《为电解质溶液》PPT课件.ppt
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1、第三章 电解质溶液,主讲教师:席晓岚 教授,第三章 电解质溶液,第一节 强电解质溶液理论第二节 酸碱质子理论第三节 酸碱溶液的 的计算第五节 难溶电解质的沉淀融 解平衡,pH,第一节强电解质溶液理论,一、强电解质和弱电解质 二、强电解质溶液的理论要点三、离子的活度和活度因子 四、离子强度,一、强电解质和弱电解质,电解质是指在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物。电解质溶解于溶剂中形成的溶液称为电解质溶液。根据电解质在水溶液中的解离情况,可以将电解质分为强电解质和弱电解质两类。强电解质在溶液中完全解离;弱电解质在水溶液中只能部分解离成离子。,电解质的解离程度可以用解离度来表示:强电解质与弱电解质
2、并没有严格的界限,对于0.1 molL-1电解质溶液,常把解离度大于30的称为强电解质;解离度在 530 之间的称为中强电解质;解离度小于5的称为弱电解质。,二、强电解质溶液的理论要点,却表现出不完全解离的现象。Debye 和Hckel认为:1、强电解质在水溶液中是完全解离的,溶液中阴、阳离子浓度较大,离子之间的静电作用比较强。2、在任何一个阳离子附近,出现阴离子的机会总比出现阳离子的机会多;在任何一个阴离子周围,出现阳离子的机会也要比出现阴离子的机会多。这样,溶液中某一阳离子(称为中心离子),强电解质在水溶液中完全解离,而在实验中,的周围,总是有较多的阴离子包围着,而且越靠近中心离子,负电荷
3、的密度就越大,越远离中心离子,负电荷的密度就越小。可以认为在阳离子周围存在一球形对称且带负电荷的离子云,称为离子氛;同样,在阴离子的周围也有带正电荷的球形离子氛存在。,由于离子氛的存在,强电解质溶液中离子的行为不同于自由离子,其热运动受到限制。在电场作用下,阴、阳离子分别向正极、负极移动,而阴、阳离子的“离子氛”却要向相反电极移动,导致阴、阳离子移动的速率减慢,相当于阴、阳离子数目减少,使实验测得的溶液的导电能力比理论值要低,解离度也相应地降低。,三、离子的活度和活度因子,在强电解质溶液中,由于阴、阳离子之间相互吸引、相互牵制作用,使它们在溶液中不能发挥应有的作用,因此离子起作用的有效浓度总是
4、小于真实浓度。电解质溶液中离子起作用的有效相对浓度称为活度:在稀溶液中,溶质B的活度因子也常定义为:,溶液的浓度越低,单位体积内的离子数目就越少,离子间的牵制作用就越弱,离子的活度因子趋近于,活度与相对浓度相等。为了简便,在稀溶液中常用 代替。,四、离子强度,离子强度定义为:对于 的电解质溶液,一般可采用如下经验公式计算活度因子:例题,在稀溶液中,上式常改写为:,例5-1 计算 0.010 molkg-1NaCl 溶液的离子强度。解:0.010 molkg-1 NaCl 溶液的离子强度为:,第二节 酸碱质子理论,一、质子酸碱的概念二、水的质子自递平衡三、酸碱的强度,一、质子酸碱的概念,酸碱电离
5、理论认为:凡在水溶液中电离出的阳离子全部是H+的化合物是酸;电离出的阴离子全是OH-的化合物是碱。酸碱反应的实质就是H+与OH-作用生成H2O。酸碱电离理论的优点是能简便地说明酸碱在水溶液中的反应。但由于该理论把酸碱仅限于水溶液中,无法说明非水溶剂中的酸碱性。另外,电离理论把碱限制为氢氧化物,也无法解释氨水呈碱性这一事实。,1、酸碱的定义,酸碱质子理论认为:凡能给出质子的物质都是 酸,凡能接受质子的物质都是碱,酸是质子的给予 体,碱是质子的接受体。,酸 H+碱,(1)上述关系式又称酸碱半反应,酸失 去质子后即成为其共轭碱,碱得到 质子后即成为其共轭酸。(2)酸和碱可以是中性分子,也可以 是阳离
6、子或阴离子。(3)有些物质既可以作为酸给出质子,又可以作为碱接受质子,如:H2O,HCO3-这些物质称为两性物质。(4)在质子理论中没有盐的概念。(5)酸碱质子理论体现了酸和碱的关系:相互依存、相互转化。而且酸越强,其共轭碱就越弱,反之亦然。,两个半反应同时发生,不要求先生成独立的质子,可以在非水溶剂或气相中进行。酸碱反应是较强的酸与较强的碱作用,生成较弱的碱和较弱的酸的过程:较强酸+较强碱=较弱碱+较弱酸,酸碱反应的实质是两对共轭酸碱对之间的质子传递:,2、酸碱反应的实质.,3、酸碱质子传递平衡和平衡常数,K 酸碱质子传递平衡常数,在一定温度下,K 值一定;K 值越大,HA的酸性越强。酸碱质
7、子理论扩大了酸和碱的范围,也扩大了酸和碱反应的范围,解决了非水溶液和气体间的酸碱反应。建立了酸碱强度和质子传递反应的辨正关系,把酸碱的性质和溶剂的性质联系起来。但是酸碱质子理论把酸碱只限于质子的给予或接受,不能解释没有质子传递的酸碱反应。,二、水的质子自递平衡,1、水的质子自递平衡和水的离子积 水分子是一种两性物质,它既可以给出质子又可以接受质子;于是在水分子之间也可以发生质子传递反应,称为水的质子自递反应。在一定温度下,水的解离反应达到平衡时:式中H2O可以看成一个常数,将它与K合并则:或,不同温度下水的离子积常数,当温度在室温附近变化时,变化不大,一般可认为。,KW,KW,KW,KW=1.
