溶液和弱电解质的解离平衡.ppt

第一节 溶液组成的表示方法第二节 化学平衡第三节 弱电解质的解离平衡第四节 水的离子积和溶液的pH第五节 离子反应 离子方程式第六节 盐的水解,我们知道，一种或一种以上物质以分子或离子状态均匀地分散于另一种物质中所得到的均匀的、稳定的体系称为溶液。其中，溶解其他物质的物质称为溶剂，被溶解的物质称为溶质。在日常生活中，溶液随处可见。例如，烹调用的料酒、食醋，临床用的葡萄糖注射液、生理盐水、乙醇（医用酒精）、碘酒，保健用的营养口服液等都是溶液。,第一节 溶液组成的表示方法,单位体积的溶液中所含溶质B的质量，称为溶质B的质量浓度，用符号B表示。常用的单位是g/L，溶液较稀时也可使用mg/L、g/L。,一、质量浓度,第一节 溶液组成的表示方法,将1g氢氧化钠溶于水制成250mL溶液，则该溶液的质量浓度是多少？解：已知m(NaOH)=1g，V=250mL=0.250L 答：该溶液的质量浓度是4g/L。,一、质量浓度,例 题,质量浓度（B）与密度（）不同，前者是指溶质的质量与溶液的体积之比，后者是指纯液体的质量与纯液体的体积之比。例如，将10g氯化钠配制成1L溶液，该溶液的质量浓度就是10 g/L，即B=10 g/L，不可写成=10 g/L。,一、质量浓度,第一节 溶液组成的表示方法,摩尔一个源于拉丁文（moles）的词语，其原意为大量、堆集。1961年，戈登提出将“摩尔”称为“化学家的物质的量”。10年后1971年，第14届国际计量大会召开，国际纯粹和应用物理联合会、化学联合会以及国际标准化组织在大会上正式提交了必须定义一个物质的量的单位的提议，并最终形成决议。至此，国际单位制中新增了一个基本物理量“物质的量”，并规定其基本单位为“摩尔”。,二、物质的量浓度,第一节 溶液组成的表示方法,物质的量及其单位摩尔,物质的量是表示物质所含粒子数目多少的物理量，基本单位为摩尔，简称“摩”，符号为mol。根据国际单位制的规定：1mol的任何物质所含粒子的数目和0.012kg 12C中所含的原子数目相等。,二、物质的量浓度,第一节 溶液组成的表示方法,物质的量及其单位摩尔,实验测得，0.012kg 12C中含6.021023个原子，这个数值被称为阿伏加德罗常数，用符号NA表示。也就是说，任何含有6.021023个粒子的集合体，其物质的量都是1mol。例如：1mol O含有6.021023个O原子；1mol Cl2 含有6.021023个Cl2分子；1mol K+含有6.021023个K+离子。,二、物质的量浓度,第一节 溶液组成的表示方法,物质的量及其单位摩尔,第一节 溶液组成的表示方法,物质的量（n）、阿伏加德罗常数（NA）以及粒子数目（N）之间存在如下关系：应当注意：在使用符号n时，须用化学式指明其基本单元的种类，如n(H2O)、n(O2)、n(SO42-)等。,物质的量及其单位摩尔,二、物质的量浓度,单位物质的量的某物质所具有的质量，叫做该物质的摩尔质量，用符号M表示，常用单位为g/mol。因此，摩尔质量也可以理解为：1mol物质所具有的质量。,第一节 溶液组成的表示方法,二、物质的量浓度,摩尔质量,1mol Al 1mol S 1mol H2O 1mol Na2SO3 27g铝 32g硫 18g水 126g亚硫酸钠,1mol物质,由于1mol（6.021023个12C）的质量是12 g（0.012kg）,所以M(C)12 g/mol。由此推知任何物质的摩尔质量。例如，根据1个12C原子与1个16O原子的质量数比为12:16，可推出16O原子的摩尔质量M（O）16 g/mol。任何元素原子的摩尔质量，如果以g/mol为单位，数值上等于该元素原子的相对原子质量。