医用基础化学第三章ppt课件

1、第三章 电解质溶液Electrolyte Solutions内容提要n强电解质溶液实际n强电解质和弱电解质：电解质定义、分类及解离度n强电解质溶液实际要点：离子氛概念n离子的活度、活度因子和离子强度n弱电解质溶液的解离平衡n弱酸、弱碱的解离平衡及其平衡常数n酸碱平衡的挪动浓度、同离子效应和盐效应的影响内容提要n酸碱的质子实际n酸碱的概念n酸碱反响的本质n水的质子自递平衡n共轭酸碱解离常数的关系 n 酸碱溶液pH的计算n强酸或强碱溶液 n一元弱酸或弱碱溶液n多元酸碱溶液n两性物质溶液：负离子型、弱酸弱碱型、氨基酸型内容提要n酸碱的电子实际及软硬酸碱实际n难溶强电解质的沉淀溶解平衡n溶度积和溶度积

2、规那么n沉淀的生成、分级沉淀和沉淀的溶解n沉淀溶解平衡实例教学根本要求掌握酸碱质子实际、酸碱定义、共轭酸碱对、酸碱的强度。酸碱解离常数及其运用，共轭酸碱对Ka与Kb关系。一元弱酸弱碱、多元弱酸弱碱和两性物质负离子型、弱酸弱碱型等水溶液中pH的计算。难溶电解质的溶度积常数Ksp的表达式，溶度积和溶解度的关系及其计算。离子积定义和溶度积规那么涵义，运用浓度积规那么判别沉淀的生成、溶解及沉淀的先后次序。教学根本要求熟习强电解质实际、强电解质溶液表观解离度和活度、离子强度等概念。酸碱在水溶液中的质子转移平衡。水的离子积及水溶液的pH值的表达。酸碱溶液的同离子效应和盐效应。了解活度因子及其计算。难溶电解

3、质的同离子效应和盐效应。 第一节 强电解质溶液实际n强电解质和弱电解质n定义：电解质是溶于水中或熔融形状下能导电的化合物，这些化合物的水溶液称为电解质溶液。 NaCl(s)Na+(aq) + Cl-(aq)H2O+第一节 强电解质溶液实际n强电解质和弱电解质n电解质可分为强电解质和弱电解质两类。在水溶液中能完全解离成离子的化合物就是强电解质。例如n Na+Cl- Na+ + Cl- (离子型化合物)n HCl H+ Cl- (强极性分子) n弱电解质在水溶液中只能部分解离成离子的化合物。例如：n HAc H+ + Ac-第一节 强电解质溶液实际解离度：达解离平衡时，已解离的分子数和分子总数之比

4、。单位为一，可以百分率表示。通常0.1 molkg-1溶液中，强电解质30%；弱电解质5%；中强电解质=5%30%。原原有有分分子子总总数数已已解解离离分分子子数数 第一节 强电解质溶液实际例 某电解质HA溶液，其质量摩尔浓度b(HA)为0.1 molkg-1，测得此溶液的Tf为0.19，求该物质的解离度。解 设HA的解离度为， HA(aq) H+(aq) +A-(aq) 平衡时/molkg-1 0.1-0.1 0.1 0.1HA+H+A-=0.1(1+) molkg-1根据Tf=Kfb0.19 K=1.86 Kkgmol-10.1(1+) molkg-1 = 0.022 = 2.2%第一节

5、强电解质溶液实际 校正系数i与解离度 的关系 1) AB型电解质 AB(aq) A+(aq) + B-(aq) 平衡时 c-c c c ic=(c-c)+c+c=c+c i=1+ 2) AB2或A2B型电解质 AB2(aq) A2+(aq) + 2B-(aq) 平衡时 c-c c 2c ic=(c-c)+c+2c=c+2c i=1+2第一节 强电解质溶液实际强电解质溶液实际要点电解质离子相互作用，离子氛存在，致使离子间相互作用而相互牵制，表观解离度不是100%。一种更为简单的离子对模型，虽然便于了解，但难以量化。第一节 强电解质溶液实际离子的活度和活度因子 活度：离子的有效浓度(表观浓度)小于

6、实际浓度，有效浓度的值就是活度aB。活度因子： B称为溶质B的活度因子。离子的活度aB = BbB/bOb为规范态的浓度(即1 molkg-1)。第一节 强电解质溶液实际由于离子的表观浓度小于实际浓度，普通B 1 molL-1时，直接用H3O+或OH-表示。 OH3a第三节 酸碱的质子实际人体各种体液的pH体 液pH 体 液pH血清7.357.45大肠液8.38.4成人胃液0.91.5乳汁6.06.9婴儿胃液5.0泪水7.4唾液6.356.85尿液4.87.5胰液7.58.0脑脊液7.357.45小肠液7.6第三节 酸碱的质子实际n共轭酸碱解离常数的关系n酸HA及其共轭碱nHA(aq) + H

