昆明理工大學(xué)大一無(wú)機(jī)化學(xué)第9章 水溶液中的離子平衡

1、2021-6-211 2021-6-212 目目 錄錄 9-1 溶液的通性溶液的通性 9-2 酸和堿在水溶液中的解酸和堿在水溶液中的解 離平衡離平衡 9-3 配離子的解離平衡配離子的解離平衡 9-4 難溶電解質(zhì)的多相離子平衡難溶電解質(zhì)的多相離子平衡 2021-6-213 第一節(jié)第一節(jié) 溶液的通性溶液的通性 2021-6-214 1 1 溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降p p H H2 2O O（ （l l） H H2 2O O（ （g g） 液液- -氣平衡時(shí)蒸氣的氣平衡時(shí)蒸氣的 壓力壓力: : p p(H(H2 2O)O)稱為水的（飽和）蒸氣壓，其值受溫稱為水的（飽和）蒸氣壓，其值受溫 度影

2、響。度影響。 = =p p(H(H2 2O)/O)/p p K 9.1 非電解質(zhì)溶液的通性非電解質(zhì)溶液的通性 2021-6-215 溶劑的蒸氣壓為溶劑的蒸氣壓為p po o，溶液的蒸氣壓為溶液的蒸氣壓為p p。 實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)表明 p p b bHACHAC b b糖糖 ， b bB B越大，越大， T Tfp fp越低。 越低。 因此因此, ,凝固點(diǎn)由高到低的順序是凝固點(diǎn)由高到低的順序是(1)(1) (2)(2) (3)(3) 例題例題1：下列溶液凝固點(diǎn)的高低順序：下列溶液凝固點(diǎn)的高低順序： 0.1mol0.1mol. .kgkg-1 -1糖的水溶液 糖的水溶液; ; 0.1mol0.1mol

3、. .kgkg-1 -1醋酸的水溶液； 醋酸的水溶液； 0.1mol0.1mol. .kgkg-1 -1氯化鈉的水溶液； 氯化鈉的水溶液； 2021-6-2114 5 5、 應(yīng)用應(yīng)用 1 1）. .通過(guò)溶液的通過(guò)溶液的P P、 T Tbp bp、 T Tfpfp、:測(cè)定高分子化 測(cè)定高分子化 合物的分子量合物的分子量; ; 2 2）. .應(yīng)用凝固點(diǎn)下降原理應(yīng)用凝固點(diǎn)下降原理: :汽車水箱防凍劑汽車水箱防凍劑; ;北北 方冬季消雪劑方冬季消雪劑( (除雪劑除雪劑) ) 3 3）. .金屬加工過(guò)程金屬加工過(guò)程: :熱處理、鹽浴（防止金屬熱處理、鹽浴（防止金屬 氧化脫碳）氧化脫碳）; ; 4 4）.

4、 .利用滲透壓原理在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用利用滲透壓原理在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用: :靜脈注靜脈注 射、等滲溶液射、等滲溶液; ; 5 5）. .利用反滲透原理利用反滲透原理: :溶液的濃縮、海水淡化、溶液的濃縮、海水淡化、 水處理。水處理。 2021-6-2115 第二節(jié)第二節(jié) 酸和堿在水溶液中酸和堿在水溶液中 的解離平衡的解離平衡 2021-6-2116 9-2-1 酸堿理論酸堿理論 酸堿電離理論酸堿電離理論 阿侖尼烏斯酸堿理論認(rèn)為：阿侖尼烏斯酸堿理論認(rèn)為： 酸酸是在水溶液中產(chǎn)生的陽(yáng)離子只是是在水溶液中產(chǎn)生的陽(yáng)離子只是H+的的 化合物；化合物； 堿堿是在水溶液中產(chǎn)生的陰離子只是是在水溶液中產(chǎn)生的陰離子只是OH

5、- - 的化合物；的化合物； 酸堿的相對(duì)強(qiáng)弱可根據(jù)在水溶液中解離酸堿的相對(duì)強(qiáng)弱可根據(jù)在水溶液中解離 的的H+和和OH- -程度來(lái)衡量程度來(lái)衡量 2021-6-2117 阿侖尼烏斯阿侖尼烏斯 酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是 H H+ + + OH + OH- - = H = H2 2O O （2 2）優(yōu)缺點(diǎn)：）優(yōu)缺點(diǎn)： ArrheniusArrhenius電離理論簡(jiǎn)單，電離理論簡(jiǎn)單， 是第一個(gè)電解質(zhì)溶液理論，對(duì)溶是第一個(gè)電解質(zhì)溶液理論，對(duì)溶 液理論的發(fā)展具有重要作用；液理論的發(fā)展具有重要作用； 缺點(diǎn)是把酸堿的概念局限于缺點(diǎn)是把酸堿的概念局限于 水溶液系統(tǒng)內(nèi)，難于解釋非水系水溶液系統(tǒng)內(nèi)，難于解釋

6、非水系 統(tǒng)進(jìn)行的反應(yīng)。例如，統(tǒng)進(jìn)行的反應(yīng)。例如， NHNH3 3與與 HClHCl在氣相或者在苯中在氣相或者在苯中 反應(yīng)也生成反應(yīng)也生成NHNH4 4ClCl，電離理論就不，電離理論就不 能解釋。能解釋。 2021-6-2118 (1923(1923年，丹麥年，丹麥J.N.BrJ.N.Brnstednsted 和英國(guó)和英國(guó)LowryLowry提出提出) ) 布朗斯特布朗斯特 酸堿的質(zhì)子理論酸堿的質(zhì)子理論 （1）要點(diǎn)）要點(diǎn) 酸酸：任何能給出質(zhì)子（：任何能給出質(zhì)子（H+） 的物質(zhì)（分子或離子）的物質(zhì)（分子或離子） 堿堿：任何能接受質(zhì)子的物質(zhì)：任何能接受質(zhì)子的物質(zhì) （分子或離子）（分子或離子） 20

