醫(yī)用基礎(chǔ)化學(xué)電解質(zhì)溶液ppt課件

1、第3章 電解質(zhì)溶液與離子平衡Electrolyte Solutions1、電解質(zhì)：溶于水中或熔融形狀下能導(dǎo)電的化合物。其水溶液稱為電解質(zhì)溶液。NaCl(s)Na+(aq) + Cl-(aq)H2O+第3章第3章2、分類：電解質(zhì)可分為兩類。、分類：電解質(zhì)可分為兩類。在水溶液中能完全離解成離子的化合物就是強(qiáng)電解在水溶液中能完全離解成離子的化合物就是強(qiáng)電解質(zhì)。例如質(zhì)。例如 Na+Cl- Na+ + Cl- (離子型化合物離子型化合物) HCl H+ Cl- (強(qiáng)極性分子強(qiáng)極性分子) 弱電解質(zhì)在水溶液中只能部分解離成離子的化合物。弱電解質(zhì)在水溶液中只能部分解離成離子的化合物。例如：例如： HAc H+

2、 + Ac-3、解離度：達(dá)解離平衡時(shí)，已解離的分子數(shù)和分、解離度：達(dá)解離平衡時(shí)，已解離的分子數(shù)和分子總數(shù)之比。單位為一，可以百分率表示。子總數(shù)之比。單位為一，可以百分率表示。原有分子總數(shù)已解離分子數(shù)通常0.1 molkg-1溶液中,強(qiáng)電解質(zhì)30%；弱電解質(zhì) 40010b61OH 5.68 100.107.5 10mol LKc6pH14pOH14 lg(7.5 10 )8.88 3.3 水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡及有關(guān)計(jì)算3.3 水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡及有關(guān)計(jì)算3. 多元酸堿溶液1多元弱酸多元弱酸的質(zhì)子傳送反響是分步進(jìn)展的。如二元酸H2CO3 +-33123H O HCO H CO aK+2-33

3、2-3H O CO HCO aKH2CO3 + H2O HCO3- + H3O+水的質(zhì)子自遞 H2O + H2O H3O+ + OH- Kw=H3O+OH-HCO3- + H2O CO32- + H3O+3.3 水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡及有關(guān)計(jì)算分析：1)當(dāng)Ka1ca20Kw，可忽略水的質(zhì)子自遞平衡.2)當(dāng)Ka1Ka2102時(shí)，當(dāng)作一元弱酸處置H+HCO3-3)假設(shè)caKa1400，那么H2CO3= c(H2CO3)-H+ c(H2CO3)123H (H CO )aK c+2-332-3H O CO HCO aK2-23CO aKA2-是第二步質(zhì)子傳送反響的產(chǎn)物，即3.3 水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡

4、及有關(guān)計(jì)算如磷酸溶液如磷酸溶液1)當(dāng)當(dāng)Ka1 Ka2 Ka3、Ka1/Ka2102時(shí)，可當(dāng)作時(shí)，可當(dāng)作一元弱酸處置求一元弱酸處置求H+。2)第二步質(zhì)子傳送平衡所得的共軛堿的濃度近似等第二步質(zhì)子傳送平衡所得的共軛堿的濃度近似等于于Ka2，如，如H3PO4溶液中溶液中HPO42- =Ka23)第二步及以后質(zhì)子傳送平衡所得共軛堿濃度很低第二步及以后質(zhì)子傳送平衡所得共軛堿濃度很低3.3 水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡及有關(guān)計(jì)算2多元弱堿溶液多元弱堿溶液如如CO32-、PO43-、S2-等，分步解離與多元弱酸相類等，分步解離與多元弱酸相類似：似：1)當(dāng)當(dāng)Kb1cb20Kw，可忽略水的質(zhì)子自遞平衡，可忽略水的質(zhì)子

5、自遞平衡.2)當(dāng)當(dāng)Kb1Kb2102時(shí)，按一元弱堿溶液計(jì)算時(shí)，按一元弱堿溶液計(jì)算3)假設(shè)假設(shè)cbKb1400，那么，那么HBBOHH2b2Kb1OH (B)K c22BHbKH2B是第二步質(zhì)子傳送反響的產(chǎn)物，即3.3 水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡及有關(guān)計(jì)算例 3-8 計(jì)算0.10 molL-1 Na2CO3溶液的pH和H2CO3 。解 知Kb1=1.7810-4，Kb2=2.410-8有Kb1/Kb2102，c/Kb1 400pOH=2.37 pH=11.62HCO3-OH-431bb1OH 0.10 1.78 104.2 10 (mol L )c K8123b223-3H CO OH H CO 2

