化学-第4章-水溶液化学第5章-酸碱平衡与酸碱滴定法.

第四-五章水溶液化学酸碱平衡与酸碱滴定法第一节分散体系•1、分散系一种或几种物质在另一种物质中被分散成微小粒子的体系称为分散系统，简称分散系。•2、分散质分散系中被分散的物质称为分散质。•3、分散剂分散系中容纳分散质的物质称为分散剂。基本概念共九种分散质分散剂实例气液固气液固气液固气气气液液液固固固空气、家用煤气云、雾烟、灰尘泡沫、汽水牛奶、豆浆、农药乳液泥浆、油漆泡沫塑料、木炭肉冻、硅胶合金、有色玻璃分散相粒子直径分散系类型分散相粒子的组成实例小于1nm分子分散系小分子或小离子生理盐水、葡萄糖溶液1-100nm胶体分散系溶胶胶粒（分子、离子或原子的聚集体）氢氧化铁溶胶、硫化砷溶胶高分子溶液高分子蛋白质溶液、核酸溶液大于100nm粗分散系粗粒子泥浆、牛奶分散系的分类一、物质的溶解性和溶解度固态溶液液态溶液气态溶液广义地说，两种或两种以上物质彼此以分子或离子状态均匀混合所形成的体系称为溶液。根据溶液中溶质的性质又可分为电解质溶液和非电解质溶液。分散程度：分子水平在一定温度和压力下，物质在一定量溶剂中溶解的最大量为该物质的溶解度，一般指100g溶剂中所能溶解该溶质的质量（g）。溶解平衡溶解和结晶的动态平衡溶剂化作用饱和溶液过饱和溶液溶解过程的热效应二、溶液浓度的若干表示方法在溶液中，溶质的浓度常用表示方法主要有如下6种：4.物质的量分数2.物质的量浓度3.质量摩尔浓度1.质量分数5.体积分数6.质量浓度1.质量分数溶质（B）的质量mB与溶液的总质量之比。有时，也称作质量百分数。生产应用中用得比较多。总mmmmmwBBABB总mmmmmwABAAA1ABww例：100.0g铁矿石中含50.4gFe2O3,计算铁矿石中Fe2O3和Fe的质量分数。解：100.0g铁矿石中铁的质量为：铁矿石中Fe2O3的质量分数为：w(Fe2O3)=m(Fe2O3)/m=50.4g/100.0g=0.504铁矿石中Fe的质量分数为：w(Fe)=m(Fe)/m=35.3g/100.0g=0.3532323112(Fe)(Fe)=(FeO)(FeO)255.85gmol=50.4g35.3g159.7gmolMmmM2.物质的量浓度溶质（B）的摩尔量nB与溶液体积之比，标准单位应是mol/m3，但常用单位是mol/dm3。VncBB3.质量摩尔浓度溶质（B）的摩尔量nB与溶剂（A）的质量之比，单位是mol/kg。这个表示方法的优点是可以利用准确的称重法来配制溶液，不受温度变化的影响。ABBmnm4.物质的量分数(摩尔分数)溶质（B）的摩尔量nB与溶液中全部物质的总摩尔量之比。总nnnnnxBBABB总nnnnnxABAAA1ABxx5.体积分数溶质（B）的体积VB与溶液中全部物质的总体积之比。总VVVVVBBABB例:20℃时，将70mL乙醇(酒精)和30mL水混合，得到96.8mL乙醇溶液，计算所得乙醇溶液中乙醇的体积分数。解:乙醇的体积分数为：2525*252(CHOH)(CHOH)(CHOH)(HO)VVV70mL0.7070%70mL+30mL6.质量浓度溶质（B）的质量mB与溶液的总体积之比。总VmBB例：将25g葡萄糖（C6H12O6）晶体溶于水，配制成500mL葡萄糖溶液，计算此葡萄糖溶液的质量浓度。解：葡萄糖溶液的质量浓度为：612661261(CHO)(CHO)25g50gL0.50LmV三、稀溶液的通性1、水的性质快速阅读53-54页相关内容。水分子的特性？水的性质及其形成的原因？溶液有两大类性质：1）与溶液中溶质的本性有关：溶液的颜色、比重、酸碱性和导电性等；2）与溶液中溶质的独立质点数有关：而与溶质的本身性质无关————溶液的依数性，如溶液的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压等。