工程化学溶液和离子平衡PPT

1、1第二章第二章 溶液和离子平衡溶液和离子平衡2特性：特性：均匀性；均匀性；无沉淀；无沉淀；组分皆以分子或离子状态存组分皆以分子或离子状态存 在；在；热力学性质是相同或连续的。热力学性质是相同或连续的。气态溶液物态 固态溶液液态溶液分类：分类：电解质溶液溶液的导电性非电解质溶液溶液：溶液：凡是由二种或二种以上的纯物质所组成的均相体系，凡是由二种或二种以上的纯物质所组成的均相体系，即以分子级程度相互分散的均相混合体系称为溶液。即以分子级程度相互分散的均相混合体系称为溶液。3对于气体或固体溶于某液体构成的溶液，习惯上将液体对于气体或固体溶于某液体构成的溶液，习惯上将液体叫做叫做溶剂溶剂，而将溶于其中

2、的气体或固体叫做，而将溶于其中的气体或固体叫做溶质溶质；如果；如果是两种液体构成的溶液，则称其中量多的液体叫溶剂，是两种液体构成的溶液，则称其中量多的液体叫溶剂，量少的液体叫溶质。量少的液体叫溶质。 溶剂溶剂(solvent) A 和溶质和溶质(solute) B溶剂：溶剂：水水溶质：溶质：非电解质非电解质本章主要讨论：本章主要讨论：液态的非电解质溶液液态的非电解质溶液4溶液和离子平衡溶液和离子平衡 了解稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点下了解稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降三个通性及定量公式应用降三个通性及定量公式应用 熟悉一元弱电解质的离解平衡及有关计算，掌握熟悉一元弱电解质的离

3、解平衡及有关计算，掌握同离子效应、缓冲溶液及其计算同离子效应、缓冲溶液及其计算 明确难溶电解质的溶度积概念、溶度积规则，了明确难溶电解质的溶度积概念、溶度积规则，了解其应用，会基本计算解其应用，会基本计算5溶液和离子平衡溶液和离子平衡 第一节第一节 溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法 第二节第二节 稀溶液的依数性稀溶液的依数性 第三节第三节 水溶液中的单相离子平衡水溶液中的单相离子平衡 第四节第四节 难溶强电解质的多相离子平衡难溶强电解质的多相离子平衡6第一节第一节 溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法 摩尔分数浓度摩尔分数浓度 体积摩尔浓度体积摩尔浓度 质量摩尔浓度质量摩尔浓度7一、一、

4、摩尔分数浓度摩尔分数浓度 x(B) 溶质溶质物质的量物质的量占总物质的量的分数占总物质的量的分数 n)B(n)B(n)A(n)B(n)B(x=+=n(B)：溶质的物质的量（：溶质的物质的量（mol） n(A)：溶剂的物质的量（溶剂的物质的量（mol） )B(n)A(n)A(n)A(x+=同理：同理：x(A) + x(B) = 1 显然：显然：8二、二、 体积摩尔浓度体积摩尔浓度 c(B) 每升每升溶液溶液中所溶解溶质的物质的量中所溶解溶质的物质的量 )Lmol(V)()(c1BnBn(B)：溶质的物质的量（：溶质的物质的量（mol） V：溶液体积（溶液体积（L） V)B(M/)B(w)B(c=

5、w(B)：溶质溶质B的质量（的质量（kg）M(B)：溶质：溶质摩尔质量（摩尔质量（kg/mol）实验室配制该浓度的溶液十分方便，但是因为溶液的体积实验室配制该浓度的溶液十分方便，但是因为溶液的体积与温度有关，所以用该浓度表示的溶液浓度与温度有关。与温度有关，所以用该浓度表示的溶液浓度与温度有关。这是物质的量分数浓度和质量摩尔浓度所没有的缺点。这是物质的量分数浓度和质量摩尔浓度所没有的缺点。9三、三、 质量摩尔浓度质量摩尔浓度 m(B) kg溶剂溶剂中所溶解溶质的物质的量中所溶解溶质的物质的量 )mol(w(A)()(m1kgBnBn(B)：溶质的物质的量（：溶质的物质的量（mol） w(A)：

6、溶剂质量（溶剂质量（kg） )A(w)B(mV)B(c)B(n)A(n)B(x=+三种浓度之间的换算关系：三种浓度之间的换算关系：m(B)、x(B)不受温度影响；水的稀溶液，不受温度影响；水的稀溶液， m(B)、c(B)二者数值相差很小二者数值相差很小常用于溶液的凝固点和沸点的计算常用于溶液的凝固点和沸点的计算 10例例 将将2.50 g NaCl溶于溶于497.5 g水中配制成溶液，此溶液的密度为水中配制成溶液，此溶液的密度为1.002 gmL-1，求，求NaCl溶液的质量摩尔浓度、摩尔分数浓度和体溶液的质量摩尔浓度、摩尔分数浓度和体积摩尔浓度。积摩尔浓度。 解：解： (1) n(NaCl)

7、 2.50/58.44 0.0428 (mol) m(NaCl) = 0.0428/(497.510-3) = 0.0860(molkg-1) (2) V(溶液溶液) (497.5+2.5)/1.002 499 (mL) 0.499 (L) 所以所以 c(NaCl) 0.0428/0.499 = 0.0858 (molL-1) (3) n(H2O) 497.5/18.02 27.61 (mo1) 所以所以 x(NaCl) = 0.0428/(27.61+0.0428) = 1.5510-311第二节第二节 稀溶液的依数性稀溶液的依数性 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降 溶液的沸点升高和凝固点降

