无机化学：电解质溶液课件.ppt

1、第一节第一节 强电解质溶液理论强电解质溶液理论第二节第二节 酸碱理论酸碱理论第三节第三节 水溶液中的质子转移平衡及有关计算水溶液中的质子转移平衡及有关计算电解质溶液电解质溶液第一节第一节 强电解质溶液理论强电解质溶液理论根据定义，强电解质在水中完全解离，根据定义，强电解质在水中完全解离，=100%几种强电解质的表观解离度几种强电解质的表观解离度(0.10molL-1,298K)电解质电解质 KCl HCl HNO3 H2SO4 NaOH Ba(OH)2 ZnSO4 (%)86 92 92 61 91 81 40 100%一、离子相互作用理论一、离子相互作用理论1.强电解质在水中完全解离；强电解

2、质在水中完全解离；2.由于阴阳离子之间的相互作用，形成由于阴阳离子之间的相互作用，形成“离子氛离子氛”；-+-阴离子阴离子“氛氛”+-阳离子阳离子“氛氛”3.离子氛的存在使得离子运动不完全自由。离子氛的存在使得离子运动不完全自由。解离度解离度 100%称为表观解离度称为表观解离度-+-+-二、离子的活度和活度系数二、离子的活度和活度系数 1.活度（活度（）：有效浓度有效浓度2.活度系数活度系数 一般一般 H2SO4HClHNO3 冰醋酸的碱性较水弱冰醋酸的碱性较水弱冰醋酸是上述四种酸的区分溶剂冰醋酸是上述四种酸的区分溶剂 HClO4+HAc H2Ac+ClO4-K=2107H2SO4+HAc

3、H2Ac+HSO4-K=1.3106HCl+HAc H2Ac+Cl-K=1.0103 K=22 323NOACHHACHNO酸碱质子理论酸碱质子理论 酸碱质子理论扩大了酸碱质子理论扩大了酸碱的含义和酸碱反应的范围酸碱的含义和酸碱反应的范围，摆，摆脱了酸碱必须在水中发生的局限性，解决了脱了酸碱必须在水中发生的局限性，解决了一些非水溶剂或一些非水溶剂或气体间气体间的酸碱反应的酸碱反应，并把水溶液中进行的离子反应系统地归，并把水溶液中进行的离子反应系统地归纳为纳为质子传递质子传递的酸碱反应的酸碱反应。这样，加深了人们对于酸碱和酸碱反应的认识。关于酸碱这样，加深了人们对于酸碱和酸碱反应的认识。关于酸碱

4、的的定量标度定量标度问题，酸碱质子理论亦能象解离理论一样，应用问题，酸碱质子理论亦能象解离理论一样，应用平平衡常数衡常数来定量地衡量在某溶剂中来定量地衡量在某溶剂中酸或碱的强度酸或碱的强度，这就使酸碱质，这就使酸碱质子理论得到广泛应用。子理论得到广泛应用。但是，酸碱质子理论只限于但是，酸碱质子理论只限于质子的放出和接受质子的放出和接受，所以，所以必须必须含有氢含有氢，这就不能解释不含氢的一类的反应。，这就不能解释不含氢的一类的反应。总结：总结：SO3+CaO:CaSO4三、酸碱电子理论三、酸碱电子理论凡能给出电子对的物质称为凡能给出电子对的物质称为碱碱(Lewis base)凡能接受电子对的物

5、质称为凡能接受电子对的物质称为酸酸(Lewis acid)酸碱定义酸碱定义酸碱反应的实质酸碱反应的实质是是配位键配位键的形成并生成的形成并生成酸碱配合物酸碱配合物。酸酸 碱碱 酸碱配合物。酸碱配合物。(电子对接受体电子对接受体)(电子对给予体电子对给予体)H+:OH-H：OH HCl +:NH3 HNH3 BF3 +:F-FB3 Cu2+4:NH3 Cu(NH3)4路易斯酸、路易斯碱路易斯酸、路易斯碱第三节第三节 水溶液中的质子转移平衡及有关计算水溶液中的质子转移平衡及有关计算一、水的质子自递作用和溶液的一、水的质子自递作用和溶液的pHpH值值（一）水的质子自递作用（一）水的质子自递作用H2O

6、 +H2OH+H3O+OH-或或 H2O H+OH-Kw=H+OH-（水的离子积常数）（水的离子积常数）298K时：任何物质的水溶液中，其时：任何物质的水溶液中，其 H+OH-=Kw=1.010-14两性物质两性物质水的解离是吸热反应，当温度升高时水的解离是吸热反应，当温度升高时Kw增大。增大。水的离子积常数与温度的关系水的离子积常数与温度的关系T/KKw2731.510-152917.410-152951.0010-142981.2710-143235.610-143737.410-13（二）溶液的酸碱性（二）溶液的酸碱性（pH值）值）pH=-lga(H+)稀溶液中，稀溶液中，a(H+)H+