7、2O(l) A-(aq) + H3O+(aq)n A-(aq) + H2O(l) HA(aq) + OH-(aq)n n H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq)n Kw=H3O+OH-n 以Ka、Kb代入，得 KaKb=KwHAOHA3aKAHAOHbK第三节 酸碱的质子实际例 知NH3的Kb为1.810-5，试求NH4+的Ka。解 NH4+是NH3的共轭酸，故 Ka=Kw/Kb=1.010-14/(1.810-5)=5.610-10第三节 酸碱的质子实际多元弱酸或多元弱碱H3PO4(aq) + H2O(l) H2PO4-(aq) + H3O+(aq)H2PO4-

8、(aq) + H2O(l) HPO42-(aq) + H3O+(aq)HPO42-(aq) + H2O(l) PO43-(aq) + H3O+(aq)POHOHPOH43342a1KPOHOHHPO-42324a2KHPOOHPO-24334a3K第三节 酸碱的质子实际H2PO4-(aq) + H2O(l) H3PO4(aq) + OH-(aq)HPO42-(aq) + H2O(l) H2PO4-(aq) + OH-(aq)PO43-(aq) + H2O(l) HPO42-(aq) + OH-(aq)a1w33-42433bOHOHPOHOHPOHKKKa2w33-24-42b2OHOHHPO

9、OHPOHKKK3w33-34-241bOHOHPOOHHPOaKKK第三节 酸碱的质子实际例 知H2CO3的Ka1=4.510-7，Ka2=4.710-11，求CO32-的Kb1和Kb2。解 CO32-与HCO3-为共轭酸碱对Kb1=Kw/ Ka2=1.010-14/(4.710-11)=2.110-4而HCO3-与H2CO3为共轭酸碱对Kb2=Kw/ Ka1=1.010-14/(4.510-7)=2.210-8 第四节 酸碱溶液pH的计算n强酸或强碱溶液n 强酸或强碱属于强电解质，在水中完全解离。 n 因此，普通浓度下，n对于强酸HA，H3O+=c(HA)；n对于强碱B，OH-=c(B)。

10、n 但当H3O+或OH-Ka2Ka3, 每级解离常数普通相差46个数量级，可忽略二、三级解离平衡。 因此, 多元酸的H3O+浓度的计算以一级解离为主。比较多元弱酸的酸性强弱时, 只需比较它们一级解离常数值即可。第四节 酸碱溶液pH的计算例 知H2CO3的Ka1=4.510-7, Ka2=4.710-11, 计算0.020molL-1 H2CO3溶液中H3O+、CO32-及pH。解 H2CO3(aq)+H2O(l) H3O+(aq) + HCO3-(aq) HCO3-(aq)+H2O(l) H3O+(aq) + CO32-(aq) Ka2 Ka2 Ka3、Ka1/Ka2102时，可当作一元弱酸处

11、置，求H3O+。 第二步质子传送平衡所得的共轭碱的浓度近似等于Ka2。 如H2CO3溶液中，CO32-Ka2(H2CO3)； H3PO4溶液中，HPO42-Ka2(H3PO4)。 第二步及以后质子传送平衡所得共轭碱浓度很低 多元弱碱的分步解离与多元弱酸类似，根据类似的条件，可按一元弱碱溶液计算其OH-。 第四节 酸碱溶液pH的计算例 计算0.50 molL-1邻苯二甲酸(C8H6O4)溶液的pH，并求C8H5O4-，C8H4O42-和OH-。解 知Ka1=1.1410-3，Ka2=3.7010-6，c =0.50 molL-1，Ka1/Ka2102，c/Ka1 500，pH=1.62C8H5O

12、4-=H3O+=0.024 molL-1C8H4O42-=Ka2=3.710-6 molL-1OH-=Kw/H3O+=4.210-13 molL-111313Lmol024. 0Lmol50. 01014. 1OHcKa第四节 酸碱溶液pH的计算例 计算0.100 molL-1Na2CO3溶液的pH以及CO32-和HCO3-浓度。解 Na2CO3是二元弱碱，在水中CO32-(aq) + H2O(l) HCO3-(aq) + OH-(aq)Kb1=Kw/ Ka2=1.010-14/(4.710-11)=2.110-4而HCO3-与H2CO3为共轭酸碱对HCO3-(aq) + H2O(l) H2C