难挥发的非电解质稀溶液有一定的共同性和规律性。该类性质称为稀溶液的通性，或称为依数性。包括：稀溶液蒸气压的下降、沸点上升、凝固点下降和稀溶液的渗透压。（与纯溶剂比较）。蒸气压降低对于二组分稀溶液，若溶质B是非挥发性组份，溶剂A的蒸气压会下降。稀溶液的饱和蒸气压下降示意图蒸发凝聚平衡状态I蒸发聚凝过渡状态蒸发凝聚平衡状态II蒸气压降低的应用干燥剂工作原理：CaCl2、NaOH、P2O5等易潮解的固态物质，常用作干燥剂。因其易吸收空气中的水分在其表面形成溶液，该溶液蒸气压较空气中水蒸气的分压小，使空气中的水蒸气不断凝结进入溶液而达到消除空气中水蒸气的目的。稀溶液的饱和蒸气压下降是造成凝固点下降、沸点升高和渗透压的根本原因。沸点升高和凝固点降低渗透现象半透膜：只允许溶剂分子自由通过而不允许溶质分子或离子通过的膜状物质。如：细胞膜、肠衣、牛皮纸溶剂通过半透膜进入溶液，或溶剂从稀溶液通过半透膜（单向扩散）进入浓溶液的现象。渗透压（osmoticpressure）为了阻止溶剂渗透，在左边施加额外压力，使单位时间内溶剂分子从半透膜两侧通过的数目相等，即达到渗透平衡。此时，溶液液面上所增加的压力就是这个溶液的渗透压力。即为维持被半透膜所隔开的溶液与纯溶剂之间的渗透平衡而需要的额外施加的压力。cell低渗输液(0.92%生理盐水or5%葡萄糖水)水肿H2OH2Ocell高渗输液(0.9%生理盐水or5%葡萄糖水)脱水正常等渗输液渗透压原理应用第二节酸碱平衡组分浓度的计算在水溶液中或熔融状态下能导电的物质称为电解质，不能导电的物质称为非电解质。根据水溶液中导电能力的强弱可分为强电解质和弱电解质强电解质：酸、碱等无机化合物，包括强酸、强碱和典型的盐。弱电解质：弱酸、弱碱和某些盐。包括有机羧酸、酚和氨、胺等。•电解质与电解质溶液根据解离度的大小，将电解质分为强电解质和弱电解质两类。强电解质在水中全部解离，而弱电解质在水溶液中只有部分解离，大部分仍以分子形式存在。盐酸醋酸溶液NaOH溶液NaCl溶液氨水一、强酸（碱）溶液pH值的计算超纯水：电阻率18MΩ*cm（25℃）水电解实验装置H2O2纯水是极弱的电解质，它能微弱解离：纯水是极弱的电解质，它能微弱解离：H2OH++OH-)OH()OH()H(2cccKc(H2O)视为常数，归入常数项，得到：)OH()H(ccKwKw称为水的离子积常数。HBH++B-Kw随温度的变化而变化，温度愈高，Kw愈大。在298.15K时，1477100.1100.1100.1)OH()H(ccKwH2OH++OH-HBH++B-)OH()H(ccKw14100.1•加入H+•加入OH-当c(H+)或c(OH-)1mol/L时（强酸或强碱），酸度直接用H+或OH-的物质的量浓度表示。当稀溶液中H+浓度很小时(1～10-14mol/L之间时)，水溶液的酸碱强度采用pH(氢离子浓度c(H+)的负对数)表示。pH=-lgc(H+)（稀溶液）则pH=0～14。同样，也可以用pOH表示溶液的酸碱度：)(OHlgpOH-c14ppOHpHwK一般pH和pOH用在溶液中H+和OH-浓度≤1mol/L的情况，故pH值定义范围为0~14。在18~25℃范围内：纯水：[H+]=10-7mol/L=[OH-]，酸性溶液：[H+]10-7mol/L[OH-]，碱性溶液：[H+]10-7mol/L[OH-]，pH=7pH7pH7溶液酸性越强，pH值越小，反之，溶液碱性越强，pH值越大。测定溶液的pH值方法很多，如用酸碱指示剂、pH试纸可粗略测定，若需精确测定，则可用精密酸度计。测定溶液的pH值方法很多，如用酸碱指示剂、pH试纸可粗略测定，若需精确测定，则可用精密酸度计（pH计）。•测定溶液pH值的方法例5-1HCl溶液醋酸溶液全部解离存在解离平衡二、弱酸弱碱的离解常数弱电解质在水中部分解离，解离过程是可逆的，如：HAcH++Ac-当：v解离=v分子化达动态平衡，这种平衡称为解离平衡。