《化学反应教学》第二章-2溶液与离子平衡

溶液与离子平衡第二章精选ppt溶质对溶液性质的影响有两种情况：当溶质加入溶剂中之后，溶液的性质与溶质的性质相同如：酸、碱性氧化-还原性颜色等

溶液的性质与溶质的性质无关

溶液的通性稀溶液可以定量讨论如：Δp、ΔTb、ΔTf、Π—溶液的依数性精选ppt第二节

稀溶液的通性溶液的蒸气压下降溶液的沸点升高溶液的凝固点降低溶液的渗透压精选ppt

溶液的蒸气压下降Δp

(1)溶剂的蒸气压：液-气平衡时蒸气的压力:p*(H2O)称为水的(饱和)蒸气压，其值受温度影响。1H2O(l)H2O(g)蒸发凝聚=p*(H2O)/pKy精选ppt(2)溶液的蒸气压下降溶剂的蒸气压为p*，溶液的蒸气压为p。实验表明p<p*

Δp=p*-p为溶液的蒸气压下降。适用范围：难挥发、非电解质、稀溶液拉乌尔定律：一定温度下

Δp=p*·x(B)与溶质的本性无关精选pptp*值受温度、溶剂的本性影响在相同温度下，不同的液体，其蒸气压不同;温度升高时，液体的蒸气压增大。

固体物质也具有一定的蒸气压。但一般情况下固体的蒸气压较小。(冰、碘、樟脑、萘等除外)注意：电解质溶液、浓溶液的蒸气压也下降精选ppt2溶液的沸点升高、凝固点降低(1)液体的沸点：液-气平衡时的温度，如：H2O（l）H2O（g）100℃时，p(H2O,l)=P(外)=101325Pa(2)液体的凝固点（冰点）：固-液平衡时的温度（一定外压），如:H2O（S）H2O（l）0℃时，p(H2O,s)=610.6Pa=p(H2O,l)精选ppt(3)溶液的沸点升高和凝固点降低:

Kb、Kf

分别为沸点升高常数、凝固点降低常数，是仅与溶剂有关的常数。ΔTb=Kb·bBΔTf=Kf·bB

溶液的沸点上升和凝固点降低可以由水、水溶液、冰的蒸气压曲线予以说明：适用范围：难挥发、非电解质、稀溶液注意：电解质溶液、浓溶液的沸点升高和凝固点降低均存在,但不能用上述公式计算。精选ppt溶液的蒸汽压总是低于溶剂为使溶液的蒸汽压与外压相等，必须提高温度所提高的温度就是沸点上升为使溶液的蒸气压与固相的相同必须降低温度所降低的温度就是凝固点降低精选ppt纯溶剂的沸点、凝固点是恒定的注意：溶液的沸点是指溶液刚开始沸腾的温度，不是指饱和溶液的温度溶液的凝固点是指刚有溶剂固体析出时的温度应用：例如高压灭菌，汽车散热器防冻，可以求算小分子溶质的相对分子量。

精选ppt沸点升高法凝固点降低法精选ppt例题1：从尿中提取出一种中性含氮化合物，将0.090g纯品溶解在12g蒸馏水中，所得溶液的凝固点比纯水降低了0.233K，试计算此化合物的相对分子质量。解：该中性含氮化合物的摩尔质量为：相对分子质量为60精选ppt例题2：在37.9L水中溶解57.8kg常见的防冻剂丙二醇C3H6(OH)2,试计算此溶液的凝固点解：ΔTf=T-Tf

=Kf·bB273.15–Tf=1.86×Tf=235.85K精选ppt例题3：5.5g某有机化合物溶于27.5gCCl4中形成溶液，在101.325Pa大气压下，于354.65K沸腾，问：1、该溶质的质量摩尔浓度是多少？2、该有机物的相对分子量是多少？已知:T(CCl4)=349.95K;kb