13、O3(aq) + OH-(aq)Kb2=Kw/ Ka1=1.010-14/(4.510-7)=2.210-8第四节 酸碱溶液pH的计算例 计算0.100 molL-1Na2CO3溶液的pH以及CO32-和HCO3-浓度。因 Kb1Kb2102，cbKb1500，故OH-=HCO3-= 4.610-3 molL-1pOH=2.34, pH=14.00-2.34=11.66CO32-=0.100 molL-1-4.610-3 molL-1=0.095 molL-1-13-14bb1Lmol 106 . 4Lmol 100. 0101 . 2OHcK第四节 酸碱溶液pH的计算n两性物质溶液 n既能给

14、出质子又能接受质子的物质称为两性物质。可分为三种类型。 n1. 负离子型，如HCO3-、H2PO4-、HPO42-等。 n以HCO3-为例：n HCO3-(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+CO32-(aq)n nHCO3-(aq)+H2O(l) OH-(aq)+H2CO3(aq)11322a3233a107 . 4)COH(HCOCOOHKK832a1w332b102 . 2)COH(HCOCOHOHKKK第四节 酸碱溶液pH的计算2. 弱酸弱碱型，如NH4Ac、NH4CN、(NH4)2CO3等。以NH4Ac为例，它作为酸，在水中的反响为 NH4+(aq) + H2O(l) NH3(a

15、q) + H3O+(aq) 作为碱，在水中的质子传送反响为 Ac-(aq) + H2O(l) HAc(aq) + OH-(aq)103bw433a106 . 5)(NHNHOHNHKKK10awb1071. 5)(HAcAcHAcOHKKK第四节 酸碱溶液pH的计算3. 氨基酸型 以通式NH3+CHRCOO-表示，式中-NH3+基团可给出质子，显酸性；-COO-基团可以接受质子，显碱性，故是两性物质。 以甘氨酸(NH3+CH2COO-)为例，在水中: NH3+CH2COO-(aq)+H2O(l) NH2CH2COO-(aq)+H3O+(l) (作为酸) Ka=Ka2=1.5610-10 NH3

16、+CH2COO-(aq)+H2O(l) NH3+CH2COOH(aq)+OH-(aq) (作为碱) Kb=Kw/Ka1= 2.2410-12第四节 酸碱溶液pH的计算两性物质在水溶液中的酸碱性取决于Ka与Kb的相对大小，即当KaKb，溶液的pH7，呈酸性，如NaH2PO4、 NH4F、HCOONH4等Ka7，呈碱性，如Na2HPO4、NaHCO3、(NH4)2CO3、NH4CN等KaKb，溶液的pH7，呈中性，如NH4Ac等第四节 酸碱溶液pH的计算例 计算0.10 molL-1NH4CN溶液的pH，知NH3的Kb为1.810-5，HCN的Ka为6.210-10。解 NH4CN在水溶液中存在的

17、主要物种是NH4+、CN-和H2O。发生的反响为作为酸：NH4+(aq) + H2O(l) NH3(aq) + H3O+(aq) Ka=5.610-10作为碱：CN-(aq) + H2O(l) HCN(aq) + OH-(aq) Kb=1.610-5H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq) Kw=1.0010-14第四节 酸碱溶液pH的计算酸碱反响：NH4+(aq)+CN-(aq) NH3(aq)+HCN(aq)K=(5.610-10)/(6.210-10)=0.90，K比上述Ka、Kb及Kw都大得多，因此酸碱反响是主要的。设反响达平衡时，溶液中NH3=HCNx N

18、H4+(aq) + CN-(aq) NH3(aq) + HCN(aq)初始/(molL-1) 0.10 0.10平衡/(molL-1) 0.10-x 0.10-x x x 90. 0)10. 0(22xxK)(HCNOHCNHCN)(HCN)(NH2a2322a4aKKK第四节 酸碱溶液pH的计算得H3O+= molL-1 = 6.010-10 molL-1 ，pH=9.22再由 x/(0.10-x)=0.95解得 x=4.910-2 molL-1=NH3=HCNNH4+=CN-=0.10-4.910-2 molL-1=0.051 molL-1 )HCN()(NH)HCN(OHa4aa3KKK

