无机化学：电解质溶液课件

1、无机化学电解质溶液无机化学电解质溶液第一节 强电解质溶液理论第二节 酸碱理论第三节 水溶液中的质子转移平衡及有关计算电解质溶液第一节 强电解质溶液理论电解质溶液第一节 强电解质溶液理论根据定义，强电解质在水中完全解离， =100% 几种强电解质的表观解离度(0.10molL-1, 298K)电解质 KCl HCl HNO3 H2SO4 NaOH Ba(OH)2 ZnSO4 (%) 86 92 92 61 91 81 40100% 第一节 强电解质溶液理论根据定义，强电解质在水中完全解离，一、离子相互作用理论1.强电解质在水中完全解离；2.由于阴阳离子之间的相互作用，形成“离子氛”；-+-阴离子

2、“氛”+-阳离子“氛”3. 离子氛的存在使得离子运动不完全自由。 解离度 100% 称为表观解离度-+-+-一、离子相互作用理论1.强电解质在水中完全解离；2.由于阴阳二、离子的活度和活度系数 1. 活度（）：有效浓度2. 活度系数 一般 H2SO4HClHNO3 冰醋酸的碱性较水弱冰醋酸是上述四种酸的区分溶剂 K=2107K= 1.3106K=1.0103 K=22 2.区分效应 能把各种不同酸的强度区别开来的效应称为酸碱质子理论 酸碱质子理论扩大了酸碱的含义和酸碱反应的范围，摆脱了酸碱必须在水中发生的局限性，解决了一些非水溶剂或气体间的酸碱反应，并把水溶液中进行的离子反应系统地归纳为质子传

3、递的酸碱反应。 这样，加深了人们对于酸碱和酸碱反应的认识。关于酸碱的定量标度问题，酸碱质子理论亦能象解离理论一样，应用平衡常数来定量地衡量在某溶剂中酸或碱的强度，这就使酸碱质子理论得到广泛应用。 但是，酸碱质子理论只限于质子的放出和接受，所以必须含有氢，这就不能解释不含氢的一类的反应。总结：SO3+CaO: CaSO4酸碱质子理论 酸碱质子理论扩大了酸碱的含义和酸碱反应的三、酸碱电子理论凡能给出电子对的物质称为碱(Lewis base)凡能接受电子对的物质称为酸(Lewis acid)酸碱定义酸碱反应的实质是配位键的形成并生成酸碱配合物。 酸 碱 酸碱配合物。(电子对接受体) (电子对给予体)

4、 H+ + :OH- H：OH HCl + :NH3 HNH3 BF3 + :F- FB3 Cu2+ + 4 :NH3 Cu(NH3)4路易斯酸、路易斯碱三、酸碱电子理论凡能给出电子对的物质称为碱(Lewis ba第三节 水溶液中的质子转移平衡及有关计算一、水的质子自递作用和溶液的pH值（一）水的质子自递作用H2O + H2OH+ H3O+ + OH-或 H2O H+ + OH-Kw =H+OH- （水的离子积常数）298K时：任何物质的水溶液中，其 H+OH-= Kw =1.010-14两性物质第三节 水溶液中的质子转移平衡及有关计算一、水的质子自递作水的解离是吸热反应，当温度升高时Kw增大

5、。水的离子积常数与温度的关系T/KKw2731.510-152917.410-152951.0010-142981.2710-143235.610-143737.410-13水的解离是吸热反应，当温度升高时Kw增大。水的离子积常数与温（二）溶液的酸碱性（pH值） pH=-lga(H+)稀溶液中，a(H+) H+ ，则有： pH=-lgH+pOH=-lgOH- pH + pOH = 14中性溶液 H+=OH-=1.00 10-7molL-1酸性溶液 H+1.00 10-7molL-1OH-碱性溶液 H+1.00 10-7molL-1H+H+2 + KaH+Kac = 0CH+【例2-5】计算0.

6、10molL-1HAc溶液中H+和pH值。已知Ka=1.7410-5。解：pH=-lg1.3210-3=2.88c/Ka= 500 H+= =1.3210-3(molL-1)【例2-6 】 计算1.3410-4 molL-1丙酸(HPr)溶液的H+和pH。已知Ka=1.3810-5。解： 3.6710-5(molL-1)pH4.44【例2-5】计算0.10molL-1HAc溶液中H+和（二）一元弱碱溶液H+H2O + NH3NH4+ + OH-（二）一元弱碱溶液H+H2O + NH3NH4+ + O【例2-9】计算0.10molL-1NaAc溶液的pH值。已知HAc的Ka=1.7410-5。

7、解：c / Kb 500【例2-9】计算0.10molL-1NaAc溶液的pH值。（三） 多元弱酸溶液能释放出多个质子的弱酸称为多元弱酸 总的解离任何多元弱酸中：离解特点：分步解离如：= 5.1010-8 = 1.2010-15H2S S2- +2H+以第一步为主。H2S S2- +2H+（三） 多元弱酸溶液能释放出多个质子的弱酸称为多元弱酸 总的【例2-10】计算0.10molL-1H2S溶液中的H+、HS-及S2-。已知Ka1=5.1010-8，Ka2=1.20 10-15。 解：HS- H+ 7.14 10-5molL-1可直接用一元弱酸的近似公式计算：H+ =7.1410-5molL-