(CCl4)=5.0K·kg·mol-1解：ΔTb=Kb·bB354.65-349.95=5.0bB

bB

=

0.94mol·kg-1MB=213g·mol-1精选ppt溶液的渗透压半透膜：仅允许溶剂分子而不允许溶质分子通过的薄膜。3精选ppt实验现象：被半透膜隔开的溶液，溶剂会通过膜而进入较浓的溶液一侧。浓溶液变稀，液面上升，直至渗透平衡。渗透：溶剂分子透过半透膜进入溶液的过程（或溶剂分子透过半透膜从稀溶液进入浓溶液的过程）。精选ppt产生渗透现象必须具备两个条件：一是有半透膜的存在二是半透膜两侧溶液的浓度不同渗透方向：纯溶剂→溶液；稀溶液→浓溶液精选ppt渗透压力(osmoticpressure)为阻止渗透的发生，必须在溶液的液面上施加一额外压力。使溶液与纯溶剂直接达到渗透平衡。能阻止渗透进行而施加于溶液液面上的额外压力----渗透压力Π

式中:Π—溶液的渗透压Pa,cB—B的物质的量浓度mol•m–3,V－溶液的体积R—摩尔气体常数R=8.314J·K-1·mol-1

T—绝对温度K范特霍夫公式：ΠV=nBRT

Π=cBRT或精选ppt如果用半透膜将稀溶液和浓溶液隔开，为了阻止渗透现象发生，必须在浓溶液液面上施加一个压力。注意：但此压力并不代表任一溶液的渗透压，它仅仅是两溶液的渗透压之差。精选ppt根据血浆成分可计算出正常人血浆总渗透浓度为303.7mmol/L（渗透浓度指溶质粒子的体积摩尔浓度）。

渗透压在生命医学上的意义渗透浓度在280-320mmol/L的溶液为等渗溶液。

渗透浓度小于280mmol/L的溶液为低渗溶液。

渗透浓度大于320mmol/L的溶液为高渗溶液。人体总渗透压约770kPa（370℃）所以临床上规定：精选ppt红细胞在等渗溶液、低渗溶液、高渗溶液中的形态变化示意图在不同浓度的溶液中红细胞会有不同变化：所以临床给病人补液时，要特别注意补液的浓度和渗透压。否则可能造成严重的医疗事故。精选ppt在浓溶液一侧增加较大的压力可使溶剂进入稀溶液（或溶剂）。P反渗透反渗透溶液的浓缩海水的淡化。依此可实现:精选ppt依数定律（稀溶液定律）

难挥发、非电解质、稀溶液的蒸汽压下降、沸点上升、凝固点降低、渗透压是与一定量溶剂中溶质的物质的量成正比。即与溶质的粒子数成正比。按此定律可以计算相对分子质量；可以计算稀溶液4的Tb、Tf；可以近似判断一般溶液的p、Tb、Tf、Π的相对高低。精选ppt例题：下列溶液凝固点的高低顺序：(1)

0.1mol.kg-1甲醇的水溶液；(2)

0.1mol.kg-1甲醇的苯溶液；解：溶液的凝固点决定于：溶剂（Kf）和粒子浓度。Kf(水)=1.86℃.kg.mol-1，Tf(水)=0.0℃Kf(苯)=5.12℃.kg.mol-1，Tf(苯)=5.5℃

0.1mol.kg-1使——则：(2)>>(1)Tf分别约为：(0-0.186)℃和(5.5-0.512)℃ΔTf分别约为：0.186℃，0.512℃精选ppt第三节酸碱质子理论1.酸、碱的定义1923年Bronsted、Lowry提出质子理论：凡能给出质子的物质就是酸；凡能接受质子的物质就是碱；酸H++碱（给予体）（接受体）如：NH4+H++NH3HClH++Cl-精选ppt（共轭酸）（共轭碱）

HAcH++Ac-HCO3-H++CO23-H2CO3H++HCO3-H2PO4-H++HPO42-H2OH++OH-可见，有酸必有碱；有碱必有酸；酸中有碱；碱可变酸。又如：酸碱的关系--共轭关系(共轭酸碱对)精选ppt2.酸碱的物质形式酸、碱可以是分子，如：HAc、NH3称为分子酸、分子碱；也可以是正或负离子，如：NH4+、Ac-称为离子酸、离子碱。(2)有些物质既能给出质子，也能接受质子，它们被称为两性物质。如：H2O、HPO42-、HS-精选ppt3.酸和碱反应的实质实质是质子的转移：酸向碱转移质子，生成新的酸和碱。酸1+碱2酸2+碱1H+如：H2O+Ac-HAc+OH-NH4++Ac-HAc

