1、2023-5-9第二节第二节弱电解质的解离反应弱电解质的解离反应无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案第三章第三章 酸碱反应和沉淀反应酸碱反应和沉淀反应第二节第二节弱电解质的解离反应弱电解质的解离反应3.2.1 3.2.1 解离平衡和解离常数解离平衡和解离常数3.2.2 3.2.2 解离度和稀释定律解离度和稀释定律3.2 3.2 弱电解质的解离反应弱电解质的解离反应*3.2.3 3.2.3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度的计算弱酸或弱碱溶液中离子浓度的计算3.2.4 3.2.4 多元弱酸的分步解离多元弱酸的分步解离3.2.5 3.2.5 解离平衡的移动解离平衡的移动 同离子效应同离子效应3.2
2、.6 3.2.6 缓冲溶液缓冲溶液2023-5-93-2-1 解离平衡和解离常数解离平衡和解离常数3-2-1 解离平衡和解离常数解离平衡和解离常数一元弱酸一元弱酸 HA(aq)H+(aq)+A-(aq)弱电解质在水溶液中部分解离，存在解离平衡。弱电解质在水溶液中部分解离，存在解离平衡。c(H+)/c c(A-)/c c(HA)/c Ki(HA)=c(H+)c(A-)c(HA)简化为简化为Ki(HA)=解离平衡解离平衡Ki 标准解离常数标准解离常数Ka、Kb分别表示弱酸、弱碱标准解分别表示弱酸、弱碱标准解 离常数离常数2023-5-9Ki 越小越小,弱电解质解离越困难弱电解质解离越困难,电解质越
3、弱。电解质越弱。弱电解质：一般弱电解质：一般Ki 10-4 中强电解质：中强电解质：Ki=10-210-3解离常数解离常数Ki 可表示弱电解质可表示弱电解质解离程度大小解离程度大小。Ki 与与浓度无关浓度无关，与，与温度有关温度有关。由于温度对由于温度对Ki 影响不大，一般可不考虑影响不大，一般可不考虑其影响。其影响。物理含义物理含义 a)a)利用解离反应达平衡时各物质（离子）利用解离反应达平衡时各物质（离子）的浓度计算；的浓度计算；b)b)利用热力学数据及公式利用热力学数据及公式 计算。计算。lnrmiGKRT Ki的计算的计算2023-5-9例例试计算试计算298.15K、标准态下、标准态
4、下Ka(HOAc)值。值。解：解：HOAc H+OAc-rGm/(kJmol-1)-396.46 0 -369.31rGm=(-369.31)-(-396.46)kJmol-1 =27.15 kJmol-1-rGm -27.151000 RT 8.314298.15ln K =-10.95Ka(HOAc)=1.810-52023-5-93-2-2解离度和稀释定律解离度和稀释定律3-2-2 解离度和稀释定律解离度和稀释定律解离度解离度解离部分弱电解质浓度解离部分弱电解质浓度未解离前弱电解质浓度未解离前弱电解质浓度解离度解离度()100%解离度可解离度可表示弱电解质解离程度的大小表示弱电解质解离程
5、度的大小在温度、浓度相同条件下在温度、浓度相同条件下,越小，电解质越弱。越小，电解质越弱。物理含义物理含义2023-5-9稀释定律稀释定律一元弱酸一元弱酸 HA(aq)H+(aq)+A-(aq)c(H+)c(HA)c(H+)/c c(A-)/c c(HA)/c Ka(HA)=()2 c1-cKi ()2 cc Kic/c若若(c/c )/Ki 500,1-1Ki 与与都能说明弱电解质的解离程度；都能说明弱电解质的解离程度；但但与与c有关，有关，Ki 与与c无关。无关。稀释定律稀释定律随着溶液浓随着溶液浓度的降低，解离度增大。度的降低，解离度增大。解离解离特性特性2023-5-93-2-3 弱酸
6、或弱碱溶液中离子浓度弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算计算3-2-3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算若若Ki Kw,c(molL-1)不很小不很小,可忽略水的解离可忽略水的解离。一元弱酸溶液中一元弱酸溶液中c(H+)的计算的计算一元弱电解质溶液中离子浓度的计算一元弱电解质溶液中离子浓度的计算一元弱酸一元弱酸 HA H+A-若若(c/c )/Ka 500,c(H+)c,c-c(H+)cKa c(H+)/c 2 c2(H+)c-c(H+)/c ccc(H+)(cc )Ka pH=-lg =pKa+p()c(H+)1 c c 2 c2023-5-93-2-3 弱酸或弱碱溶液中离子
