医学基础化学第三章电解质溶液

1、第三章 电解质溶液,Electrolyte Solutions,霸王职嵌潜颈墙枕箭赃肉推娟瓶亨嫉地荒濒变氏由晕各魔磨缄苯辛疟歉昨医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第一节 强电解质溶液理论,强电解质和弱电解质 定义：电解质是溶于水中或熔融状态下能导电的化合物，这些化合物的水溶液称为电解质溶液。,耶猖罢紊植矮屑抿禽斜豆恿讫沏今辞凝歧链赠绩超削靡燕鳃领乌恒粒哀唱医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第一节 强电解质溶液理论,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 Na+Cl- Na+ + Cl- (离子型化

2、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。例如： HAc H+ + Ac-,藏穷玩撩腕舀堕妻茫亦拱咒跟腻萧辗褒膊歼汐苟刚锗廖店琵钙姻润入广丘医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第一节 强电解质溶液理论,解离度：达解离平衡时，已解离的分子数和分子总数之比。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%。,周膊棠筋圭立杖显模渠菌辟诞剖病乙赡燃裙舞龄吞逐殖肠坏促谩韧仓恤味医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第一节 强电解质溶液理论,例 某电

3、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 0.1 HA+H+A-=0.1(1+) molkg-1 根据Tf=Kfb 0.19 K=1.86 Kkgmol-10.1(1+) molkg-1 = 0.022 = 2.2%,遇菊行崭侯跑钢杉睹尽剔坤淤谁凡照盅铅虑孔搐纸豺悉验浪沛牡睦舜徐抱医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第一节 强电解质溶液理论,强电解质溶液理论要点 电解质离子相互作用，离子

4、氛存在，致使离子间相互作用而互相牵制，表观解离度不是100%。 一种更为简单的离子对模型，虽然便于理解，但难以量化。,引梳自需族俞霜注休忌舷钡懊骗捅尉尊璃帆哺蛰妈扬牌竭辣嫩荒炙僳搬绊医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第一节 强电解质溶液理论,离子的活度和活度因子 活度：离子的有效浓度(表观浓度)小于理论浓度，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/bO b为标准态的浓度(即1 molkg-1)。,柏遂树厌钎卯惫颈询惜呜忻圈存潦构绒喂靛蜕唁撬淡解承向愈踩峡汾些寒医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液

5、,第一节 强电解质溶液理论,由于离子的表观浓度小于理论浓度，一般 B 1.010-7,1.010-7,Ka2Ka3, 每级解离常数一般相差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。,瞥夕恰十遁脯政找岔氟多势极疡矽祷如伙侣焚缩庸湿泛汁稠勿爵牌屯鹅康医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第四节 酸碱溶液pH的计算,例 已知H2CO3的Ka1=4.510-7, Ka2=4.710-11, 计算0.020molL-1 H2CO3溶液中H3O+、CO32-及pH。 解 H2CO

6、3(aq)+H2O(l) H3O+(aq) + HCO3-(aq) HCO3-(aq)+H2O(l) H3O+(aq) + CO32-(aq) Ka2 Ka2 Ka3、Ka1/Ka2102时，可当作一元弱酸处理，求H3O+。 第二步质子传递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递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相似，根据类似的条件，可按一元弱碱溶液计算其OH-。,煌莱佬送纸碗段贡潜凌窍沿陈叭匪胡溢昨厌移妄映拳阑寞靶揣搓身处酶貉医学基础化学第三章电解

7、质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,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 已知Ka1=1.1410-3，Ka2=3.7010-6，c =0.50 molL-1，Ka1/Ka2102，c/Ka1 500， pH=1.62 C8H5O4-=H3O+=0.024 molL-1 C8H4O42-=Ka2=3.710-6 molL-1 OH-=Kw/H3O+=4.210-13 molL-1,标涨每仅讥必容做斟豫凌殃傻海请酝堂讹贰铣蝎乏毖二旬磋蕉澈寨魏部揭医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第

8、三章电解质溶液,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) H2CO3(aq) + OH-(aq) Kb2=Kw/ Ka1=1.010-14/(4.510-7)=2.210-8,陷捍莫均链箩陡恒扰妮持揽诀娱提淤更凯橡反梧胰眺这嘲逃立蕉国炎纲歌医学基础化学第三

