強電解質(zhì)的平均離子活度和平均離子活度系數(shù)

1、編輯課件7.4. 電解質(zhì)溶液的活度、活度因子及德拜-休克爾極限公式平均離子活度和平均離子活度因子平均離子活度和平均離子活度因子德拜-休克爾極限公式編輯課件7.4 電解質(zhì)溶液的活度、活度因子電解質(zhì)溶液的活度、活度因子及德拜及德拜-休克爾極限公式休克爾極限公式1. 平均離子活度和平均離子活度平均離子活度和平均離子活度因子因子設(shè)有電解質(zhì)設(shè)有電解質(zhì)C +A -全部解離：全部解離：C +A - +Cz+ + -Az-則整體的化學(xué)勢為：則整體的化學(xué)勢為： (1)而：aRTaRTaRTlnlnlnOOO(2)將將 (2) 代入代入 (1) ，有：，有：編輯課件因因 a+ 、a- 無法直接測定，只能測定平均活

2、度無法直接測定，只能測定平均活度a aRTaaRTaaRTlnlnln)(OOOO aaa有：有： aaaa /1 aaa定義：定義： 編輯課件離子活度系數(shù)的定義：離子活度系數(shù)的定義：OO/,/bbabba /1/1 bbb定義：定義：有：有： )/()/(lnlnlnOOOOObbbbRTaRTaaRT有：有：O/bba ( 可查表，例表可查表，例表7.4.1, p16)bbbb編輯課件之所以引出離子平均活度與離子平均活度系之所以引出離子平均活度與離子平均活度系數(shù)，是因為它們可以數(shù)，是因為它們可以實驗測定實驗測定，而且還可以，而且還可以從理從理論上進行計算論上進行計算，進而可進行有關(guān)電化學(xué)的

3、計算。，進而可進行有關(guān)電化學(xué)的計算。P315P315頁表中列出了常見的一些電解質(zhì)在水溶液中頁表中列出了常見的一些電解質(zhì)在水溶液中的離子平均活度系數(shù)。的離子平均活度系數(shù)。由電解質(zhì)的濃度由電解質(zhì)的濃度b b及電解質(zhì)的及電解質(zhì)的 a a，a a 進行電化學(xué)有關(guān)計算。進行電化學(xué)有關(guān)計算。編輯課件例：試利用表例：試利用表7.4.1數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)計算25時時0.1molkg-1H2SO4水溶液水溶液 中中b 、 a 、及及 a13/13/12/1kgmol1587. 04)2()( bbbbbb 解：解：查表查表7.4.1，得，得25，0.1 molkg-1H2SO4的的 0.2650421. 01587.

4、 0265. 0/O bba 5310462. 70421. 0 aa一般一般1:1型電解質(zhì)型電解質(zhì)b = b ，2:1型以上電解質(zhì)則沒有該關(guān)系。型以上電解質(zhì)則沒有該關(guān)系。編輯課件2. 離子強度離子強度編輯課件從表從表7.4.17.4.1中我們可以看出以下兩點規(guī)律：中我們可以看出以下兩點規(guī)律：電解質(zhì)的平均離子活度系數(shù)電解質(zhì)的平均離子活度系數(shù) 與濃度有關(guān)，在稀溶與濃度有關(guān)，在稀溶液范圍內(nèi)，液范圍內(nèi)， 隨濃度降低而增大；隨濃度降低而增大； 在稀溶液范圍內(nèi)，對于相同價型的電解質(zhì)，當(dāng)它們濃在稀溶液范圍內(nèi)，對于相同價型的電解質(zhì)，當(dāng)它們濃度相同時，度相同時， 近乎相等；不同價型的電解質(zhì)，即使?jié)舛认嘟跸嗟?/p>

5、；不同價型的電解質(zhì)，即使?jié)舛认嗤?也不相同；高價型電解質(zhì)也不相同；高價型電解質(zhì) 較小。較小。b=0.005 molkg-1CaCl2 =0.783 BaCl2 =0.77NaCl =0.929 CuSO4 =0.53相同價型相同價型不同價型不同價型編輯課件在稀溶液中，在稀溶液中，濃度濃度與與價型價型是影響是影響 的主要因素。的主要因素。為什么會有如上的規(guī)律呢？原來在電解質(zhì)溶液中有為什么會有如上的規(guī)律呢？原來在電解質(zhì)溶液中有一個一個離子強度離子強度的物理量制約著離子的平均活度系數(shù)。的物理量制約著離子的平均活度系數(shù)。溶液的溶液的離子強度離子強度 I I ：溶液中：溶液中每種每種離子的質(zhì)量離子