,第一节 溶液组成的表示方法,二、物质的量浓度,摩尔质量,任何物质的摩尔质量，如果以g/mol为单位，数值上就等于该物质化学式的相对分子质量。例如：H2的相对分子质量为2，则M(H2)2 g/mol；NaOH的相对分子质量40，则M(NaOH)40 g/mol。,第一节 溶液组成的表示方法,二、物质的量浓度,摩尔质量,由于电子的质量可以忽略不计，因此对离子来说，离子的摩尔质量若以g/mol为单位，其数值就等于组成该离子的原子或原子团的化学式的相对分子质量。例如：Na+的摩尔质量M（Na+）23 g/mol SO42-的摩尔质量M(SO42-)96 g/mol,第一节 溶液组成的表示方法,二、物质的量浓度,摩尔质量,第一节 溶液组成的表示方法,物质的量（n）、物质的质量（m）、物质的摩尔质量（M）三者之间有如下关系：或 m（g）M（g/mol）n（mol）,二、物质的量浓度,物质的量、质量与摩尔质量,第一节 溶液组成的表示方法,（1）2.8 g CO的物质的量是多少摩尔？解：已知M(CO)28 g/mol 答：2.8 g CO的物质的量是0.10 mol。,二、物质的量浓度,例 题,（2）5 mol H2O的质量是多少克？解：已知M(H2O)18 g/mol M(H2O)n(H2O)M(H2O)5 mol18 g/mol90 g 答：5 mol H2O的质量是90 g。,第一节 溶液组成的表示方法,二、物质的量浓度,例 题,物质的量的引入，为研究化学方程式中各物质之间的数量关系提供了方便。除可以知道各物质之间的粒子数及质量关系之外，还可以知道各物质之间物质的量的关系。Fe2O33CO=2Fe3CO2粒子数之比 1:3:2:3质量之比 160:84:112:132物质的量之比 1:3:2:3,第一节 溶液组成的表示方法,二、物质的量浓度,高温,多少克CaCO3与足量盐酸作用，能生成4 molCO2？解：CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2 1 mol 1 mol n(CaCO3)4 mol1 mol:n(CaCO3)=1 mol:4 moln(CaCO3)=4molm(CaCO3)n(CaCO3)M(CaCO3)4 mol100 g/mol400 g答：400 g CaCO3与足量盐酸作用，能生成4 mol CO2。,第一节 溶液组成的表示方法,二、物质的量浓度,第一节 溶液组成的表示方法,以单位体积的溶液中所含溶质的物质的量来表示的溶液浓度，叫做物质的量浓度，简称浓度。用符号“c”表示，单位为mol/dm3 或mol/L。其数学表达式为：,二、物质的量浓度,物质的量浓度,配制0.2 mol/L Na2CO3溶液500mL，需称取Na2CO3固体多少克？解：已知c(Na2CO3)0.2 mol/L，V50010-3 L0.500 L，则 n(Na2CO3)c（Na2CO3）V 0.2mol/L0.500L0.1 mol m(Na2CO3)n(Na2CO3)M(Na2CO3)0.1 mol106 g/mol10.6g 答：需称取Na2CO3固体10.6 g。,第一节 溶液组成的表示方法,二、物质的量浓度,第一节 溶液组成的表示方法,中和40mL 0.10mol/L NaOH溶液，用去某盐酸溶液25mL，计算这种盐酸溶液的物质的量浓度。解：NaOHHCl=NaClH2O 1 mol 1 mol 即 n(NaOH)n(HCl)c(NaOH)V(NaOH)c(HCl)V(HCl)则 答：这种盐酸溶液的物质的量浓度为0.16 mol/L。,二、物质的量浓度,以配制0.5mol/L NaCl溶液100mL为例：（1）计算配制所需NaCl固体的质量 n(NaCl)0.5 mol/L（10010-3）L0.05 mol m(NaCl)n(NaCl)M(NaCl)0.05 mol58.5g/mol2.92g。