电解质溶液和离子平衡（课堂PPT）

1、1第一节第一节 强电解质溶液强电解质溶液第二节第二节 水的电离和溶液的水的电离和溶液的PHPH值值第三节第三节 弱酸弱碱的离解平衡弱酸弱碱的离解平衡第四节第四节 同离子效应和缓冲溶液同离子效应和缓冲溶液第五节第五节 盐类的水解盐类的水解第六节第六节 酸碱质子理论酸碱质子理论第七节第七节 沉淀和溶解平衡沉淀和溶解平衡第八节第八节 溶度积规则和应用溶度积规则和应用2 1923年，年，Debye 及及Hckel提出离子氛（提出离子氛（ionic atmosphere）概念。）概念。 观点：观点：强电解质在溶液中是完全电离的，但是由于离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

2、都受到相反电荷离子的束缚，子间的相互作用，每一个离子都受到相反电荷离子的束缚，这种离子间的相互作用使溶液中的离子并不完全自由，其这种离子间的相互作用使溶液中的离子并不完全自由，其表现是：表现是： 溶液导电能力下降，电离度下降。溶液导电能力下降，电离度下降。3活度与活度系数活度与活度系数 活度：活度：是指有效浓度，即单位体积电解质溶液中表是指有效浓度，即单位体积电解质溶液中表现出来的表观离子有效浓度，即扣除了离子间相互作用现出来的表观离子有效浓度，即扣除了离子间相互作用的浓度。以的浓度。以a （activity）表示。）表示。 f：活度系数，稀溶液中，：活度系数，稀溶液中，f 1；极稀溶液中，；

3、极稀溶液中， f 接近接近1cfa4 规律：规律： 离子强度越大，离子强度越大，离子间相互作用越显著，活度系离子间相互作用越显著，活度系数越小；数越小； 离子强度越小，离子强度越小，活度系数约为活度系数约为1。稀溶液接近理想。稀溶液接近理想溶液溶液，活度近似等于浓度。活度近似等于浓度。 离子电荷越大，相互作用越强，活度系数越小。离子电荷越大，相互作用越强，活度系数越小。 5水本身电离平衡水本身电离平衡H2O + H2O H3O+ + OH 在在25 C，由电导等方法，由电导等方法测得测得 H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH(aq)-237.2 -237.2 -237.2

4、 -157.3 (kJ/mol) = 79.90 fG 298GRT30. 2GKlgT fG67lgHpH14 pOHpHlgOHpOH8HInHIn表示石蕊表示石蕊 HIn H HIn H+ + + In + In 红红 蓝蓝 = (H = (H+ + In In )/HIn)/HIn当当c (HIn) c (HIn) c (Inc (In ) )时，溶液呈红色，是酸性时，溶液呈红色，是酸性当当c (HIn)c (HIn) c (In c (In ) )时，溶液呈蓝色，是碱性时，溶液呈蓝色，是碱性 HIn HIn H H+ + =K =Ki i In In 在在 HIn /InHIn /I

5、n 10 10或或 HIn /InHIn /In 0.1 0.1时，时，指示剂颜色变化指示剂颜色变化指示剂变色范围是指示剂变色范围是 HH+ + 在在0.1 0.1 10 10之间。之间。91、电离常数和解离度、电离常数和解离度HAc + H2O = H3O+ + Ac 2HAcHaaaKHAcAcHa02cHKa0cKHa0cKOHb02OHcOHKa弱酸：弱酸：弱碱：弱碱：10解离度：解离度：0CKb0000CKCCKCHaa112 2、一元弱酸弱碱的电离平衡、一元弱酸弱碱的电离平衡例：求例：求0.10 解：解：HAc + H2O H3O+ + Ac 0.10-x x x0.10-x) 0

6、.10 = 1.76 1.76 电离度电离度 = x / C0 = 120.10 H2O H3O+ 产生的产生的H3O+ 400则则 OH = （Kbc)0.5 = (2.03 105 0.100)0.5 = 1.42 103 (mol/dm3) pH = 14.0 pOH = 14.0 2.85 = 11.15OHOH33 CNHCNOHCNHCNOHKb14分部电离分部电离 H2S： H2S + H2O H3O+ + HS H2S = 9.1 HS + H2O H3O+ + S2 = 1.1 15例例1 1：解：解： H2S + H2O H3O+ + HS 平衡浓度：平衡浓度：0.1-x

