第三章电解质溶液课件.ppt
《第三章电解质溶液课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第三章电解质溶液课件.ppt(117页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第三章 电解质溶液(Electrolytic Solution),主要内容,第一节 强电解质溶液理论*第二节 酸碱的质子理论*第三节 酸碱溶液pH值的计算*第四节 难溶电解质的沉淀平衡*,本章要求,1、掌握酸碱质子理论、各种酸碱体系的质子转移平衡、平衡常数的意义及质子转移平衡的移动。2、掌握一元弱酸或弱碱体系pH值的近似计算,熟悉多元酸碱及两性物质溶液pH值的近似计算。3、掌握溶度积的概念和溶度积规则,熟悉沉淀的生成和溶解的条件。4、了解离子活度、活度因子、离子强度等概念。,人体的体液,第一节 强电解质溶液理论,一、强电解质和弱电解质二、强电解质溶液理论要点,第一节 强电解质溶液理论,一、强弱
2、电解质,电解质(electrolyte)熔融或溶液状态下能导电的化合物,强电解质(strong electrolyte)在水溶液中完全解离成离子,弱电解质(weak electrolyte)在水溶液中只能部分解离成离子,强酸强碱盐,弱酸弱碱,一元二元三元,第一节 强电解质溶液理论,弱电解质在水溶液中的解离1.弱电解质在溶液中的解离平衡动态平衡 例如:HAc H+Ac-2.解离度(degree of dissociation)定义:电解质达到解离平衡时,已解离的分 子数和原有的分子总数之比。表达式:,第一节 强电解质溶液理论,讨 论:对于不同的电解质,解离度不同。可表示电解质的相 对强弱:30%
3、强电解质,5%弱电解质.弱电解质才有解离度的概念.对强电解质为表观解离度(强电解质 的理论值应为100%,而实际测量结果其 100%),为什么?,第一节 强电解质溶液理论,1.离子相互作用理论要点(ion interaction theory)强电解质在水中全部解离离子间有相互作用(静电力)形成离子氛(ion atmosphere).,二、强电解质溶液理论,第一节 强电解质溶液理论,离子间相互作用离子氛 互相牵制不是独立的自由离子不能完全自由运动不能百分之百地发挥离子的效能 表观解离度(apparent dissociation)理论解离度(100%)离子的有效浓度 理论浓度,离子相互作用使表
4、观解离度降低!,理解:,第一节 强电解质溶液理论,活度 a(activity):溶液中离子的有效浓度。(bo 1 molkg-1)aB=BcB/co(co 1 molL-1)活度因子B:反映了溶液中离子间互相牵制作用的强弱,2.离子的活度与活度因子,第一节 强电解质溶液理论,一般地:B 1;极稀溶液、中性分子、弱电解质:B 1 纯固体或纯液体及稀水溶液中的水:aB=1,说明:,活度与活度因子无量纲。,第一节 强电解质溶液理论,表示溶液中每一种离子受到所有离子产生的电场的影响 bi 溶液中第 i 种离子的质量摩尔浓度 稀溶液或近似计算也可用ci代替。Zi 溶液中第 i 种离子所带的电荷数 单位:
5、浓度单位,3.离子强度 I(ionic strength),离子强度与活度的关系,I,cZ,a,反之,当溶液无限稀释时,接近1,活度接近浓度。,例3-1 p21,第二节 酸碱的质子理论,(proton theory of acid and base)一、质子酸碱的概念二、水溶液中的质子传递平衡,第二节 酸碱质子理论,回顾-Arrhenius 的电离理论:定义:水溶液中,能电离出H+的物质 酸 水溶液中,能电离出OH-的物质 碱反应实质:H+OH-H2O,第二节 酸碱的质子理论,优点:从物质的化学组成上揭示了酸碱的本质。通过化学平衡的原理量度酸碱的强弱。局限性:把酸碱限制在水溶液中无法解释:如