（2）根据计算结果，称取NaCl固体。,第一节 溶液组成的表示方法,二、物质的量浓度,物质的量浓度溶液的配制,（3）将称量好的NaCl固体放入烧杯中，加适量蒸馏水，用玻璃棒搅拌，使之溶解。,第一节 溶液组成的表示方法,二、物质的量浓度,物质的量浓度溶液的配制,（4）将烧杯中的溶液，沿玻璃 棒小心注入100mL容量瓶中。用少量 蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒23次，洗涤液按同法也转移到容量瓶中，轻 摇，混匀。,第一节 溶液组成的表示方法,二、物质的量浓度,物质的量浓度溶液的配制,（5）向容量瓶中注入蒸馏水，直到液面接近容量瓶刻度线以下 约12cm处，静置12min后，改用胶头滴管继续滴加蒸馏水至 溶液的凹液面正好与刻度线相切。然后盖上瓶塞，反复上下颠倒，使溶液充分混匀。,第一节 溶液组成的表示方法,二、物质的量浓度,物质的量浓度溶液的配制,因容量瓶不宜长期存放溶液（尤其是碱性溶液），因此，溶液配好后应倒入试剂瓶中保存。通常，先用该溶液少量将试剂瓶洗涤23次，然后全部注入，盖上瓶塞，贴上标签。,第一节 溶液组成的表示方法,二、物质的量浓度,物质的量浓度溶液的配制,物质在进行化学反应时，不仅有新物质生成，而且常常伴随有能量的变化，通常表现为吸收或放出热量。除了有新物质生成外，同时还向环境放出热量，这种反应叫做放热反应。例如，煤、镁条、天然气的燃烧以及酸碱中和反应等。一些化学反应在反应过程中要从环境不断获得热量才能维持反应的进行，这种反应叫做吸热反应。例如，化肥厂利用水蒸气与红热的炭作用生成水煤气的反应、碳酸钙的分解反应等。,第二节 化学平衡,一、吸热反应和放热反应,在一定温度下，化学反应所吸收或放出的热量，叫做该反应的反应热。反应放出热量时，H0。例如：点燃2C2H2(g)5O2(g)=4CO2(g)2H2O(l)H 0 上述化学式后括号内s、l、g分别表示物质的固态、液态和气态。,第二节 化学平衡,一、吸热反应和放热反应,第二节 化学平衡,二、化学反应速率,溶 洞 爆 炸,第二节 化学平衡,在一定条件下，表明化学反应进行快慢程度的物理量，叫做化学反应速率。化学反应速率（）通常用单位时间内反应物或生成物的物质的量浓度的变化来表示，单位为mol/(Ls)、mol/(Lmin)或mol/(Lh)等。,二、化学反应速率,第二节 化学平衡,在一定条件下，工业合成氨的反应N23H2 2NH3起始浓度（mol/L）1 3 02s后浓度（mol/L）0.8 2.4 0.4 则以反应物N2的浓度变化来表示的化学反应速率为：,二、化学反应速率,日常生活中，人们有时需要加快化学反应的速率，例如，加大油门，促使汽车提速；拉大煤气灶开关，使燃烧火焰更旺；将煤块粉碎成煤屑，加速煤炭燃烧；用衣物包裹提高温度，促使米酒发酵等。有时，又必须控制化学反应的速率，例如，把食物放在冰箱里，延长保鲜期；在食物包装内放入除氧剂和干燥剂，减缓变质等。因此，化学反应速率在生活中随处可见，我们应根据需要改变化学反应的速率，为人类造福。,第二节 化学平衡,二、化学反应速率,化学反应的速率首先取决于反应物的本性。但是，外界条件对化学反应速率也有一定的影响，其中，主要因素是浓度、压强、温度和催化剂等。1浓度对化学反应速率的影响 大量实验证明，当其他条件相同时，增大反应物的浓度，反应速率加快；减小反应物的浓度，反应速率减慢。,第二节 化学平衡,二、化学反应速率,影响化学反应速率的因素,2压强对化学反应速率的影响 对于有气体参加的化学反应，压强是影响反应速率的重要因素。