7、，则有：，则有：pH=-lgH+pOH=-lgOH-pH +pOH =14中性溶液中性溶液 H+=OH-=1.00 10-7molL-1酸性溶液酸性溶液 H+1.00 10-7molL-1OH-碱性溶液碱性溶液 H+1.00 10-7molL-1H+cHcAcH【例例2-5】计算计算0.10molL-1HAc溶液中溶液中H+和和pH值。值。已知已知Ka=1.7410-5。解：解：pH=-lg1.3210-3=2.88c/Ka=5-10 1.7410.0500 H+=10.0101.74-5=1.3210-3(molL-1)【例例2-6】计算计算1.3410-4 molL-1丙酸丙酸(HPr)溶

8、液的溶液的H+和和pH。已知。已知Ka=1.3810-5。解：解：cKKKa2aa42H 3.6710-5(molL-1)pH4.4450071.91038.11034.154aKc（二）一元弱碱溶液（二）一元弱碱溶液cKKKb2bb42OHcKKcbbOH500/则若OHOHNHOHOHNH24223H+OHOHOHNHOHNH2234bcKH2O +NH3NH4+OH-【例例2-9】计算计算0.10molL-1NaAc溶液的溶液的pH值。已知值。已知HAc的的Ka=1.7410-5。解：解：10514,awAcb,1068.51076.1100.1HAcKKKc/Kb 5001610bLm

9、ol1054.710.01068.5OHcK88.8)1054.7lg(14pOH14pH6（三）（三）多元弱酸溶液多元弱酸溶液能释放出多个质子的弱酸称为能释放出多个质子的弱酸称为多元弱酸多元弱酸 总的解离总的解离任何多元弱酸中：321aaaKKK离解特点：分步解离离解特点：分步解离如：如：H2S+H2OH3O+HS-SHHSH21aK=5.1010-8 HS-+H2OH3O+S2-2aK=HSSH2=1.2010-15H2S S2-+2H+21222SHHaaaKKSK以第一步为主。以第一步为主。H2S S2-+2H+【例例2-10】计算计算0.10molL-1H2S溶液中的溶液中的H+、H

10、S-及及S2-。已知。已知Ka1=5.1010-8，Ka2=1.20 10-15。解：H2SH+H S-HS-H+7.14 10-5molL-1可直接用一元弱酸的近似公式计算：H+cKa1=10.01010.58=7.1410-5molL-1忽略第二步电离1aK2aK/Ka1=81010.510.0500 HS-H+S2-HSSH2a2K S2-Ka2=1.2010-15(molL-1）第二步所得的共轭碱的浓度近似等于第二步所得的共轭碱的浓度近似等于Ka2 A2-Ka2H2S S2-+2H+21222SHHaaaKKSK 结论：结论：cK1aH（三）（三）多元弱酸溶液多元弱酸溶液分步解离。分步

11、解离。以第一步为主。以第一步为主。第二步所得的共轭碱的浓度近似等于第二步所得的共轭碱的浓度近似等于Ka2 A2-Ka2（四）多元弱碱溶液（四）多元弱碱溶液能够接受多个质子的弱碱称为能够接受多个质子的弱碱称为多元弱碱多元弱碱,例如例如CO32-、S2-、PO43-等等.如：如：CO32-+H2OHCO3-+OH-HCO3-+H2OH2CO3+OH-1bK2aK=Kw 1bK=Kw/2aK=1.0010-14/(4.6810-11)=2.1410-4 2bK=Kw/1aK=1.0010-14/(4.4710-7)=2.2410-81bK2bK以第一步为主以第一步为主1bK2bK【例例2-11】计算

12、计算0.100molL-1Na2CO3溶液的溶液的pH值值解解：5005621078.1100.0/4bbb121KcKK)Lmol(1022.410.01078.1OH134b1cKpOH=3lg4.22=2.37pH=14.002.37=11.63（五）两性物质溶液H3O+浓度的计算在水中，既能结合质子又能释放质子的物质为在水中，既能结合质子又能释放质子的物质为两性物质两性物质。1.两性阴离子溶液两性阴离子溶液2.弱酸弱碱组成的两性物质溶液弱酸弱碱组成的两性物质溶液aaHKK 常数是两性物质中弱酸的酸aK轭酸的酸常数是两性物质中弱碱的共aK3.氨基酸氨基酸（六）同离子效应和盐效应（六）同离