7、x+y x-y HS + H2O H3O+ + S2 x-y x+y yH2S = 9.1 = 1.1 9.1 x+y x （ 9.1 )0.5 = 9.5 计算0.10 H2S H2S 的电离度。的电离度。cK1a 16例例1 1：解：解： H2S + H2O H3O+ + HS 平衡浓度：平衡浓度：0.10-x x+y x-y HS + H2O H3O+ + S2 x-y x+y yx-y x+y = 1.1 H2S9.5 9.5 0.1%)H2S分子。分子。计算计算0.10 H2S H2S 的电离度。的电离度。17例例2 2：解：解： + H2O OH + HS HS + H2O OH

8、+ H2S 计算时不必考虑第二步电离计算时不必考虑第二步电离计算计算0.10 Na2S 的电离度。的电离度。OHOH33 SHSOHSHSOHK221bOHOH33 HSSHOHHSSHOHK222b18例例2 2：解：解： + H2O OH + HS 平衡浓度：平衡浓度：0.10 x x x 不能简化计算，解一元二次方程得：不能简化计算，解一元二次方程得： x = 0.0250.2525%)计算计算0.10 Na2S 的电离度。的电离度。3221b101 . 9x10. 0 xSHSOHK 19例例3 3：解：解： H2 + H2O H3O + H) = 6.23 H2 + H2O OH +

9、 H3 溶液显酸性溶液显酸性试试定性定性说明为什么说明为什么溶液显酸性溶液显酸性。123141aw4243PO3b103 . 11052. 7100 . 1KKPOHPOHOHK)34( H+H+20 （小结）（小结）1. 多元弱酸溶液中，多元弱酸溶液中，H3O+ 主要由第一步电离决定主要由第一步电离决定 可按一元酸来计算可按一元酸来计算 H3O+ 2. 二元弱酸二元弱酸 H2A 溶液中，溶液中， A2 Ka23. 多元弱碱（如多元弱碱（如Na2S, Na2CO3, Na3PO4等）的情况与多元弱等）的情况与多元弱酸的相似，计算时用酸的相似，计算时用Kb代替代替Ka 即可。即可。4. 两性物（

10、两性物（H2PO4, HCO3 等）的酸碱性取决于相应酸常数等）的酸碱性取决于相应酸常数和碱常数的相对大小。（和碱常数的相对大小。（pH值的定量计算本课不要求）值的定量计算本课不要求）两种弱酸（弱碱）混合，当两者的浓度相近且两种弱酸（弱碱）混合，当两者的浓度相近且 Ka相差很大相差很大时，只考虑时，只考虑 Ka 大的，大的， 来计算来计算 H3O+ 21 NH + Ac+ H2O NH3H2O + HAc 0.10 x = NH3 = HAc = (3.1 溶液的溶液的 pHpH值值K101 . 3108 . 1108 . 1100 . 1KKKHAcAcNHNHAcNHHAcNH)x10.

11、0(x55514)HAc(a)NH(bw3443223 OHOH33OHOH22（接上页）（接上页） NH + Ac+ H2O NH3H2O + HAc HAc+ H2O H3O + Ac 溶液的溶液的 pHpH值值7544a3100 . 1108 . 1106 . 510. 0106 . 5KAcHAcOHy 23（接上页）（接上页） NH + Ac+ H2O NH3H2O + HAc xNHOHK,xOHAcK4)NH(b3)HAc(a3 )KKK(KOHKOHOH NHOH AcKK)NH(bw)NH(a)HAc(a3w2343)NH(b)HAc(a343 )b(NHw333KKOHOH

12、)HAc(a)NH(a3KKOH4 24（1）NH3 H2O + 酚酞酚酞 （粉红色粉红色） 加入加入 NH4Cl(s) 无色无色 NH3 + H2O OH + NH4+ 平衡左移平衡左移 加入加入 NH4+使使 NH3 电离度降低电离度降低（2）HAc + 甲基橙甲基橙 （橘红色橘红色） 加入加入 NaAc(s) 黄色黄色 HAc + H2O H3O+ + Ac 平衡左移平衡左移 加入加入 Ac使使 HAc 电离度降低电离度降低25在弱电解质溶液中，加入含有共同离子的强电解质而使在弱电解质溶液中，加入含有共同离子的强电解质而使电离平衡向左移动，从而降低弱电解质电离度的现电离平衡向左移动，从而