6、.4 10 (mol L )HCO K3.3 水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡及有關(guān)計(jì)算4. 兩性物質(zhì)溶液的簡(jiǎn)化公式兩性物質(zhì)溶液的簡(jiǎn)化公式 (1)兩性陰離子溶液兩性陰離子溶液以以HCO3-為例，為例， 2a1aHKK )p(p21pHa2a1KKHCO3-+H2O H3O+CO32-HCO3-+H2O OH-+H2CO3當(dāng)cKa220Kw，且c20Ka1時(shí)， 兩性陰離子溶液的pH與濃度無(wú)關(guān)。3.3 水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡及有關(guān)計(jì)算例例 計(jì)算計(jì)算0.10 molL-1NaH2PO4溶液的溶液的pH。解解 因因cKa220Kw，且，且c20Ka14.68 )21. 7.162(21 )p(p21pHa2a1

7、KK )p(p21pHa2a1KK留意：H2PO4-溶液 )p(p21pHa3a2KKHPO42-溶液3.3 水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡及有關(guān)計(jì)算(2)由弱酸和弱堿組成的兩性物質(zhì)溶液由弱酸和弱堿組成的兩性物質(zhì)溶液以以NH4Ac為例，為例，(HAc)(NHHaa4KK NH4+ + H2O NH3 + H3O+ Ac- + H2O HAc + OH-21或 pH= pKa(NH4+)+pKa(HAc)當(dāng)cKa(NH4+)20Kw，且c20 Ka(HAc)時(shí)， 3.3 水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡及有關(guān)計(jì)算例例 計(jì)算計(jì)算0.10 molL-1NH4CN溶液的溶液的pH，知，知NH4+的的Ka為為5.5910

8、-10，HCN的的Ka為為6.1710-10。解解 由于由于cKa20Kw，且，且c20 Ka，故，故NH4CN溶液溶液的的pH為為23. 9 )21. 9.259(21 )p(p21pHaaKK小結(jié)：小結(jié)：1計(jì)算時(shí)首先判別酸堿計(jì)算時(shí)首先判別酸堿,找出大量存在的得失質(zhì)子的找出大量存在的得失質(zhì)子的物質(zhì)。物質(zhì)。2根據(jù)酸堿常數(shù)及濃度選擇計(jì)算式。根據(jù)酸堿常數(shù)及濃度選擇計(jì)算式。例：例：HCl溶液溶液 NaOH溶液溶液 NaAc溶液溶液 NH4Cl溶液溶液 H3PO4溶液溶液 NaH2PO4溶液溶液 Na2HPO4溶液溶液 Na3PO4溶液溶液 Na2CO3溶液溶液 混合液?jiǎn)栴}混合液?jiǎn)栴}3.3 水溶液中的

9、質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡及有關(guān)計(jì)算3.4 沉淀溶解平衡3.4.1 溶度積和溶度積規(guī)那么溶度積和溶度積規(guī)那么 溶度積溶度積 水溶液中水溶液中AgCl沉淀與沉淀與Ag+和和Cl-間的平衡為間的平衡為 將將AgCl(s)并入常數(shù)項(xiàng)，得并入常數(shù)項(xiàng)，得 Ksp稱為溶度積常數(shù)，簡(jiǎn)稱溶度積。難溶電解質(zhì)的稱為溶度積常數(shù)，簡(jiǎn)稱溶度積。難溶電解質(zhì)的飽和溶液中離子濃度冪的乘積為一常數(shù)。飽和溶液中離子濃度冪的乘積為一常數(shù)。溶解沉淀AgCl(s)Ag+(aq) + Cl-(aq)AgCl(s)ClAgClAgsp3.4 沉淀溶解平衡它反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解才干。對(duì)于它反映了難溶電解質(zhì)在水中的溶解才干。對(duì)于AaBb型的難溶電解