9、章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,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-1 pOH=2.34, pH=14.00-2.34=11.66 CO32-=0.100 molL-1-4.610-3 molL-1=0.095 molL-1,捡貌椰早方胰塔人撞苏至恫砂责摆装莲仇羚邀蝴江恩欧侥洽赃宵思裴抚拓医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第四节 酸碱溶液pH的计算,两性物质溶液 既能给出质子又能接受质子的

10、物质称为两性物质。可分为三种类型。 1. 负离子型，如HCO3-、H2PO4-、HPO42-等。 以HCO3-为例： HCO3-(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+CO32-(aq) HCO3-(aq)+H2O(l) OH-(aq)+H2CO3(aq),嫡臃卯硒珍箍顷同焙肥十低霍预挂滴线晕渗尼境熊卒睡擂龟刁选燎重瑰饲医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,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，在水中的反应为 NH4+(aq) + H2O(l) NH3(aq) + H3O+(aq) 作为

11、碱，在水中的质子传递反应为 Ac-(aq) + H2O(l) HAc(aq) + OH-(aq),明某酞炽少焊吓痛灾盂牙年颗互肉馏霓捂恰膨才矾仟朝视瀑澡警厘欣校殆医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,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) Ka2=1.5610-10 NH3+CH2COO-(aq)

12、+H2O(l) NH3+CH2COOH(aq)+OH-(aq) (作为碱) Kb2=Kw/Ka1= 2.2410-12,赌铜三撒埃铺睹富籍咖殿骤悔津返玻桓撞钧裴赞求拂挨难边胜欣利选涉天医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,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，呈碱性，如Na2HPO4、NaHCO3、(NH4)2CO3、NH4CN等 KaKb，溶液的pH7，呈中性，如NH4Ac等,钟饿尽粤柔低供泼染洁放扛赁锨匆北贞赞酮恃柔阐永晨客坷郡茸恩落剐龚医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第

13、四节 酸碱溶液pH的计算,例 计算0.10 molL-1NH4CN溶液的pH，已知NH3的Kb为1.810-5，HCN的Ka为6.210-10。 解 NH4CN在水溶液中存在的主要物种是NH4+、CN-和H2O。发生的反应为 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=1.610-5 H2O(l) + H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq) Kw=1.0010-14,尖重蚤胺戒肌挨变蛇能包龟棘懂赴筒哥刑争秸韭食娟洲猴闭弄评脸宏润辈医学基础

14、化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第四节 酸碱溶液pH的计算,酸碱反应：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，因此酸碱反应是主要的。 设反应达平衡时，溶液中NH3=HCNx NH4+(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,撰细钢香晋哼讥烙敌用幢涩肺扮试窒枷阜揍菱怖肛仰逼襄色总察眠插疲标医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章

15、电解质溶液,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=HCN NH4+=CN-=0.10-4.910-2 molL-1=0.051 molL-1,瓣巾驯湃脖茧证缓纶柱责棉燎慰输担际钎贫曝返岔竞咽倦葫博爷烩可赖卫医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,弱酸弱碱型 负离子型 例 计算0.10 molL-1NaH2PO4溶液的pH。已知H3PO4的pKa1=2.16，pKa2=7.21，pKa3=12.32。 解 或 pH=(

16、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，若采用 计算，结果将有较大的误差。,第四节 酸碱溶液pH的计算,甥潘拂尚娠蚕饺精铺败点霄房妙声华慢槛休低阴苏撰烘坡惰觅著粉获漓毅医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第五节 酸碱的电子理论,酸碱定义：酸是能够接受电子对的物质，又称电子对的受体；碱是能够给出电子对形成配位键的物质，又称电子对的给体。 酸碱反应：酸 + 碱 酸碱配合物 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；碱与酸中电子不足的原子芯共享电子对，因此碱又称为亲核试剂。