8、低溶液的沸点升高和凝固点降低 渗透压渗透压12溶质溶解在溶剂中形成溶质溶解在溶剂中形成溶液溶液，溶液的性质已不同于原来的溶质，溶液的性质已不同于原来的溶质和溶剂，这种性质上的变化可分为两类：和溶剂，这种性质上的变化可分为两类：第一类由第一类由溶质本性溶质本性不同所引起。如：酸碱性、导电性、颜色、不同所引起。如：酸碱性、导电性、颜色、味道等。味道等。第二类由第二类由溶质数量溶质数量不同所引起。如：蒸气压、沸点、凝固点、不同所引起。如：蒸气压、沸点、凝固点、渗透压等。渗透压等。13稀溶液：稀溶液：溶质浓度很低，可忽略溶质溶质浓度很低，可忽略溶质-溶质间的相互作用，溶质间的相互作用，溶质的外围被溶剂

9、包围。溶质的外围被溶剂包围。稀溶液的依数性（稀溶液定律、依数定律）：稀溶液的依数性（稀溶液定律、依数定律）：难挥发的非难挥发的非电解质稀溶液的某些性质只与溶质的粒子数目有关，而与电解质稀溶液的某些性质只与溶质的粒子数目有关，而与溶质的本性无关，这一类性质称为稀溶液的依数性。溶质的本性无关，这一类性质称为稀溶液的依数性。 溶液的溶液的蒸气压下降蒸气压下降、沸点上升沸点上升、凝固点下降凝固点下降和溶液和溶液渗透压渗透压14一、溶液的蒸气压下降一、溶液的蒸气压下降1. 蒸气压蒸气压液体分子蒸气分子蒸发：蒸发：液面上能量较大的分子克服液体分子间的引力从液面上能量较大的分子克服液体分子间的引力从表面逸出

10、，成为蒸气分子的过程；又称气化。表面逸出，成为蒸气分子的过程；又称气化。液体分子蒸气分子蒸发吸热蒸发吸热系统熵值增大系统熵值增大15蒸气分子液体分子凝聚：凝聚：液面上的空间中蒸气分子不断运动时，某些蒸气分子液面上的空间中蒸气分子不断运动时，某些蒸气分子可能撞到液面，为液体分子所吸引而进入液体中的过程。可能撞到液面，为液体分子所吸引而进入液体中的过程。蒸气分子液体分子凝聚放热凝聚放热系统熵值减小系统熵值减小16P(H2O)蒸气分子液体分子V(蒸发蒸发) = V(凝聚凝聚)液体和蒸气处于平衡状态，此时蒸液体和蒸气处于平衡状态，此时蒸气所具有的压力叫做该温度下液体气所具有的压力叫做该温度下液体的的饱

11、和蒸气压饱和蒸气压，简称，简称蒸气压蒸气压。H2O (l) H2O (g)蒸发凝聚H2O (g) 所具有的压强所具有的压强 p (H2O)即为该温度下的即为该温度下的蒸气压蒸气压实验测定实验测定25 C时，时，水的饱和蒸气压水的饱和蒸气压 p (H2O) = 3167.7 Pa17不同温度下水的蒸汽压（不同温度下水的蒸汽压（kPa）温度（温度（）-15-10-5051015蒸汽压蒸汽压0.19150.28650.42170.61050.87239.2091.7049温度（温度（）20253035404550蒸汽压蒸汽压2.33783.16724.24285.62297.37599.58312.

12、334温度（温度（）55606570758085蒸汽压蒸汽压15.73719.91625.00331.1638.5447.3457.81温度（温度（）9095100101110115120蒸汽压蒸汽压70.09584.513101.325 105.00018不同温度下冰的蒸汽压（不同温度下冰的蒸汽压（Pa）温度（温度（）-15-14-13-12-11-10-9蒸汽压蒸汽压165.5181.5198.6217.6238.0260.0284.1温度（温度（）-8-7-6-5-4-3-2蒸汽压蒸汽压310.1338.2368.6401.7437.3475.7517.3温度（温度（）-10蒸汽压蒸汽压

13、562.2610.5192. 蒸气压下降蒸气压下降蒸气分子液体分子溶质分子同一温度下，溶有同一温度下，溶有难挥发溶质难挥发溶质B的溶液中，溶的溶液中，溶剂剂A的蒸气压力总是低于纯溶剂的蒸气压力总是低于纯溶剂A的蒸气压力。的蒸气压力。原因在于溶剂的一部分原因在于溶剂的一部分表面表面被溶质微粒被溶质微粒占据占据，使得单位时间内从溶液中蒸发的，使得单位时间内从溶液中蒸发的分子减少，使得溶液的蒸发速率降低。分子减少，使得溶液的蒸发速率降低。蒸气压下降：同一温度下，纯溶剂的蒸气蒸气压下降：同一温度下，纯溶剂的蒸气压力与溶液的蒸气压力之差。压力与溶液的蒸气压力之差。ppp*=p* 纯溶剂蒸气压纯溶剂蒸气压

14、p 溶液蒸气压溶液蒸气压 20拉乌尔定律（拉乌尔定律（Raoults law）拉乌尔拉乌尔(Franois-Marie Raoult，1830-1901)，法国实验物理学家，法国实验物理学家，1887年提出上述定律年提出上述定律在一定温度下，难挥发的非电解质稀溶液中的在一定温度下，难挥发的非电解质稀溶液中的蒸气压下降蒸气压下降（P）与与溶质的摩尔分数浓度溶质的摩尔分数浓度成成正比正比，而与溶质的本性无关。，而与溶质的本性无关。)B(n)A(n)B(np)B(xpp*+=稀溶液稀溶液： n(A) + n(B) n(A) )A(n)B(npp*=当当n(B)是是1000克溶剂中克溶剂中溶质的摩尔数

15、时，则为溶质的摩尔数时，则为质量摩尔浓度质量摩尔浓度m(B)，1000克溶剂的摩尔数为克溶剂的摩尔数为1000/M(A)。 )B(mk)B(m1000)A(Mp)A(M1000)B(mppvp*=211. 使用拉乌尔定律计算溶剂的蒸气压时，溶剂的摩尔质量应采使用拉乌尔定律计算溶剂的蒸气压时，溶剂的摩尔质量应采用其呈气态时的摩尔质量，而用其呈气态时的摩尔质量，而不考虑分子的缔合等因素不考虑分子的缔合等因素。2. 拉乌尔定律虽然最初是由非挥发性溶质的溶液总结出来的，拉乌尔定律虽然最初是由非挥发性溶质的溶液总结出来的，但后来人们发现，对于但后来人们发现，对于挥发性溶质的溶液也是正确的挥发性溶质的溶液