所以，增大压强，就是 增大气体的浓度，反应速率增大；减小压强，就是减小气体的浓度，反应速率减慢。,第二节 化学平衡,二、化学反应速率,影响化学反应速率的因素,3温度对化学反应速率的影响 温度对化学反应速率的影响特别显著。大量实验结果表明，在其他条件相同时，升高温度，反应速率加快；降低温度，反应速率减慢。,第二节 化学平衡,二、化学反应速率,影响化学反应速率的因素,4催化剂对化学反应速率的影响 在化学反应里，凡能改变其他物质的化学反应速率而本身的组成、质量和化学性质在反应前后保持不变的物质，称为催化剂。通常说的催化剂大多是指可以加快化学反应速率的物质。如实验室用氯酸钾分解制取氧气时，当加热并有催化剂二氧化锰存在时，氯酸钾分解速率显著加快。,第二节 化学平衡,二、化学反应速率,影响化学反应速率的因素,2H2O2=2H2O 在一定条件下，反应几乎能完全进行到底，反应物能完全转变为生成物，而在同样条件下，往相反方向的反应几乎不能进行。像这种几乎只能向一个方向进行“到底”的反应叫做不可逆反应。,第二节 化学平衡,三、可逆反应与化学平衡,点燃,可逆反应,工业合成氨的反应 N23H2 2NH3 H 0 该反应在一定条件下，N2与H2反应生成NH3的同时，部分NH3在相同的条件下又分解为N2和H2，致使N2和H2的反应不能进行到底。这种在同一条件下，能够同时向两个相反方向进行的反应叫做可逆反应。通常，把向右进行的反应称为正反应，把向左进行的反应称为逆反应。可逆反应通常在反应方程式中用符号“”表示。,第二节 化学平衡,三、可逆反应与化学平衡,高温、高压催化剂,第二节 化学平衡,三、可逆反应与化学平衡,化学平衡,所谓化学平衡状态，就是指在一定条件下的可逆反应里，正反应和逆反应的速率相等，反应混合物中各组成成分的浓度保持不变的状态。化学平衡是一种动态平衡，当反应达到平衡时，正反应和逆反应仍在继续进行，只是正、逆反应速率相等，反应物、生成物的浓度不再随时间发生变化。,第二节 化学平衡,三、可逆反应与化学平衡,化学平衡,化学平衡只是可逆反应在一定条件下的一种暂时的、相对的稳定状态。如果影响平衡的条件发生变化，使得正、逆反应速率不再相等，反应的平衡状态就会遭到破坏，各物质的浓度就会发生变化，直到在新的条件下，反应又达到新的平衡。像这种因平衡状态被破坏而建立新的平衡的过程，叫做化学平衡的移动。,第二节 化学平衡,三、可逆反应与化学平衡,化学平衡的移动,1浓度对化学平衡的影响 实验表明，在其他条件不变的情况下，增大反应物的浓度或减小生成物的浓度，都可以使平衡向正反应方向移动；增大生成物的浓度或减小反应物的浓度，都可以使平衡向逆反应方向移动。,第二节 化学平衡,三、可逆反应与化学平衡,化学平衡的移动,2压强对化学平衡的影响 在其他条件不变的情况下，增大压强，化学平衡向气体体积缩小的方向移动；减小压强，化学平衡向气体体积增大的方向移动。应当注意，压强只对有气体参加的、且反应前后气体体积不等的平衡体系才有影响。而固态和液态物质的体积受压强的影响很小，可以忽略不计。,第二节 化学平衡,三、可逆反应与化学平衡,化学平衡的移动,3温度对化学平衡的影响 在其他条件不变的情况下，升高温度，化学平衡向吸热反 应方向移动；降低温度，化学 平衡向放热反应方向移动。,第二节 化学平衡,三、可逆反应与化学平衡,化学平衡的移动,影响因素,如果改变影响平衡的一个条件（如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度），平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。这就是著名的勒夏特列原理。