+NH3H2SO4+HAcHSO4-+H2Ac-精选ppt5.酸碱的强度(1)酸碱强度与酸碱的本性和溶剂的本性有关；(2)通过测定酸碱在同一种溶剂中表现出来的相对强度可以比较酸碱的强弱；(3)不同溶剂中，同一种酸或碱所表现出的酸碱相对强度是不同的。

较强酸+较强碱=较弱碱+较弱酸

HCl+NH3=Cl-+NH4+4.酸和碱反应的方向精选ppt★强电解质和弱电解质电解质强电解质水溶液中完全解离弱电解质水溶液中部分解离解离度表示电解质的解离程度第四节弱电解质的解离平衡精选ppt平衡时

b(1–α)bαbα溶液中质点的总浓度为b(1+α)HBH++B-对电解质HB溶液，浓度为c，解离度为α，HB溶液平衡后，精选ppt★水的质子自递反应

质子自递反应发生在同种溶剂分子之间的质子传递反应。在一定温度下，水的解离反应达到平衡时：H+精选ppt为水的质子自递平衡常数，又称为水的离子积。不仅适用于纯水，也适用于一切稀溶液。水的质子自递反应是吸热反应，温度升高，增大。注：精选ppt不同温度下水的离子积常数T/KT/K

当温度在室温附近变化时，变化不大，一般可认为。精选ppt当酸碱溶液的浓度较低，常用pH表示溶液的

酸度。碱度用pOH表示，★水溶液的酸碱性而

pH=pOH=7中性

pH<pOH，pH<7酸性

pH>pOH，pH>7碱性在298.15K的水溶液中，两边取负对数,精选ppt一元弱酸、弱碱的质子转移平衡一元弱酸HA溶液达到平衡时：ӨӨӨӨ+-弱碱的解离平衡：ӨӨӨӨ

和

称质子转移平衡常数，又分别称酸常数和碱常数。精选ppt

在水溶液中，共轭酸碱对的与之间存在定量关系，即：表明：两个常数成反比；酸越强，其共轭碱越弱；已知一个常数可以求另一个常数共轭酸碱的质子转移平衡关系精选ppt例：已知时，HAc的为1.8×10-5，计算Ac-的。解：Ac-是HAc的共轭碱，Ac-的为：bKyӨӨ精选ppt利用，值比较弱酸和弱碱的强弱

越大，酸在水中给出质子的能力越大，酸性就越强;越大，碱在水中接受质子的能力越大，碱性就越强。对于同类型的弱酸或弱碱，或

越大，则酸性或碱性越强，反之越弱。与弱酸(碱)的本性有关；与温度有关。例：(HAc)=1.76×10-5(HCN)=4.93×10-10HAc和HCN都是一元弱酸，但(HCN)«(HAc),故HCN是更弱的酸。精选ppt分步解离：多元弱酸、弱碱在水溶液中的解离是分步进行的，每一步都有相应的质子转移平衡。例如：二元弱酸H2A的质子转移反应，第一步第二步多元酸碱的质子转移平衡精选pptH2A+2H2O2H3O++A2-

Ka

=?Ө

Ka

=Ka1

.Ka2根据多重平衡规则：ӨӨӨ其常数表达式：Ka=+ӨӨ一般情况，二元弱酸的，第二步解离比第一步难得多，因此比较无机多元弱酸的强弱，只需比较的大小。精选ppt以乙酸的质子平衡为例在浓度为b，解离度为α的HAc溶液中存在如下平衡：初始浓度

b00平衡浓度b–bα

bα

bα

则解离平衡常数为：Ka与解离度之间的关系ө在一般浓度下，弱电解质的α<0.05,所以1–α≈1,则上式近似为：精选ppt在弱电解质溶液中，加入具有同名离子的易溶性强电解质，则弱电解质的解离度降低。－－同离子效应同离子效应可进行定量计算。同离子效应精选ppt在弱酸(弱碱)溶液中，加入与其不含相同离子的强电解质，该弱酸(弱碱)的解离度将有所增大，这种作用就称为盐效应。强电解质加入解离度增大分析离子间的牵制作用增大离子总浓度增加离子间相互结合成分子的机会减少解离度增大盐效应注：同离子效应的影响比盐效应的影响大，在一般计算中可忽略盐效应的影响。精选ppt例：