16、也是正确的，此时，此时公式中公式中pA是溶液上方溶剂的蒸气分压，因此，拉乌尔定律适是溶液上方溶剂的蒸气分压，因此，拉乌尔定律适用于任何稀薄溶液。由于溶剂中一旦加入非挥发性溶质，在用于任何稀薄溶液。由于溶剂中一旦加入非挥发性溶质，在溶液的单位表面上溶剂的分子数就有所减小，使得在单位时溶液的单位表面上溶剂的分子数就有所减小，使得在单位时间内从溶液表面逸出的溶剂分子数也将相应减少，因此溶液间内从溶液表面逸出的溶剂分子数也将相应减少，因此溶液的平衡蒸气压也将降低。这就是的平衡蒸气压也将降低。这就是拉乌尔定律的微观本质拉乌尔定律的微观本质。3. 拉乌尔定律一般只适用于拉乌尔定律一般只适用于非电解质溶液非

17、电解质溶液，电解质溶液中的组，电解质溶液中的组分因存在电离现象，故拉乌尔定律不再适用。分因存在电离现象，故拉乌尔定律不再适用。使用拉乌尔定律必须注意使用拉乌尔定律必须注意：22二、溶液的沸点升高和凝固点下降二、溶液的沸点升高和凝固点下降（boiling point，bp）：液体的沸点是指其蒸气压等于外液体的沸点是指其蒸气压等于外界大气压力时的温度。溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气界大气压力时的温度。溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，压，溶液的沸点升高。溶液的沸点升高。（freezing point，fp）在标准状况下，纯液体蒸气压在标准状况下，纯液体蒸气压和它的固相蒸气压相等时的温度为该液体

18、的凝固点。溶液蒸和它的固相蒸气压相等时的温度为该液体的凝固点。溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，气压总是低于纯溶剂的蒸气压，溶液凝固点会下降。溶液凝固点会下降。一切可形成晶体的纯物质，在给定的条件下，都有一定的凝固一切可形成晶体的纯物质，在给定的条件下，都有一定的凝固点和沸点。但溶液的情况并非如此，一般由于溶质的加入使溶点和沸点。但溶液的情况并非如此，一般由于溶质的加入使溶剂的凝固点下降，溶液的沸点上升；而且溶液越浓，沸点和凝剂的凝固点下降，溶液的沸点上升；而且溶液越浓，沸点和凝固点改变越大。固点改变越大。23 AB： 水的蒸气压曲线；水的蒸气压曲线；AB：溶液的蒸气压曲线；：溶液的蒸气压曲线

19、；AA： 冰的蒸气压曲线冰的蒸气压曲线在在373.15K时，水的蒸气压等于外界大气压时，水的蒸气压等于外界大气压（101.3kPa），所以水的沸点为），所以水的沸点为373.15K。由于溶质的加入，降低了溶液的蒸气压，由于溶质的加入，降低了溶液的蒸气压，要 使 溶 液 的 蒸 气 压 等 于 外 界 压 力要 使 溶 液 的 蒸 气 压 等 于 外 界 压 力（101.3kPa），就必须将溶液继续加热至），就必须将溶液继续加热至B点。因此，难挥发溶质溶液的蒸气压下降，点。因此，难挥发溶质溶液的蒸气压下降，导致了溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。导致了溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。 水的蒸气压等于冰的蒸

20、气压（均为水的蒸气压等于冰的蒸气压（均为0.611kPa）时的温度是时的温度是0(A点点)，此时水和冰共存。当在，此时水和冰共存。当在纯水中加入溶质时，由于溶液的蒸气压下降，纯水中加入溶质时，由于溶液的蒸气压下降，在在0时冰与水不能共存，所以溶液在时冰与水不能共存，所以溶液在0不结不结冰。欲使溶液的蒸气压等于冰的蒸气压，必须冰。欲使溶液的蒸气压等于冰的蒸气压，必须降低温度。在降低温度。在0以下的某一点（以下的某一点（A），水溶），水溶液与冰的蒸气压相等，冰和水溶液达到平衡，液与冰的蒸气压相等，冰和水溶液达到平衡，A所对应的温度就是水溶液的凝固点。所对应的温度就是水溶液的凝固点。 24 难挥发的

21、非电解质稀溶液难挥发的非电解质稀溶液的沸点上升和凝固点下降与溶的沸点上升和凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比。液的质量摩尔浓度成正比。)B(mkTbpbp=)B(mkTfpfp=kbp为溶剂的摩尔沸点升高常数，为溶剂的摩尔沸点升高常数，kfP为溶剂的凝固点下降常数为溶剂的凝固点下降常数 ；Kkgmol-1 仅与溶剂的特征有关，而与溶质的本性无关仅与溶剂的特征有关，而与溶质的本性无关 溶剂溶剂沸点沸点/kbP/Kkgmol-1凝固点凝固点/kfP/Kkgmol-1醋酸醋酸苯苯氯仿氯仿萘萘水水117.9080.1061.15217.96100.002.5302.533.625.800.5116.