10、質(zhì)型的難溶電解質(zhì)AaBb (s) = aAn+ bBm-2.溶解度和溶度積之間的換算溶解度和溶度積之間的換算baspBA-mn3.4 沉淀溶解平衡例例 Ag2CrO4在在298.15K時(shí)溶解度為時(shí)溶解度為6.5410-5 molL-1，計(jì)算溶度積。計(jì)算溶度積。解解 Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)Ag+=26.5410-5molL-1CrO42-=6.5410-5molL-1 Ksp(Ag2CrO4)=Ag+2CrO42- =(26.5410-5)2(6.5410-5) =1.1210-123.4 沉淀溶解平衡例例 Mg(OH)2在在298.15K時(shí)的時(shí)的Ksp

11、為為5.6110-12，求，求Mg(OH)2的溶解度。的溶解度。解解 Mg(OH)2(s) Mg2+ + 2OH-Mg2+=S，OH-=2S。Ksp (Mg(OH)2)=Mg2+OH-2 =S(2S)2 =4S3 =5.6110-12 3124-13/45.61 10/41.12 10 (mol L )spSK對(duì)于對(duì)于AaBb型難溶電解質(zhì)的溶解度型難溶電解質(zhì)的溶解度S，可經(jīng)過(guò)其溶度，可經(jīng)過(guò)其溶度積積Ksp來(lái)計(jì)算來(lái)計(jì)算AaBb (s) = aAn+ bBm- aS bSKsp=An+aBm-b=(aS)a(bS)b3.4 沉淀溶解平衡babaspbaKS3.4 沉淀溶解平衡幾點(diǎn)闡明對(duì)于同類型的難

12、溶電解質(zhì)，溶解度愈大，溶度積也愈大。對(duì)于不同類型的難溶電解質(zhì)，不能直接根據(jù)溶度積來(lái)比較溶解度的大小，要經(jīng)過(guò)計(jì)算才干比較。溶度積應(yīng)以離子活度冪之乘積來(lái)表示，但在稀溶液中，離子強(qiáng)度很小，活度因子趨近于1，故c/c0a。 電解質(zhì)類型電解質(zhì)類型難溶電解質(zhì)難溶電解質(zhì)溶解度溶解度(molL-1)溶度積溶度積ABAgCl1.3310-51.7710-10A2BAg2CrO46.5410-51.1210-123.4 沉淀溶解平衡3. 溶度積規(guī)那么溶度積規(guī)那么 (1)離子積離子積IP：它表示任一條件下離子濃度冪的乘積。：它表示任一條件下離子濃度冪的乘積。 IP和和Ksp方式類似，但含義不同。方式類似，但含義不同

13、。Ksp表示飽和溶液表示飽和溶液中離子濃度平衡濃度冪的乘積。中離子濃度平衡濃度冪的乘積。AgCl(s)Ag+(aq) + Cl-(aq)(Ag ) (Cl )IPccClAgsp3.4 沉淀溶解平衡2溶度積規(guī)那么溶度積規(guī)那么IP =Ksp 溶液飽和。沉淀與溶解到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，既溶液飽和。沉淀與溶解到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，既無(wú)沉淀析出又無(wú)沉淀溶解。無(wú)沉淀析出又無(wú)沉淀溶解。IP Ksp 溶液不飽和。溶液無(wú)沉淀析出，假設(shè)參溶液不飽和。溶液無(wú)沉淀析出，假設(shè)參與難溶電解質(zhì)，那么會(huì)繼續(xù)溶解。與難溶電解質(zhì)，那么會(huì)繼續(xù)溶解。IP Ksp 溶液過(guò)飽和。溶液會(huì)有沉淀析出。溶液過(guò)飽和。溶液會(huì)有沉淀析出。以上三點(diǎn)稱為溶度積規(guī)那么

14、，是判別沉淀生成和溶以上三點(diǎn)稱為溶度積規(guī)那么，是判別沉淀生成和溶解的根據(jù)。解的根據(jù)。3.4 沉淀溶解平衡3.4.2 沉淀的生成沉淀的生成根據(jù)溶度積規(guī)那么，當(dāng)溶液中的根據(jù)溶度積規(guī)那么，當(dāng)溶液中的IP Ksp時(shí)，就會(huì)時(shí)，就會(huì)生成沉淀。生成沉淀。 例例 判別以下條件下能否有沉淀生成判別以下條件下能否有沉淀生成(均忽略體積均忽略體積的變化的變化)： (1)將將0.020 molL-1CaCl2溶液溶液10mL與等體積同濃與等體積同濃度的度的Na2C2O4溶液相混合；溶液相混合； (2)在在1.0 molL-1CaCl2溶液中通溶液中通CO2氣體至飽和。氣體至飽和。3.4 沉淀溶解平衡解解 (1) 等體