7、浓度计算弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算一元弱碱溶液中一元弱碱溶液中c(H+)的计算的计算c(OH-)cpOH=-lg一元弱碱一元弱碱 BOH B+OH-同理同理c(OH-)(cc )Kb c(OH-)cpH=14-lg2023-5-9例例计算计算0.100molL-1氨水溶液中的氨水溶液中的c(OH-)、pH和氨水的解离度。和氨水的解离度。解：解：NH3H2O NH4+OH-平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.100-x x xc(NH4+)/c c(OH-)/c xx c(BOH)/c 0.100-xKb=1.810-5(c/c )/Kb(NH3H2O)=0.100/(1.810-5)500
8、0.100-x0.100 则则 x=1.3410-3 c(OH-)=1.3410-3 molL-1 Kw 1.010-14c(OH-)1.3410-3 c(H+)=molL-1=7.510-12 molL-12023-5-9例例计算计算0.100molL-1氨水溶液中的氨水溶液中的c(OH-)、pH和氨水的解离度。和氨水的解离度。解：解：NH3H2O NH4+OH-平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.100-x x x则则 x=1.3410-3 c(OH-)=1.3410-3 molL-1 Kw 1.010-14c(OH-)1.3410-3 c(H+)=molL-1=7.510-12 mol
9、L-1pH=-lg(7.510-12)=11.12c 1.3410-3 c 0.100=100%=100%=1.34%2023-5-93-2-4多元弱酸的分步解多元弱酸的分步解3-2-4 多元弱酸的分步解离多元弱酸的分步解离多元弱酸在水溶液中多元弱酸在水溶液中分步解离分步解离如如 H2S H+HS-HS-H+S2-2-Ka(1)=1.110-7c(H+)/c c(HS-)/c c(H2S)/c Ka(2)=1.310-13c(H+)/c c(S2-2-)/c c(HS-)/c H2S溶液中的溶液中的c(H+)主要决定于第一步解主要决定于第一步解离的离的H+，即，即 c(H+)c(HS-)多元弱
10、酸的强弱主要取决于多元弱酸的强弱主要取决于Ki(1)HH+的计算的计算的计算的计算HSHS-的计算的计算SS2-2-的计算的计算按第一级解离平衡求算按第一级解离平衡求算HSHS-HH+按第二级解离平衡求算按第二级解离平衡求算HSHS-H H+S+S2-2-K Ka2a2=H=H+SS2-2-/HS/HS-.c.c SS2-2-/c/cSS2-2-=K=Ka2a2.c.c按第一级解离平衡求算按第一级解离平衡求算此外，还可利用多重平衡规则求此外，还可利用多重平衡规则求SS2-2-2023-5-9例例已知常温、常压下已知常温、常压下H2S的溶解度为的溶解度为0.10molL-1，计算，计算H2S饱和
11、溶液中饱和溶液中c(H+)、c(S2-)和和H2S的解离度。的解离度。解：解：H2S H+HS-平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.10-x x xKa(1)=1.110-7c(H+)/c c(HS-)/c xx c(H2S)/c 0.1-x(c/c )/Ka(1)=0.10/(1.110-7)500,0.10-x0.10 x=1.110-4c(H+)=1.110-4 molL-12023-5-9例例已知常温、常压下已知常温、常压下H2S的溶解度为的溶解度为0.10molL-1，计算，计算H2S饱和溶液中饱和溶液中c(H+)、c(S2-)和和H2S的解离度。的解离度。解：解：HS-H+S2-
12、平衡浓度平衡浓度/(molL-1)x x1 x+x1 x1因为因为 Ka(2)Ka(1)所以所以 c(HS-)c(H+)Ka(2)=1.310-13c(H+)/c c(S2-2-)/c c(HS-)/c Kic/c 1.110-7 0.10=0.11%c(S2-2-)=Ka(2)c =1.310-13 molL-1二元弱酸溶液中二元弱酸溶液中:c(A2-)Ka(2)C2023-5-9H2S H+HS-Ka(1)=c(H+)/c c(HS-)/c c(H2S)/c Ka(2)=c(H+)/c c(S2-2-)/c c(HS-)/c c(H+)与与c(S2-2-)的关系的关系HS-H+S2-2-两
13、式相加两式相加H2S 2H+S2-2-Ka=Ka(1)Ka(2)c(H+)2c(S2-2-)c(H2S)(c )2=Ka(1)Ka(2)常温下常温下,H2S饱和溶液中饱和溶液中,c(H2S)=0.10molL-1如果在溶液中加强酸以增大如果在溶液中加强酸以增大c(H+)的浓度，可降低的浓度，可降低c(S2-)，因此，因此调节调节H2S溶液的酸度，可控制溶液的酸度，可控制c(S2-)。c(H+)2c(S2-2-)=1.410-21(molL-1)3酸碱的电离理论酸碱的电离理论溶液的酸碱性和溶液的酸碱性和pHpH弱电解质的解离平衡、解离常数、解离度、稀释定律弱电解质的解离平衡、解离常数、解离度、稀