22、665.533-63.5-0.003.905.156.94-1.8625应用：测量溶质分子量应用：测量溶质分子量 例例: 已知烟草中的有害成分尼古丁，将已知烟草中的有害成分尼古丁，将496 mg尼古丁溶于尼古丁溶于10.0 g水中，所得溶液在水中，所得溶液在105 Pa下沸点下沸点100.17 C，求尼古丁的分子量。，求尼古丁的分子量。解：解：17. 010017.100Tpb=51. 0kpb=mkTpbpb=1kgmol33. 0m=尼古丁摩尔质量为尼古丁摩尔质量为M，则：，则：M6 .49)101000()M496. 0(m=1molg150M=26又如：冬天在汽车水箱里加少量甘油或乙二

23、醇，防止水箱里的又如：冬天在汽车水箱里加少量甘油或乙二醇，防止水箱里的水结冰（防冻剂等）。水结冰（防冻剂等）。 日常生活中的应用日常生活中的应用如：植物为什么表现出一定的抗旱性和耐寒性？如：植物为什么表现出一定的抗旱性和耐寒性？ 因为细胞液是溶液，溶液的蒸汽压下降因为细胞液是溶液，溶液的蒸汽压下降(抗旱性，减少挥发），抗旱性，减少挥发），溶液的凝固点降低（耐寒，不致结冰冻坏）。溶液的凝固点降低（耐寒，不致结冰冻坏）。27三、渗透压三、渗透压半透膜半透膜：是一种只允许较小的溶剂分子（：是一种只允许较小的溶剂分子（H H2 2O O分子）分子）通过通过, ,而不允许溶质分子通过的薄膜。而不允许溶质

24、分子通过的薄膜。 例如：细胞膜、膀胱膜、肠衣、毛细血管壁等。例如：细胞膜、膀胱膜、肠衣、毛细血管壁等。h28h 由于由于，溶剂分，溶剂分子通过半透膜自发地由子通过半透膜自发地由浓度较低溶液向浓度较高溶浓度较低溶液向浓度较高溶液方向扩散液方向扩散的过程，称为的过程，称为渗透现象渗透现象，简称，简称渗透渗透。29 为阻止渗透现象的发生，在为阻止渗透现象的发生，在上方施加一上方施加一额外的额外的。当外压恰好能使两边水分子进出速率相。当外压恰好能使两边水分子进出速率相等时，体系处于渗透平衡状态，这一压力就是等时，体系处于渗透平衡状态，这一压力就是渗透压渗透压。RTBc)(：渗透压渗透压c(B)：体积摩

25、尔浓度：体积摩尔浓度R：气体常数：气体常数T：热力学温度：热力学温度 h30结论：结论： 蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，渗透压蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，渗透压都是难挥发的非电解质稀溶液的通性；它们只与溶剂都是难挥发的非电解质稀溶液的通性；它们只与溶剂的本性和溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。的本性和溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。电解质溶液，或者浓度较大的溶液也与非电解质稀电解质溶液，或者浓度较大的溶液也与非电解质稀溶液一样具有溶液蒸气压下降、沸点上升、凝固点溶液一样具有溶液蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压等性质。下降和渗透压等性质。但是但是，稀溶液定律所表达的，稀溶

26、液定律所表达的一些依数性与溶液浓度的一些依数性与溶液浓度的定量关系定量关系不适用于浓溶液不适用于浓溶液和电解质溶液。和电解质溶液。31浓溶液：浓溶液：溶质的微粒较多，溶质微粒之间的相互影响以及溶溶质的微粒较多，溶质微粒之间的相互影响以及溶质微粒与溶剂分子之间的相互影响大大加强。质微粒与溶剂分子之间的相互影响大大加强。强电解质溶液强电解质溶液：1923年，年，Debye和和Hckel提出了提出了离子互吸学说离子互吸学说。观点观点：强电解质在溶液中是完全电离的，但是由于离子间的相互：强电解质在溶液中是完全电离的，但是由于离子间的相互作用，每一个离子都受到相反电荷离子的束缚，这种离子间的相作用，每一

27、个离子都受到相反电荷离子的束缚，这种离子间的相互作用使溶液中的离子并不完全自由，表现出：互作用使溶液中的离子并不完全自由，表现出：溶液导电能力下溶液导电能力下降，电离度下降，依数性偏离拉乌尔定律降，电离度下降，依数性偏离拉乌尔定律。强电解质的实际解离度小强电解质的实际解离度小于于100%，是由于，是由于离子氛离子氛的的存在。存在。32同浓度的溶液，沸点高低或渗透压大小的顺序同浓度的溶液，沸点高低或渗透压大小的顺序：A2B或AB2型强电解质溶液AB型强电解质溶液弱解质溶液非电解质溶液蒸气压或凝固点的顺序则蒸气压或凝固点的顺序则相反相反例例 按沸点从高到低的顺序排列下列各溶液按沸点从高到低的顺序排

28、列下列各溶液:（1）0.1 mol/L HAc；（；（2）0.1 mol/L NaCl ；（；（3）1 mol/L蔗糖；（蔗糖；（4）0.1 mol/L CaCl2 ；（；（5）0.1 mol/L葡萄糖葡萄糖 在一定体积的溶液中，粒子数目越多，即粒子浓度越大，沸在一定体积的溶液中，粒子数目越多，即粒子浓度越大，沸点越高。电解质的粒子数目较相同浓度的非电解质多，强电点越高。电解质的粒子数目较相同浓度的非电解质多，强电解质的粒子数较相同浓度的弱电解多，因此，粒子浓度由大解质的粒子数较相同浓度的弱电解多，因此，粒子浓度由大到小的顺序为：到小的顺序为：（3）（4）（2）（1）（5）；）；沸点顺沸点顺序

29、与此相同。序与此相同。33对于气体溶液，也有类似规律对于气体溶液，也有类似规律-亨利定律（亨利定律（Henrys law）1803年，英国化学家亨利指出：在一定温度下，当液面上的一年，英国化学家亨利指出：在一定温度下，当液面上的一种气体与溶液中所溶解的气体达到平衡时，该气体在溶液中的种气体与溶液中所溶解的气体达到平衡时，该气体在溶液中的浓度与其在液面上的平衡压力成正比，这就是浓度与其在液面上的平衡压力成正比，这就是亨利定律。亨利定律。Kx：亨利系数：亨利系数，与与T，P，溶剂及溶质的性质有关溶剂及溶质的性质有关PB：平衡时溶液中挥发物质的分压：平衡时溶液中挥发物质的分压xB：挥发溶质在溶剂中的

