解产物弱酸的Ka或弱碱的Kb越小，对应盐的水解程度越大。如水解产物为难溶或挥发性弱电解质，则水解可近乎完全。Al2S3+H2O2Al(OH)3+3H2S（双水解）泡沫灭火器：Al3+HCO32-Al(OH)3+CO2,01.06.2020,63,2、温度盐的水解一般是吸热过程，H0。,温度升高，水解平衡常数增大，即盐的水解度增大。如：FeCl3的水解，加热，水解液颜色由常温的黄色棕红棕红沉淀。,01.06.2020,64,3、盐的浓度,水解常数Kh一定时，盐的起始浓度c0越小，水解度h越大，即稀溶液的水解度比较大。,01.06.2020,65,4.溶液的pH值因盐的水解常使溶液显示酸性或碱性,所以控制溶液的酸碱性,可促进或抑制水解反应。,KCN,为阻止剧毒物HCN的生成，在配制KCN溶液时，应先在水溶液中加入适量强碱KOH，以抑制水解。实验室配Na2S溶液，将一定量的Na2S与NaOH同时溶于水，再稀释至所需浓度。,01.06.2020,66,实验室配SnCl2溶液，先将固体用浓盐酸溶解（加热）后，再加水冲稀至所需浓度。保存时加Sn粒防氧化。,Cl2,Cl,HCl,01.06.2020,67,实验步骤：,在上层清液中滴加KI溶液后，有黄色沉淀产生。,实验现象：,结论解释：,将少量的PbI2固体加入装有适量水的试管中，震荡。,几滴KI溶液,PbI2,4.4沉淀-溶解平衡,01.06.2020,68,溶解PbI2（s）Pb2（aq）+2I-(aq)沉淀,PbI2在水中溶解平衡,尽管PbI2固体难溶于水，但仍有部分Pb2和I-离开固体表面进入溶液，同时进入溶液的Pb2和I-又会在固体表面沉淀下来，当这两个过程速率相等时，Pb2和I-的沉淀与PbI2固体的溶解达到平衡状态即达到沉淀溶解平衡状态.PbI2固体在水中的沉淀溶解平衡可表示为：,01.06.2020,69,4.4.1溶度积常数(Ksp),在一定温度下，难溶电解质在溶液中达到沉淀溶解平衡状态即达到饱和时，离子浓度保持不变（或一定）。其离子浓度的幂次方的乘积为一个常数,这个常数称之为溶度积常数简称为溶度积，用Ksp表示。,概念：,溶解,沉淀,表达式:,BaSO4(s)Ba2+(aq)+SO42-(aq),Kspc(Ba2+)/cc(SO42-)/c,AmBn(s)mAn+(aq)+nBm-(aq),通式:,Kspc(An+)/cmc(Bm-)/cn,01.06.2020,70,Ksp大小一般可由实验方法测定,也可由热力学方法计算.,课本P559附录七列出了常温下某些难溶电解质的溶度积的实验数据Ksp。,溶度积Ksp的性质：,溶度积(Ksp)的大小与难溶电解质本性和温度有关，与沉淀的量无关。离子浓度的改变可使平衡发生移动,但不能改变溶度积。,01.06.2020,71,4.4.2溶度积和溶解度的关系,难溶电解质的溶解度：在一定温度下，1L难溶电解质的饱和溶液中所溶解的难溶电解质的量，用S表示，单位为molL-1。对水溶液来说，通常以饱和溶液中每100g水中所含溶质质量来表示，即以g/100g水表示。,01.06.2020,72,设难溶物的溶解度为smolL-1，溶解平衡时:,ss,Ksp,Ksp=(s/c)(s/c)s=,Ksp=(2s)2s,2ss,Ksp=s(2s)2,s2s,Ksp=(3s)3s,Ksp=s(3s)3,3ss,s3s,c,c,c,c,01.06.2020,73,归纳得出难溶电解质Ksp与S的关系如下：,1AB型,2A2B型或AB2型,3A3B型或AB3型,4AmBn型,01.06.2020,74,例9-1：已知试求AgCl和Ag2CrO4的溶解度。,解：（1）设AgCl的溶解度为S1（molL-1),则：,AgCl(s)Ag+(aq)+Cl-(aq),平衡S1S1,(2)设Ag2CrO4的溶解度为S2（molL-1),则：Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO42-(aq)平衡2S2S2,01.06.2020,75,Kspc(An+)/cmc(Bm-)/cn(ms)m(ns)n/(c)m+n=mmnns(m+n)/(c)m+n,msns,设难溶电解质AmBn的溶解度为smolL-1，溶解平衡时,同类型的物质：Ksp(AgCl)Ksp(AgBr)Ksp(AgI)溶解度:S(AgCl)S(AgBr)S(AgI),试比较氯化银和铬酸银的溶解度,AgCl1.810-101.310-5Ag2CrO41.1210-126.510-5,Ksps(molL-1),01.06.2020,76,有人说Ksp越小，其物质的溶解度就越小，你认为正确吗？,01.06.2020,77,对于同类型(如AB型)的难溶物，Ksp越小，溶解度s越小。不同类型的必须经计算后才能进行比较。,结论,01.06.2020,78,例1298K时,Ksp(CuS)=6.310-36,Ksp(Ag2S)=6.310-50,求CuS和Ag2S在纯水中溶解度.,解:,Ksp(CuS)Ksp(Ag2S),s(CuS)s(Ag2S),例2298K时,Ag2CrO4s=2.210-2gL-1,求Ag2CrO4Ksp。M(Ag2CrO4)=331.8gmol-1,解:,s(Ag2CrO4)=6.610-5molL-1,2.210-2gL-1,331.8gmol-1,Ksp(Ag2CrO4)=4(s/c)3=4(6.610-5)3=1.110-12,01.06.2020,79,将AgNO3溶液与NaCl溶液混合一定有沉淀析出吗？,如何判断沉淀的溶解和生成呢？,01.06.2020,80,根据吉布斯自由能变判据：rGm=RTlnQ/K,把上式应用于沉淀-溶解平衡：,Q=c(An+)mc(Bm-)n/(c)(m+n),（Q在此称为难溶电解质的离子积),4.5沉淀-溶解平衡的移动,01.06.2020,81,从热力学的等温方程式来判断，只是将平衡常数K换成具体的Ksp，则存在着如下关系：,以上规律称为溶度积规则。应用溶度积规则可以判断沉淀的生成和溶解。,(1)QKsp时，平衡向向移动，沉淀。(2)Q=Ksp时，处于状态。(3)Q400,c(H+)=,Khc0c=,01.06.2020,113,（3）弱酸弱碱盐的c(H+)的计算：,当c0Ka时,弱酸弱碱盐其阴、阳离子都水解；溶液酸碱性决定于Ka和Kb的相对大小。,Ka=Kb时pH=7溶液呈中性KaKb时pH7溶液呈碱性,01.06.2020,114,NaHANaH2PO4Na2HPO4,（4）多元弱酸的酸式盐PH值的计算公式：,01.06.2020,115,沉淀溶解平衡,(1)AB型,(2)A2B型或AB2型,1.难溶电解质溶度积Ksp与溶解度S的关系：,对于同类型(如AB型)的难溶物，Ksp越小，溶解度s越小。不同类型的必须经计算后才能进行比较。,01.06.2020,116,(1)QKsp时，平衡向向移