8、0 1014,2、水溶液的pH,对于 H3O+浓度较低的溶液,常用 pH 来表示溶液的酸碱性。pH 的定义为:与 pH 相对应的还有 pOH 和 pKw,它们的定义分别为:,C(H3O+),C(OH),pH,pOH 和 pKw 之间的关系为:pH pOHpKw pH 和 pOH 都可以表示溶液的酸碱性,但习惯上采用 pH。pH=pOH=7,溶液呈中性;pHpOH,pH 7,溶液呈碱性。H3O+浓度与 pH 之间有如下关系:,三、酸碱强度,1.酸碱的解离平衡常数 在水溶液中,酸HB与水分子质子自递反应达到平衡时,可用下式表示:其平衡常数:H2O可以看成常数,上式可以改写为:,Ka称为酸解离平衡常
9、数。在一定温度下,其值为一定值。Ka是水溶液中酸强度的量度,它的大小表示酸在水溶液中释放质子能力的大小,其值大于10时为强酸,如:HCl、HClO4、HNO3等都是强酸,而它们的共轭碱都很弱几乎不能获得质子。Ka值越大酸性越强,反之亦然。Page:32 表3-3在水溶液中共轭酸碱对和pKa,类似地,碱B的平衡常数在水溶液中:Kb称为碱的解离平衡常数。Kb值的大小同样可以表示碱在水溶液中接受质子能力的大小pKb是碱的解离平衡常数的负对数。Kb值越大,碱性越强。,2、共轭酸碱 Ka与Kb的关系,共轭酸碱 HB-B-在水溶液中存在如下质子转移反应:,水溶液中同时存在:,整理得:Ka Kb=Kw例题,
10、例:已知 25 C 时,HAc 的Ka 为 1.810-5,计算 Ac-的Kb。,解:Ac-是 HAc 的共轭碱,Ac-的 Kb 为:,Page:33 例34,多元酸碱其解离是分布进行,以H3PO4为例:,3、多元酸碱的解离常数,以PO4 3-为例:,所以有:KW=Ka1Kb3=Ka2Kb2=Ka3Kb1,4、质子转移和平衡移动,1)浓度对平衡的影响 当平衡建立后,若增大HB的浓度,则平衡被破坏反应向着HB解离的方向移动,Page:34 例36,HAc是一种弱电解质,在溶液中存在下述解离平衡:若在 HAc 溶液中加入 NaAc 晶体,Ac-与 H3O+结合,生成HAc 和H2O,使HAc 的解
11、离平衡逆向移动,HAc 的解离度降低。这种在弱电解质溶液中加入与弱电解质具有相同离子的强电解质,使弱电解质的解离度降低的现象称为同离子效应。,2)同离子效应,例:在0.10 molL-1 HAc中加入固体NaAc,使其浓度为0.10 molL-1 设溶液的体积不变,计算溶液的H+和解离。,解:平衡时:H+根据 H+Ac-/HAc=Ka,若在 HAc 溶液中加入 NaCl 晶体,溶液的离子强度增大,使 Ac-与 H3O+结合为 HAc的速率减慢,HAc 的解离度略有增大。这种在弱电解质溶液中加入不具有相同离子的强电解质,使弱电解质的解离度增大的现象称为盐效应。由于盐效应对弱电解质的解离度影响较小
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