6、非水溶剂中的酸碱反应 NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)如 NH4C1水溶液呈酸性;NaHCO3、Na3PO4等水溶液呈碱性,第二节 酸碱的质子理论,1、酸碱的定义酸凡能给出质子(H+)的分子或离子碱凡能接受质子(H+)的分子或离子,HC1 H+Cl-HAc H+Ac-H2CO3 H+HCO3-HCO3-H+CO32-NH4+H+NH3H3O+H+H2O酸 质子+碱,一、质子酸碱的概念,共轭关系,共轭酸碱,第二节 酸碱的质子理论,讨 论:酸碱可以是分子,正离子或负离子;酸碱并非孤立,其间相差一个 H+,构成共轭酸碱对(conjugate acid-base pair),其化学式仅相差
7、一个质子。同一物质既可当酸,又能当碱的即为两性物质(amphoteric substance,如HCO3-)无盐的概念。,第二节 酸碱的质子理论,写出下列物质的共轭酸或共轭碱。HCO3-,SO32-,H3PO4,H2O,OH-H2S,NH4+,H2PO4-,PO43-,H3O+,练 习:,第二节 酸碱的质子理论,酸碱反应的实质是质子在两对共轭酸碱对之间的传递过程。,NH3+H2O NH4+OH-HAc+H2O H3O+Ac-,2.酸碱反应的实质,3.酸碱反应的方向,强酸1+强碱2 弱酸2+弱碱1HC1+NH3 NH4+C1-H2O+Ac-HAc+OH-,第二节 酸碱的质子理论,酸性给出质子的倾
8、向或能力碱性接受质子的倾向或能力酸碱的强弱具有相对性。物质的酸碱性既取决于物质的本性;又取决于质子转移的对象(或者是溶剂),4.酸碱的强度,第二节 酸碱的质子理论,HAc(较弱)+H2O,Ac-(较强)+H3O+,HNO3(较强)+H2O,NO3-(较弱)+H3O+,不同酸碱在同一溶剂(H2O)中强度不同 酸性:HNO3H3PO4HAcH2CO3H2O 碱性:NaOHNa2CO3NH3NaHCO3NaCl,共轭酸碱对中,酸强碱就弱,酸弱碱就强,4.酸碱的强度,第二节 酸碱的质子理论,同一物质在不同溶剂中,表现强度不同。,HNO3(弱酸)+HAc,NO3-+H2Ac+,HNO3(强酸)+H2O,
9、NO3-+H3O+,HNO3(弱碱)+H2SO4,HSO4-+H2NO3+,4.酸碱的强度,NH3(弱碱)+H2O NH4+O H-NH3(强碱)+HAc NH4+Ac-,第二节 酸碱的质子理论,4.酸碱的强度,溶剂的拉平效应(leveling effect)和区分效应(differentiating effect),溶液中能够存在的唯一的最强酸是溶剂合质子,能够存在的唯一最强碱是溶剂失去质子后的负离子。酸性溶剂可以对酸产生区分效应而对碱产生拉平效应;碱性溶剂对碱产生区分效应而对酸产生拉平效应,练习:,将下列物质按在水中碱性由弱到强排列H2PO4-,OH-,H2O,NH3,HSO4-,HSO4
10、-H2PO4-H2O NH3 OH-,,第二节 酸碱的质子理论,(一)H2O的质子自递和溶液的pH 值 H2O+H2O H3O+OH-,Kw=H+OH-水的质子自递常数水的离子积(ion product of water),二、水溶液中的质子传递平衡,第二节 酸碱的质子理论,说明:Kw与T有关,与 c 无关,298K(25)Kw=1.010-14 Kw不仅适用于纯水,也适用于所有稀 水溶液,第二节 酸碱的质子理论,水溶液的pH值定义:pH=-lg aH+pH=-lgH+关系:pH+pOH=14酸性pH7,第二节 酸碱的质子理论,相同温度的HCl、NH3 H2O、HAc稀溶液(pH+pOH)相等
11、。这句话对吗?,第二节 酸碱的质子理论,1、一元弱酸弱碱 酸:HB+H2O B-+H3O+碱:B-+H2O HB+OH-,(二)酸碱溶液的质子传递平衡及平衡常数,第二节 酸碱的质子理论,Ka 酸的质子传递平衡常数,酸常数 Kb 碱的质子传递平衡常数,碱常数Ka和Kb与酸碱的本性及T有关,与c无关Ka表示酸在水中释放质子能力的大小:Ka越大,表明其酸性越强;Kb表示碱在水中接受质子能力的大小:Kb越大,表明其碱性越强。,第二节 酸碱的质子理论,2.共轭酸碱对Ka和Kb的关系,Ka Kb=H+OH-=Kw,pKa+pKb=pKw,【例32】已知NH3的Kb为1.810-5,试求NH4+的Ka。,【