19、)(NH)(HCNOH4aa3KK1010106 . 5102 . 6弱酸弱碱型 负离子型例 计算0.10 molL-1NaH2PO4溶液的pH。知H3PO4的pKa1=2.16，pKa2=7.21，pKa3=12.32。解 或 pH=(pKa1+pKa2)=(2.16+7.21)=4.68对于Na2HPO4溶液的计算，由于Ka3很小，与Kw接近，不能忽略水的解离，假设采用 计算，结果将有较大的误差。 第四节 酸碱溶液pH的计算aa3OHKK 2a1a3OHKKa2a13OHKK 3a2a3OHKK第五节 酸碱的电子实际n 酸碱定义：酸是可以接受电子对的物质，又称电子对的受体；碱是可以给出电子

20、对构成配位键的物质，又称电子对的给体。 n 酸碱反响：酸 + 碱 酸碱配合物n可知，酸与具有孤对电子的物质成键，所以酸又称为亲电试剂；碱与酸中电子缺乏的原子芯共享电子对，因此碱又称为亲核试剂。A + :BA:B酸碱酸碱配合物第五节 酸碱的电子实际例子：例子：BFFF+BFFFF:F:.-SOOO+SOOOO:O:2-2-.Cu2+ 4NHCu32+NH3333NNHHNH第五节 酸碱的电子实际n分类n 酸碱加合反响，如 nAg+(aq) +2NH3(aq) H3NAgNH3+(aq)n 碱取代反响，如nCu(NH3)42+(aq)+2OH-(aq) Cu(OH)2(s) +4NH3(aq)n

21、酸取代反响，如nCu(NH3)42+(aq)+4H+(aq) Cu2+(aq)+4NH4+(aq)n双取代反响，如n HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l)第六节 难溶强电解质的沉淀溶解平衡n溶度积和溶度积规那么 n溶度积n 水溶液中AgCl沉淀与Ag+Cl-间的平衡为n n n将AgCl(s)并入常数项，得 nKsp称为溶度积常数，简称溶度积。AgCl(s)ClAgClAgspAgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)溶解沉淀第六节 难溶强电解质的沉淀溶解平衡 溶度积反映了难溶电解质在水中的溶解才干。在一定温度下，难溶电解质的饱和溶液中离子浓度幂之乘

22、积为一常数。 对于AaBb型的难溶电解质AaBb(s) aAn+(aq)+ bBm-(aq) b-manspBA第六节 难溶强电解质的沉淀溶解平衡例 Ag2CrO4在298.15K时的溶解度为6.5410-5 molL-1，计算其溶度积。解 Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)Ag+=26.5410-5molL-1CrO42-=6.5410-5molL-1 Ksp(Ag2CrO4)=Ag+2CrO42- =(26.5410-5)2(6.5410-5) =1.1210-12第六节 难溶强电解质的沉淀溶解平衡 不同类型的难溶电解质，不能直接根据溶度积来比较溶解度的大小，

23、要经过计算才干比较。 同类型的难溶电解质，溶解度愈大，溶度积也愈大。电解质类型难溶电解质溶解度(molL-1)溶度积ABAgCl1.3310-51.7710-10A2BAg2CrO46.5410-51.1210-12第六节 难溶强电解质的沉淀溶解平衡例 Mg(OH)2在298.15K时的Ksp为5.6110-12，求Mg(OH)2的溶解度。解 Mg(OH)2(s) Mg2+(aq)+ 2OH-(aq)设Mg2+=S，OH-=2S,KspMg(OH)2=Mg2+OH-2 =S(2S)2=4S3 =5.6110-1214-1312Lmol1012. 1Lmol 4/1061. 5S第六节 难溶强电

24、解质的沉淀溶解平衡n 溶度积规那么n 定义离子积IP ，它表示任一条件下离子浓度幂的乘积。IP和Ksp方式类似，但含义不同。Ksp表示饱和溶液中离子浓度平衡浓度幂的乘积，仅是IP的一个特例。n IPKsp 有沉淀析出直至达饱和n IP = Ksp 溶解达平衡, 饱和溶液 n IPKsp 无沉淀析出, 或沉淀溶解第六节 难溶强电解质的沉淀溶解平衡n 沉淀平衡的挪动n 沉淀的生成n 根据溶度积规那么，当溶液中的IpKsp时，就会生成沉淀。 n 例 判别以下条件下能否有沉淀生成(均忽略体积的变化)：n (1)将0.020 molL-1CaCl2溶液10mL与等体积同浓度的Na2C2O4溶液相混合；n (2)在1.0 molL-1CaCl2溶液中通CO2气体至饱和。第六节 难溶强电解质的沉淀溶解平衡解 (1) 等体积混合后, c(Ca2+)=0.010 molL-1，c(C2O42-)=0.010 molL-1，IP(CaC2O4)=Ca2