6、的質(zhì)量摩爾濃度摩爾濃度b bB B與該離子電荷數(shù)與該離子電荷數(shù)z zB B的平方乘積之和的一的平方乘積之和的一半。半。編輯課件2BB21zbI 離子強度的定義：離子強度的定義：bB 溶液中溶液中B種離子的質(zhì)量摩爾濃度；種離子的質(zhì)量摩爾濃度；ZB 溶液中溶液中B種離子的離子電荷數(shù)種離子的離子電荷數(shù)編輯課件例7.4.2 試分別求出下列各溶液的離子強度I 和質(zhì)量摩爾濃度b間的關(guān)系。(1)KCl溶液，(2)MgCl2溶液，(3)FeCl3溶液，(4)ZnSO4溶液，(5)Al2(SO4)3溶液解：(1)對于KCl，bbbzbIzzbbbBB222) 1() 1 (2121. 1, 1, (2)對于Mg

7、Cl2，bbbzbIzzbbbbBB3) 1(2)2(2121. 1, 2,2,222 (3)對于FeCl3，bbbzbIzzbbbbBB6) 1(3)3(2121. 1, 3,3,222編輯課件編輯課件例7.4.3 同時含0.1molkg-1的KCl和0.01molkg-1的BaCl2的水溶液，其離子強度為多少？解：溶液中共有三種離子：鉀離子b(K+)=0.1molkg-1，z(K+)=1鋇離子b(Ba2+)=0.01molkg-1，z(Ba2+)=2氯離子b(Cl-)=b(K+)+2b(Ba2+)molkg-1，z(Cl-)=-12222) 1(12. 0)2(01. 0) 1 (1 .

8、02121BBzbI編輯課件3. 德拜德拜-許克爾許克爾(Debye-Hckel)公式公式 1923年，年，Debye-Hckel提出了他們的強電解質(zhì)理論，該理提出了他們的強電解質(zhì)理論，該理論的論的幾點假設(shè)為：幾點假設(shè)為： 強電解質(zhì)在溶液中全部解離；強電解質(zhì)在溶液中全部解離； 離子間的相互作用主要是庫侖力；離子間的相互作用主要是庫侖力； 每一個離子都處在異號電荷所形成的每一個離子都處在異號電荷所形成的離子氛離子氛的包圍中。的包圍中。編輯課件(1) 離子氛離子氛離子氛的特點：離子氛的特點： 1) 正離子周圍，負離子出現(xiàn)機會多，反之亦然，但正離子周圍，負離子出現(xiàn)機會多，反之亦然，但 溶液整體為電中

9、性；溶液整體為電中性； 2) 每個離子既是中心離子，又是離子氛中一員；每個離子既是中心離子，又是離子氛中一員； 3) 從統(tǒng)計平均看，離子氛是球形對稱的；從統(tǒng)計平均看，離子氛是球形對稱的； 4) 離子氛不固定，是瞬息萬變的。離子氛不固定，是瞬息萬變的。+離子氛示意圖：離子氛示意圖：編輯課件(2) D-H 公式公式IAz2iilg 稀溶液中單個離子的活度系數(shù)公式稀溶液中單個離子的活度系數(shù)公式:IzAzlg平均離子活度系數(shù)公式平均離子活度系數(shù)公式:在在298.15 K水溶液中：水溶液中： A= 0.509 (mol-1.kg)1/2D-H公式的實驗驗證：圖公式的實驗驗證：圖7.4.1(p19)，由圖

10、可知：由圖可知： 1) D-H公式只適用于公式只適用于強電解質(zhì)強電解質(zhì)的的稀溶液稀溶液； 2)不同價型電解質(zhì)，不同價型電解質(zhì)， (低價型低價型) (高價型高價型) ； 3)相同價型電解質(zhì)，相同價型電解質(zhì)， 只與只與I 有關(guān)，與離子性質(zhì)無關(guān)有關(guān)，與離子性質(zhì)無關(guān) 編輯課件例7.4.4 試用德拜-休克爾極限公式計算25時，b=0.005molkg-1 ZnCl2水溶液中，ZnCl2平均離子活度因子。解：溶液中有兩種離子，b(Zn2+)=0.005molkg-1，z(Zn2+)=2，b(Cl-)=2b=0.01molkg-1，z(Cl-)=-11222) 1(01. 0)2(005. 02121kgmolzbIBB在在298.15 K水溶液中：水溶液中： A= 0.509 (mol-1.kg)1/2IzAzlg根據(jù)德拜根據(jù)德拜-休克爾極限休克爾極限公式公式，得：，得：編輯課件這樣這樣利用