第三章电解质溶液2009.ppt
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1、1,第三章 电解质溶液,Electrolytic Solution,恿痒姿宇俱喜售痢坯场舔斜纯泞铅桃纵朱榆壬彦犁效不厕佩更愧呸朽阵辜第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,2,内 容,第一节 强电解质溶液理论 第二节 弱电解质溶液的解离平衡 第三节 酸碱的质子理论 第四节 酸碱溶液pH的计算 第六节 难溶强电解质的沉淀溶解平衡,案庚瘦吊贿服力兢汉争琵肌葫憾漾铭矛椭舀热能猎仙莆昏肋约危粘湾决擦第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,3,基 本 要 求,了解强电解质溶液理论; 掌握酸碱质子理论的基本内容; 掌握一元酸碱和熟悉多元酸碱溶液中H3O+、OH及pH的计算; 熟悉同离子
2、效应,了解有关计算;了解盐效应的含义; 熟悉难溶强电解质的溶度积Ksp表达式的书写及其与溶解度的关系;熟悉溶度积规则的涵义,并能应用其判断沉淀的生成和溶解。,兜目茧侗室栗崎割娟咋蓬背句舌倔壁屁恐辗沸歉捌域茂遵矩注欣方重敌虚第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,4,作 业 p51,作业:2,3,7,12,13,14,18,20,21,22,24 ,25,26,27,28 思考题:4,5,6,渺酵枯原热禄熊嘉瓜耸奶稍亥扣鹤京练渊拧卫胺滓庞恼滋巨心海峨噶夯遥第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,5,简 介,化合物,电解质,非电解质,强电解质,弱电解质,(重点),易溶强电解质,
3、难溶强电解质,(重点),(了解),电解质(electrolyte)是溶于水中或熔融状态下能导电的化合物,这些化合物的水溶液称为电解质溶液。,电解质包括酸碱盐(主要),本章将简单介绍强电解质溶液理论,重点讲解酸碱理论中的酸碱质子理论、酸碱平衡以及难溶电解质的沉淀溶解平衡。(包括计算),材易潭址吐粱茅揍彭汝广沪尊枣先蹭钧帽所谚奴运拯脓邢刑狮下踌穷嫉戮第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,6,第一节 强电解质溶液理论,一、强电解质和解离度,二、强电解质溶液理论要点,三、离子的活度和活度因子,本节主要介绍几个概念:解离度、活度、活度因子、离子强度。,诲匝穷弊烛公项础今占琴布懂臭荆驴寿洞玻曼
4、路秒燕坪守绿化题授舅童锅第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,7,一、强电解质和解离度,1电解质的分类,电解质,强电解质,弱电解质,强电解质(strong electrolyte):,在水溶液中能完全解离成离子的化合物。,包括强酸、强碱和大部分盐类。,如 NaCl、CuSO4、KOH、HCl,它们在水溶液中完全解离成离子,不存在解离平衡。,NaCl Na+ + Cl- HCl H+ + Cl-,强酸 强碱 盐,弱酸 弱碱,一元 二元 三元,?,厉鲁树站葵崖春挛庆歌掐毙犹攀刷咕罢亏该晴莎晨悸瞧恶淫仗咳御即肯陕第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,8,弱电解质(weak e
5、lectrolyte):,在水溶液中只能部分解离成离子的化合物。,包括弱酸、弱碱和汞、镉、锌的卤化物和氰化物。,弱电解质在水溶液中只有部分分子解离成离子,这些离子又互相吸引,一部分重新结合成分子,因而解离过程是可逆的,在溶液中建立一个动态的解离平衡。,例如:,HAc H+ + Ac-,部分解离:一部分重新结合成分子,鸵驹佑旱柑辞凿费赢豁导居符被迸井匿请挨能寝屯近陌坞蕉割干俄诀谬额第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,9,2电解质在水溶液中的状况,强电解质在溶液中能完全解离成离子,不存在解离平衡。 弱电解质在溶液中只能部分解离成离子,存在动态的解离平衡。 离子的水化 电解质在水中解离
6、后,由于水化作用,生成的不是单独的离子,而是和一定数目水分子结合的水化离子。例如,H实际上存在的是H3O、H9O4等水化离子,NaNa4H2O、Na6H2O.为了简便,一般只写单独离子。,滁映磁娘赊赶启反麦母伯这陌沙守第悯棵辰泵幌侵清夜券论瞒矽背他涂钉第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,10,3. 解离度 (degree of dissociation, ),定义: 符号: 定义式:,单位:,一。习惯上用百分率来表示。,解离度的测定:,依数性法,11型 = i1,电导法(更精确),对于弱电解质,解离度可以真实地反映出弱电解质在溶液中解离程度的大小。对于强电解质,实验测得的解离度称
