电解质溶液和离解平衡课件

1、第3章 电解质溶液和离解平衡学习要求1.理解弱电解质电离平衡、水的离子积。2.掌握有关一元弱酸、弱碱电离平衡。3.掌握缓冲溶液组成及缓冲溶液pH的计算、配制及应用。4.掌握溶液的酸碱性、同离子效应、盐的水解。5.了解溶度积规则和分步沉淀。电解质：溶于水后能形成带电的离子的物质。非电解质：溶于水后形成不带电的分子的物质。基本概念在水溶液里全部电离为离子的电解质 强酸(HClO4、HNO3、HCl、H2SO4 、HBr、HI等)强碱(KOH、NaOH、Ba(OH)2等)大多数盐类 （除Pb(OAc)2、HgCl2、Hg2Cl2等外）在水溶液中主要以分子形式存在，只有一小部分电离成离子。 弱酸(CH

2、3COOH、H3BO3、H2S、HCN、H2CO3 等) 弱碱(NH3H2O、CH3NH2、C6H5NH2等)强电解质：弱电解质：3.1 电解质的离解平衡3.1.1 强电解质强电解质是指在水溶液中能完全解离成离子的化合物水是弱电解质25达平衡时：Kw 称纯水的离子积常数，简称水的离子积。在稀溶液中有：3.1.2 弱电解质1.水的离子积H+很小的溶液，在化学上常用pH来表示溶液的酸碱性。 2. 水溶液中的pH值 酸性溶液：pH7，H+10-7 中性溶液：pH7，H+10-7 碱性溶液：pH7，H+10-7 以HA表示一种弱酸，电离常数为Ka,浓度为c ,求H+浓度X及电离度 HA H+ + A-

3、开始时浓度： c 0 0平衡时浓度： c - x x x 则有：平衡时H+浓度很小，c x c，所以3. 一元弱酸（碱）的解离平衡初始浓度/molL-1 0.10 0 0平衡浓度/molL-1 0.10-x x xx=1.3103HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+Ac(aq) )HAc()Ac()OH()HAc( 3ccc -+=x10.0 x)HAc( 2-=计算0.1molL-1HAc溶液中各离子浓度和HAc的解离度解离度(a)c(H3O+) = c(Ac) = 1.3103 molL-1 c(HAc)=(0.10-1.3103)molL-10.10molL-1c(OH) =

4、7.71012 molL-1 =c(H3O+)c(OH)电离度却随浓度的变化而变化，对同一弱电解质，随着溶液浓度的减小，其电离度 增大。Ka与 都能反映弱酸弱碱电离能力的大小。 电离常数是平衡常数的一种形式，它不随浓度变 化，Ki值愈大，表示电离程度愈大。 Ka与 多元弱电解质在水溶液中的电离是分步（或分级）进行的，每一级都有一个电离常数，以H2S水溶液为例：一元电离：二级电离：Ka1 Ka23.1.3 多元弱酸（碱）的离解平衡 同样，磷酸在水中存在如下分步电离一级： 一般情况下，对于多元弱酸，Ka3 Ka2Ka1，即下一级电离比上一级电离难得多。为什么？（1）第一级电离出来的酸根离子有负电性

5、，使得氢离子更难失去。（2）第一级电离出来的氢离子抑制了第二级电离，即浓度对化学平衡的影响或同离子效应。二级：三级：H3PO4 H +H +H +H2PO4 -+H2PO4 - HPO4 2- HPO4 2-+PO43- 同离子效应：在弱电解质的溶液中，加入和弱电解质具有相同离子的强电解质，使得弱电解质电离度减小的现象。HAc H+ + Ac- 加入Ac- ，平衡左移， HAc的电离度降低 NH3 + H2O NH4+ + OH加入NH4+ ,平衡左移， NH3 的电离度降低。3.1.4 同离子效应和盐效应例：在 0.10 molL-1 的HAc 溶液中，加入 NH4Ac (s)，使 NH4A

6、c的浓度为 0.10 molL-1，计算该溶液的 pH值和 HAc的解离度。x = 1.810-5 c(H+) = 1.810-5 molL-1 0.10 x 0.100.10 molL-1 HOAc溶液：pH = 2.89， = 1.3%解： HAc(aq)+H2O(l) H3O+(aq) + Ac(aq) ceq / (molL-1) 0.10 x x 0.10 + xc0/ (molL-1) 0.10 0 0.10 pH = 4.74， = 0.018%多元弱酸 能够抵抗外加少量酸、碱或稀释而保持溶液的pH值几乎不变的作用称为缓冲作用。具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。即：溶液的pH能在一