7、21-6-2119 酸酸 H+ + 堿堿 例：例：HAc的共軛堿是的共軛堿是Ac ， ， Ac 的共軛酸是 的共軛酸是HAc， HAc和和Ac 為一對(duì)共軛酸堿。 為一對(duì)共軛酸堿。 兩性物質(zhì)兩性物質(zhì)：既能給出質(zhì)子，又能接受質(zhì)子的。：既能給出質(zhì)子，又能接受質(zhì)子的。 等。 如： HS,OH,HCO ,)OFe(OH)(H ,HSO 2 3 2 52 4 422 2 52 2 52 3 62 2333 34 3 4 2 4 2 4 42 O)(HFe(OH)H O)Fe(OH)(H O)Fe(OH)(HH O)Fe(H NHCHH NHCH NHH NH POH HPO HPOH POH AcH HA

8、c 2021-6-2120 （2 2）質(zhì)子理論的特點(diǎn)）質(zhì)子理論的特點(diǎn) 該定義不涉及發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移的環(huán)該定義不涉及發(fā)生質(zhì)子轉(zhuǎn)移的環(huán) 境，故而在氣相和任何溶劑中均通用境，故而在氣相和任何溶劑中均通用. . 質(zhì)子理論中無(wú)鹽的概念，電離理質(zhì)子理論中無(wú)鹽的概念，電離理 論中的鹽，在質(zhì)子理論中都是離子酸或論中的鹽，在質(zhì)子理論中都是離子酸或 離子堿，如離子堿，如NHNH4 4ClCl中的中的NHNH4 4+ +是離子酸，是離子酸， ClCl 是離子堿 是離子堿. . 得失質(zhì)子的物質(zhì)組成共軛酸堿對(duì)得失質(zhì)子的物質(zhì)組成共軛酸堿對(duì) HB = HHB = H+ + + B + B- - 酸質(zhì)子 酸質(zhì)子+ +共軛堿共軛堿

9、 2021-6-2121 酸堿可以是分子、陰離子、陽(yáng)離子，酸堿可以是分子、陰離子、陽(yáng)離子， 如如Ac 是離子堿， 是離子堿， 是離子酸；是離子酸； 4 NH （2） 酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)：酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)： 兩個(gè)共軛酸堿對(duì)之間的質(zhì)子傳遞。兩個(gè)共軛酸堿對(duì)之間的質(zhì)子傳遞。 (1) (2) (2) ) 1 ( Cl NH NH HCl 43 堿酸堿酸 H H+ + 2021-6-2122 422 2 52 2 52 3 62 2333 34 3 4 2 4 2 4 42 O)(HFe(OH)H O)Fe(OH)(H O)Fe(OH)(HH O)Fe(H NHCHH NHCH NHH NH POH HPO H

10、POH POH AcH HAc 酸 H+ +堿 2021-6-2123 例：例： 指出：指出： 242 )()(OHOHAl共軛堿和共軛酸共軛堿和共軛酸 共軛酸：共軛酸： 共軛堿：共軛堿： 解：解： 2 252 )()(OHOHAl 332 )()(OHOHAl 2021-6-2124 19231923年，年，LewisLewis提出提出 （1 1）理論要點(diǎn)：）理論要點(diǎn)： 凡可以接受凡可以接受電子對(duì)電子對(duì)的分子、原子團(tuán)、離子為酸的分子、原子團(tuán)、離子為酸 （electron pair acceptorelectron pair acceptor）；）； 凡可以給凡可以給出電子對(duì)出電子對(duì)的物質(zhì)為堿

11、（的物質(zhì)為堿（electron electron pair donorpair donor）。）。 酸堿電子理論酸堿電子理論 2021-6-2125 9-2-2 水的解離反應(yīng)和溶液的酸堿性水的解離反應(yīng)和溶液的酸堿性 水的解離反應(yīng)水的解離反應(yīng) 純水或稀溶液中純水或稀溶液中 H2O(l) H+(aq) + OH- -(aq) c(H+)/c c(OH- -)/c =Kw Kw水的離子積水的離子積 Kw(298.15K)=1.010-14 -14 Kw與溫度有關(guān)。與溫度有關(guān)。 2021-6-2126 溶液的酸堿性和溶液的酸堿性和pH 溶液的酸堿性溶液的酸堿性 7=71.010-71.010-71.0

12、10-7 c(OH- -)/molL-1 1.010-7 c(H+)/molL-1 堿性堿性中性中性酸性酸性溶液酸堿性溶液酸堿性 c(H+)/c c(OH- -)/c =Kw pH=-lg c(H+)/c pOH=-lg c(OH- -)/c pH=pKw-pOH=14-pOH 2021-6-2127 例例 0.10 molL-1HAc溶液中溶液中, c(H+)=1.3410-3molL-1 pH=-lgc(H+)/c =-lg1.3410-3=2.87 例例2 0.10 molL-1NH3H2O溶液中溶液中, c(OH- -)=1.3210-3molL-1 pH=14-pOH=14-lgc(

13、OH- -)/c =14-lg(1.3210-3)=11.12 pH值越大，溶液酸性越弱，堿性越強(qiáng)。值越大，溶液酸性越弱，堿性越強(qiáng)。 2021-6-2128 酸堿指示劑酸堿指示劑 能在一定能在一定pH范圍內(nèi)保持一定顏色的某些范圍內(nèi)保持一定顏色的某些 有機(jī)弱酸或弱堿。有機(jī)弱酸或弱堿。 甲基橙甲基橙 紅紅 橙橙 黃黃 3.1 4.4 石蕊石蕊 紅紅 5.0 紫紫 8.0 藍(lán)藍(lán) 酚酞酚酞 無(wú)色無(wú)色 粉紅粉紅 紅紅 8.0 10.0 pH試紙?jiān)诓煌脑嚰堅(jiān)诓煌膒H溶液中顯不同的顏色溶液中顯不同的顏色 2021-6-2129 9-2-3 解離平衡和解離常數(shù)解離平衡和解離常數(shù) 一元弱酸一元弱酸 HA(a