15、積混合后等體積混合后, c(Ca2+)=0.010 molL-1，c(C2O42-)=0.010 molL-1，IP (CaC2O4)=c(Ca2+)c(C2O42-)=1.010-4Ksp (CaC2O4)=2.3210-9因此溶液中有因此溶液中有CaC2O4沉淀析出。沉淀析出。 (2)飽和飽和CO2溶液中溶液中CO32-=Ka2=5.610-11(molL-1)IP (CaCO3)=c(Ca2+)c(CO32-)=5.610-11Ksp (CaCO3) =3.3 610-9因此因此CaCO3沉淀不會(huì)析出。沉淀不會(huì)析出。3.4 沉淀溶解平衡3.4.3 分步沉淀和沉淀轉(zhuǎn)化分步沉淀和沉淀轉(zhuǎn)化1.

16、 分步沉淀分步沉淀21211.0 10 mol L I1.0 10 mol L Cl213 1.0 10 mol L AgNO逐滴加入后析出先析出 AgCl(s) AgI(s)1L溶液 用一種沉淀劑，使溶液中的幾種離子先后沉淀出來(lái)的方法。3.4 沉淀溶解平衡【例【例3-16】在】在 I- = Cl-=0.01molL-1的溶液中滴加的溶液中滴加AgNO3，哪種離子先沉淀？求第二種離子剛沉淀，哪種離子先沉淀？求第二種離子剛沉淀時(shí)第一種離子的濃度。時(shí)第一種離子的濃度。解解 Ksp(AgCl)1.7710-10、Ksp (AgI)8.5110-17，AgCl開(kāi)場(chǎng)沉淀時(shí)開(kāi)場(chǎng)沉淀時(shí) Ag+Ksp(AgC

17、l)/Cl- 1.810-8molL-1AgI開(kāi)場(chǎng)沉淀時(shí)開(kāi)場(chǎng)沉淀時(shí) Ag+Ksp(AgI)/I- 8.510-15molL-1所以所以AgI先沉淀。當(dāng)先沉淀。當(dāng) AgCl開(kāi)場(chǎng)沉淀開(kāi)場(chǎng)沉淀 I-Ksp(AgI)/Ag+(8.510-17/1.810-8) molL-14.810-9molL-13.4 沉淀溶解平衡【例【例3-173-17】溶液中】溶液中Cl-Cl-、CrO42-CrO42-離子濃度均為離子濃度均為0.0010molL-1 0.0010molL-1 ， 假設(shè)逐滴參與假設(shè)逐滴參與AgNO3AgNO3溶液，試溶液，試計(jì)算：計(jì)算：1 1哪一種離子先產(chǎn)生沉淀？哪一種離子先產(chǎn)生沉淀？2 2第

18、二種離子開(kāi)場(chǎng)沉淀時(shí)，溶液中殘留的第一第二種離子開(kāi)場(chǎng)沉淀時(shí)，溶液中殘留的第一 種離子的濃度是多少？種離子的濃度是多少？12CrOAgsp,10AgClsp,101 . 1,108 . 142KK已知3.4 沉淀溶解平衡解：(1) 開(kāi)場(chǎng)沉淀)Lmol(104 .5103 .3108 .1AgCl16510spK)Lmol(108 . 10010. 0108 . 1ClAg1710spAgClK)Lmol(103 . 30010. 0101 . 1CrOAg151224spCrOAg42K 先產(chǎn)生先產(chǎn)生AgCl 沉淀沉淀 Ksp =Ag+Cl-故故 AgCl 已沉淀完全已沉淀完全( Cl- 10-6molL-1)3.4 沉淀溶解平衡2. 沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀的轉(zhuǎn)化某一沉淀溶液某一沉淀溶液適當(dāng)試劑適當(dāng)試劑另一種沉淀另一種沉淀例例 鍋爐的鍋垢中含有鍋爐的鍋垢中含有CaSO4，可以用，可以用Na2CO3溶液處溶液處置，使置，使CaSO4轉(zhuǎn)化為疏松的可溶于酸的轉(zhuǎn)化為疏松的可溶于酸的CaCO3沉淀沉淀 CaSO4(s) + CO32-CaCO3(s) +