解离平衡的本质是什么？•解离度（α）已解离的弱电解质分子数与溶液中原有弱电解质分子数的比值称解离度，它表征着电解质的解离程度，用α表示。%100溶液中原电解质分子数数已解离的弱电解质分子%100弱电解质初始浓度已解离的弱电解质浓度1、物质的本性2、与浓度和温度有关3、值越大，弱电解质越强HAH++A－解离常数HBH++B-ccccccKa/)HA(}/)A(}{/)H({一元弱酸：标准解离常数：BOHB++OH－HBH++B-ccccccKb/)BOH(}/)OH(}{/)B({一元弱碱：标准解离常数：解离平衡常数的意义：（1）解离平衡常数反映了弱电解质解离趋势的大小。（2）反映了弱酸、弱碱的酸碱性相对强弱。（3）同一温度下，解离平衡常数不变。温度对K虽有影响，但因其反应热不大，故温度对解离平衡常数的影响较小。室温下，一般不考虑T对K的影响。1.值越大，酸性越强。值大于1的酸叫强酸(Strongacid)，值小于1的酸叫弱酸(Weakacid)。θaKθaKθaK2.表中的值跨越24个数量级，常使用更方便的常数代替。θaKθapKpH＝－lg{c(H3O+)/mol·dm-3}pOH＝－lg{c(OH-)/mol·dm-3}θaθalgpKK三、一元弱酸（碱）溶液pH值的计算cKca)(H以一元弱酸为例：起始浓度c00平衡浓度c-xxxHAH++A－HBH++B-公式5-1BOHB++OH－HBH++B-一元弱碱：cKcb)(OH-起始浓度c00平衡浓度c-xxx应用注意点1、在弱酸弱碱溶液中，存在水的解离平衡，但当Ka或Kb远大于Kw，且弱酸或弱碱的浓度不是很稀时，计算时可忽略水的解离。2、当c/Ka380时，相对误差不超过2.6%;当c/Ka500时，相对误差不超过2%.求0.10mol/LHAc中的c(H+)。解：c:Ka=0.010/(1.7610-5)380，故可用式（5-1）)mol/L(1032.110.01076.1)H(35cKca例5-2：例：求0.010mol/LHAc中的c(H+)。解：c:Ka=0.010/(1.7610-5)=555380，故可用式（5-1）)mol/L(102.4010.01076.1)H(45cKca例：求0.010mol/LHAc中的c(H+)。解：c:Ka=0.010/(1.7610-5)=555380，故可用式（5-1）)mol/L(102.4010.01076.1)H(45cKca四、多元弱酸溶液pH值的计算多元弱酸的解离是分步进行的，每步都有一个解离常数。以H2CO3为例。H2CO3=H++HCO3－HCO3-=H++CO32－由于Ka1Ka2，即Ka1/Ka2104时，H+主要来源于第一步离解，因此计算溶液中c(H+)时，只考虑第一步离解，可近似把它作为一元弱酸，用Ka1来计算。7)()()(1102.4323COHHCOHacccK11)()()(2106.5323HCOCOHacccK例5-3：室温时，CO2饱和水溶液的浓度为0.04mol/L，计算溶液的pH值。六、同离子效应：在弱电解质中加入与弱电解质具有相同离子的强电解质，使得弱电解质的解离度降低，这一现象称为同离子效应。例：HAc+NaAc,HAc的离解度降低。NH3·H2O+NH4Cl，NH3·H2O的离解度降低。HAc+HCl，HAc的离解度降低。解释：HAcH++Ac-NaAcNa++Ac-由于NaAc完全解离为Na+和Ac-，体系的Ac-的总浓度增加，使HAc的解离平衡向左移动，结果HAc浓度增大，H+浓度减小，导致HAc的解离度降低。NH3·H2ONH4++HO－HBH++B-NH4ClNH4++Cl－HBH++B-64例5-5：在1.0L的0.1mol/LHAc溶液中加入0.1molNaAc晶体（忽略体积变化），试计算