14、q) H+(aq) + A- -(aq) 弱電解質(zhì)在水溶液中部分解離，存在解離平衡。弱電解質(zhì)在水溶液中部分解離，存在解離平衡。 c(H+)/c c(A- -)/c c(HA)/c Ki (HA)= c(H+)c(A- -) c(HA) 簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)化為 Ki (HA)= 解離平衡解離平衡 Ki 標(biāo)準(zhǔn)解離常數(shù)標(biāo)準(zhǔn)解離常數(shù) Ka 、Kb分別表示弱酸、弱堿標(biāo)準(zhǔn)解分別表示弱酸、弱堿標(biāo)準(zhǔn)解 離常數(shù)離常數(shù) 2021-6-2130 Ki 越小越小,弱電解質(zhì)解離越困難，電解質(zhì)越弱。弱電解質(zhì)解離越困難，電解質(zhì)越弱。 弱電解質(zhì)：一般弱電解質(zhì)：一般 Ki 10-4 中強(qiáng)電解質(zhì)：中強(qiáng)電解質(zhì)： Ki =10-210-3 解

15、離常數(shù)解離常數(shù) Ki 可表示弱電解質(zhì)可表示弱電解質(zhì)解離程度大小解離程度大小。 Ki 與與濃度無(wú)關(guān)濃度無(wú)關(guān)，與，與溫度有關(guān)溫度有關(guān)。 由于溫度對(duì)由于溫度對(duì)Ki 影響不大，一般可不考慮影響不大，一般可不考慮 其影響。其影響。 2021-6-2131 9-2-4 解離度和稀釋定律解離度和稀釋定律 解離度解離度 解離部分弱電解質(zhì)濃度解離部分弱電解質(zhì)濃度 未解離前弱電解質(zhì)濃度未解離前弱電解質(zhì)濃度 解離度解離度() 100% 解離度可解離度可表示弱電解質(zhì)解離程度的大小表示弱電解質(zhì)解離程度的大小 在溫度、濃度相同條件下在溫度、濃度相同條件下, 越小，電解質(zhì)越弱。越小，電解質(zhì)越弱。 2021-6-2132 稀

16、釋定律稀釋定律 一元弱酸一元弱酸 HA(aq) H+(aq) + A- -(aq) c(H+) c(HA) c(H+)/c c(A- -)/c c(HA)/c Ka (HA)= =( ) 2 c 1- c Ki ( )2 c c Ki c/c 若若很小時(shí)很小時(shí), 1-1 Ki 與與都能說(shuō)明弱電解質(zhì)的解離程度；都能說(shuō)明弱電解質(zhì)的解離程度； 但但與與c有關(guān)，有關(guān)，Ki 與與c無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。 2021-6-2133 9-2-5 弱酸或弱堿溶液中離子濃度計(jì)算弱酸或弱堿溶液中離子濃度計(jì)算 若若Ki Kw , c(molL-1)不很小不很小,可忽略水的解離可忽略水的解離。 一元弱酸溶液中一元弱酸溶液中c(H

17、+)的計(jì)算的計(jì)算 一元弱電解質(zhì)溶液中離子濃度的計(jì)算一元弱電解質(zhì)溶液中離子濃度的計(jì)算 一元弱酸一元弱酸 HA H+ + A- - 若若很小時(shí)很小時(shí), c(H+) c, c-c(H+)c Ka c(H+)/c 2 c2(H+) c- c(H+)/c cc c(H+) (cc )Ka pH= -lg = pKa + p( ) c(H+) 1 c c 2 c 2021-6-2134 9-2-5 弱酸或弱堿溶液中離子濃度計(jì)算弱酸或弱堿溶液中離子濃度計(jì)算 一元弱堿溶液中一元弱堿溶液中c(H+)的計(jì)算的計(jì)算 c(OH- -) c pOH= -lg 一元弱堿一元弱堿 BOH B+ + OH- - 同理同理 c

18、(OH- -)(cc )Kb c(OH- -) c pH=14lg 2021-6-2135 例例 計(jì)算計(jì)算0.100molL-1氨水溶液中的氨水溶液中的 c(OH- -)、pH和氨水的解離度。和氨水的解離度。 解：解： NH3H2O NH4+ + OH- - 平衡濃度平衡濃度/(molL-1) 0.100-x x x c(NH4+)/c c(OH- -)/c xx c(BOH)/c 0.100-x Kb= = =1.810-5 0.100-xx 則則 x=1.3410-3 c(OH- -)=1.34 10-3 molL-1 Kw 1.010-14 c(OH- -) 1.3410-3 c(H+

19、+)= = molL-1=7.5 10-12 molL-1 2021-6-2136 例例 計(jì)算計(jì)算0.100molL-1氨水溶液中的氨水溶液中的 c(OH- -)、pH和氨水的解離度。和氨水的解離度。 解：解： NH3H2O NH4+OH- - 平衡濃度平衡濃度/(molL-1) 0.100-x x x 則則 x=1.3410-3 c(OH- -)=1.34 10-3 molL-1 Kw 1.010-14 c(OH- -) 1.3410-3 c(H+ +)= = molL-1=7.5 10-12 molL-1 pH=-lg(7.510-12)=11.12 c 1.3410-3 c 0.100

20、= 100%= 100%=1.34% 2021-6-2137 9-2-6 多元弱酸的分步解離多元弱酸的分步解離 多元弱酸在水溶液中多元弱酸在水溶液中分步解離分步解離 如如 H2S H+ + HS- - HS- - H+ + S2-2- Ka(1)= =9.110-8 c(H+)/c c(HS- -)/c c(H2S)/c Ka(2)= =1.110-12 c(H+)/c c(S2- 2-)/c c(HS- -)/c H2S溶液中的溶液中的c(H+)主要決定于第一步解主要決定于第一步解 離的離的H+，即，即 c(H+) c(HS- -) 多元弱酸的強(qiáng)弱主要取決于多元弱酸的強(qiáng)弱主要取決于Ki(1)

21、 2021-6-2138 例例 已知常溫、常壓下已知常溫、常壓下H2S的溶解度為的溶解度為 0.10molL-1，計(jì)算，計(jì)算H2S飽和溶液中飽和溶液中c(H+)、 c(S2-)、 c (OH-)、pH值和值和H2S的解離度。的解離度。 2021-6-2139 解：在解：在H2S水溶液中同時(shí)存在著下列平衡：水溶液中同時(shí)存在著下列平衡： H2S H+ + HS- ，K1=1.110-7 （1） HS- H+ + S2- ，K2=1.310-13 （2） 由于由于H2S的的K1K2，可忽略第二步電離，可忽略第二步電離， 只考慮只考慮H2S的第一步電離。的第一步電離。 2021-6-2140 (1)

