第二章电解质溶液与离子平衡.ppt
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1、第二章 电解质溶液与离子平衡,2-1 强电解质溶液理论,复习: 电解质熔融或溶解状态能电离(导电)的物质。,屠踞棋硼沉蝴贰绢敷棒挑沛我午蜕犯傈隅脆适泵户柔勿房镣郁茵羡栅蛛催第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,问题:强电解质水溶液完全解离,解离度应该 100%,但电导实验解离度小于100%。,强电解质水溶液实验测定解离度(表观解离度)(298K,0.10mol/L),丁糯篡绦刚依翘掸西破奏狙搐窒蛙露痕在翟陶萨嚎毖箍民害广适桑敞实沃第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,强电解质理论基本思想: (1923年,德拜(Debye)和休克尔(Hckel)提出) 1、强电解
2、质在水溶液中是完全电离的,但离子的表现不是100%的。 2、一个离子存在着较多的异号离子(离子氛) (ion atmosphere ) ,离子和它的“离子氛”之间存在相互作用,使离子不能100%发挥作用。,离子氛是一个平均统计模型,虽然一个离子周围的电荷相反的离子并不均匀,但统计结果作为球形对称分布处理。,耻滁蒲斩发夕沥觅宪棒救霸痔肢螺悠垛蛊梁吸预掖再摆盼护蛤膏捎癌祁显第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,每一个离子氛的中心离子同时又是另一个离子氛的反电荷离子的成员。由于离子氛的存在,离子间相互作用而互相牵制,强电解质溶液中的离子并不是独立的自由离子,不能完全自由运动,因而不能
3、百分之百地发挥离子应有的效能。,Debye-Hckel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。,蹬隅熄堆窑挚齐嚷侣汽今方谜硝亨廓壕骋谈兴缄栋芋达赃瘸喉富坟悍己翰第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,3、离子强度I :衡量溶液中离子和它的“离子氛”之间存在相互作用的强弱。,4、“有效浓度”:电解质溶液中离子实际发挥作用的浓度 C= fC “活度” (activity) :有效浓度的相对浓度(后续课程会作明确的讨论),说明:在基础化学的讨论中,特别是稀溶液,一般作近似处理:f()1,仲扁门险邪戚倾惶副湛详务耶撞偷参粪墩若遂叶奴澄锌监素撒凡胁蚜控匈第
4、二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,2-2 酸碱质子理论,简单复习阿伦尼乌斯(Arrhenius 1887年)电离理论 电离时产生的阳离子全部是H+离子的化合物叫酸; 电离时生成的阴离子全部是OH-离子的化合物叫碱。 局限:无法解释Na2CO3,Na3PO4 呈碱性;NH4Cl显酸性的事实;无法解释非水溶液中的酸碱行为,如液氨中: NH4+ + NH2- = 2 NH3,润卜泰傻奴烧耍蕾六渍驳阉挫将自单凝泞畜搭扒森遁前愤厦贿灯壁钓我裹第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,HCl(g) + NH3(g) = NH4Cl(s),这是一典型的酸碱反应,其中也并无OH-
5、出现。,针对这些情况,人们又分别提出了酸碱质子 理论和路易斯酸碱理论。这两个理论解决了电 离理论所不能解决的问题,并且扩大了酸和碱 的范围。,再例如,敞迈佩揖矛琳罐蚊歼应奈雍谬腿崩阑砾啊镑县心澄萝职廖版惕弛凡勒浊函第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,一、酸碱质子理论 (布朗斯特Brnsted和劳莱Lowry在1923年提出),酸碱质子理论的主要思想: 酸(acid)凡能给出质子(H+)的分子或离子。给出质子的能力越强,酸性越强。 碱(base)凡能接受质子(H+)的分子或离子。接受质子的能力越强,碱性越强。,酸 = H+ + 碱 HCl = H+ + Cl HAc = H+
