第四章 电解质溶液.ppt

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1、第四章第四章 电解质溶液电解质溶液(Electrolytic Solution)1基本概念基本概念 一、电解质溶液的定义及分类一、电解质溶液的定义及分类:电解质电解质 (electrolyte)熔融状态和在水溶熔融状态和在水溶液中能导电的化合液中能导电的化合物物强电解质强电解质(strong electrolyte)在水溶在水溶液中几乎完全解离液中几乎完全解离成离子成离子弱电解质弱电解质(weak electrolyte)在水溶液中只能在水溶液中只能部分解离成离子部分解离成离子强酸强酸强碱强碱大部分盐大部分盐弱酸弱酸弱碱弱碱 小部分盐（小部分盐（Pb(Ac)2、HgCl2、Hg(CN)2 一元

2、一元二元二元三元三元22.解离度解离度(degree of dissociation)定义：电解质达到解离平衡时，已解离的分定义：电解质达到解离平衡时，已解离的分 子数和原有的分子总数之比。表达式子数和原有的分子总数之比。表达式:对于不同的电解质，解离度对于不同的电解质，解离度不同。不同。可表示电解质的相可表示电解质的相 对强弱：对强弱：在物质的量浓度为在物质的量浓度为0.1mol/L的电解质溶液中：的电解质溶液中：30%，强强电解质电解质 1.010-7 mol/L OH-H+1.010-7 mol/L OH-3）.碱性溶液碱性溶液二二.水溶液的水溶液的pH21pH=-lg H+，pOH=-

3、lg OH-在稀溶液中，定义：在稀溶液中，定义：中性溶液中性溶液:酸性溶液酸性溶液:碱性溶液碱性溶液:25oCpH=7pH 714pOH+pH=22补充题：人体血浆 pH=7.30，计算其pOH、H+、OH-。解：pOH=14.00-7.30=6.70-lgH+=7.30lgH+=-7.30H+=10-7.30H+=5.010-8molL-1 OH-=10-6.7=2.010-7 molL-1 23（三）酸、碱在水溶液中的质子转移平衡（三）酸、碱在水溶液中的质子转移平衡平衡平衡HB+H2OB-H3O+HBH+B-初始初始HB000弱酸弱酸+三、酸碱的强度三、酸碱的强度（一）弱酸、弱碱质子转移平

4、衡及平衡常数（一）弱酸、弱碱质子转移平衡及平衡常数H+B-HBKa=pKa=-lgKaKa称为酸的解离平衡常数称为酸的解离平衡常数Ka,H+,HB,酸易酸易失失H+,酸愈酸愈强。强。24Ka反映了酸离解的程度，可反映了酸离解的程度，可衡量酸的强度衡量酸的强度例：写出例：写出HAc的平衡解离常数表达式的平衡解离常数表达式HAcH+AcKaH+AcHAc25甲酸甲酸HAc氢氰酸氢氰酸问：问：HAc(Ka =1.76x10-5)、甲酸甲酸(Ka =1.77x10-4)、氢氰酸氢氰酸(Ka=4.93x10-10)酸性大小顺序酸性大小顺序:26B-+H2O HB +OH-Kb=HBOH-B-Kb称为碱的

5、解离平衡常数称为碱的解离平衡常数pKb=-lgKbB-HBOH-平衡：平衡：碱（碱（2）27HAc+H2O+Ac-OH-Kb =Ac-HAc OH-愈强愈强得得Kb,Ac-碱易碱易OH-H+,碱碱。,Kb值愈大，碱性愈强，反之亦然。值愈大，碱性愈强，反之亦然。28总结 酸碱的强度酸碱的强度Ka反映了酸离解的程度，可反映了酸离解的程度，可衡量酸的强度衡量酸的强度 Ka愈大，酸性愈强，反之亦然愈大，酸性愈强，反之亦然Kb值愈大，碱性愈强，反之亦然。值愈大，碱性愈强，反之亦然。292.共轭酸碱解离平衡常数的关系共轭酸碱解离平衡常数的关系HB +H2O B-+H3O+Ka=H3O+B-HB B-+H2

6、O HB +OH-Kb=HBOH-B-H3O+OH-=KwKa Kb=（二）、共轭酸碱解离平衡常数的关系（二）、共轭酸碱解离平衡常数的关系30pKa+pKb=pKW=-lgKa+-lgKb =-lgKaKb=14结论：结论：弱弱Ka,Kb其共轭碱的碱性愈其共轭碱的碱性愈,共轭酸的酸性愈共轭酸的酸性愈强强，.31例：已知例：已知HAc的的Ka=1.74x10-5,试求试求 Ac-的的Kb.解：解：Kb=KWKa=1.00 x10-141.74x10-5=5.75x10-10KaKb=Kw32写出写出H3PO4和和Na3PO4的质子转移平衡式的质子转移平衡式(Ka1=7.52x10-3,Ka2=6