22、設(shè)平衡溶液中設(shè)平衡溶液中c(H+)為為x mol/L H2S H+ + HS- 始態(tài)濃度始態(tài)濃度(mol/L) 0.1 0 0 平衡濃度平衡濃度(mol/L) 0.1- x x x 因?yàn)橐驗(yàn)閏/ K1=0.1/1.110-7500， 所以所以0.1- x0.1 故，故， x =1.110-4mol/L c(H+)=1.110-4mol/L 2021-6-2141 (2)溶液中溶液中S2-是由是由H2S第二步電離產(chǎn)生第二步電離產(chǎn)生 的，根據(jù)的，根據(jù)H2S的第二步電離平衡：的第二步電離平衡： 那么那么 又因?yàn)橛忠驗(yàn)镵1K2，故，故c(HS-)c(H+) 所以所以 )( )()( 2 2 HSc S

23、cHc K )( )( )(2 2 Hc HSc KSc LmolKSc/103 . 1)( 13 2 2 2021-6-2142 另解：利用多重平衡規(guī)則，也另解：利用多重平衡規(guī)則，也 可求出溶液中可求出溶液中S2-的濃度。的濃度。 （1）+（2）：）： H2S 2H+ + S2- ， K= K1 K2=1.410-20 20 22 2 22 104 . 1 1 . 0 )()( )( )()( ScHc SHc ScHc K Lmol Hc Sc/102 . 1 )101 . 1 ( 104 . 1 )( 104 . 1 )( 13 24 21 2 21 2 2021-6-2143 （3 3

24、） (4)(4) )()( OHcHcwK Lmol Hc K OHc w /1009. 9 101 . 1 100 . 1 )( )( 11 4 14 %11. 0%100 1 . 0 101 . 1 %100 )( 4 c Hc 2021-6-2144 9-2-6 解離平衡的移動(dòng)同離子效應(yīng)解離平衡的移動(dòng)同離子效應(yīng) 在弱電解質(zhì)溶液中，加入含有相同離子在弱電解質(zhì)溶液中，加入含有相同離子 的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，使弱電解質(zhì)解離度降的易溶強(qiáng)電解質(zhì)，使弱電解質(zhì)解離度降 低的現(xiàn)象。低的現(xiàn)象。 如如 HAc H+ + Ac- - NaAc Na+ + Ac- - 平衡向左移動(dòng)平衡向左移動(dòng) 2021-6-2145

25、 鹽效應(yīng)鹽效應(yīng) 鹽效應(yīng)：在弱電解質(zhì)溶液中，若加入易溶強(qiáng)電解質(zhì)時(shí)，鹽效應(yīng)：在弱電解質(zhì)溶液中，若加入易溶強(qiáng)電解質(zhì)時(shí)， 該弱電解質(zhì)的電離度將有所增大。該弱電解質(zhì)的電離度將有所增大。 加入 NaCl(s) Cl-(aq) + Na+(aq) 則：離子氛濃度增加，平衡右移，解離度增大。則：離子氛濃度增加，平衡右移，解離度增大。 如： HAc H+ + Ac- 2021-6-2146 例例 在在0.100molL-1NH3H2O溶液中，加入溶液中，加入 固體固體NH4Cl，使其濃度為，使其濃度為0.100molL-1，計(jì)，計(jì) 算溶液中算溶液中c(H+)、NH3H2O的解離度。的解離度。 解：解： NH3H

26、2O NH4+ + OH- - 平衡濃度平衡濃度/(molL-1) 0.100-x 0.100+x x x=1.810-5 c(OH- -)=1.810-5 molL-1 Kb= =1.810-5 x(0.100+x) 0.100-x 0.100 x 0.100 =1.810-5 因?yàn)橐驗(yàn)?(c/c )/Kb=0.100/(1.810-5)500 所以所以 0.100-x0.100, 0.100+x0.100 2021-6-2147 解：解： NH3H2O NH4+ + OH- - 平衡濃度平衡濃度/(molL-1) 0.100-x 0.100+x x c(OH- -)=1.810-5 mol

27、L-1 1.010-14 1.810-5 c(H+) = =5.610-10 molL-1 1.810-5 0.100 = 100%=0.018% 未加未加NH4Cl的的0.100molL-1NH3H2O溶液溶液 1.34%,即即由于同離子效應(yīng)，使由于同離子效應(yīng)，使降低降低。 利用同離子效應(yīng)利用同離子效應(yīng): 可調(diào)節(jié)溶液的酸堿性可調(diào)節(jié)溶液的酸堿性; 控制弱酸溶液中酸根離子濃度，控制弱酸溶液中酸根離子濃度， 達(dá)到離子分離、提純的目的。達(dá)到離子分離、提純的目的。 2021-6-2148 9-2-7 緩沖溶液緩沖溶液 50mLHAcNaAc (c(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1) pH

28、 = 4.74 緩沖溶液的概念緩沖溶液的概念 加入加入1滴滴(0.05ml) 1molL-1 HCl 加入加入1滴滴(0.05ml) 1molL-1 NaOH 實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)： 50ml純水純水pH = 7 pH = 3 pH = 11 pH = 4.73 pH = 4.75 2021-6-2149 9-2-7 緩沖溶液緩沖溶液 緩沖作用：能使溶液緩沖作用：能使溶液pH值基本保持不變的值基本保持不變的 作用。作用。 緩沖溶液：具有緩沖作用的溶液。緩沖溶液：具有緩沖作用的溶液。 緩沖作用原理：如緩沖作用原理：如 HAc+NaAc混合液混合液 HAc H+ + Ac- - 大量大量 極小量極小量 大量

29、大量 外加適量酸外加適量酸(H )，平衡向左移動(dòng) ，平衡向左移動(dòng) 外加適量堿外加適量堿(OH- -)，平衡向右移動(dòng)，平衡向右移動(dòng) NaAc:抵消抵消H+物質(zhì)；物質(zhì)；HAc：抵消：抵消OH- -物質(zhì)。物質(zhì)。 2021-6-2150 緩沖溶液的組成緩沖溶液的組成 (1)弱酸及其鹽：弱酸及其鹽：Ka在在10-4以下均可以下均可. 如：如：HAc-NaAc (2)弱堿及其鹽：弱堿及其鹽：Kb在在10-4以下均可以下均可 如：如：NH3H2O- NH4Cl (3)不同酸度的酸式鹽：不同酸度的酸式鹽： 如：如： NaH2PO4- Na2HPO4 (4)多元酸正鹽及其酸式鹽：多元酸正鹽及其酸式鹽： 如：如：