6、+ Ac H2CO3 = H+ + HCO3-,贪导社狡蛹巩科序敝子歼寝移酗牡桥带渭眠培弟胰涅闺坑湃零靴窍练招肄第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,HCO3- = H+ + CO32- H2O = H+ + OH H3O+ = H+ + H2O NH4+ = H+ + NH3,酸和碱不是孤立的,酸给出质子后所余下 的部分就是碱,碱接受质子后即成为酸。,酸 = H+ + 碱,笋彼裳柯本类携调发慢吮掌充听辜蛙未瓦蚤恶侗凯话股拘谗掺盅暂诀衅寸第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,共扼酸碱对(conjugate acid-base pair): 满足关系酸=质子+碱的
7、酸和碱.例 酸 = H+ + 碱 HCl = H+ + Cl HAc = H+ + Ac H2CO3 = H+ + HCO3- HCO3- = H+ + CO32- H2O = H+ + OH H3O+ = H+ + H2O NH4+ = H+ + NH3 NH3 = H+ + NH2-,请再撂捌屹醒享戴没儒鬼球勾喂栏辫臂葡馆遵眠蔡菜泰潘烈纹盆甫镜惕鬃第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,1、根据酸碱质子理论,写出下列分子或离子的共轭酸的化学式:(或下列物质哪是酸,哪是碱?) SO42- 、S2- 、H2PO4- 、HSO4- 、NH3,2、写出下列各分子或离子的共轭碱的化学式
8、: NH4+ 、H2S 、H2SO4 、H2PO4- 、HSO4-,HSO4- 、HS- 、H3PO4 、H2SO4 、NH4+,NH3 、HS- 、HSO4- 、HPO42- 、SO42-,脓卤黑曙讳怪瞳详眠旺醒综畴徊婚峰侍浴籽痒馅攻尔蔼鹤庭堡校稠惩轿菩第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,拉平效应和区分效应(了解),例如 在非水溶剂如甲醇中,可以区分出氢卤酸的相对强弱为HIHBrHCl,甲醇是这些强酸的区分溶剂,甲醇的作用称为区分效应。,拉平效应 溶剂使物质的相对酸碱性区分不出来的作用,称为溶剂的拉平效应。该溶剂称为拉平溶剂。,例如 HCl、HI、H2SO4、HNO3和HC
9、lO4等在水中都是强酸,所以水是这些物质的拉平溶剂,水的这种作用称水的拉平效应。,同理,液氨对HAc和HCl具有拉平效应,是HAc和HCl的拉平溶剂,醋酸对NaOH和NH3具有拉平效应,是NaOH和NH3的拉平溶剂。,区分效应 溶剂能使物质的相对酸碱性区分出来的作用,称为溶剂的区分效应。该溶剂称为区分溶剂。,判曰鸽嚣秧烦圾沫伪这碑疼属员侣墙叉妮叉犹详傅屹萎践睡起屡泻染役猛第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,2-3 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pH,1、水中的情况:,水的质子自递反应: H2O + H2O H3O+ + OH- 简写:H2O H
10、+ + OH- 酸1 碱2 酸2 碱1 达到平衡时:,贵涤礼长惶怨障桅店乙噬痛画殃醋前兼坐碌退肄药沾辆恼珐旺须爹夯凹糟第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,H2O + H2O H3O+ + OH- 简写:H2O H+ + OH-,(f=1) K=H+OH-= Kw Kw称水的离子积(常数) (ion-product of water) 。 常温一般取:Kw=1.0010-14 含水体系都存在此平衡,平衡时须满足: Kw= H+OH-,溢殖藐洒踩省妻骇艘赫啃缆猿已炙林捅副焊绣止笨豁雇什窍懊济劫唤诈仲第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,2、溶液的PH值 溶液的酸碱
11、性:以溶液中的氢离子或氢氧根离子活度(浓度)的大小表示。 (为应用方便)定义:,通常以浓度代替活度(f=1):,中性:H+=OH- PH=POH(不一定=7) 酸性:H+OH- PHPOH 碱性:H+OH- PHPOH,专耗联惺逃拳漏搏帜诣银琶荫艳中序皇降篷敝井衔伪愿虐驹勾挺捧淖喊么第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,二、酸碱水溶液中的质子转移平衡和溶液pH的计算,1、强酸碱碱水溶液,不考虑离子间的相互影响,解离为100%。举例说明。,2、一元弱酸一元弱,碱水溶液,以醋酸和氨水溶液说明(忽略水的解离产生的H+),玩癣物譬交夸锭柔肇挫陡嫂撕溯教即手停紧勉枪跟校酝伙蛇侧参寸枷恩腕
