《大学化学教学课件》3.1-3.4电解质溶液

1、1,第3章 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 酸碱溶液pH的计算,2,教学要求,2. 了解酸碱在水溶液中的质子转移平衡。,5. 掌握酸碱溶液和难溶电解质中的同离子效应和盐效应。,4. 熟悉水的离子积及水溶液pH的表达式。,3. 掌握弱酸、弱碱电离平衡的近似计算和简化计算公式。,1. 掌握酸碱质子理论、酸碱定义、共轭酸碱对、酸碱的强度。,6. 掌握酸、碱解离常数（Ka、Kb）的应用及共轭酸碱对Ka和Kb的关系（KaKb=Kw）。,3,第一节 强电解质溶液理论,4,强电解质和弱电解质 在水溶液中能完全解离成离子的化合物就是强电解质。 例 Na+Cl- Na+ + Cl

2、- (离子型化合物) HCl H+ Cl- (强极性分子) 弱电解质在水溶液中只能部分解离成离子的化合物。 例： HAc H+ + Ac-,5,解离度：电解质达到解离平衡时，已解离的分子数和分子总数之比。 可以百分率表示 强电解质30% 弱电解质 HCN的Ka = 6.1610- 10 NH4+的Ka = 55910-10,其酸性强弱顺序为： HAC HCN NH4+。,23,表 在水溶液中的共轭酸碱对和pKa值（25C）,酸 性 增 强,碱 性 增 强,24,碱 B- 在水溶液中有下列平衡,B- + H2O,Kb为碱的质子传递平衡常数。简称碱常数。,HB + OH -,25,例: 已知NH3

3、的Kb为1.7910-5，试求NH4+的 Ka。,解：NH4+是NH3的共轭酸，,说明酸越弱，其共轭碱越强。,Ka Kb = Kw,三、共轭酸碱解离平衡常数的关系,26,例如：H3PO4的质子传递反应分三步进行，,H3PO4 + H2O,H2PO4- + H3O+,（四）多元弱酸（或多元弱碱）在水中的质子传递反应,27,H2PO4- + H2O,HPO42- + H2O,HPO42 -,HPO42,酸 对应共轭碱,Ka1,Kb3,HPO42- + H3O+,PO43- + H3O+,H3PO4,H2PO4-,H2PO4-,PO43-,Ka3,Ka2,Kb1,Kb2,28,PO43-+ H2O,

4、HPO42-+ H2O,H2PO4- + H2O,HPO42-+ OH-,H2PO4- + OH-,H3PO4 + OH-,29,五、平衡移动,1. 浓度对平衡移动的影响,例 试计算0.100molL -1HAc溶液的解离度及H+ 。,解： 已知HAc的Ka = 1.7410-5,根据 ：,cc c c c,H+ + Ac-,HAc,稀释定律：,30,H+ = c = （0.1001.32%）mol/L = 1.3210-3mol/L,不同浓度HAc的和H+,结果表明c（HAc）增大，H+也增大， 减小。,31,2.同离子效应,HAC + H2O,NaAC,在弱电解质水溶液中，加入与该弱电解质

5、具有相同离子的可溶性强电解质时，使弱电解质的解离度减小的现象，称为同离子效应。,平衡向左移动,NH3 + H2O,NH4+ + Cl-,平衡向左移动,H3O+ + AC-,AC- + Na+,OH- + NH4+,NH4Cl,32,例 在 0.10molL-1HAC溶液中加入固体NaAC，使其 浓度为0.10molL-1（设溶液体积不变），计算溶液的H+ 和解离度。,解：,平衡时：,根据：,H3O+ + AC-,HAC + H2O,0.1+H+ 0.1,H+,0.1H+0.1,33,3.盐效应,HAc + H2O,NaCl,在弱电解质水溶液中，加入与该弱电解质没有相同离子的可溶性强电解质时，使