7、.23x10-8,Ka3=2.2x10-13)例：例：解：解：H3PO4+H2OH2PO4-+H3O+H2PO4-+H2O+HPO42-H3O+HPO42-H2O+PO43-H3O+Ka1Ka2Ka333+H2O+OH-HPO42-PO43-Kb2Kb3H2PO4-+H2O+OH-HPO42-Kb1Kb3H3PO4H2PO4-HPO42-PO43-Ka1Ka2Ka3Kb1Kb2H3PO4H2PO4-H2O+OH-Kb2Kb3Ka1Ka2Ka3=KW=KWKb1=KW34Ka1 Ka2 Ka3 H3PO4酸的强度：酸的强度：H2PO4-HPO42-Ka3Kb1=KW=1.00 x10-142.2

8、0 x10-13Kb2Kb1Kb3碱的强度：碱的强度：PO43-HPO42-H2PO4-35总结：质子转移平衡总结：质子转移平衡25oC：Kw=1.0010-141.在在任意稀任意稀水溶液中，水溶液中，OH-H3O+=KW2.Ka：酸的解离平衡常数；：酸的解离平衡常数；Ka,酸愈酸愈强。强。3.Kb：碱的解离平衡常数；：碱的解离平衡常数；Kb,碱碱愈愈强强。4.共轭酸碱对：共轭酸碱对：Ka Kb Kw pKa pKb 145.共轭酸的共轭酸的酸酸性愈性愈强强，共轭碱的，共轭碱的碱碱性愈性愈弱弱。36（三）质子转移平衡的移动（三）质子转移平衡的移动吕吕查德里原理查德里原理 当体系达到平衡后，改变

9、平衡条当体系达到平衡后，改变平衡条件之一（如浓度，温度），平衡就件之一（如浓度，温度），平衡就向着减弱这种改变的方向移动。向着减弱这种改变的方向移动。377.3 酸碱平衡的移动酸碱平衡的移动7.3.1 浓度对质子转移平衡的影响浓度对质子转移平衡的影响 HA =H+A-初：初：c 0 0 平：平：c c c c当当很小时，很小时，1 1 Ka=c238此式为稀释定律的数学表达式。此式为稀释定律的数学表达式。（1）离解度与弱电解质的本性有关。）离解度与弱电解质的本性有关。（2）离解度与浓度的平方根成反比。）离解度与浓度的平方根成反比。（3）离解度与温度有关。）离解度与温度有关。上式同样适用于弱碱的

10、离解，只需将上式同样适用于弱碱的离解，只需将Ka变为变为Kb391、同离子效应、同离子效应：在在弱弱电电解解质质中中加加入入与与弱弱电电解解质质具具有有相相同同离离子子的的强强电电解解质质，使使得得弱弱电电解解质质的的离离解解度度降降低低，这这一现象称为同离子效应。一现象称为同离子效应。7.3.2 同离子效应同离子效应例：例：HAc +NaAc ,HAc的离解度降低。的离解度降低。NH3H2O +NH4Cl，NH3H2O的离解度降低。的离解度降低。HAc +HCl ，HAc的离解度降低。的离解度降低。40 由于NaAc在溶液中是以Na+和Ac-存在，溶液中Ac-的浓度增加(即生成物浓度增大)，

11、使他的电离平衡向左移动，结果使溶液中的H+减小，HAc的电离度降低。HAc +NaAc 体系的同离子效应体系的同离子效应41一、水的离子积一、水的离子积Kw=H+OH-=1.0010-14 第四节第四节 酸碱溶液的酸碱溶液的pH计算计算 用精密的用精密的仪仪器器测测量，量，发现纯发现纯水有很微弱的水有很微弱的导电导电性，性，说说明水是极弱的明水是极弱的电电解解质质，能，能电电离出极少量的离出极少量的H+和和OH-，其其电电离方程式离方程式为为：实验测实验测得，得，25时时，1L纯纯水中只有水中只有110-7 mol水分水分子子发发生了生了电电离，其离，其氢氢离子离子浓浓度和度和氢氢氧根离子氧根