13、降低弱电解质电离度的现象，称为同离子效应。象，称为同离子效应。 用同离子效应来控制溶液的用同离子效应来控制溶液的pH值；值； 通过调节通过调节pH值来控制共轭酸碱对的浓度。值来控制共轭酸碱对的浓度。（1）调节）调节pH值，可控制溶液中共轭酸碱对的比例：值，可控制溶液中共轭酸碱对的比例： 例例1 HAc + H2O H3O+ + Ac HAcAcOHK3a OHKHAcAc3a H3O+ Ka 即即 pH pKa 时，时，Ac-/HAc 1, 以以 HAc 为主为主H3O+ = Ka 即即 pH = pKa 时，时，Ac-/HAc = 1, Ac与与 HAc 浓度相等浓度相等H3O+ pKa 时

14、，时，Ac-/HAc 1, 以以 Ac 为主为主26例如：例如： 酚酞是有机弱酸（酚酞是有机弱酸（HIn)HIn) HIn + H2O H3O+ + In 无色无色 紫红色紫红色HInInOHK3HIn OHKHInIn3HIn 当溶液中当溶液中H3O+ 增大增大，In HAc, 溶液呈紫红色溶液呈紫红色K KHInHIn是确定指示剂变色范围的依据，是确定指示剂变色范围的依据， pKpKHINHIN 1 称为指示剂的变色范称为指示剂的变色范围围指示剂指示剂酸色形酸色形碱色形碱色形pKHIn变色范围变色范围pH值值 (18C)甲基橙甲基橙 (弱碱弱碱)红红黄黄3.43.1 4.4百里酚蓝百里酚蓝

15、（二元弱酸）（二元弱酸）红红（H2In)蓝蓝（In2 ）1.65 (pK, H2In)9.20 (pK,HIn )1.2 2.88.0 9.6酚酞酚酞无色无色红红9.18.2 10.027 H2S + H2O H3O+ + HS HS + H2O H3O+ + S2SHHSOHK231a OHKSHHS31a2 当当 H3O+ Ka1 , (HS / H2S) H3O+ Ka2 , 以以 HS 为主为主 H3O+ 1 , 以以 S2 为主为主HSSOHK232a OHKHSS32a2 合并合并和和式：式： H2S + 2H2O 2H3O+ + S2 191282a1a2223100 . 110

16、1 . 1101 . 9KKSHSOH 当当 pH 5pH Ksp 时，沉淀从溶液中析出（溶液过饱和）时，沉淀从溶液中析出（溶液过饱和）(2) Q=Ksp 时，沉淀与饱和溶液的平衡时，沉淀与饱和溶液的平衡 QKsp 时，溶液不饱和，若体系中有沉淀，时，溶液不饱和，若体系中有沉淀，(3) 则沉淀会溶解则沉淀会溶解Q = Am+nBn-m55例：（例：（1 1）往盛有）往盛有1.0 dm1.0 dm3 3纯水中加入纯水中加入0.1 cm0.1 cm3 3浓度为浓度为0.01 mol 0.01 mol dmdm-3-3 的的CaClCaCl2 2和和NaNa2 2COCO3 3: :CaCa2+2+

17、 = CO = CO3 32-2- = 0.1 = 0.1 1010-3-3 0.01/1.0 0.01/1.0 = 10 = 10-6 -6 mol dmmol dm-3-3 Q Q = = CaCa2+2+ CO CO3 32-2- = 10 = 10-12-12 K Kspsp,CaCO3,CaCO3 因此有因此有CaCOCaCO3 3沉淀生成。沉淀生成。56 当 时有沉淀生成spKQ 57例例1 1、向、向1.0 1.0 10 10-3-3 mol mol dmdm-3-3 的的K K2 2CrOCrO4 4溶液中滴加溶液中滴加AgNOAgNO3 3溶液溶液, ,求开始有求开始有AgA

18、g2 2CrOCrO4 4沉淀生成时的沉淀生成时的AgAg+ +? CrO? CrO4 42-2-沉淀完全时沉淀完全时, , AgAg+ += ?= ?解解: Ag: Ag2 2CrOCrO4 4 2Ag2Ag+ + + CrO + CrO4 42-2- KspKsp = Ag = Ag+ + 2 2 CrO CrO4 42-2- 3361224dmmol104 . 1100 . 1100 . 2CrOAgKsp3524dmmol105 . 4CrOAgspKCrOCrO4 42-2-沉淀完全时的浓度为沉淀完全时的浓度为1.0 1.0 1010-6-6 mol mol dmdm-3-3故有故有58例例2、向向0.1 mol dm-3 的的ZnCl2溶液中通溶液中通H2S气体至饱和时，溶液气体至饱和时，溶液中刚有中刚有ZnS沉淀生成，求此时溶液的沉淀生成，求此时溶液的H+ = ? 解解: ZnS Zn2+ + S2- 3212222dmmol100 . 21 . 010