7、定范围内不因少量稀释或外加少量强酸或强碱而发生显著变化。1.定义缓冲溶液的缓冲原理是同离子效应。3.2缓冲溶液3.2.1 缓冲溶液及其组成 弱酸 + 此弱酸盐 弱碱 + 此弱碱盐多元弱酸酸式盐+其对应的次级盐 缓冲溶液中一定要同时具备两种成分物质，一种物质能消耗外加的少量酸，另一种物质能够消耗外加的少量碱。这两种成分分别称抗酸、抗碱成分。2. 组成NH3 NH4Cl缓冲体系 pH 910NH3 + H2O NH4+ + OHNH4Cl NH4+ + Cl-NaAc Na+ + Ac-典型的缓冲溶液HAc NaAc缓冲体系 pH 46c平衡cHAc x cHAccNaAc+x cNaAcxHAc

8、 NaAc缓冲体系: 3.2.3 缓冲溶液的pH计算弱碱弱碱盐缓冲体系：or:or:近似公式!弱酸弱酸盐缓冲体系：例：HAc-NaAc缓冲体系，(1)计算 0.20 mol/L HAc与0.20mol/LNaAc混合溶液的pH值。解：查表得知醋酸的Ka=1.7610-5pH = 4.75答：该缓冲溶液的pH为4.75。例题HAc-NaAc体系中加入HCl、NaOH后组分浓度的变化0.1mol/L缓冲溶液1L(pH = 4.75)pH=4.80pH=4.71+0.05molNaOH水1L(pH = 7.00)+0.05mol NaOH+0.05mol HClpH=11.69pH=2.31+0.0

9、5mol HClNH3NH4Cl缓冲液的缓冲机理同此。HAc-NaAc体系缓冲机理1. 配制一定pH的缓冲溶液，可以选择与所需pH值相等或 接近的弱酸（弱碱）及其盐，使得缓冲溶液的pH在所要求的稳定的酸度范围之内 。2. 为了使缓冲溶液对外加酸、碱有同等的缓冲能力，通常要配制缓冲对浓度比为1左右的缓冲溶液。3. 为了使缓冲溶液有一定的抗酸、抗碱能力，要求缓冲对有一定的浓度，一般浓度范围在0.05 mol/L0.5 mol/L 之间。4. 所选择的缓冲溶液，不能与反应物或生成物发生副反应。药用缓冲溶液还必需考虑到是否有毒性等 。 5. 通过计算，然后配制 。缓冲溶液的选择和配制 下列几种盐的水溶

10、液的酸碱性： NaCl NaAC NH4Cl Na2CO3 NH4AC 中性 碱性 酸性 碱性 中性 水溶液的酸碱性，取决于溶液中H+和OH-浓度的大小，上述溶液中的H+和OH-是如何产生的呢？3.3 盐类水解水溶液中都有：H2O H+ + OH- NaAc溶液： NaAc Ac- + Na+HAcH+ 平衡向左移动，沉淀析出； Q= 处于平衡状态，饱和溶液； Q 平衡向右移动，无沉淀析出； 若原来有沉淀存在，则沉淀溶解。+nmAnmB- =Q溶度积规则：溶度积和溶解度的相互换算nm-+(aq)mB(aq)nA (s)BAmnmn)m()n(SS= ABS=型若难溶电解质的溶解度为S mold

11、m-33.5.2 溶解度和溶度积规则的换算nSmS例 ：25oC，AgCl的溶解度为1.9210-3 gL-1，求同温度下AgCl的溶度积。)L/(mol1-SS平衡浓度3.143Mr(AgCl) =解：已知1313Lmol1034.1Lmol3.1431092.1 -=S)aq(Cl(aq)Ag AgCl(s) -+(Cl -Ag+.-1010801=2S)AgCl= 2 )L/(mol1xx-平衡浓度42331.7)CrOMr(Ag=1215Lg102.2Lg 331.7105.6-=S例：25oC，已知 (Ag2CrO4)=1.110-12，求同温下S(Ag2CrO4)/gL-1。)aq

12、(CrO(aq)2Ag (s)CrOAg4422-+解：42()CrOAg=（1）同离子效应在难溶电解质溶液中加入与其含有相同离子的易溶强电解质，而使难溶电解质的溶解度降低的作用。3.5.3 沉淀的生成和溶解在离子鉴定中的应用例题：求 25时， Ag2CrO4在 0.010 molL-1 K2CrO4溶液中的溶解度。解：AgCl在KNO3溶液中的溶解度 (25 ) 盐效应：在难溶电解质溶液中，加入易溶强电解质而使难溶电解质的溶解度增大的作用。 0.00 0.00100 0.00500 0.0100 1.278 1.325 1.385 1.427（2）盐效应 当 时， 增大，S(PbSO4)显著减小，同离子效应占主