无机及分析化学-4 解离平衡

2020/3/2第四章解离平衡掌握沉淀溶解平衡的特点和有关计算掌握溶度积的概念了解酸碱理论掌握缓冲溶液的原理和计算熟悉弱电解质解离平衡的计算本章要求2020/3/2第四章解离平衡4-1弱电解质的解离平衡和强电解质溶液电解质———在水溶液中/熔融状态下能够导电的一类化合物。电解质导电的原因-----电离。衡量电离或解离程度-----电离度或解离度，符号：α。%100/数溶液中原有电解质分子已电离电解质分子数解离度电离度%100%100电离弱电解质：理论上部分电离强电解质：理论上完全电解质分类2020/3/2第四章解离平衡4-1弱电解质的解离平衡和强电解质溶液一、一元弱电解质的解离平衡（一）解离平衡的建立一元弱酸：HBH++B-][]][[][][][HBBHKcHBcBcHKaa或[HB][H+][B-]平衡浓度][]][[][][][MOHOHMKcMOHcOHcMKbb或一元弱碱：MOHM++OH-[MOH][M+][OH-]2020/3/2第四章解离平衡4-1弱电解质的解离平衡和强电解质溶液解离常数的说明1）Ka、Kb与酸碱的本性有关，同时与温度有关，而与浓度无关；（通常Ki=10-2~10-7—弱酸/弱碱）3）pKi=-lgKip451附录：一些弱电解质的标准解离常数2）解离常数/离解常数越大，解离程度越大，酸/碱的强度越大；2020/3/2第四章解离平衡4-1弱电解质的解离平衡和强电解质溶液一、一元弱电解质的解离平衡（二）稀释定律以一元弱酸HB为例，设起始浓度为c，解离度为α，解离常数为KacKKcaa时，或当380%5同理，对于一元弱碱MOH，设起始浓度为c，解离度为α，解离常数为KbcKKcbb时，或当380%52020/3/2第四章解离平衡4-1弱电解质的解离平衡和强电解质溶液浓度越大，解离度越小浓度越小，解离度越大稀释定律cKcOHcKcHba][:][:一元弱碱一元弱酸近似公式cKacKb时，或当380%5aKc2020/3/2第四章解离平衡4-1弱电解质的解离平衡和强电解质溶液一、一元弱电解质的解离平衡小结温度一定时，对于某一弱电解质（弱酸或弱碱）1）解离常数为定值，与浓度无关；2）电离度随浓度减小而增大；3）[H+]或[OH-]随弱电解质浓度减小而减小。相关习题：P965,6,72020/3/2第四章解离平衡4-1弱电解质的解离平衡和强电解质溶液二、多元弱酸的解离平衡如：H2CO3H++HCO3-H++CO32-HCO3-7323103.4][]][[1COHHCOHKa11323106.5][]][[2HCOCOHKaK=17104.221aaKK对于饱和CO2水溶液，[H2CO3]≈0.04mol•L-1两式相加得：H2CO32H++CO32-1732232104.2][][][COHCOHK[H+]2[CO32-]≈9.6×10-192020/3/2第四章解离平衡4-1弱电解质的解离平衡和强电解质溶液同理，对于饱和H2S水溶液，[H2S]≈0.1mol•L-1[H+]2[S2-]≈1.1×10-22注意：酸的浓度、酸的强度和酸度的区分酸的浓度：酸的强度：酸的酸度：以HAcH++Ac-为例c/mol•L-1Ka=1.8×10-5为弱酸[H+]或pH饱和H2S水溶液体系的解离平衡2020/3/2第四章解离平衡4-2溶液的酸碱性一、水的解离与pHH2OH++OH-rHm=57.4kJ•mol-10)22(108.1][]][[162时CKOHOHHc已知1升水中H2O的物质的量为：mol54.551810001254.55][LmolOHKc很小，wcKOHKOHH（室温时）14162100.154.55108.1][]][[Kw—水的离子积常数说明：14100.1]][[)214pOHpHOHH或（室温时）对于任何一种水溶液1)TKw2020/3/2第四章解离平衡4-2溶液的酸碱性溶液酸碱性讨论14100.1]][[:14pOHpHOHH（室温时）或根据讨论：1）若[H+][OH-]即[H+]10-7或pH7溶液呈酸性2）若[H+]=[OH-]即[H+]=10-7或pH=7溶液呈中性3）若[H+][OH-]即[H+]10-7或pH7溶液呈碱性水溶液的酸碱性取决于：水溶液中H+离子和OH-离子浓度的相对大小2020/3/2第四章解离平衡4-2溶液的酸碱性0.1mol·L-1盐溶液pH值NaCl7.0NH4ClNaAc8.9NH4Ac7.05.2二、盐类水溶液的酸碱性（盐类水解）定义：盐类水解—指溶液中盐的离子与水电离出的H+或OH-结合生成弱电解质的反应。2020/3/2第四章解离平衡4-2溶液的酸碱性（一）一元强碱弱酸盐的水解如：NaAcAc-+H2OHAc+OH-水解反应：（二）一元强酸弱碱盐的水解如：NH4ClNH4++H2ONH3H2O+H+水解反应：（三）一元弱酸弱碱盐的水解如：NH4AcNH4++Ac-+H2ONH3H2O+HAc水解反应：（四）多元弱酸强碱盐的水解如：Na2CO3awhKKKbwhKKKbawhKKKK21awhKKK12awhKKKCO32-+H2O分步水解：HCO3-+OH-HCO3-+H2OH2CO3+OH-盐类水解后溶液的酸碱性与盐的组成有关2020/3/2第四章解离平衡4-2溶液的酸碱性小结1、水的电离任何水溶液中14100.1]][[14pOHpHKwOHH或水溶液的酸碱性取决于：水溶液中H+和OH-浓度的相对大小2、盐的水解【溶液中盐的离子与水电离出的H+或OH-结合生成弱电解质的反应】盐类水解后溶液的酸碱性与盐的组成有关盐类水解反应方程式盐类水解平衡常数的确定2020/3/2第四章解离平衡自测题：1、电解质的强弱是根据它在水溶液中的导电能力强弱来划分的，导电能力强则为强电解质，导电能力弱则为弱电解质（）2、酸性溶液中不含OH-，碱性溶液中不含H+。（）3、中和0.1mol/L的氨水和NaOH，所需要的HCl量相同。（）4、下列物质pH值相同，物质的量浓度最大的是（）AHClBH2SO4CH3PO4DCH3COOH5、一种酸的强度与它在水溶液中性质有关的是（）A浓度B解离度C解离常数D溶解度6、计算0.1mol/LH2S溶液中的H+、HS-、S2-的平衡浓度及溶液的pH值。（Ka1=9.1*10-8,Ka2=1.1*10-12）2020/3/2第四章解离平衡4-3缓冲溶液同离子效应在弱酸或弱碱的电解质溶液中，加入与其具有共同离子的强电解质使电离平衡向左移，从而降低了弱电解质的电离度，这种影响叫同离子效应。[例]在0.10mol·dm-3的HAc溶液中加入固体NaAc，使NaAc的浓度达0.20mol·dm-3，求溶液中的[H+]和电离度。2020/3/2第四章解离平衡4-3缓冲溶液一、缓冲作用原理和基本公式缓冲对抗碱成分抗酸成分弱碱弱碱盐NH3•H2ONH4Cl弱酸盐弱酸NaAcHAc多元弱酸盐多元弱酸NaHCO3H2CO3多元酸次级盐多元酸酸式盐Na2HPO4NaH2PO4缓冲溶液----能够抵抗外加少量酸、少量碱或稀释作用而本身pH值保持基本不变的溶液。1、组成2020/3/2第四章解离平衡4-3缓冲溶液2.原理（以HAc+NaAc为例）HAcH++Ac-（电离平衡）NaAcNa++Ac-（完全电离）溶液组成：Ac-离子大量存在；HAc分子大量存在。当加入少量酸时：HAcH++Ac-当加入少量碱时：Ac-+H2OOH-+HAc抗酸成分抗碱成分2020/3/2第四章解离平衡4-3缓冲溶液2.