14、释定律一元弱酸或弱碱的离子浓度的计算一元弱酸或弱碱的离子浓度的计算二元弱酸中二元弱酸中,酸根的浓度近似等于二级解离常数酸根的浓度近似等于二级解离常数,与酸原与酸原始浓度关系不大。始浓度关系不大。2023-5-93-2-5 解离平衡的移动同离子效解离平衡的移动同离子效应应3-2-5 解离平衡的移动同离子效应解离平衡的移动同离子效应在弱电解质溶液中，加入含有相同离子在弱电解质溶液中，加入含有相同离子的易溶强电解质，使弱电解质解离度降的易溶强电解质，使弱电解质解离度降低的现象，称为同离子效应。低的现象，称为同离子效应。如如 HOAc H+OAc-NaOAc Na+OAc-平衡向左移动平衡向左移动遵循
15、吕查德理原理遵循吕查德理原理2023-5-9例例在在0.100molL-1NH3H2O溶液中，加入溶液中，加入固体固体NH4Cl,使其浓度为使其浓度为0.100molL-1，计算，计算溶液中溶液中c(H+)、NH3H2O的解离度。的解离度。解：解：NH3H2O NH4+OH-平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.100-x 0.100+x xx=1.810-5c(OH-)=1.810-5 molL-1Kb=1.810-5x(0.100+x)0.100-x0.100 x 0.100=1.810-5因为因为 (c/c )/Kb=0.100/(1.810-5)500所以所以 0.100-x0.100
16、,0.100+x0.1002023-5-9例例在在0.100molL-1NH3H2O溶液中，加溶液中，加入固体入固体NH4Cl,使其浓度为使其浓度为0.100molL-1，计算溶液中计算溶液中c(H+)、NH3H2O的解离度。的解离度。解：解：NH3H2O NH4+OH-平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.100-x 0.100+x xc(OH-)=1.810-5 molL-11.010-14 1.810-5c(H+)=5.610-10 molL-11.810-5 0.100=100%=0.018%未加未加NH4Cl的的0.100molL-1NH3H2O溶液溶液 1.34%,即即由于同离子效
17、应，使由于同离子效应，使降低降低。例例:在在0.1 mol/L 0.1 mol/L 的的HAcHAc溶液中加入固体溶液中加入固体NaOAc,NaOAc,使使NaOAcNaOAc的浓度达到的浓度达到0.2 mol/L,0.2 mol/L,求该溶液中求该溶液中HH+和解和解离度。离度。解：解：HAc HHAc H+Ac +Ac-起起/(mol/L/(mol/L）0.1 0 0.20.1 0 0.2平平/(mol/L/(mol/L）0.1-x x 0.2+x0.1-x x 0.2+x x(0.2+x)/0.1-x=1.8 x(0.2+x)/0.1-x=1.8 10 10-5-5 0.2+x 0.2+
18、x 0.2,0.1-x 0.2,0.1-x 0.1,0.1,故：故：x=Hx=H+=9 =9 10 10-6-6 mol/L,mol/L,=H=H+/c=9/c=9 10 10-6-6/0.1=0.009%,/0.1=0.009%,解离度大大降低解离度大大降低 利用同离子效应利用同离子效应:可调节溶液的酸碱性可调节溶液的酸碱性;控制弱酸溶液中酸根离子浓度，达到离子控制弱酸溶液中酸根离子浓度，达到离子分离、提纯的目的。分离、提纯的目的。未加未加NaOAc的的0.100molL-1HOAc溶液溶液 1.34%,实验事实：实验事实：向纯水向纯水(pH=7.0)(pH=7.0)中加入少量酸或碱，中加入
19、少量酸或碱，pHpH值会值会发生显著变化；发生显著变化；向向HAc-NaAcHAc-NaAc液中加入少量酸或碱，溶液中加入少量酸或碱，溶液的液的pHpH值几乎不变。值几乎不变。3-2-6 缓冲溶液缓冲溶液 这种能抵抗少量强酸、强碱和水的稀释而保这种能抵抗少量强酸、强碱和水的稀释而保持体系的持体系的pHpH值基本不变的溶液，称为值基本不变的溶液，称为缓冲溶液缓冲溶液。egeg：弱酸弱酸盐（：弱酸弱酸盐（HAc-NaAcHAc-NaAc），弱碱弱碱），弱碱弱碱盐（盐（NHNH3 3.H H2 2O-NHO-NH4 4Cl)Cl)等。等。2023-5-93-2-6 缓冲溶液缓冲溶液缓冲作用：能使溶液