30、摩尔分数：挥发溶质在溶剂中的摩尔分数BxBxKp=34 水的离解平衡水的离解平衡 一元弱酸和弱碱的离解平衡一元弱酸和弱碱的离解平衡 二元弱酸的离解平衡二元弱酸的离解平衡 同离子效应和缓冲溶液同离子效应和缓冲溶液第三节第三节 水溶液中的单相离子平衡水溶液中的单相离子平衡35酸碱理论概述酸碱理论概述酸碱电离理论酸碱电离理论（阿仑尼乌斯（阿仑尼乌斯Arrhenius，1887年年） ： 凡是在水溶液中能够电离，产生的阳离子全部都是凡是在水溶液中能够电离，产生的阳离子全部都是H+的化合物叫酸（的化合物叫酸（acid）；电离时产生的阴离子全部是）；电离时产生的阴离子全部是OH 的化合物叫碱（的化合物叫碱

31、（base）。）。局限：局限：无法解释无法解释Na2CO3，Na3PO4 呈碱性；呈碱性；NH4Cl现酸性的事实；现酸性的事实；无法解释非水溶液中的酸碱行为；液氨中：无法解释非水溶液中的酸碱行为；液氨中：NH4+ + NH2- = 2 NH336酸碱质子理论（丹麦酸碱质子理论（丹麦Bronsted，英国，英国Lowry，1923年）：年）：凡是能给出质子的分子或离子称为酸，凡是能给出质子的分子或离子称为酸，凡是能接收质子的分子或离子称为碱。凡是能接收质子的分子或离子称为碱。酸酸 质子质子 碱碱Al(H2O)63+ Al(H2O)5(OH)2+ + H+ 酸酸 碱碱 质子质子 HPO42 PO4

32、3 + H+ 酸酸 碱碱 质子质子37 酸和碱可以是分子，也可以是阳离子或阴离子酸和碱可以是分子，也可以是阳离子或阴离子 有的酸和碱在某对共轭酸碱中是碱，但在另一对共轭酸有的酸和碱在某对共轭酸碱中是碱，但在另一对共轭酸碱对中是酸；碱对中是酸； 质子论中不存在盐的概念，它们分别是离子酸或离子碱质子论中不存在盐的概念，它们分别是离子酸或离子碱酸碱存在着对应的相互依存的关系；物质的酸性或碱性要酸碱存在着对应的相互依存的关系；物质的酸性或碱性要通过给出质子或接受质子来体现通过给出质子或接受质子来体现 HCl、HAc、NH4+、H2SO3、Al(H2O)6+ 等都能给出质子，都是酸等都能给出质子，都是酸

33、而而OH 、Ac 、 NH3、 HSO3 、 CO32 等等都能接受质子，都是碱都能接受质子，都是碱38 酸酸 H+ + 碱碱 共轭关系共轭关系 共轭酸共轭酸 共轭碱共轭碱 HCl H+ + Cl 酸在水中的电离（酸在水中的电离（酸碱必须同时存在酸碱必须同时存在） HCl + H2O H3O+ + Cl （全部）（全部） 酸酸1 碱碱2 酸酸2 碱碱1 NH4+ + H2O H3O+ + NH3 （可逆）（可逆） 酸酸1 碱碱2 酸酸2 碱碱1H+H+H+H2CO3 HCO3- CO32-H3PO4 H2PO4- HPO42- PO43-39 HCl + H2O = H3O+ + Cl 强酸强

34、酸 1 强碱强碱 2 弱酸弱酸2 弱碱弱碱1 酸性：酸性：HCl H3O+ ； 碱性：碱性：H2O Cl 强酸和强碱作用生成弱酸弱碱的过程，是不可逆过程。强酸和强碱作用生成弱酸弱碱的过程，是不可逆过程。强电解质的电离：强电解质的电离：40HAc + H2O H3O+ + Ac 弱酸弱酸1 弱碱弱碱2 强酸强酸2 强碱强碱1NH3 + H2O NH4+ + OH 弱碱弱碱1 弱酸弱酸2 强酸强酸1 强碱强碱2酸性：酸性：HAc H3O+ 碱性：碱性：H2O Ac 酸性：酸性：H2O NH4+ 碱性：碱性：NH3 OH 是弱酸弱碱作用生成强酸强碱的反应，是可逆过程。是弱酸弱碱作用生成强酸强碱的反应

35、，是可逆过程。弱电解质的电离弱电解质的电离41酸碱电子理论（路易斯酸碱电子理论（路易斯Lewis，1923年）年）质子理论无法解释质子理论无法解释:如如SnCl4、AlCl3等的酸碱性行为。等的酸碱性行为。凡可以凡可以接受电子对接受电子对的分子、原子团、离子为酸的分子、原子团、离子为酸 （electron pair acceptor）；）；凡可以凡可以给出电子对给出电子对的物质为碱（的物质为碱（electron pair donor）理论要点：理论要点：酸碱反应的实质：酸碱反应的实质：酸碱反应的实质是形成配位键的反应；酸碱反应的实质是形成配位键的反应；碱提供电子对，酸以空轨道接受电子对形成配位

36、键。碱提供电子对，酸以空轨道接受电子对形成配位键。优点：优点：一切化学反应都可概括为酸碱反应一切化学反应都可概括为酸碱反应缺点：缺点：太笼统，不易掌握酸碱的特性，无法判断酸碱性的强弱太笼统，不易掌握酸碱的特性，无法判断酸碱性的强弱42一、水的离解平衡一、水的离解平衡H2O + H2O = H3O+ + OH H2O = H+ + OH 298K，纯水中的，纯水中的C(H3O+) = C(OH ) = 1.0 10 7 molL 114w100 . 1/ )OH(/ )H(ccccK水的离子积常数水的离子积常数随温度升高而增加，但变化不大。随温度升高而增加，但变化不大。C(H+) 1.0 mol

37、L 1c/ )H( clgpH+=温度（温度（）02535501.1410-151.0010-142.0610-145.3510-14wK43二、一元弱酸和弱碱的离解平衡二、一元弱酸和弱碱的离解平衡1一元弱酸的电离过程一元弱酸的电离过程HAc (aq)+ H2O = H3O+ (aq) + Ac (aq)HAc (aq) = H+ (aq) + Ac (aq)HAc()Ac()H(/ )HAc(/ )Ac(/ )H(acccccccccK一元弱酸的离解常数一元弱酸的离解常数平衡常数平衡常数附录附录344 HAc = H+ + Ac fGm (298)/kJmol 1 399.61 0 372.