原理（以HAc+NaAc为例）HAcH++Ac-（电离平衡）NaAcNa++Ac-（完全电离）当加入少量酸时：HAcH++Ac-当加入少量碱时：Ac-+H2OOH-+HAc抗酸成分抗碱成分酸（或碱）和盐的浓度越大，则缓冲能力强，但在C酸/C碱的比值为1时，缓冲性能最好。2020/3/2第四章解离平衡4-3缓冲溶液3.pH值计算（以HAc+NaAc为例）始态c(酸)0c(盐)平衡HAcH++Ac-Ka][-)c(]}[)(]{[][]][[HHcHHAcAcHKa酸盐式中：c(盐)+[H+]≈c(盐)，c(酸)-[H+]≈c(酸))()(][盐酸ccKHa)()(lg酸盐或ccpKpHa（弱酸弱酸盐体系）同理，对于弱碱弱碱盐体系：)()(lg碱盐或ccpKpOHb)()(][盐碱ccKOHb[H+]c(盐)+[H+]c(酸)-[H+]2020/3/2第四章解离平衡4-3缓冲溶液缓冲溶液计算应用举例例2：将2mol•L-1的NH3•H2O溶液和2mol•L-1的NH4Cl溶液等体积混合后，求：1）混合液的pH值；2）90mL混合液中加入10mL0.1mol•L-1HCl后的pH值；3）90mL混合液中加入10mL0.1mol•L-1NaOH后的pH值；4）混合溶液稀释一倍后的pH值。例1：P85/例4-10小结：缓冲溶液具有保持pH值的特性。相对稳定2020/3/2第四章解离平衡4-3缓冲溶液二、缓冲溶液的配制)碱()盐(lgpKpOH弱碱盐：弱碱)酸()盐(lgpKpH弱酸盐：弱酸baccccpKa或pKb对pH值或pOH值具有决定作用c(盐)/c(酸)或c(盐)/c(碱)对pH值或pOH值具有调节作用缓冲溶液配制方法/原则：选择pKapKb与所配溶液pHpOH相接近的弱酸弱碱及其盐组成缓冲对！所选择的缓冲溶液，除了参与和H+或OH–有关的反应以外，不能与反应系统中的其它物质发生副反应2020/3/2第四章解离平衡4-3缓冲溶液缓冲溶液的配制应用举例例2:已知下列弱电解质的pKi弱电解质HAcNH3·H2OHClOHCNpKi4.754.757.539.31(1)欲配制pH=4.0的缓冲溶液，选用哪种弱电解质最好？(2)所需弱电解质与盐的浓度比为多少？例1：P87/例4-112020/3/2第四章解离平衡4-3缓冲溶液三、缓冲作用在生物及其他方面的重要意义（自学）四、活度和活度系数（自学）2020/3/2第四章解离平衡4-3缓冲溶液小结同离子效应在弱酸或弱碱的电解质溶液中，加入与其具有共同离子的强电解质使电离平衡向左移，从而降低了弱电解质的电离度。缓冲溶液能够抵抗外加少量酸、少量碱或稀释作用而本身pH值保持基本不变的溶液。缓冲原理抗酸成分抗碱成分2020/3/2第四章解离平衡4-3缓冲溶液小结缓冲溶液的pH值计算缓冲溶液的配制)碱()盐(lgpKpOH弱碱盐：弱碱)酸()盐(lgpKpH弱酸盐：弱酸bacccc选择pKapKb与所配溶液pHpOH相接近的弱酸弱碱及其盐组成缓冲对！所选择的缓冲溶液，除了参与和H+或OH–有关的反应以外，不能与反应系统中的其它物质发生副反应2020/3/2第四章解离平衡4-4酸碱理论（了解）酸碱质子理论要点1、酸：能释放H+的物质2、碱：能接受H+的物质3、两性物质：既能释放又能接受H+的物质4、共轭关系：酸碱对5、酸碱反应6、共轭酸碱的强度关系：酸强碱弱，酸弱碱强酸碱+H+2020/3/2第四章解离平衡4-4酸碱理论酸碱电子理论要点1、酸：能接受外来电子对的物质2、碱：能提供外来电子对的物质3、酸碱反应：电子传递2020/3/2第四章解离平衡4-5沉淀溶解平衡一、沉淀溶解平衡的建立Ag++Cl-AgCl(aq)沉淀溶解AgCl(s)Ag++Cl-沉淀溶解AgCl(s)简写：)()()()(sAgClClAgK10108.1]][[spKClAgK沉淀溶解平衡(四大平衡之一)AnBm(s