12、解】NH4+是NH3的共轭酸,KaKb=Kw,故 Ka=Kw/Kb=1.010-14/(1.810-5)=5.610-10,注意多元酸碱的交叉共轭关系,3.多元弱酸(碱)的质子传递平衡,分步进行,3.多元弱酸(碱)的质子传递平衡,H3PO4+H2O H2PO4-+H3O+,H2PO4-+H2O HPO42-+H3O+,HPO42-+H2O PO43-+H3O+,Ka1=6.9210-3,Ka2=6.2310-8,Ka3=4.7910-13,H3O+=?,多元碱,PO43-+H2O HPO42-+OH-Kb1=Kw/Ka3=2.0910-2HPO42-+H2O H2PO4-+OH-Kb2=Kw/
13、Ka2=1.6110-7 H2PO4-+H2O H3PO4+OH-Kb3=Kw/Ka1=1.4410-12,第二节 酸碱的质子理论,(三)质子传递平衡的移动 1、浓度ca的影响,HB+H2O H3O+B-,ca ca,平衡时 ca caa,始态 ca 0 0,第二节 酸碱的质子理论,稀释定律意义:同一弱电解质的与浓度的平 方根成反比;相同的c,不同弱电解质的与Ka的平方根成正比。适用条件:5%。,第二节 酸碱的质子理论,2、同离子效应与盐效应 同离子效应 在弱酸或弱碱的水溶液中,加入含有相同离子的易溶性强电解质,使弱酸或弱碱的解离度大大降低的现象。例 在HAc+H2O H3O+Ac-NaAc
14、Na+Ac-则HAc 的,第二节 酸碱的质子理论,在弱电解质溶液中加入与弱电解质不含相同离子的强电解质,使弱电解质的离解度 稍有增加。盐效应是因为加入强电解质使溶液中离子强度增大,使离子有效浓度减小,从而促使弱电解质的解离。,盐效应,小结,基本概念:共轭酸碱,同离子效应,盐效应,活度,离子强度基本理论:酸碱质子理论:酸碱定义 反应实质 酸碱强度 反应方向 质子转移平衡及移动,第三节 酸碱溶液pH值的计算,一、酸碱溶液pH值的计算思路二、一元弱酸或弱碱溶液的pH计算三、多元酸碱溶液的pH计算四、两性物质溶液,酸碱的浓度:ca,cb 酸碱度:溶液中的H+或OH-,pH 酸碱性:给出或接受质子的能力
15、,由其本性决定,Ka(Kb)大,酸(碱)性强;,区分:,计算酸碱溶液H+的思路 全面考虑、分清主次、合理取舍、近似计算,物料平衡 电荷平衡 质子条件 化学平衡关系 H+的精确表达式条件1 近似处理近似式 条件2 进一步近似处理最简式,第三节 酸碱溶液pH值的计算,分析平衡 HB+H2O H3O+B-(1)H2O+H2O H3O+OH-(2)对于(1):对于(2):Kw=H3O+OH-H3O+的来源:H3O+=B-+OH-,1.一元弱酸,二、一元弱酸弱碱溶液pH计算,H+=B-+OH-,精确表达式:,简化处理,条件一:caKa20Kw(10-12.7),忽略Kw HB=ca-B-ca-H+,展开
16、:H+2+KaH+-caKa=0,近似式一:,条件二:caKa20Kw及ca/Ka500)则ca HA,Kw不能忽略,近似式二:,条件三:caKa20Kw及ca/Ka500)则弱酸和水的解离均可忽略,最简式:,(2)一元弱碱(B-)的H+的计算,A最简式:(CKb20Kw及C/Kb500)B近似式:(CKb20Kw及C/Kb500)(CKb20Kw及C/Kb500),注意:,先判断,再计算简化公式只对单纯一元弱酸或弱碱溶液成立,不适用于有同离子效应的情况。,同离子效应的计算,【例33】试分别计算 0.10 molL-1 HAc溶液的解离度及H+,已知HAc的Ka=1.7610-5;向该溶液中加
17、入固体NaAc,使其浓度为0.10 molL-1(忽略溶液体积变化),此时溶液的H+和解离度。,【解】单纯弱酸,caKa=0.11.7610-520Kwca/Ka=0.1/(1.7610-5)500,=,加入固体NaAc,同离子效应,各物质的平衡浓度:Ac-=0.10+H+0.10 molL-1 HAc=0.10H+0.10 molL-1,Ka,H+=1.7610-50.100.10=1.7610-5(molL-1),=H+c(HAc)=1.7610-50.10=1.7610-4=0.0176%,结论:同离子效应使弱电解质解离度大大降低。,例3-4 计算0.10molL-1HF溶液的pH。Ka
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第三 电解质 溶液 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-3730778.html