30、 Na2CO3- NaHCO3 2021-6-2151 常見的緩沖溶液常見的緩沖溶液 如弱酸與弱酸鹽、弱堿與弱堿鹽等混合液，如弱酸與弱酸鹽、弱堿與弱堿鹽等混合液， 多元弱酸組成的兩種不同酸度的鹽混合液。多元弱酸組成的兩種不同酸度的鹽混合液。 緩沖溶液緩沖溶液pKipH值范圍值范圍 HAc-NaAc4.763.65.6 NH3H2O-NH4Cl4.768.310.3 NaHCO3-Na2CO310.339.211.0 KH2PO4-K2HPO47.205.98.0 H3BO3-Na2B4O79.27.29.2 2021-6-2152 4 緩沖溶液緩沖溶液pH值的計(jì)算值的計(jì)算 a 弱酸弱酸鹽：HA

31、cNaAc，H2CO3NaHCO3 HA H+ + A 初始濃度初始濃度 ca 0 cs 平衡濃度平衡濃度 ca x x cs + x 若若 不太大（不太大（10-4），則），則 x 很小，很小， ca x ca cs + x cs a K )10 ( lg ppH )H( 4 a s a a s a a a a s K c c K c c KcK c cx 2021-6-2153 b 弱堿 弱堿鹽 NH3 H2O NH4Cl )10 ( lgp14pH lgppOH )OH( 4 b s b b s b b s b b K c c K c c K c c Kc 2021-6-2154 結(jié)論：

32、結(jié)論： 緩沖溶液的緩沖溶液的pHpH值主要是由值主要是由 或或 決定的，決定的， 緩沖溶液的緩沖能力是有限的；緩沖溶液的緩沖能力是有限的； 緩沖能力與緩沖中各組分的濃度有關(guān)，緩沖能力與緩沖中各組分的濃度有關(guān)，c ca a ( (c cb b) )及及 c cs s較較 小時(shí)，都會(huì)使溶液?jiǎn)适Ь彌_能力。小時(shí)，都會(huì)使溶液?jiǎn)适Ь彌_能力。 p a K p14 b K 有關(guān)；或還與 s b s a c c c c 。時(shí)，緩沖能力大接近或 1 s b s a c c c c 2021-6-2155 例題例題 若在若在 50.00ml 0.150molL-1 NH3 (aq)和和 0.200 molL-1 N

33、H4Cl組成的緩沖溶液中，加入組成的緩沖溶液中，加入 0.100ml 1.00 molL-1的的HCl ，求加入，求加入HCl前后溶液前后溶液 的的pH值各為多少？值各為多少？ 14. 9 )12. 0(26. 9 200. 0 150. 0 lg)108 . 1lg(14 lg p14pH 5 s b b c c K 解：加入解：加入 HCl 前前 2021-6-2156 加入加入 HCl 后后 1 .50 1 .10 )NH( 1 .50 40. 7 )NH( 4 3 cc 11. 9 1 .10 40. 7 lg26. 9pH 10.1 0 7.40 10.0 100. 0 7.50 5

34、0.000.200 1.000.100 0.15050.00 ClNH HCl NH 43 反應(yīng)前 n / mol 反應(yīng)后 n / mol 2021-6-2157 例例：欲配制：欲配制250mlpH250mlpH值為值為5.005.00的緩沖溶液，問(wèn)的緩沖溶液，問(wèn) 在在12ml 6.00mol/L12ml 6.00mol/L的的HAcHAc溶液中應(yīng)加入固體溶液中應(yīng)加入固體 NaAc.3HNaAc.3H2 2O O多少克？多少克？ 解：解： cNaAcc cHAcc HAcpK cc cc pKpHaa / )( / )( lg)( / )( / )( lg 弱酸鹽 弱酸 cNaAcc/ )(

35、00. 6 250 0 .12 lg76. 400. 5 2021-6-2158 lg =1.699， c(NaAc)=0.500mol/L 應(yīng)加入應(yīng)加入NaAc.3H2O質(zhì)量為：質(zhì)量為： 即，即， gmolgLmol L 0 .17.136.500. 0 1000 250 11 cNaAcc/ )( 2021-6-2159 5 緩沖溶液的選擇和配制緩沖溶液的選擇和配制 原則：原則： 所選擇的緩沖溶液，除了參與和所選擇的緩沖溶液，除了參與和 H+或或 OH 有關(guān)的反應(yīng)以外，不能與反應(yīng)體系中的其它物質(zhì)有關(guān)的反應(yīng)以外，不能與反應(yīng)體系中的其它物質(zhì) 發(fā)生副反應(yīng)；發(fā)生副反應(yīng)； 2021-6-2160 欲

36、配制的緩沖欲配制的緩沖 溶液的溶液的 pH 值值 35.12p PONa-HPONa 12pH 33.10p CONa-NaHCO 10pH 26. 9p14 ClNH- OHNH 9pH 21. 7p HPONa -PONaH 7pH 74. 4p NaAc - HAc 5pH a,34342 a,2323 b423 a,14242 a K K K K K 應(yīng)選擇的緩沖組分應(yīng)選擇的緩沖組分 或或 盡可能接近所需的盡可能接近所需的pH值；值； p14 p ba KK 2021-6-2161 例：欲配制PH=5的緩沖溶液： （1） HCOOH-HCOONa Ka=1.810-4 （2） HAc-

37、NaAc Ka=1.810-5 選哪一種？ 解：（1）pH=Pka=3.74 (2) pH=Pka=4.74 故：選后一種。 2021-6-2162 例：某化驗(yàn)室需配制例：某化驗(yàn)室需配制pH=8.5的緩沖溶液，應(yīng)在的緩沖溶液，應(yīng)在1升升 1mol/L的的NH3H2O中加入多少克的中加入多少克的NH4Cl.(忽略忽略 體積的變化體積的變化) 2021-6-2163 解：解： 5 8.55.53.16 10pHpOHOHmol l bb bsb s 5 6 (OH ) (OH ) 1 1.8 105.7 3.16 10 5.7 53.5305 cc cKcK cc mol l mg 2021-6-