往氨水溶液中加入一些固体NH4Cl，会使

()A.溶液PH增大B.溶液PH减小C.溶液PH不变D.NH3的Kb增大E.NH3的Kb减小B精选ppt例题：在0.1mol.kg-1H2S饱和溶液中加入0.3mol.kg-1

的HCl溶液，求此溶液中b(S2-)=？H++HS-H2S初始浓度/mol.kg-10.100平衡浓度/mol.kg-10.1-x≈0.1x

x解：H++S2-HS-平衡浓度/mol.kg-1x-y≈xx+y≈x

yb(S2-)=1.1×10-12molkg-1．精选ppt加入0.3mol.kg-1的HCl溶液后，2H++S2-H2S初始浓度/mol.kg-10.10.30平衡浓度/mol.kg-10.1-x0.3+x+y

y其中,一级解离之b(H+)为x

mol.kg-1,二级解离之b(S2-)为y

mol.kg-1。解：-代入:Ka=+ӨӨ=1.0×10-19有:y=1.1×10-19因为b(H+)（

9.5×10-5）的增加，溶液中的b(S2-)（1.1×10-12）降低了。

精选ppt缓冲溶液实验HAc-NaAcsystem（甲基橙）NaClsolution（甲基橙）缓冲溶液精选ppt缓冲溶液：缓冲作用：

能抵抗外来少量强酸、强碱或稀释而保持pH值基本不变的溶液。

缓冲溶液对外来少量强酸、强碱的抵抗作用。精选ppt组成缓冲溶液共轭酸碱对的两种物质称为缓冲系或缓冲对。

缓冲体系类型弱酸及其共轭碱弱碱及其共轭酸两性物质及其对应的共轭酸（碱）如HAc-NaAc

如NH4Cl-NH3如:NaH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液一般由具有足够浓度、适当比例的共轭酸碱对的两种物质组成。精选ppt缓冲溶液的作用原理：

(以HAc—NaAc为例）◆

当加入少量强酸时，Ac-消耗掉外来H+，质子转移平衡左移，使pH保持基本不变。◆

当加入少量强碱时，质子转移平衡右移，补充消耗掉的H3O+，而pH保持基本不变。HAc-NaAc缓冲溶液的质子转移平衡：（大量）（大量）共轭碱称为抗酸成分，共轭酸称为抗碱成分。NaAcNa++Ac-精选ppt结论:

◆由于缓冲溶液中同时含有较大量的抗碱成分和抗酸成分，消耗外来的少量强酸、强碱。

◆它们通过弱酸（碱）解离平衡的移动，使溶液H+离子或OH-离子浓度未有明显的变化，因此具有缓冲作用。精选ppt缓冲溶液pH的计算公式：HAc解离度很小，且Ac-的同离子效应，所以b(Ac-)

≈b(弱酸盐),b(HAc)≈b(弱酸)其中：HAc+H2OAc-

+

H3O+NaAcNa++Ac-在HAc和NaAc溶液中，有两个过程：HAc和Ac-的初始浓度为:b(弱酸)和b(弱酸盐)平衡浓度为：b(HAc)和b(Ac-)

精选pptpKaө：弱酸解离常数的负对数。b(弱酸)+b(弱酸盐)：缓冲溶液的总浓度。称为缓冲比。pH=pKa其比值为1时，缓冲溶液:Ө则：+Ө=ӨӨӨ计算缓冲溶液pH的最简公式：精选ppt◆给定体系的pKaө为常数，其pH随着缓冲比的改变而改变。当缓冲比等于l时，pH等于pKaө。◆稀释缓冲溶液时，缓冲比基本不变，其pH基本不变，故缓冲溶液还具有抗稀释的作用。缓冲溶液pH计算方程式意义：◆

缓冲溶液的pH主要取决于弱酸的pKaө和缓冲比。精选ppt例题：计算0.1mol·kg-1HAc和0.1mol·kg-1NaAc混合形成的缓冲溶液的pH。解：已知Ka=1.76×10-5,Өb(HAc)=b(NaAc)=0.1mol·kg-1pH=-lg1.76×10-5-lg=4.75答:该缓冲溶液的pH值为4.75。代入=Ө_精选ppt欲配制pH=