38、46一元弱电解质离解常数的热力学求算一元弱电解质离解常数的热力学求算 1m15.27)298(molKJGaKRTGln)298(m75. 4298314. 8303. 2100015.27303RT. 2)298(lgmGKa5a1076. 1K=45初始浓度初始浓度 c 0 0平衡浓度平衡浓度 c c c c HAc (aq) = H+ (aq) + Ac (aq)离解度离解度指的是离解平衡时，已离解的弱电解质分子数和离解前分指的是离解平衡时，已离解的弱电解质分子数和离解前分子总数的比值，离解度用子总数的比值，离解度用 表示表示。 （已离解分子数离解前分子总数）（已离解分子数离解前分子总数

39、）100% 22a1ccccccK弱酸的离解度一般很小，故弱酸的离解度一般很小，故1- 1 cKa =cKc)H( ca=+稀释定律稀释定律 弱电解质在溶液中的离解度与其浓度的平方根成反比，即浓度越稀，离解度越大弱电解质在溶液中的离解度与其浓度的平方根成反比，即浓度越稀，离解度越大 462一元弱碱的电离过程一元弱碱的电离过程NH3H2O (aq) = NH4+ (aq) + OH (aq)一元弱碱的离解常数一元弱碱的离解常数附录附录3cKc)OH( cb=的大小与的大小与Ki有关，有关， Ki越小，越小，c越大，越大，就越小就越小。相对误差小于；，%3 . 2%5500iKccKb47 例例：

40、计算下列各浓度的计算下列各浓度的HAc溶液的溶液的c(H)+ 和离解度和离解度 （1）0.1 molL-1 (2) 1.0 10-5 molL-1 解：（解：（1） c/Ka 500 = c(H+)/c = 1.3% pH = 2.88 （2） c/Ka 多元弱酸的离解以一级离解为主多元弱酸的离解以一级离解为主 可用前式作近似计算可用前式作近似计算 49四、同离子效应和缓冲溶液四、同离子效应和缓冲溶液1同离子效应同离子效应在弱酸溶液中加入该酸的在弱酸溶液中加入该酸的共轭碱共轭碱，或在弱碱溶液中加，或在弱碱溶液中加入该碱的入该碱的共轭酸共轭酸时，可使这些弱酸或弱碱的电离度降时，可使这些弱酸或弱碱

41、的电离度降低的现象。低的现象。HAc = H+ + Ac- NaAc = Ac- Na+溶液中溶液中-大大增加，平衡向大大增加，平衡向左移动，降低了左移动，降低了HAc的电离度的电离度50例：在例：在0.100molL-1的的HAc溶液中，加入溶液中，加入NaAc固体，至固体，至c(Ac-) = 0.100 molL-1,计算溶液的计算溶液的c(H+)、pH值及值及HAc的离解度。的离解度。 初始浓度初始浓度/molL-1 0.100 0 0.100平衡浓度平衡浓度/molL-1 0.100 - x x 0.100 + xHAc (aq) = H+ (aq) + Ac (aq)解：解：设溶液中

42、设溶液中c(H+)为为x molL-1，则则 x100. 0)x100. 0(x)HAc(c)Ac(c)H(cKa+=+15aaaLmol1076. 1Kx100. 0 x100. 0K)Ac( c)HAc( cKx=+=75. 4)1076. 1(lgpH5%0176. 0100. 01076. 1c)H(c5=+512缓冲溶液缓冲溶液(1) 实验事实：实验事实：向纯水向纯水(pH=7.0)中加入少量酸或碱，中加入少量酸或碱，pH值会值会发生显著变化；发生显著变化；向向HAc-NaAc混合混合液中加入少量酸或碱，液中加入少量酸或碱，溶液的溶液的pH值几乎不变值几乎不变。(2) 缓冲溶液缓冲溶

43、液: 是一种能抵抗少量强酸、强碱和水的稀释而是一种能抵抗少量强酸、强碱和水的稀释而保持体系的保持体系的pH值基本不变的溶液。值基本不变的溶液。52例例 ：向向1L 0.1molL-1HAc NaAc混合液中分别滴加混合液中分别滴加0.1ml 1molL-1 HCl或或NaOH溶液，溶液，pH改变多少改变多少?解：解：a 0.1molL-1HAc -NaAc溶液的溶液的pH = 4.75 b 滴加滴加0.1ml 1molL-1HCl后：后：HAc (aq) = H+ (aq) + Ac (aq)平衡浓度平衡浓度 0.1 + 110-4 c(H+) 0.1 - 110-4 5a44a1076. 1

44、K1011 . 01011 . 0K)H(C=+=+)HAc(c)Ac(c)H(cKa=+75. 4)1076. 1(lgpH5=53c 滴加滴加0.1ml 1molL-1NaOH后：后：HAc (aq) = H+ (aq) + Ac (aq)平衡浓度平衡浓度 0.1 - 110-4 c(H+) 0.1 + 110-4 )HAc(c)Ac(c)H(cKa=+5a44a1076. 1K1011 . 01011 . 0K)H(C=+=+75. 4)1076. 1(lgpH5=结论：结论：加入少量酸碱加入少量酸碱pH值不发生改变值不发生改变54(3) 缓冲原理缓冲原理:HAc = H+ + Ac-