38、2164 課后作業(yè)：課后作業(yè)： 1、已知氨水溶液的濃度為、已知氨水溶液的濃度為0.20mol.L-1。 （1）求該溶液中的）求該溶液中的OH-的濃度、的濃度、pH和氨的解和氨的解 離度。離度。 （2）在上述溶液中加入）在上述溶液中加入NH4Cl晶體，使其溶晶體，使其溶 解后解后NH4Cl的濃度為的濃度為0.20mol.L-1。求所得溶液。求所得溶液 的的OH-的濃度、的濃度、pH和氨的解離度。和氨的解離度。 2021-6-2165 1、在、在1.0L0.10 mol.L-1氨水溶液中，應(yīng)加入多氨水溶液中，應(yīng)加入多 少克少克NH4Cl固體，才能使溶液的固體，才能使溶液的pH等于等于9.00 （忽

39、略固體的加入對(duì)溶液體積的影響）（忽略固體的加入對(duì)溶液體積的影響）。 課后作業(yè)：課后作業(yè)： 2、現(xiàn)有、現(xiàn)有1.0L由由HF和和F-組成的緩沖溶液。試計(jì)算：組成的緩沖溶液。試計(jì)算： （1）當(dāng)該緩沖溶液中含有）當(dāng)該緩沖溶液中含有0.10mol HF和和 0.30molNaF時(shí)，其時(shí)，其pH等于多少？等于多少？ （2）往（）往（1）緩沖溶液中加入）緩沖溶液中加入0.40gNaOH（s），）， 并使其完全溶解并使其完全溶解（設(shè)溶解后溶液的總體積仍為（設(shè)溶解后溶液的總體積仍為1.0L）， 問(wèn)該溶液的問(wèn)該溶液的pH等于多少？等于多少？ 2021-6-2166 9-3配離子的解離平衡配離子的解離平衡 1 不穩(wěn)

40、定常數(shù)和穩(wěn)定常數(shù)不穩(wěn)定常數(shù)和穩(wěn)定常數(shù) Cu(NH3)42+ + S2+CuS + 4NH3 說(shuō)明：說(shuō)明： Cu(NH3)42+ Cu2+ + 4NH3 平衡常數(shù)：平衡常數(shù)： 2 43 3 2 )( )( 4 )( NHCu NH Cu C CC K不穩(wěn) 2021-6-2167 2 累積穩(wěn)定常數(shù)累積穩(wěn)定常數(shù) )( 4 )( )( 3 2 2 43 NH Cu NHCu CC C K 穩(wěn) 不穩(wěn) 穩(wěn) K K 1 對(duì)于：對(duì)于： Cu2+ + 4NH3 Cu(NH3)42+ n KKKKK 穩(wěn)穩(wěn)穩(wěn)穩(wěn)穩(wěn)穩(wěn)（總） 4321 2021-6-2168 3. 影響配離子平衡的因素影響配離子平衡的因素 1). 酸度

41、的影響酸度的影響 3 3 6 ()()6()FeFaqFeaqFaq HFHF 2). 沉淀生成的影響沉淀生成的影響 Cu(NH3)42+ + S2+CuS + 4NH3 Cu(NH3)42+ Cu2+ + 4NH3 2021-6-2169 3). 氧化還原反應(yīng)的影響氧化還原反應(yīng)的影響 2 ()()()2()Ag CNaqAgaqCNaq 4). 配離子之間轉(zhuǎn)化的影響配離子之間轉(zhuǎn)化的影響 3223 ()()2()() ()2Ag NHaqCNaqAg CNaqNH Zn + 2Ag+ Zn2+ + 2Ag 2021-6-2170 例：計(jì)算在例：計(jì)算在0.1mol/L的的Cu(NH3)4 SO4

42、中，中，Cu2+ 和和NH3的濃度？的濃度？ 已知：已知：K穩(wěn)（ 穩(wěn)（ Cu(NH3)42+ ）=2.09 1013 4 配離子穩(wěn)定常數(shù)的應(yīng)用配離子穩(wěn)定常數(shù)的應(yīng)用 Cu2+ + 4NH3 Cu(NH3)42+ 解：解： 平衡平衡 4x x0.1-x 175 4 13 1089. 1 )4( )1 . 0( 1009. 2 x xx x 14 105 . 4 Lmolx 0 2021-6-2171 例：在例：在1ml的的0.04mol/L的的AgNO3溶液中，加入溶液中，加入1ml 的的2.0mol/l的的NH3H2O溶液。溶液。 求：求：(1)生成生成Ag(NH3)2 +后各組分的濃度？后各組

43、分的濃度？ (2)在在(1)中加入中加入0.01 mol/L的的NaCl，是否生成沉，是否生成沉 淀？淀？ 已知：已知：K穩(wěn) 穩(wěn)Ag(NH3)2 + =1.7 107 Ksp(AgCl)=1.77 10-10 2021-6-2172 解：解： 起始：起始： C(Ag+)=0.02mol/L , C(NH3)=1.0mol/L 2NH3 + Ag+ Ag(NH3)42+ 起始：起始： 轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化： 平衡：平衡： 1.0 0.02 0 2(0.02-x) (0.02-x) 1-2(0.02-x) x (0.02-x) )02. 0(21 02. 0 )( )( )( 3 23 xx x CC C

44、K Ag NH NHAg 穩(wěn) 7 2 107 . 1 )96. 0( 02. 0 x 2021-6-2173 (2)J=C(Ag+) C(Cl-) =1.2810-7 10-2Ksp 17 1028. 1 lmolx 17 1 3 1028. 1)( 96. 0)( lmolAgC lmolNHC 故：有沉淀生成。 2021-6-2174 解：解： 例：求例：求25oC時(shí)，時(shí)，1L6.0mol/L的的NH3H2O溶液中可溶液中可 溶解多少摩爾的溶解多少摩爾的AgCl? 淀？已知：淀？已知：K0穩(wěn) 穩(wěn)Ag(NH3)2 + =1.12 107 K0sp(AgCl)=1.77 10-10 AgCl