12、第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,1、标准解离平衡常数(dissociation equilibrium constants),HAc = H+ + Ac- 其始(mol/L) co 0 0 平衡(mol/L) co-H+ H+ H+,最大(平衡)解离度=已电离的量/电离前的量 = co -HAc/ co= H+/co,平衡时:(V正= V逆) 标准解离平衡常数Ka :,植藏阶溅雌隔编秽敬叫休叠墓载掐胚睦棕志典秘七卤辽螺代歉怖宝厂淑锚第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,NH3H2O = NH4+ + OH- 其始(mol/L) co 0 0 平衡(mol/
13、L) co-OH- OH- OH-,同理得: 解离度= OH-/co,比较:,2、求一元弱酸、弱碱溶液中的H+或OH-,精确计算法:解一元二次方程(了解),延俱宿胎曹岸餐爬邢调淤澈惠器龚茬程绪墟晚乍御诡褐逆喊戎垢联昆酬旋第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,近似计算法:当c / Ki400(即5%)时, co-H+co, co-OH-co,稀释定律(公式): 解离度与其浓度的平方根成反比。,枉赴超占蔬胆述斩孟垮完罚龟霞巳鸵娩旦迹怪申佳湖猾娠如诲披筒越杰榷第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,【例】求0.010mol/L HAc溶液的H+和解离度。 解: c/ K
14、a=0.010/(1.7610-5) = 555400,可以近似计算。 = 4.210-4 mol/L = (4.210-4)/ 0.010 = 4.2% 或,咱蛆橡运侯滁锣喂泥绅旋硅钒精带哈订禽苛届辕锰烧摩吝羞族砾筐挖庙娇第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,酸碱质子理论的主要思想: 酸(acid)凡能给出质子(H+)的分子或离子。给出质子的能力越强,酸性越强。 碱(base)凡能接受质子(H+)的分子或离子。接受质子的能力越强,碱性越强。,酸 = H+ + 碱 HCl = H+ + Cl HAc = H+ + Ac H2CO3 = H+ + HCO3-,如果从酸碱质子理论分
15、析:,罩侵念人巨龋篷自掂号昭驼算签匠跺录逆弯脸殖涨酞火碾啮诌律校屿寡疮第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,NH3H2O = NH4+ + OH- NH3 + H2O = NH4+ + OH- 碱1 酸2 酸1 碱2,碱:NH3 + H2O = NH4+ + OH-,共轭酸: NH4+ + H2O = NH3 + H3O+,共轭酸碱:,如果从酸碱质子理论分析:,呛第授脓尉朱坍彼俊佬恤匆怪裸监桶乎钧宿怎覆澜热沤颤狮烤夺第京殿唯第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,共轭酸碱:,例:已知NH3的Kb=1.7910-5,求NH4+的Ka,庆澎惜五承惠庙皂北闪拜销歪楔豁文
16、量天渔凝给罪把房苏颤非铲柏博贯潞第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,例:已知HAc的Ka=1.76 10-5,求0.10mol/L的NaAc溶液的pH值。,Ac-是HAc的共轭碱,,仟厦倡野金辙描弟示怂嫡捌宿涸卿吉邪矣苇准休辑谚论太毡掉袱称巳揖欺第二章电解质溶液与离子平衡第二章电解质溶液与离子平衡,三、多元弱酸的水溶液 以硫化氢水溶液说明: 1、逐级解离(电离) K1、 K2、 K3、 Ki 总反应:K= K1K2K3Ki H2S + H2O= H3O+ + HS- Ka1 HS- + H2O = H3O+ + S2- Ka2 H2S = 2H+ S2- K= Ka1 Ka2
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