12、离子浓浓度都等于度都等于110-7 mol/L，二者的乘，二者的乘积积是一个常数，用是一个常数，用Kw表示：表示：42Kw 称为水的离子积常数，简称称为水的离子积常数，简称“水的离子积水的离子积”。定义定义注意注意 1 1 Kw 随温度的升高而增大随温度的升高而增大 2在在纯纯水及任何稀的水溶液中水及任何稀的水溶液中H+和和OH-的乘的乘积积都是一个常数，常温（都是一个常数，常温（25）下）下为为1.0010-14 43 溶液的酸碱性决定于溶液的酸碱性决定于H+和和OH-的相对大小。的相对大小。中性溶液中性溶液 H+=OH-，H+=1.010-7 mol/L 酸性溶液酸性溶液 H+OH-，H+

13、1.010-7 mol/L碱性溶液碱性溶液 H+OH-，H+1.010-7 mol/L 溶液的酸碱性和溶液的酸碱性和H+对应关系是：对应关系是：二、溶液的酸碱性和二、溶液的酸碱性和pH（一）溶液的酸碱性和氢离子浓度（一）溶液的酸碱性和氢离子浓度44 H+浓度越大，浓度越大，OH-浓度越小，溶液的酸性越强；反浓度越小，溶液的酸性越强；反之，之，OH-浓度越大，浓度越大，H+浓度越小，溶液的碱性越强。浓度越小，溶液的碱性越强。结论结论注意注意 由于存在水的电离平衡，无论是中性溶液、酸性溶由于存在水的电离平衡，无论是中性溶液、酸性溶液还是碱性溶液中，都同时含有液还是碱性溶液中，都同时含有H+和和OH

14、-。并且。并且H+和和OH-的乘积不变，在常温（的乘积不变，在常温（25）下为）下为1.0010-14。45 溶液的溶液的pH就是氢离子浓度的负对数。就是氢离子浓度的负对数。pH=lgH+溶液的酸碱性可以用溶液的酸碱性可以用H+来表示，但当溶液中来表示，但当溶液中H+很小时，使用起来不方便，因此化学上采用很小时，使用起来不方便，因此化学上采用pH来表示来表示溶液的酸碱度。溶液的酸碱度。（二）溶液的（二）溶液的pH46又如又如 H+=110-9 mol/L 则则 pH=lgH+=lg（110-9）=9例如例如 H+=110-3 mol/L 则则 pH=lgH+=lg（110-3）=347 溶液的

15、酸碱性和溶液的酸碱性和pH的的对应关系是对应关系是 中性溶液中性溶液 pH=7酸性溶液酸性溶液 pH 7（三）溶液的酸碱性和（三）溶液的酸碱性和pH0123456789101112131410010-110-210-310-410-510-610-710-810-910-1010-1110-1210-1310-14pHH+碱性增强碱性增强酸性增强酸性增强中性中性48 H+越大，越大，pH就越小，溶液的酸性越强；就越小，溶液的酸性越强；H+越小，越小，pH就越大，溶液的碱性越强。溶液的就越大，溶液的碱性越强。溶液的pH相差相差1个单位，个单位，H+就相差就相差10倍。倍。结论结论注意注意 pH通

16、常适用于通常适用于H+在在110-14 mol/L范围内，取值在范围内，取值在014之间，当超过此范围，可直接用之间，当超过此范围，可直接用H+或或OH-来表来表示溶液的酸碱性。示溶液的酸碱性。49 正常人体血液的正常人体血液的pH总是维持在总是维持在7.357.45之间。临床上把血液的之间。临床上把血液的pH小于小于7.35时时的情况称为的情况称为酸中毒酸中毒，pH大于大于7.45时称为时称为碱碱中毒中毒。50三、溶液三、溶液pH的计算的计算（一）强酸、强碱溶液（一）强酸、强碱溶液pH的计算的计算 强酸、强碱是强电解质，在水溶液中完全电离，溶强酸、强碱是强电解质，在水溶液中完全电离，溶液中的

17、氢离子浓度或氢氧根离子浓度主要取决于强酸、液中的氢离子浓度或氢氧根离子浓度主要取决于强酸、强碱电离出的氢离子或氢氧根离子的浓度。强碱电离出的氢离子或氢氧根离子的浓度。51 计算计算0.1 mol/L盐酸溶液的盐酸溶液的pH 例例1 1 答：答：0.1 mol/L盐酸溶液的盐酸溶液的pH为为1。解：解：HCl是强电解质，在水溶液中完全电离。是强电解质，在水溶液中完全电离。1 mol HCl在水中完全电离，可生成在水中完全电离，可生成1 mol H+。pH=lgH+=lg0.1=1因此，因此，0.1 mol/L HCl中的中的H+即为即为0.1 mol/L。52 计算计算0.1 mol/L氢氧化钠