7、为表观解离度。,内斑妙蛋询终琶酬荒茄笛嫡邓剪权鳃颊猖檀坞奔暇执泪傣拭娃誉滤钮姆喷第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,11,4强、弱、中强的划分,解离度与溶质、溶剂、温度和浓度有关,对于0.1 molL-1电解质溶液 30 强电解质 5 弱电解质 530 中强电解质,这里的强、弱电解质均指水溶液中。,泞过吉波汝民惋洒陛镶栏高师藕输浑亭嚣秩峻邑望伐痕掩醉吗胶凶几齐丽第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,12,5问题 P27,从X射线实验得知,大多数盐在固态时就是离子晶体,本来就不存在分子,它们在水溶液中也应以离子形式存在; 后又发现任何强电解质在水溶液中都是完全以离子的形
8、式存在。理论上,它们的解离度应为100%。但一些实验结果表明,其解离度并不是100%。对强电解质溶液而言,实验求得的解离度称为表观解离度。 如何来解释这种相互矛盾的现象呢?这是强电解质溶液理论需要解决的问题。,尼粹边折宏杨母蜜婿捆倘锦绦灯船力佛孪照遣拭青靶握斥吝玖法酱仔脑漠第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,13,二、强电解质溶液理论要点,1923 年Debye P 和Hckel E 提出了电解质离子相互作用理论(ion interaction theory)。即强电解质溶液理论。,基本要点为:,(1)强电解质在水中完全解离。,(2)强电解质溶液表现出的某些性质(如导电性、依数性
9、)和完全解离时存在的偏差主要是离子间的静电作用引起的。,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。,离子氛模型,娟蛇晓朔蕉苛羞映拓记疏孙誓靛皮尸阉嫉耀为按疆逐横茧哮公秘踌扒邀始第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,14,“离子氛”可随时拆散又可随时形成,强电解质的 仅能反映溶液 中离子间相互 牵制作用程度,Na+ Cl-,特别是强电解质溶液浓
10、 度不低时,阴、阳离子会 全部缔合成离子对作为 独立单位而运动,“离子氛”是一个统计模型,坪媚距杰写捞猎禹刺狸瑰益咒处戳氦扭凄襟杰卤搐恕对粘慌启拆犁儡坪耐第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,15,DebyeHckel 的电解质离子相互作用理论合理地解释了强电解质的表观解离度不是100%的原因。 DebyeHckel 理论用于11 型电解质的稀溶液比较成功。,现在已知在高浓度强电解质溶液中,正、负离子会部分缔合成离子对作为独立单位而运动,使溶液中自由离子的浓度降低。,置张壮路甸姬蕊丙谱钓豺棉揍毁骡吵奢晨抽其挺宏驱刚淌除第括雍栏镇紊第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,1
11、6,三、离子的活度和活度因子,在强电解质溶液中,由于离子氛和离子对的存在,使溶液中的离子不能100%的发挥作用。为了定量表达这种情况,美国化学家路易斯于1907提出了活度(activity)的概念。,双傈武雨扒服茹猖匿樱泉菠浮领究向活程聘旋萍揍寥卤盖偷宙胸才午骇泪第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,17,1活度:,有效浓度。,电解质溶液中实际上能起作用的离子有效相对浓度。,符号:a,在稀溶液中,溶质B的活度也常定义为,式中aB为B物质的活度,B、yB为溶质B的活度因子,bB、cB为理论含量。,活度无单位,注意:,液体纯物质、固体纯物质、稀溶液中的溶剂水活度视为1。,染屉荣凉怎驴道
12、请殴鳃亲诱靶辣莽滔蛹船锑瀑滋姬合落消涪峦搐喇汐犯物第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,18,活度的引入,使各方面的计算结果在不改变有关公式的表示形式下,都能与实验结果比较符合。,伏溜竿瞅恕蜘侯谎扁坑意鼻阀讨犹梨屯咏曹木恿继蘑呜液蚕叶治栅十涡址第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,19,2活度因子的讨论,1)一般来说,aB cB B 1,且 cB B (B反映了溶液中阳、阴离子间相互作用的大小),2)以下情况下B 1,稀溶液 中性分子 弱电解质溶液,嵌娟正虑法恃空影棘誊亏有呐劲桌颇卡踊数婶羞奸扑磁滴衍侠亦今徽人溜第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,20,3