45、NaAc = Ac- Na+ 加入酸，如加入酸，如HCl，H+增加，抑制了增加，抑制了HAc的电离，增加的的电离，增加的H+与与Ac-结合，生成结合，生成HAc，使，使H+浓度变化不大，溶液的浓度变化不大，溶液的pH值变化值变化不大。不大。 加入碱，如加入碱，如NaOH，H+与与OH-与结合，生成与结合，生成H2O，HAc进一进一步电离，增加步电离，增加H+浓度，使其变化不大，溶液浓度，使其变化不大，溶液pH值变化不大。值变化不大。结论：结论：少量外来酸碱的加入不会影响溶液的少量外来酸碱的加入不会影响溶液的pH值，缓冲溶液的缓冲能力有一定限度。值，缓冲溶液的缓冲能力有一定限度。55(4) 缓冲

46、溶液缓冲溶液c(H+) 的计算的计算弱酸弱酸 - 弱酸强碱盐弱酸强碱盐HAc = H+ + Ac- NaAc = Ac- Na+初始浓度初始浓度/molL-1 c(酸酸) 0 c(盐盐)平衡浓度平衡浓度/molL-1 c(酸酸) - x x c(盐盐) + xx)(cx)(xc)HAc(c)Ac(c)H(cKa酸盐+=+)A(c)HA(cK)(c)(cKx)(cx)(cK)H(cxaaa盐酸盐酸=+=+)A(c)HA(clgKppHa=c(酸酸) x c(酸酸) c(盐盐) + x c(盐盐) 弱碱弱碱 - 弱碱强酸盐弱碱强酸盐)(c)(clgKppOHb盐碱=)(c)(cK)OH(cb盐碱=

47、56 缓冲溶液的缓冲溶液的pH取决于两个因素，即取决于两个因素，即Ka(Kb)及及c酸酸/c盐盐(c碱碱/c盐盐) 适当地稀释缓冲溶液时，由于酸和盐同等程度地减少，适当地稀释缓冲溶液时，由于酸和盐同等程度地减少，pH值值基本保持不变。基本保持不变。稀释过度，当弱酸稀释过度，当弱酸(碱碱)电离度和盐的水解作用发生明显变化时电离度和盐的水解作用发生明显变化时，pH值才发生明显的变化。值才发生明显的变化。当当c(弱酸弱酸)/c(弱酸盐弱酸盐)或或c(弱碱弱碱)/c(弱碱盐弱碱盐)=1时，缓冲溶液的时，缓冲溶液的pH=pKa或或pOH=pKb；此时缓冲能力最强；此时缓冲能力最强。 57例：例：25时，

48、计算时，计算75 ml 0.10 molL-1的的NH3H2O与与25 ml 0.10 molL-1 HCl混合后溶液的混合后溶液的pH值。值。分析：分析：（1）首先明确混合后溶液的情况首先明确混合后溶液的情况 （2）NH3 + HCl = NH4Cl （3）NH3过量，生成的过量，生成的NH4Cl后，剩余后，剩余NH3 53b108 . 1)NH(KNH3H2O 的的 mol 数数 = 0.107510-3 = 7.5 10-3 HCl 的的 mol 数数 = 0.102510-3 = 2.510-3混合后生成的混合后生成的NH4+ 的的 mol 数数 = 2.510-3 剩余剩余NH3H2

49、O的的 mol 数数 = 7.510-32.510-3 = 5.010-3 435b109.49/0.1100 . 5108 . 1)OH(cKc10.98 pOH - 14 pH 3.02)109.49(lgpOH458分析：分析：（4）注意：注意：生成的生成的NH4Cl与剩余与剩余NH3组成缓冲溶液组成缓冲溶液 （5）欲计算）欲计算pH，应先计算，应先计算 c(NH3)和和 c(NH4+)； 55b106 . 3025. 0050. 0108 . 1)( c)( c)OH( c盐碱K4.45lg2-75. 4)(c)(clgKppOHb=盐碱55. 945. 414pH=59共轭酸碱对共轭

50、酸碱对pKa缓冲范围缓冲范围HCO2H-HCO23.752.75-4.75HAc - Ac 4.753.75-5.75H2PO4 HPO427.216.21-8.21NH4+ - NH3 9.258.25-10.25HCO3 - CO3210.259.25-11.25HPO4 2 - PO4312.6611.66-13.6660首先找出与溶液所需控制的首先找出与溶液所需控制的pH值相近的值相近的pK值的弱酸或弱碱；值的弱酸或弱碱；一般一般c酸酸 /c盐盐在在0.110范围内具有缓冲能力，故范围内具有缓冲能力，故pH = pKa 1； 选择的缓冲液不与反应物或生成物发生反应，配制药用缓选择的缓冲

51、液不与反应物或生成物发生反应，配制药用缓冲溶液时还应考虑溶液的毒性。冲溶液时还应考虑溶液的毒性。 几种常见缓冲溶液的配制几种常见缓冲溶液的配制pH值值 配配 制制 方方 法法0.01.0 molL-1的的 HCl 溶液溶液。2.00.01 molL-1的的 HCl 溶液。溶液。4.020g NaAc3H2O溶于适量水中溶于适量水中，加加6 molL-1的的HAc 134 ml，稀释至稀释至 500 ml。5.050 g NaAc3H2O加加6 molL-1的的HAc 34 ml,稀释至稀释至 500 ml.7.077 g NH4Ac 溶于适量水中溶于适量水中, 稀释至稀释至 500 ml.9.