45、+ 2NH3 Ag(NH3)22+ + Cl- )( )( 3 2 )()( )( 23 Ag AgClNHAg C C NHC CC K 3 1098. 1 1006. 3 KKKsp穩(wěn) 2021-6-2175 (2) 可溶解的可溶解的AgCl為為x摩爾摩爾 AgCl + 2NH3 Ag(NH3)42+ + Cl- 起始：起始： 轉(zhuǎn)化：轉(zhuǎn)化： 平衡：平衡： 6.0 0 0 2x 6.0-2x x x 3 2 2 1098. 1 )20 . 6( x x K 045. 0 )20 . 6( x x 1 247. 0 lmolx 2021-6-2176 ? ,中，加入 氨池電半 的 成 組 和

46、。在 1 1 /CuCuNHCu NH 213.32 NHCu /CuCu 22 4 3 3 2 4 3 2 L1.0mol L1.0mol CuCu10 0.337V Ec c K E 時(shí)， 水，當(dāng) ，例：已知 1 2 433 Lmol0 . 1NHCuNH cc C u 氨水氨水2 Cu 0 2021-6-2177 1 Lmol01 )Cu(NH 4NHCu )Cu(NH( )Cu( 1 )Cu(NH( )NH( )NH( 4 )Cu( )Cu(NH( 2 433 2 2 43 2 2 43 3 3 2 2 43 K c .c c K cc c 時(shí)當(dāng) 解： 0 0 2021-6-2178

47、0.0573V 10lg 2 V0592. 0 0.337V 1 lg 2 0592V. 0 lg 2 V0592. 0 Cu 2eCu 32.13 NHCu Cu /Cu Cu Cu /Cu Cu /Cu 2 2 4 3 2 2 2 2 K E cE E 0 0 0 2021-6-2179 10 10 1.84V )Co(NH/ )(Co(NH 11. 5 )(Co(NH 2 .35 )(Co(NH )/Co(Co 2 63 3 63 2 63 3 63 23 ？求 。 ， ，例：已知 E K K E 2021-6-2180 V0587. 0 10 10 0.0592Vl1.84V lgV0

48、592. 0 1 1 lg0592. 0 2 .35 11. 5 NHCo NHCo /CoCo NHCo NHCo /CoCo NH/CoNHCo 3 6 3 2 6 3 23 2 6 3 3 6 3 23 2 6 3 3 6 3 g K K E K K E E解： 2021-6-2181 作業(yè)： v一、一、 0.10gAgBr固體能否完全溶解于固體能否完全溶解于100ml 1.00mol.L-1氨氨 水中？水中？ v二、二、10ml 1.00mol.L-1CuSO4溶液與溶液與10ml 6.00mol.L-1 NH3H2O混合并達(dá)平衡，計(jì)算溶液混合并達(dá)平衡，計(jì)算溶液 中的中的Cu(NH3)

49、4 2+，Cu2+和和NH3H2O的濃度各的濃度各 是多少？若向此混合溶液中加入是多少？若向此混合溶液中加入0.01mol NaOH固體，問(wèn)能否有固體，問(wèn)能否有Cu(OH)2沉淀生成？沉淀生成？ 2021-6-2182 9-4難溶電解質(zhì)的多相離子平衡難溶電解質(zhì)的多相離子平衡 難溶電解質(zhì)：難溶電解質(zhì)： 溶解度溶解度s 0.01g/100g H2O 微溶電解質(zhì)：微溶電解質(zhì)： 溶解度溶解度s 0.1g0.01g / 100gH2O 易溶電解質(zhì)：易溶電解質(zhì)： 溶解度溶解度s 0.1g / 100g H2O 溶解度溶解度 2021-6-2183 2021-6-2184 9-4難溶電解質(zhì)的多相離子平衡難溶

50、電解質(zhì)的多相離子平衡 溶解平衡溶解平衡一定溫度下，溶解與沉淀速一定溫度下，溶解與沉淀速 率相等時(shí)，晶體和溶液中的相應(yīng)離子達(dá)到率相等時(shí)，晶體和溶液中的相應(yīng)離子達(dá)到 多相離子平衡，稱為溶解平衡。多相離子平衡，稱為溶解平衡。 溶度積常數(shù)溶度積常數(shù) 如：如： BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq) 溶解溶解 沉淀沉淀 Ksp(BaSO4)=c(Ba2+)/c c(SO42-)/c 2021-6-2185 AmBn(s) mAn+ + nBm- 溶解溶解 沉淀沉淀 一般難溶物一般難溶物 溶度積常數(shù)溶度積常數(shù) Ksp(AmBn)=c(An+)/c mc(Bm-)/c n 溶度積常數(shù)溶度

51、積常數(shù)(簡(jiǎn)稱溶度積簡(jiǎn)稱溶度積) 即在一定溫度下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液即在一定溫度下，難溶電解質(zhì)的飽和溶液 中，各組分離子濃度冪的乘積是一個(gè)常數(shù)。中，各組分離子濃度冪的乘積是一個(gè)常數(shù)。 Ksp 只與溫度有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)。只與溫度有關(guān)，與濃度無(wú)關(guān)。 2021-6-2186 (1) (1) 由溶度積求溶解由溶度積求溶解 度度 平衡平衡 1 Lmol/ i cnSmS mn nm A B (s) nA(aq)mB (aq) 3 sp32 sp22 sp mn sp 4 2 ABBA (2) AB (1) )m()n( K SSK KS SSK 型或 型 溶度積和溶解度的關(guān)系溶度積和溶解度的關(guān)系 202

52、1-6-2187 4 3 11 3 sp 107 . 1 4 108 . 1 4 K S 例例(1) 已知某溫度時(shí)已知某溫度時(shí)Mg(OH)2的的 11 sp 108 . 1 K 求：求：S 例例(2) 求：求：Mg(OH)2的在的在NaOH(0.01mol/L)中的中的S。 解：解： 2 )(OHMg OHMg2 2 起始濃度：起始濃度： 0.01 平衡濃度：平衡濃度： S0.01+S 0 2021-6-2188 間的關(guān)系與的）求例（ sp243 )(POCa3KS 5 sp 108 K S 7 22 108 . 1 01. 0)201. 0( s sssK sp 解： 2021-6-2189