,第二节 化学平衡,三、可逆反应与化学平衡,勒夏特列原理,勒夏特列是一位精力旺盛、科学成就举世闻名的法国物理化学家。他知识渊博，著述颇丰，探究欲极强，涉足的研究领域十分广泛，包括陶器、玻璃、水泥、磨蚀剂、炸药等，热电偶温度计以及用于金属焊接和切割的氧乙炔焰都是他的发明。,第二节 化学平衡,三、可逆反应与化学平衡,4催化剂的作用 由于催化剂能够同等程度地改变正反应和逆反应的反应速率。因此，它对化学平衡的移动没有影响，但它能改变反应达到平衡所需的时间。这对于提高生产效率无疑具有十分重要的意义。,第二节 化学平衡,三、可逆反应与化学平衡,化学平衡的移动,一、强电解质与弱电解质,第三节 弱电解质的解离平衡,把等体积的1 mol/L的盐酸、乙酸溶液、氢氧化钠溶液、氯化钠溶液和氨水分别倒入5个烧杯中。然后接通电源，注意观察实验中各灯泡的明亮程度。,第三节 弱电解质的解离平衡,一、强电解质与弱电解质,初中化学学过，凡是在水溶液里或熔融状态下能够导电的化合物叫做电解质。电解质在水溶液中之所以能够导电，是因为它们在水溶液中发生了解离，产生了能够自由移动的离子。例如：HCl=H+Cl-NaOH=Na+OH-NaCl=Na+Cl-,一、强电解质与弱电解质,第三节 弱电解质的解离平衡,把能够全部解离的电解质称为强电解质，反之称为弱电解质。强电解质在水溶液里全部以离子形式存在，通常用“=”表示完全解离。弱电解质在溶液中只有少部分解离成离子，大部分仍以分子形式存在，通常用“”表示部分解离。例如：HAc H+Ac-NH3H2O NH4+OH-,一、强电解质与弱电解质,第三节 弱电解质的解离平衡,弱电解质溶于水时，部分解离出的阳离子和阴离子在溶液中互相碰撞，又重新结合成弱电解质分子。因而，弱电解质的解离过程是可逆的。以HAc的解离过程为例：HAc H+Ac-当进行到一定程度时，HAc分子解离成H+、Ac-的速率与H+、Ac-互相碰撞重新结合成HAc分子的速率相等，即达到解离平衡状态。,二、弱电解质的解离平衡,第三节 弱电解质的解离平衡,解离平衡的平衡常数，叫做解离常数。例如，乙酸的解离常数是1.7910-5，硼酸的解离常数是5.810-10。通常，弱酸的解离常数用Ka表示，弱碱的解离常数用Kb表示。多元弱酸的酸性强弱，主要由第一步解离来决定。,二、弱电解质的解离平衡,第三节 弱电解质的解离平衡,根据精确的实验测出，纯水中存在着极少量的H+和OH-，说明水是一种极弱的电解质，能发生微弱的解离。H2O H+OH-从纯水的导电实验测得，在25时，纯水中H+和OH-的浓度都等于10-7mol/L，且它们的乘积是一个常数（用Kw表示）。即：H+OH-=Kw,一、水的离子积,第四节 水的离子积和溶液的pH,Kw是水中H+和OH-的乘积。因此，我们把Kw称为水的离子积常数，简称水的离子积。常温下，Kw=H+OH-=110-7110-7=110-14。Kw值为110-14。,一、水的离子积,第四节 水的离子积和溶液的pH,实验证明，不仅在纯水中H+和OH-乘积是一个常数，在以水作溶剂的溶液中也是如此。由此可知，在酸性溶液中不是没有OH-，只是含有的H+多一些；在碱性溶液中也不是没有H+，只是含有的OH-多一些。总之，不管稀溶液是酸性、碱性或中性，常温下，H+与OH-的乘积都等于110-14。,二、溶液的酸碱性与pH,第四节 水的离子积和溶液的pH,常温下，溶液的酸碱性与H+、OH-的关系可以表示为：中性溶液 H+OH-110-7mol/L酸性溶液 H+OH-，H+110-7mol/L碱性溶液 H+OH-，H+110-7mol/L,第四节 水的离子积和溶液的pH,二、溶液的酸碱性与pH,通常，采用H+的负对数来表示溶液的酸碱性，这个值称为溶液的pH。