52、035 g NH4Cl 溶于适量水中溶于适量水中， 加加15 molL-1的的NH3H2O 247 ml，稀释至稀释至500 ml。10.027 g NH4Cl 溶于适量水中溶于适量水中，加加15 molL-1的的NH3H2O 197ml，稀释至稀释至500 ml。13.00.1 molL-1的的 NaOH 溶液溶液.61 溶度积常数溶度积常数 溶度积与摩尔溶解度的关系溶度积与摩尔溶解度的关系 溶度积规则溶度积规则 溶度积规则的应用溶度积规则的应用第四节第四节 难溶强电解质的多相离子平衡难溶强电解质的多相离子平衡62一、溶度积常数一、溶度积常数难溶电解质：难溶电解质：在水中溶解度较小的电解质。

53、在水中溶解度较小的电解质。 在一定温度下，将难溶电解质晶体放入水中，在水分子作用下，在一定温度下，将难溶电解质晶体放入水中，在水分子作用下，固体表面晶格上的离子会脱离晶体表面进入溶液，成为自由运固体表面晶格上的离子会脱离晶体表面进入溶液，成为自由运动的水合离子，这个过程称为动的水合离子，这个过程称为溶解溶解。与此同时，溶液中的水合。与此同时，溶液中的水合离子在无规则运动中碰撞，从溶液中析出或重新回到晶体表面，离子在无规则运动中碰撞，从溶液中析出或重新回到晶体表面，这个过程称为这个过程称为沉淀沉淀。溶解和沉淀：溶解和沉淀： 沉淀沉淀-溶解平衡：溶解平衡： 溶解速率沉淀速率，溶解为主要倾向，不饱和

54、溶液；溶解速率沉淀速率，溶解为主要倾向，不饱和溶液；溶解速率沉淀速率，沉淀为主要倾向，过饱和溶液；溶解速率沉淀速率，沉淀为主要倾向，过饱和溶液；溶解速率溶解速率 = 沉淀速率，动态平衡，沉淀沉淀速率，动态平衡，沉淀-溶解平衡溶解平衡 物质物质 溶解度溶解度(g/100g水水)易溶物易溶物 0.1微溶物微溶物0.010.1难溶物难溶物 0.01 63)aq(mB)aq(nA)s(BAnmmn+=+)B(c)A(cKnmmnsp=+溶度积常数溶度积常数25时部分时部分溶度积常数见附录溶度积常数见附录4。反映了物质的溶解能力反映了物质的溶解能力 对于难溶电解质对于难溶电解质AnBm，有：，有：64s

55、p1RTlnK66.55)80.109(124.7726.131)298(molkJGm10sp1078. 1K=例例 计算计算298K时时AgCl的的K sp解：解： AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)65二、溶度积与摩尔溶解度的关系二、溶度积与摩尔溶解度的关系溶解度溶解度：一定温度下溶质在某种溶剂中溶解程度的大小。一般：一定温度下溶质在某种溶剂中溶解程度的大小。一般以以100 g 溶剂（溶剂（H2O）能溶解的物质的质量表示；平衡时，液相）能溶解的物质的质量表示；平衡时，液相为饱和溶液，单位为为饱和溶液，单位为molL-1。溶解度溶解度符号：符号：s。溶度积常数溶度积常数难溶

56、电解质难溶电解质注意注意溶度积常数溶度积常数与与溶溶解度解度在应用上的区别在应用上的区别溶解度溶解度任何物质皆可任何物质皆可661 在纯水中的溶解度在纯水中的溶解度（1）AB型难溶电解质型难溶电解质 AB（s）= A+ (aq) + B- (aq) 设溶解度为设溶解度为s C（A+）= C（B-）= s 2sps)B(c )A(cK=+spKs =67（2）A2B或或AB2型难溶电解质型难溶电解质 A2B（s）= 2A+ (aq) + B2- (aq) 设溶解度为设溶解度为s c(A+) = 2s c(B-) = s 322sp4ss)2s()B(c )A(cK=+3sp4Ks=)aq(mB)

57、aq(nA)s(BAnmmn+=+nmnmspnmKs+=68例例:已知已知K sp(AgCl) = 1.78 10-10， K sp(Ag2CrO4) = 1.12 10-12，试求试求AgCl和和Ag2CrO4的溶解度。的溶解度。解：（解：（1）设）设AgCl的溶解度为的溶解度为S1（molL-1），则：），则： AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)平衡时平衡时 S1 S121spSK=510sp11037. 11078. 1KS=（2）设设Ag2CrO4的溶解度为的溶解度为S2 （molL-1），）， 则：则： Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-

58、(aq)平衡时平衡时 2S2 S232222spS4S)S2(K=53123sp2105 . 641012. 14KS=69同一类型的电解质，可以用同一类型的电解质，可以用K sp直接比较溶解度的大小，不同直接比较溶解度的大小，不同类型的难溶电解质，不能用类型的难溶电解质，不能用K sp 比较。比较。注意：注意： K sp(AgCl) = 1.78 10-10 K sp(AgI) = 1.5 10-16 sAgCl sAgI K sp(AgCl) = 1.78 10-10K sp(Ag2CrO4) = 1.12 10-12sAgCl 42CrOAgs 相同类型，相同类型，K sp ， S 。

59、不同类型，不能用不同类型，不能用K sp判断判断S 的大小。的大小。 702 在同离子溶液中的溶解度在同离子溶液中的溶解度同离子效应可使难溶电解质溶解度下降同离子效应可使难溶电解质溶解度下降 例：计算例：计算 Fe(OH)3 在纯水及在纯水及 0.1 mol/L NaOH 中的溶解度。中的溶解度。 纯水中纯水中 Fe(OH)3 = Fe3+ + 3 OH-0.1 mol/L NaOH中中 平衡时平衡时 s 3s43sp27ss)3s(K=104364sp1041. 427101 . 127Ks=Fe(OH)3 = Fe3+ + 3 OH-平衡时平衡时 s 0.1 + 3ss1 . 0) s31

60、 . 0( sK33sp323363sp101 . 11 . 0101 . 10.1Ks=363sp101 . 1)OH(Fe(K=71三、溶度积规则三、溶度积规则)aq(mB)aq(nA)s(BAnmmn+=+)()(JnmmnBcAc任意浓度下：任意浓度下：由：由：spKJRTlnG 则：则：，沉淀溶解平衡状态，0GKJsp，0GKJsp，0GKJsp平衡浓度时平衡浓度时溶液过饱和，有沉淀析出溶液未饱和，无沉淀析出；若有沉淀加入，则溶解7273四、溶度积规则的应用四、溶度积规则的应用1 沉淀的生成和溶解沉淀的生成和溶解spKJ有沉淀生成有沉淀生成spKJ 沉淀溶解沉淀溶解例例 298K时，