13、子效应和盐效应1.1.同离子效应同离子效应在弱电解质溶液中加入含有在弱电解质溶液中加入含有相同离子相同离子的强电解质，将使弱电解质的强电解质，将使弱电解质解离度下降解离度下降的现象，称为同离子效应。的现象，称为同离子效应。如：在如：在NH3水溶液中加入水溶液中加入NH4AcNH4Ac NH4+Ac-平衡向左移动，平衡向左移动，。H2O +NH3NH4+OH-【例例2-7】计算计算0.10molL-1HAc溶液的溶液的H+和解离度。如果和解离度。如果在在1L该溶液中加入该溶液中加入0.10molNaAc，则溶液中，则溶液中H+和和HAc的的解离度各为多少解离度各为多少?已知已知HAc的的Ka=1

14、.7410-5。解：解：%33.1%10010.01033.131)Lmol(1033.110.010761H135a1cK)Lmol(1076.1H15a2 K%0176.02HAc H+Ac-NaAc Na+Ac-平衡时平衡时H+2=molL-1则平衡时则平衡时 Ac-=(0.10+)HAcAcHaK0.10 HAc =(0.10 )10.010.0 x0.10 盐效应盐效应在弱电解质溶液中加入在弱电解质溶液中加入不含相同离子不含相同离子的强电解质，将使弱电的强电解质，将使弱电解质的解质的解离度略有增大解离度略有增大的现象。的现象。如：如：0.10molL-1 HAc =1.33%+0.1

15、0molL-1 NaCl =1.70%在发生同离子效应的同时在发生同离子效应的同时,也存在着盐效应。二者结果也存在着盐效应。二者结果正好相反，但同离子效应远远超过盐效应。所以正好相反，但同离子效应远远超过盐效应。所以通常情况下通常情况下,可以忽略盐效应。可以忽略盐效应。加入强电解质后加入强电解质后溶液的离子相互作用增大溶液的离子相互作用增大HAc H+Ac-NaCl Na+Cl-写出下列酸的共轭碱的化学式：写出下列酸的共轭碱的化学式：NH4+、H2S、H2SO4、H2PO4-、HSO4 解：解：NH3,HS-,HSO4-,HPO4-,SO42-写出下列碱的共轭酸的化学式：SO42-、S2-、H

16、2PO4-、HSO4-、NH3 解：解：HSO4-,HS-,H3PO4,H2SO4,NH4+根据质子理论判断下列各分子或离子在水溶液中哪些是酸？哪些是碱？哪些是两性物质?HS-、CO32-、H2PO4-、NH3、H2S、HAc、OH-、H2O、NO2-酸：H2S,HAc 碱：CO32-,NH3,OH-,NO2-两性物质：HS-,H2PO4-,H2O 8已知已知HCOOH在在298K时时,Ka=1.7710-4，求其共轭碱的求其共轭碱的Kb是多少？是多少？解：解：Kb=Kw/Ka=10-14/(1.7710-4)=5.6510-1110计算下列溶液的pH值:（）0.20molL-1NH3水与0.

17、20molL-1HCl等体积混合后的溶液。（）0.20molL-1NaOH与0.20molL-1HAc等体积混合后的溶液。解：解：cKa6101048.71.01059.5(1)混合后，全部生成浓度为0.1molL-1的NH4Cl:Ka(NH4+)=Kw/Kb=10-14/(1.7910-5)=5.5910-10c/Ka500 H+=(molL-1)pH=5.13 11在在0.10molL-1NH3溶液中溶液中,加入加入NH4Cl晶体晶体,使其溶解后使其溶解后浓度为浓度为0.20molL-1,求加入求加入NH4Cl前后前后,NH3水中的水中的OH-及及解离度。解离度。解：解：加入NH4Cl前

18、OH-=(molL-1)cKb351034.11.01079.1=OH-/c=(1.3410-3/0.1)100%=1.34%加入NH4Cl后,有 ClNHClNH44设平衡时溶液中OH-为x molL-1，则 NH3H2O NH4+OH-0.1-x0.1 0.2+x0.2 x 0.2x/0.1=Kb=1.7910-5 OH-=x=8.9510-6(molL-1)=OH-/c=8.9510-3%14在氨水中加入下列物质在氨水中加入下列物质,对氨水的解离度、解离常数、对氨水的解离度、解离常数、溶液的溶液的pH值有何影响？值有何影响？（）（）NH4Cl（）（）NaCl（）（）H2O（）（）NaOH 解：解：对解离常数均无影响 (1)NH4Cl pH (2)NaCl pH (3)H2O pH (4)NaOH pH