pH-lgH+,二、溶液的酸碱性与pH,第四节 水的离子积和溶液的pH,溶液的pH与溶液中H+的关系：,第四节 水的离子积和溶液的pH,二、溶液的酸碱性与pH,溶液的酸性越强，pH越小；溶液的碱性越强，pH越大。,第四节 水的离子积和溶液的pH,二、溶液的酸碱性与pH,溶液pH的测定可采用酸碱指示剂，该法是利用某些有机弱酸或弱碱在不同pH的溶液里，能显示出不同颜色的性质来指示溶液的酸碱性。,第四节 水的离子积和溶液的pH,酸碱指示剂,二、溶液的酸碱性与pH,欲简便快捷地测定溶液的pH，可用pH试纸。pH试纸在不同酸碱条件下，显示出不同的颜色，与标准比色卡相对照，就可得出被测溶液的近似pH。,第四节 水的离子积和溶液的pH,pH试纸,二、溶液的酸碱性与pH,pH试纸是将试纸用多种酸碱指示剂的混合溶液浸透，经晾干制成的。由于它对不同pH值的溶液能显示出不同的颜色，因此，常用来迅速判断溶液的酸碱性。常用的pH试纸有广范pH试纸和精密pH试纸。广范pH试纸pH范围是114或010，可以识别的pH差值约为1；精密pH试纸pH范围较窄，可以识别0.2或0.3的pH差值。,第四节 水的离子积和溶液的pH,pH试纸,二、溶液的酸碱性与pH,由于电解质溶于水会解离成离子，所以，电解质在溶液中所起的反应必然有离子参加，这种有离子参加的反应称为离子反应。用实际参加反应离子的符号来表示反应的式子，称为离子方程式。,第五节 离子反应 离子方程式,NaCl溶液遇AgNO3溶液产生白色的AgCl沉淀。反应的化学方程式：AgNO3NaCl=AgClNaNO3 反应中，AgNO3在溶液中解离出Ag+和NO3-，NaCl在溶液中解离出Na+和Cl-。这四种离子中，NO3-与Na+之间没有发生化学反应，只有Ag+与Cl-之间发生反应，生成AgCl白色沉淀。也就是说，上述反应实质上是Ag+与Cl-结合生成AgCl沉淀。可表示为：Ag+Cl-=AgCl,第五节 离子反应 离子方程式,以CuSO4溶液和NaOH溶液的反应为例：第一步，写出反应的化学方程式：CuSO42NaOH=Cu(OH)2Na2SO4 第二步，把可溶性的、易解离的物质写成离子形式，把难溶的物质、弱电解质（如水）和气体等仍用化学式表示。Cu2+SO42-2Na+2OH-=Cu(OH)22Na+SO42-,第五节 离子反应 离子方程式,离子方程式的书写,第三步，删去方程式两边不参加反应的离子：Cu2+2OH-=Cu(OH)2 第四步，检查方程式两边各元素的原子个数和电荷总数是否相等。,第五节 离子反应 离子方程式,离子方程式的书写,1生成难溶物质的离子反应Ba2+SO42-=BaSO4 2生成挥发性物质（气体）的离子反应CO32-2H+=H2OCO2 3生成弱电解质（如水）的离子反应H+OH-=H2O,第五节 离子反应 离子方程式,离子反应的条件,第六节 盐的水解,可以看出，NaAc、NH4Cl、NaCl、NH4Ac水溶液有的显酸性，有的显碱性，还有的显中性。这是什么原因造成的呢？,NaAc=Na+Ac-H2O OH-H+HAc 反应中，NaAc解离出的Ac-跟H2O解离出的H+结合生成了弱电解质HAc，消耗了溶液中的H+，使H2O的解离平衡向解离的方向移动，溶液中的OH浓度随之增大，当达到新的平衡时，溶液中H+OH-，溶液显碱性。,第六节 盐的水解,一、强碱弱酸盐的水解,NH4Cl在水溶液中解离出NH4+、Cl-，由于NH4+与H2O解离出的OH-结合生成了弱电解质NH3H2O，消耗了溶液中的OH-，使H2O的解离平衡向解离的方向移动，溶液中的H+浓度随之增大，当达到新的平衡时，溶液中H+OH-，溶液显酸性。这种在溶液中盐的离子跟水解离出来的H+或OH-生成弱电解质的反应，叫做盐的水解。,第六节 盐的水解,二、强酸弱碱盐的水解,