6、弱电解质的解离度增大的现象，称为盐效应。,例如：在0.10molL-1HAc溶液中加入固体NaCl，使其浓度为0.10molL-1，则溶液中的 H+由1.3210-3molL-1增大为1.8210-3molL-1，HAC的解离度由1.32%增大为1.82%。,H3O+ + Ac-,Na+ + Cl-,34,一、强酸(碱)溶液的 pH 值计算 强酸(碱)在水溶液中完全解离 HC1 H+ Cl- NaOH Na+ + OH-,第四节 酸碱溶液pH的计算,35,思考题： 1、1升水中加入 10-8 mol HCl，pH= 8 ？ 当酸的浓度10-6 molL-1时，就要同时考虑水的质子传递反应产生的

7、H3O+ ！,2、pH = 2 和 pH = 4 两强酸溶液等体积混合， pH = 3 ？ 物质的量才具有加和性，pH 没有加和性！ pH = -lg(10-2 + 10-4)/2 = 2.3,36,二、一元弱酸或弱碱溶液,HA + H2O,H2O H2O,KwH3O+OH-,H3O+ A-,H3O+ OH-,例如，在弱酸HA的水溶液中，存在着两种质子传递平衡。,37,简化为,由平衡常数的定义式得,对一元弱酸HA在水溶液中的电离：,采用下面的近似处理。,（1）当 Kaca20 Kw时，可以忽略水的质子自递平衡。,38,上式为计算一元弱酸H+浓度的近似计算公式,HA c-H+,c为HA电离前的浓

8、度,得,适用条件：Kaca20 Kw,39,（2）当弱酸的 ca Ka 500或5%，已解离的酸极少， 11，上式变为：,适用条件： 当Kaca20 Kw，且ca Ka 500时,或,由此计算,H+ = ca ,或,最简式,40,最简式为,对于一元弱碱溶液，当Kbcb20 Kw，近似计算公式,当Kbcb20 Kw，且cb Kb 500时,41,例：计算0.100molL-1HAc溶液的pH。,解： 已知 Ka1.7410-5 ，ca0.100molL-1，,Kaca1.7410-6 20 Kw，,又因ca Ka 0.100/ 1.7410-5500，可用最简式计算,pHlg1.3210-3 2

9、.88,适用条件： 当Kaca20 Kw，且ca Ka 500时,42,三、多元酸碱溶液,多元弱酸水溶液是一种复杂的酸碱平衡系统，其质子传递反应是分步进行的。例如二元酸H2A，,其第一步质子传递反应为：,H2A + H2O,第二步质子传递反应为：,HA- + H2O,水的质子自递平衡为 ：,H2O + H2O,Kw H3O+OH-,HA- + H3O+,A2- + H3O+,H3O+ + OH-,43,（1）当 Ka1/Ka2102时当 Ka1 ca20 Kw ，当作一元酸处理，,按一元弱酸处理，计算H+ ，而且HA-H+。,A2-是第二步质子传递反应的产物，也就是：,（2）当Kaca20 K

10、w，且ca Ka 500时,H+HA-， A2- Ka2 ， OH-Kw/H+。,44,例 计算0.100molL-1Na2CO3溶液的pH。,解： Na2CO3溶液是多元弱碱CO32-溶液,Kb1KWKa21.010-144.8610-11,2.1410-5,而HCO3-与H2CO3为共轭酸碱对,Kb2KW/Ka11.010-144.4610-7,2.2410-8,Kb1 cb20 Kw,因Kb1Kb2102，cbKb1500，可按最简式计算,pOHlgOH-lg 4.6310-32.33,pH14.002.3311.67,45,四、两性物质溶液,经常用到的两性物质有：两性阴离子（HCO3-、H2PO4-、HPO42-）、阴离子酸和阴离子碱组成（NH4Ac）以及氨基酸（以NH3+CHRCOO-为代表）等。,式中Ka 为该酸式盐作为酸时的电离常数，Ka 为该酸式盐作为碱时其共轭酸的电离常数， c为酸式盐的浓度。,或,当cKa20KW，且c20Ka,46,例计算0.10molL-1NaHCO3溶液的PH值。,解：查表知 ，其Ka = 4.3010-7 ； Ka = 5.6110-11,Kac20KW，c20 Ka，故用公式（6-8b