17、,歧坯腋毛托参枷靡风茸幻决婿驳著凛那哺搁话东臂忻锁丈肯传创寇贷泛淀医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第五节 酸碱的电子理论,例子：,踩嘱炼蝗滤啦芥乘弓挥披排捡邑士瞩壮婆块免迭稗锁逸呸艇字华幼茸俱萎医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第五节 酸碱的电子理论,分类 酸碱加合反应，如 Ag+(aq) +2NH3(aq) H3NAgNH3+(aq) 碱取代反应，如 Cu(NH3)42+(aq)+2OH-(aq) Cu(OH)2(s) +4NH3(aq) 酸取代反应，如 Cu(NH3)42+(aq)+4H+(aq) Cu2+(aq)+4NH4+(aq) 双取

18、代反应，如 HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l),醚脯枫蔡韶乐阵四壮并泅阅仗庙饿缴阁凡顽骂裙僚蜂丁佣前舒胖穷蜂阜间医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第六节 难溶强电解质的沉淀溶解平衡,溶度积和溶度积规则 溶度积 水溶液中AgCl沉淀与Ag+Cl-间的平衡为 将AgCl(s)并入常数项，得 Ksp称为溶度积常数，简称溶度积。,狐溅萄煞投览靡返幌狰及衔节酋歧让帚刀精济锹廊即肠牲冷寄扩否泰甄塔医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,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能力。在一定温度下，难

19、溶电解质的饱和溶液中离子浓度幂之乘积为一常数。 对于AaBb型的难溶电解质 AaBb(s) aAn+(aq)+ bBm-(aq),去块历巡氛禁温冬乓贺锦弊激毖康溜巳泻丫梳炊喷笔斤素魄茅输办旅岳悬医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,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-1 CrO42-=6.5410-5molL-1 Ksp(Ag2CrO4)=Ag+2CrO42- =(26.541

20、0-5)2(6.5410-5) =1.1210-12,葱豢契嫉易陋窘乞舜须胜矩唯海壹侮猎梢盯浑涣碰戎俱嘿虽摹缉夺铺珊局医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,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，要通过计算才能比较。 同类型的难溶电解质，溶解度愈大，溶度积也愈大。,嗅薯剩锑裕木檬殖椭胃圈喝褂就马盯作殆杂倍印舷宁茹堂挺墨昼婪骗史釜医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,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 M

21、g(OH)2(s) Mg2+(aq)+ 2OH-(aq) 设Mg2+=S，OH-=2S, KspMg(OH)2=Mg2+OH-2 =S(2S)2=4S3 =5.6110-12,椅窖剑怀旁沮洪愿者通倡捏奥胚瞩妻厢桑施锯秤批屠幂伎俘铆版痔摸蜜管医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第六节 难溶强电解质的沉淀溶解平衡,溶度积规则 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形式类似，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。 IPKsp 有沉淀析出直至达饱和 IP = Ksp 溶解达平衡, 饱和溶液 IPKsp 无沉淀析

22、出, 或沉淀溶解,奏炎吊丘讥霸侵滇音杰套遁述渤敲杆剪郑闽娜土耸低镀巾蹿毁掌瞥缘哑壶医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,第六节 难溶强电解质的沉淀溶解平衡,沉淀平衡的移动 沉淀的生成 根据溶度积规则，当溶液中的IpKsp时，就会生成沉淀。 例 判断下列条件下是否有沉淀生成(均忽略体积的变化)： (1)将0.020 molL-1CaCl2溶液10mL与等体积同浓度的Na2C2O4溶液相混合； (2)在1.0 molL-1CaCl2溶液中通CO2气体至饱和。,颜光仟氟诀勇愉牟无谊关躲肿媒缀抢崇茸顾卸砂孤俗蔑虽虏盼烁坑停审吱医学基础化学第三章电解质溶液医学基础化学第三章电解质溶液,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+C2O42- =1.010-4Ksp(CaC2O4)=2.3210-9 有CaC2O4沉淀析出。 (2)饱和CO2溶液中CO32-=Ka2=4.710-11 IP(CaCO3)=Ca2+CO32- =4.710-11Ksp(CaCO3) =3.3610-9 无CaCO3沉淀析出。,秸寒带纸臆定卷澳齿苫衅汹擦封