53、 (2) 由溶解度求溶度積由溶解度求溶度積 例：例：25 時(shí)，每升時(shí)，每升Ag2CrO4飽和溶液中含有飽和溶液中含有 2.1610-2g的的Ag2CrO4， ，求其 求其溶度積。溶度積。 S 5- 2- 42 106.5 1331.18 102.16 )CrOC(Ag 解： 2021-6-2190 42CrO Ag 4 2CrOAg 1235 32 101 . 14)105 . 6( 4)2( sssK sp s2s 問(wèn)題問(wèn)題 ：是否可以說(shuō)：是否可以說(shuō)：Ksp越大，越大，S就越大？就越大？ 2021-6-2191 (1) 相同類型相同類型 大的大的 S 也大也大 減小減小 S 減小減小 (2)

54、 不同類型要通過(guò)計(jì)算不同類型要通過(guò)計(jì)算 結(jié)論：相同類型才有可比性 分子式溶度積溶解度/ AgBr AgI AgCl 5 105 . 6 1 Lmol 10 108 . 1 13 100 . 5 17 103 . 8 12 101 . 1 10 101 . 9 7 101 . 7 5 103 . 1 sp K AgClAgBrAgI sp K 2021-6-2192 注意：以上計(jì)算不適用于如下情況注意：以上計(jì)算不適用于如下情況 （1） 易水解的難溶電解質(zhì)。易水解的難溶電解質(zhì)。 （2）難溶弱電解質(zhì)及某些易于在溶液中以）難溶弱電解質(zhì)及某些易于在溶液中以 離子對(duì)等形式存在的難溶電解質(zhì)。離子對(duì)等形式存在

55、的難溶電解質(zhì)。 如：如：AB(s) AB(aq) A+ + B- 此時(shí)此時(shí) )()(ABKABCS sp 若忽略若忽略C(AB),計(jì)算誤差太大。計(jì)算誤差太大。 2021-6-2193 (1) J 過(guò)飽和溶液，沉淀析出。過(guò)飽和溶液，沉淀析出。 mn nm A B (s) nA(aq)mB (aq) )(B)A(J nmmn cc 溶度積規(guī)則溶度積規(guī)則 Ksp Ksp Ksp 2021-6-2194 （1） 同離子效應(yīng)同離子效應(yīng) （1） 同離子效應(yīng)同離子效應(yīng) 如：AgCl(s)Ag+ + Cl- 加入 NaCl(s) Na+ + Cl- 則：則：C(Cl-)增加，平衡左移，增加，平衡左移，S下降。

56、下降。 影響沉淀反應(yīng)的因素影響沉淀反應(yīng)的因素 2021-6-2195 例：求例：求 25時(shí)，時(shí)， PbSO4在在 0. 10 molL-1 Na2SO4溶液中的溶解度。溶液中的溶解度。 22 4 1 B 1 B PbSO4(s) Pb (aq)SO (aq) /(mol L ) 0 0.10 /(mol L ) 0 10 c c x .x 初始 平衡 17 172 4 1 78 8 sp Lmol101 . 1 Lmol101 . 1 CrOLmol010. 0 101 . 1101 . 10.1 10. 010. 0 101 . 1)10. 0( S S xx xx Kxx 純水中的溶解度為

57、： 中 很小 2021-6-2196 （2） pH 值對(duì)溶解度的影響值對(duì)溶解度的影響沉淀的酸溶解沉淀的酸溶解 1 1 難溶金屬氫氧化物難溶金屬氫氧化物 a. a. 溶于酸溶于酸 n n 2sp sp n n sp n n o sp n 5 M(OH) (s) M(aq)nOH (aq) HOHH O (OH ) (M) (OH ) (M) (OH ) 1.0 10 SSK K c c K c c K c 加酸，使 開始沉淀 沉淀完全 2021-6-2197 例：在含有例：在含有0.10molL-1 Fe3+和和 0.10molL-1 Ni2+的溶液中，欲除掉的溶液中，欲除掉Fe3+，Ni2+仍

58、留在溶液中，仍留在溶液中， 應(yīng)控制應(yīng)控制pH值為多少值為多少? 3.2 104.0 Fe(OH) 7.15 102.0 Ni(OH) pH pH 解 38 3 15 2 sp 沉淀完全開始沉淀：K 3.2 c(Fe3+)10-5 7.15 Ni2+開始沉淀 pH 可控制可控制 pH = 4 2021-6-2198 例：例：1mol/L的的CoSO4溶液中，含溶液中，含0.01mol/L 的的Fe3+,如何控制如何控制pH值值,使使Fe3+生成生成Fe(OH)3 而除去。而除去。 2021-6-2199 解：解： （1）開始生成）開始生成Fe(OH)3時(shí)的時(shí)的pH值：值： pOH=11.8 pH

59、=2.2 (強(qiáng)酸性強(qiáng)酸性) 3 3 )(/)( FeCKspOHC 12 106 . 1 2021-6-21100 （2）完全沉淀）完全沉淀Fe(OH)3時(shí)的時(shí)的pH值：值： pOH=10.5 pH=3.5 3 3 )(/)( FeCKspOHC 11 3538 106 . 1 10/104 2021-6-21101 （3）開始沉淀）開始沉淀Co(OH)3時(shí)的時(shí)的pH值：值： pOH=7.4 pH=6.6 3 ()/() sp C OHKC Fe 8 16 108 . 4 1/106 . 1 結(jié)論：只要控制結(jié)論：只要控制pH值在值在5左右，可完全除去左右，可完全除去Fe3+ 2021-6-21

60、102 例：在例：在0.01mol/L的的Co2+鹽溶液中含有鹽溶液中含有 少量的少量的 Cu2+雜質(zhì)，問(wèn)：應(yīng)用硫化物分雜質(zhì)，問(wèn)：應(yīng)用硫化物分 步沉淀法除去步沉淀法除去Cu2+的條件是什么？的條件是什么？ 2021-6-21103 解：解： （1）開始生成）開始生成CuS時(shí)的時(shí)的S2-濃度：濃度： Lmol CuC Ksp SC Cus /103 . 6 100 . 1 103 . 6 )( )( 31 5 36 2 )(2 2021-6-21104 （1）開始生成）開始生成CoS時(shí)的時(shí)的S2-濃度：濃度： ()2 2 21 20 () () 4.0 10 4.0 10/ 0.1 sp Cos