18、溶液的氢氧化钠溶液的pH 例例2 2 解：解：NaOH是强电解质，在水溶液中完全电离。是强电解质，在水溶液中完全电离。1 mol NaOH 在水中完全电离，可生成在水中完全电离，可生成1 mol OH-。因此，因此，0.1 mol/L NaOH中的中的OH-即为即为0.1 mol/L。53答：答：0.1 mol/L氢氧化钠溶液的氢氧化钠溶液的pH为为13。根据根据 H+OH-=110-14 则则 pH=lgH+=lg10-13=(13)=13 例例2 2 54 一元弱酸、弱碱是弱电解质，在水溶液中的电离是一元弱酸、弱碱是弱电解质，在水溶液中的电离是不完全的，其溶液的氢离子浓度或氢氧根离子浓度的

19、大不完全的，其溶液的氢离子浓度或氢氧根离子浓度的大小主要取决于一元弱酸或弱碱电离程度的大小。小主要取决于一元弱酸或弱碱电离程度的大小。一元弱酸的电离平衡为：一元弱酸的电离平衡为：（二）一元弱酸、弱碱溶液的（二）一元弱酸、弱碱溶液的pH计算计算55初始初始平衡平衡HB+H2OB-+H3O+CH+HBB-00Ka=H+2CKa=H+B-HB当当C/Ka500时，时，H+CC-H+CH+=Ka CKa=H+2C-H+=C-H+2.2.一元弱酸溶液的一元弱酸溶液的pHpH计算计算56例：计算例：计算0.1mol/L的的HAc溶液的溶液的H+和和PH值。（值。（Ka1.7610-5）HAc +H2OAc

20、-+H3O+H+=Ka C=1.7610-50.1=1.3310-3mol/LpH=-lgH+=2.87C/Ka500解：解：57初始初始平衡平衡B-+H2OHB+OH-COH-B-HB00Kb=OH-2CKb=OH-HBB-当当C/Kb500时，时，C-OH-COH-=Kb CKb=OH-2C-OH-=C-OH-3.3.一元弱碱溶液的一元弱碱溶液的pHpH计算计算OH-C58 一元弱酸碱溶液的一元弱酸碱溶液的pHpH计算计算当当 C/Ka500，且，且 CKa20KW时时最简式最简式弱酸：弱酸：重点重点当当 C/Kb500，且且 CKb20KW时时弱碱：弱碱：重点重点最简式最简式-59NH4

21、+H2ONH3+OH-例：计算例：计算0.1mol/L的的NH3水溶液的水溶液的OH-和和pH值。（值。（Kb1.7710-5）OH-=Kb C 1.7710-50.11.3310-3mol/LpOH=2.88,解：解：pH=14-2.88=11.12C/Kb500:60练练1：计算：计算 0.100mol/L NH4Cl溶液的溶液的pH值。值。NH4ClNH4+Cl-NH4+H2ONH3+H3O+Ka=KWKb=5.59x10-10(Kb,NH3=1.7710-5)解：解：61H+=Ka C=5.59x10-10 x0.100=7.48x10-6(mol/L)pH=5.13C/Ka=0.10

22、05.59x10-10500,62练练2：计算：计算0.100mol/L NaCN溶液的溶液的pH值。值。解：解：CN-+H2OHCN+OH-Kb=KWKa=2.03x10-5C/Kb=5000.1002.03x10-563 OH-=Kb CpH=11.15=2.03x10-5x0.1001.42x10-3(mol/L)=pOH=3.8564总结：总结：酸碱溶液的酸碱溶液的pH值计算值计算1.1.强酸强酸:强碱强碱:H+=COH-=C2.2.弱酸弱酸:弱碱弱碱:判断溶液性质判断溶液性质-相应的公式相应的公式重点重点65本章小结本章小结一、酸碱质子理论一、酸碱质子理论HB+H2OB-+H3O+B-+H2O+OH-HBKa Kb 酸的酸性愈酸的酸性愈强，其共轭强，其共轭碱的碱性愈碱的碱性愈弱弱Ka Kb =KW 66二、二、pH的计算的计算一元酸：一元酸：一元碱：一元碱：当当C/Ka 500时，时，H+=Ka C当当C/Kb 500时，时，OH-=Kb C67