20、缓冲作用：能使溶液pH值基本保持不变的值基本保持不变的 作用。作用。缓冲作用原理：如缓冲作用原理：如 HOAc+NaOAc混合液混合液HOAc H+OAc-大量大量 极小量极小量 大量大量 外加适量酸外加适量酸(H)，平衡向左移动，平衡向左移动外加适量碱外加适量碱(OH-)，平衡向右移动，平衡向右移动NaOAc:抵消抵消H+物质物质;HOAc:抵消抵消OH-物质。物质。抗酸成分抗酸成分抗碱成分抗碱成分含有能抵消含有能抵消H+和和OH-两种两种物质的溶液称为缓物质的溶液称为缓冲溶液。冲溶液。稀释此溶液时稀释此溶液时c(H+)=Kac(HOAc)/c(OAc-)HAc H+Ac-稀释时，稀释时，c
21、(HOAc)和和c(OAc-)将以同等倍将以同等倍数下降，使数下降，使c(HOAc)/c(OAc-)不变，因此不变，因此c(H+)不变，不变，pH不变。不变。2023-5-9常见的缓冲溶液常见的缓冲溶液如弱酸与弱酸盐、弱碱与弱碱盐等混合液，如弱酸与弱酸盐、弱碱与弱碱盐等混合液，多元弱酸组成的两种不同酸度的盐混合液。多元弱酸组成的两种不同酸度的盐混合液。缓冲溶液缓冲溶液pKipH值范围值范围HOAc-NaOAc4.763.65.6NH3H2O-NH4Cl4.768.310.3NaHCO3-Na2CO310.339.211.0KH2PO4-K2HPO47.205.98.0H3BO3-Na2B4O7
22、9.27.29.22023-5-9缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算值的计算例例(1)试计算含试计算含0.100molL-1HOAc、0.100 molL-1NaOAc溶液的溶液的pH值。值。解：解：HOAc H+OAc-平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.100-x x 0.100+xKa=1.810-5x(0.100+x)0.100-x因为因为 (c/c )/Ka=0.100/(1.810-5)500所以所以 0.10-x0.100,0.100+x0.100pH=4.74x=1.810-5c(H+)=1.810-5 molL-1=1.810-50.100 x 0.1002023-5-9例例(2
23、)在含在含0.100molL-1HOAc、0.100 molL-1NaOAc溶液中加入溶液中加入HCl，使，使 c(H+)=0.001molL-1，计算溶液的，计算溶液的pH值。值。HOAc H+OAc-Ka=1.810-5x(0.099+x)0.101-x平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.101-x x 0.099+xx=1.810-5c(H+)1.810-5 molL-1pH=4.74=1.810-50.099x 0.101解解:反应反应 H+OAc-HOAc0.001 0.001 0.001HOAc+NaOAc混合溶液能抵抗少量外混合溶液能抵抗少量外来酸的作用，而保持溶液来酸的作用，
24、而保持溶液pH值不变。值不变。2023-5-9例例(3)在含在含0.100molL-1HOAc、0.100 molL-1NaOAc溶液中加入溶液中加入NaOH,使使 c(OH-)=0.001molL-1，计算溶液的，计算溶液的pH值。值。HOAc H+OAc-Ka=1.810-5x(0.101+x)0.099-x平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.099-x x 0.101+xx=1.810-5c(H+)1.810-5 molL-1pH=4.74=1.810-50.101x 0.099解解:反应反应 OH-+HOAc OAc-+H2O 0.001 0.001 0.001HOAc+NaOAc混
25、合溶液能抵抗少量外混合溶液能抵抗少量外来碱的作用，而保持溶液来碱的作用，而保持溶液pH值不变。值不变。2023-5-9例例(4)在含在含0.10molL-1HOAc、0.10molL-1 NaOAc溶液中加入溶液中加入H2O，使溶液稀释，使溶液稀释10倍倍,计算溶液的计算溶液的pH值。值。解：解：HOAc H+OAc-平衡浓度平衡浓度/(molL-1)0.010-x x 0.010+xKa=1.810-5x(0.010+x)0.010-xc(H+)1.810-5 molL-1pH=4.74x=1.810-5=1.810-50.010 x 0.010HOAc+NaOAc混合溶液能抵抗少量水混合溶液能抵抗少量水的稀释作用，而保持溶液的稀释作用，而保持溶液pH值不变。值不变。作业 4、5第三章第三章 酸碱反应和沉淀反应酸碱反应和沉淀反应