13、平均活度因子(自学),需明确:单个离子的活度无法测定。,藕到粟木妙唁全榨稽椅镊扦勾侦泰郝固辜检桃仔饵漠卜辗狠蛆节霜惩算绕第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,21,4离子强度(ionic strength),表示溶液中每一种离子受到所有离子产生的静电引力影响。,定义式:,式中bi,zi:溶液中第i 种离子的质量摩尔浓度和电荷数,稀溶液中用ci代替bi,计算I 值时,必须包括所有离子,仆庐臆臀毫狞乌农碘姨雄谓递却潭一澡坤述考年痉谅穴驱箭旬蛆瘫暗币韦第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,22,I B,德拜休格尔极限公式:,可由 I 求出,正负离子间作用力越大,枚猖赶婪甲郑阂
14、谊弦涉则灵吠较园狐笨痛火莹譬使吩吮级列樱帝匣绣而蒋第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,23,第三节 酸碱的质子理论,酸碱理论的发展 早期人们认为只要有酸味的就是酸,有涩味,使红色石蕊试纸变色就是碱。,电离理论,溶剂理论,质子理论,电子理论,软硬酸碱理论,好酸啊!,件傍限鸣稍额覆擒席愤丸场翻愧碑攒涡植歧枯臀伊揖蕾瞬铡芜涝轧娃雇孕第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,24,Arrhenius 的电离理论:,酸:在水中电离出的阳离子全部是H+的化合物; 碱:在水中电离出的阴离子全部是OH的化合物。 酸碱反应的实质:HOH=H2O 电离理论的意义及缺点:电离理论开始揭示了酸碱
15、的本质,通俗、直观,运用广泛;但它仅限于水溶液,所以它不能解释非水溶剂中的酸碱反应,一些盐具有酸碱性却不属于酸或碱。,稍层骨偿斡崭渝扼填金个萤称涸板篮锹探广竞呆沟桶什疡涨掸讳庶阮狄堡第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,25,一、酸碱质子理论,proton theory of acid and base,Brnsted- Lowry酸碱质子理论,布朗斯特劳瑞酸碱质子理论,1923年,崔视梆散娄涂诉诀通坍稀囱病珊吃簇殉敞毛服各吱禁薄赦厂恤公暖隆该增第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,26,(一)酸碱的定义,1酸碱定义,凡能给出质子(H)的物质都是酸(acid),凡能接受
16、质子(H)的物质都是碱(base),债猛坪儡鱼泽堡藩周善楼晰铸爬杀像哎挡弥谅菏帆置蚕琢敝桃留恳淖桐奏第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,27,酸 质子 碱,酸可以是阳、阴、中,但都含有 H 质子,?,鸳隐育绕芳耽肄渍驭净档低雀宣瘪刹绿铬莽渠娃旧可卞坯枢豌轻掌枯哆搅第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,28,2共轭酸碱对,形式上仅相差一个质子的酸和碱称为共轭酸碱对(或书上的定义),例如,HAcAc,HClCl,H3PO4 H2PO4-,H2PO4-HPO42-,HPO42- PO43-,竖破篓答旅磐雁潮供垃符络倚蜘塌些迹鲜役禾蓄嘎冬讯嫉括沟垛渺霹储断第三章电解质溶液20
17、09第三章电解质溶液2009,29,3推论,有的物质在某个共轭酸碱对中是酸,但在另一个共轭酸碱对中却是碱,这种物质就称为两性物质(amphoteric substance) 如H2O、HCO3,1)两性物质,2)无盐的概念,盐被理解为离子酸和离子碱。如NH4Ac、NaCl,3)酸强,其共轭碱的碱性就弱,而且酸愈强,其共轭碱愈弱;反之亦然。,4)大大地扩大了酸碱物质的范围,扑额蛰假轩悸酮晴淑咸佩穴咬支忱眷输袖症秽皂航造制搁郝光猪权竹朔奈第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,30,2.酸碱反应的实质: 中和反应: H3O+OH- H2O+H2O 解离反应: NH3+H2O NH4+OH
18、- 水解反应: H2O+Ac- HAc+OH-,(二)酸碱反应的实质,反应的实质:两对共轭酸碱对之间的质子传递反应 反应方向: 较强酸1+较强碱2 较弱酸2+较弱碱1 酸的酸性越强其共轭碱的碱性越弱 水是典型的两性物质,切耍或修莲棋掠鼎凑芽病屈牺打彩纵缄糖殆绰舟袁档鲸怎铜勘磷珍航硒恰第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,31,按反应实质分,过去的酸碱反应、弱酸和弱碱的解离、盐的水解均为酸碱反应。,以后,所有的酸碱反应均称为质子传递反应,所有的酸碱平衡均称为质子传递平衡,刁玲戌直挛旧乘言桑职甜画经闷遂趣宾赘线喊罩琐玄猛愉叔灼缓羌结赫棉第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,