8、1忽略第二步电离 /Ka1= 500 HS-H+ + S2- S2- Ka2 = 1.2010-15 (molL-1）第二步所得的共轭碱的浓度近似等于Ka2 A2-Ka2H2S S2- +2H+【例2-10】计算0.10molL-1H2S溶液中的H+ 结论：（三） 多元弱酸溶液分步解离。以第一步为主。第二步所得的共轭碱的浓度近似等于Ka2 A2-Ka2 结论：（三） 多元弱酸溶液分步解离。以第一步为主。第二步所（四）多元弱碱溶液能够接受多个质子的弱碱称为多元弱碱,例如CO32-、S2-、PO43-等. 如：=Kw =Kw/ =1.0010-14/(4.6810-11)=2.1410-4 =Kw

9、/ =1.0010-14/(4.4710-7)=2.2410-8以第一步为主（四）多元弱碱溶液能够接受多个质子的弱碱称为多元弱碱,例如C【例2-11】计算0.100molL-1Na2CO3溶液的pH值解：pOH = 3lg4.22= 2.37pH = 14.002.37 = 11.63【例2-11】计算0.100molL-1Na2CO3溶液的（五）两性物质溶液H3O+ 浓度的计算在水中，既能结合质子又能释放质子的物质为两性物质。1. 两性阴离子溶液2. 弱酸弱碱组成的两性物质溶液3. 氨基酸（五）两性物质溶液H3O+ 浓度的计算在水中，既能结合质子又（六）同离子效应和盐效应1.同离子效应在弱电

10、解质溶液中加入含有相同离子的强电解质，将使弱电解质解离度下降的现象，称为同离子效应。如：在NH3水溶液中加入NH4AcNH4Ac NH4+ + Ac-平衡向左移动， 。H2O + NH3NH4+ + OH-（六）同离子效应和盐效应1.同离子效应在弱电解质溶液中加入含【例2-7】计算0.10molL-1HAc溶液的H+和解离度。如果在1L该溶液中加入0.10molNaAc，则溶液中H+和HAc的解离度各为多少?已知HAc的Ka=1.7410-5。解：HAc H+ + Ac- NaAc Na+ + Ac-平衡时H+2=molL-1则平衡时 Ac- = (0.10+)0.10 HAc = (0.10

11、 )0.10【例2-7】计算0.10molL-1HAc溶液的H+和 盐效应在弱电解质溶液中加入不含相同离子的强电解质，将使弱电解质的解离度略有增大的现象。如： 0.10molL-1 HAc =1.33% + 0.10molL-1 NaCl =1.70% 在发生同离子效应的同时,也存在着盐效应。二者结果正好相反，但同离子效应远远超过盐效应。所以通常情况下,可以忽略盐效应。加入强电解质后溶液的离子相互作用增大HAc H+ + Ac- NaCl Na+ + Cl - 盐效应在弱电解质溶液中加入不含相同离子的强电解质，将使弱写出下列酸的共轭碱的化学式： NH4+、H2S、H2SO4、H2PO4-、HS

12、O4 解：NH3, HS-, HSO4-, HPO4-, SO42- 写出下列碱的共轭酸的化学式： SO42-、S2-、H2PO4-、HSO4-、NH3 解：HSO4-, HS-, H3PO4, H2SO4, NH4+ 根据质子理论判断下列各分子或离子在水溶液中哪些是酸？哪些是碱？哪些是两性物质?HS-、CO32-、H2PO4-、NH3、H2S、HAc、OH-、H2O、NO2- 酸： H2S, HAc 碱： CO32-, NH3, OH-, NO2-两性物质：HS-, H2PO4-, H2O 写出下列酸的共轭碱的化学式：解：NH3, HS-, 8已知HCOOH在298K时,Ka=1.7710-

13、4，求其共轭碱的Kb是多少？ 解：Kb=Kw/Ka=10-14/(1.7710-4)= 5.6510-1110计算下列溶液的pH值:（）0.20molL-1NH3水与0.20molL-1HCl等体积混合后的溶液。（）0.20molL-1NaOH与0.20molL-1HAc等体积混合后的溶液。 解：(1)混合后，全部生成浓度为0.1molL-1的NH4Cl: Ka(NH4+)= Kw/ Kb=10-14/(1.7910-5)=5.5910-10c/Ka500 H+= = (molL-1)pH=5.13 8已知HCOOH在298K时,Ka=1.7710-4，求11在0.10molL-1NH3溶液中,加入NH4Cl晶体,使其溶解后浓度为0.20molL-1,求加入NH4Cl前后,NH3水中的OH-及解离度。 解：加入NH4Cl前 OH-= = (molL-1) =OH-/ c=(1.3410-3/0.1) 100%=1.34% 加入NH4Cl后,有 设平衡时溶液中OH-为x molL-1，则 NH3H2O NH4+ + OH- 0.1-x0.1 0.2+ x0.2 x 0.2x/0.1= Kb=1.7910-5 OH