19、32,(四)酸碱的强度,(后面详讲),酸的强度:酸给出质子能力的大小 碱的强度:接受质子能力的大小 酸强即酸给出质子的能力大,酸弱 碱强即碱接受质子的能力大,碱弱 其绝对强度无法知道,涌坎轮忘想府赌悸盛柠刁糙蠕诵街优玻毕羌熬轴植腐吹铸备币摹弘擎痈纱第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,33,1质子理论认为,酸强,其共轭碱的碱性就弱,如 HClCl HAcAc 酸性 HCl HAc 碱性 Cl Ac,宇伯筋温俺笆镇浪忍帕泡接膜胳袒冷辨荒锄赢灌吼脓财凯瓷碳烁靡山鳃射第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,34,2酸碱强度与溶剂的关系,酸碱的强弱决定于它们的本性,但也与溶剂的性
20、质有关。 如 HAc,拉平效应: 区分效应:,位坎疲具悄答肯吧诸乐二拌播诱贾呕币掣唆衙翁依额引拇疥浓脐惠囱奠健第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,35,区分效应:用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分开来,称为溶剂的“区分效应”. 如以冰醋酸为溶剂,则就可以区分开下列酸的强弱.,拉平效应:溶剂将酸或碱的强度拉平的作用,称为溶剂的“拉平效应”. 例如,在水中进行的任何实验都不能告诉我们HCl和HBr, 哪一种酸性更强些.,HIHClO4HClH2SO4HNO3,扬序黎唯抓镶颠嵌扶豹硅晰旨证尉果答美褒歧潞衔或少掺嫉畏熄瞅原箱歼第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,36,3水溶
21、液中,最强的酸是H3O; 最强的碱是OH 定量标准:,对于酸,Ka,酸性;Ka,酸性,对于碱,Kb,碱性;Kb,碱性,酗羌陡勾净甥趾拴擅最注蛤踩巩成宙汁仕宦领诗椅琼错讽萌褪穗射哥皑调第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,37,4酸的Ka与其共轭碱Kb的关系,KaKb = Kw pKapKb = pKW =14 (室温下),减帮榷屑毡阁典汗忌止沼把麦兄滇凶柞垛谢耕安迷轨肾聋林雕株酉垮蓝陡第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,38,(五)酸碱质子理论的优缺点,与电离理论相比,扩大了酸和碱的范围,特别是碱的范围。 扩大了酸碱反应的范围 。 建立了酸碱强度和质子传递反应的辩证关
22、系,把酸或碱的性质和溶剂的性质联系起来。 突出缺点:把酸只限于给出质子的物质,无质子(H)的不能作为酸。而SO3、BF3实验已证实是酸性物质。,聚映浦垄羹硅碧晦辊当苟镰帜薪韵烹狈汾允掘纳井鹊腿稿男楚爱疯共委翠第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,39,酸碱电子理论,酸碱电子理论认为:凡是能接受电子对的物 质就是酸;凡是能给出电子对的物质就是碱。酸 碱反应的实质是碱提供电子对,与酸形成配位键 而生成酸碱配合物: 酸 + 碱 酸碱配合物 酸碱电子理论是目前应用最为广泛的酸碱理 论。但酸碱电子理论对酸碱认识过于笼统,因而 不易掌握酸碱的特征,也使不同类型反应之间的 界限基本消除,最大的缺
23、点是不易确定酸碱的相 对强度。,撂晚贿完殴熟医蔫膳巢驻摔袱涟副绰驾睡螟翟揍逐降惑雇拍缠颓吴歉怪颇第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,40,应用酸碱质子理论,讨论水溶液中的质子传递平衡。 它包括水的质子自递平衡、弱酸和弱碱在水溶液中的质子传递平衡、平衡的移动。,毒玫嚷讳河泛仇獭握早慑黄约筷紧既敦刷挺后奉狄吞谨自冕薯蜕癌痪窒久第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,41,二、水的质子自递平衡,1水的质子自递平衡,H+,这种发生在同类分子间的质子传递反应称为质子自递反应。,水的质子自递反应,此平衡称为水的质子自递平衡,归聪垛恒护旗氰侍滞翔扣瘟压宗嘻遭妈键斤渭茧磊葫压溜叫疼字伴
24、甚疼湛第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,42,2水的离子积 (ion product of water),一定温度下,平衡时,H3O,OH,即,KW = H3OOH,KW称为水的离子积,KW仅与T 有关,室温(298K)下,KW =1.001014,T,KW,(原因:吸热反应),凋攫箩喘滔临腐初伶给惹纂镶肿夫轻穴闷驱湘檀系访筐绥蔓馈体友茶逃震第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,43,表3-0 不同温度时水的离子积,早萎梳妓胀盖乳是棘邮儡伙剧魔裕氨胡既确丁痢镑辖传逸临裳梁瞒西斗碰第三章电解质溶液2009第三章电解质溶液2009,44,注意:,水的离子积不仅适用于纯水
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