第六章電解質(zhì)溶液ppt課件

1、 第六章第六章 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液 6-5 6-5 緩沖溶液緩沖溶液第第6 6章章 電解質(zhì)溶液與離子平衡電解質(zhì)溶液與離子平衡6-1 6-1 強(qiáng)電解質(zhì)溶液實(shí)際強(qiáng)電解質(zhì)溶液實(shí)際6-2 6-2 酸堿質(zhì)子實(shí)際酸堿質(zhì)子實(shí)際6-3 6-3 水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡水溶液中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡6-4 6-4 質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡有關(guān)計(jì)算及平衡的挪動(dòng)質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡有關(guān)計(jì)算及平衡的挪動(dòng) 實(shí)際上，普通以為：實(shí)際上，普通以為：強(qiáng)電解質(zhì)：解離度強(qiáng)電解質(zhì)：解離度=100%=100%的電解質(zhì)的電解質(zhì)弱電解質(zhì)：解離度弱電解質(zhì)：解離度100%100%的電解質(zhì)的電解質(zhì)解離度電離度解離度電離度=曾經(jīng)電離的電解質(zhì)的量曾經(jīng)電離的電解質(zhì)的量電解質(zhì)的總

2、量電解質(zhì)的總量強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)的概念100%6.1 6.1 強(qiáng)電解質(zhì)溶液實(shí)際強(qiáng)電解質(zhì)溶液實(shí)際 幾種強(qiáng)電解質(zhì)的表觀解離度幾種強(qiáng)電解質(zhì)的表觀解離度(0.10molL-1, 298(0.10molL-1, 298K)K)電解質(zhì)電解質(zhì) KCl HCl HNO3 H2SO4 NaOH Ba(OH)2 ZnSO4 KCl HCl HNO3 H2SO4 NaOH Ba(OH)2 ZnSO4 (%) 86 92 92 61 (%) 86 92 92 61 91 81 4091 81 40 6.1.1 離子相互作用實(shí)際離子相互作用實(shí)際1.1.強(qiáng)電解質(zhì)在水中完全解離強(qiáng)電解質(zhì)在水中完全解離

3、2.2.陰、陽(yáng)陰、陽(yáng)“離子氛離子氛(ion atmosphere)(ion atmosphere)相互牽制，相互牽制，離子運(yùn)動(dòng)不完全自在離子運(yùn)動(dòng)不完全自在-+-陰離子陰離子“氛氛+-陽(yáng)離子陽(yáng)離子“氛氛 ALL RIGHTS RESERVED 電導(dǎo)實(shí)驗(yàn)與離子氛景象6.1 6.1 強(qiáng)電解質(zhì)溶液實(shí)際強(qiáng)電解質(zhì)溶液實(shí)際 離子氛的存在使得自在離子濃度下降離子氛的存在使得自在離子濃度下降 解離度解離度 100% 100% 稱為表觀解離度稱為表觀解離度幾種強(qiáng)電解質(zhì)的表觀解離度幾種強(qiáng)電解質(zhì)的表觀解離度(0.10molL-1, 298(0.10molL-1, 298K)K)電解質(zhì)電解質(zhì) KCl HCl HNO3

4、H2SO4 NaOH Ba(OH)2 ZnSO4 KCl HCl HNO3 H2SO4 NaOH Ba(OH)2 ZnSO4 (%) 86 92 92 61 (%) 86 92 92 61 91 81 4091 81 40 總結(jié)：強(qiáng)電解質(zhì)的總結(jié)：強(qiáng)電解質(zhì)的“解離度解離度 100% 100%的緣的緣由和弱電解質(zhì)不同。由和弱電解質(zhì)不同。前者是由于溶液中陰陽(yáng)離子相互的吸引力使前者是由于溶液中陰陽(yáng)離子相互的吸引力使得離子遷移速度減慢而引起的未完全電離的得離子遷移速度減慢而引起的未完全電離的假象；所以稱為表觀解離度。假象；所以稱為表觀解離度。后者那么真實(shí)地反映了弱電解質(zhì)在水中部分后者那么真實(shí)地反映了弱電

5、解質(zhì)在水中部分電離的情況。電離的情況。6.1 6.1 強(qiáng)電解質(zhì)溶液實(shí)際強(qiáng)電解質(zhì)溶液實(shí)際 1. 1. 活度活度：離子的有效濃：離子的有效濃度度2. 2. 活度系數(shù)活度系數(shù) 1 500 H+= 10. 0101.74-5=1.3210-3(molL-1) 【例】計(jì)算【例】計(jì)算0.10molL-1NH4Cl0.10molL-1NH4Cl溶液的溶液的pHpH值。知值。知NH3NH3的的Kb=1.77Kb=1.7710-510-5。解：解： NH4Cl NH4Cl在水溶液中完全解離為在水溶液中完全解離為NH4+NH4+和和Cl-Cl-，濃度，濃度均為均為0.10molL-10.10molL-1。Cl-C

6、l-為極弱的堿為極弱的堿, ,故對(duì)溶液酸故對(duì)溶液酸堿性影響極小堿性影響極小, ,通常可以忽略不計(jì)。而通常可以忽略不計(jì)。而NH4+NH4+是弱酸。是弱酸。/Ka= 101059. 510. 0500 H+= 10. 01059. 510=7.48 10-6(molL-1)pH=-lg7.48 10-6=5.13NH4+的105.56 10wabKKK 同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)同離子效應(yīng)和鹽效應(yīng)1. 同離子效應(yīng)同離子效應(yīng)在弱電解質(zhì)溶液中參與含有一樣離子的強(qiáng)電解質(zhì)，將使在弱電解質(zhì)溶液中參與含有一樣離子的強(qiáng)電解質(zhì)，將使弱電解質(zhì)離解度下降的景象，稱為同離子效應(yīng)。弱電解質(zhì)離解度下降的景象，稱為同離子效應(yīng)。 pH

7、 OH- pH OH- 0.10 molL-1NH3H2O + 酚酞酚酞 紅紅 少量少量NH4Cl (s)顏色變淺顏色變淺如：如： 如：如：HAc - NaAcHAc - NaAcHAc H+ + Ac-NaAc Na+ + Ac- Ac- 平衡向左挪動(dòng)， 。解釋：解釋：平衡挪動(dòng)原理平衡挪動(dòng)原理 設(shè)設(shè)HAcHAc和和NaAcNaAc的起始濃度分別為的起始濃度分別為cHAccHAc、cNaAccNaAc平衡時(shí)平衡時(shí)H+=molLH+=molL-1-1HAc H+ + Ac- NaAc Na+ + Ac-那么平衡時(shí)那么平衡時(shí) Ac- = (cNaAc+) Ac- = (cNaAc+) HAc =

8、(cHAc )HAc = (cHAc )HAcAcHaKaaHAcH Ac cKKcHAcNaAc 【例】計(jì)算【例】計(jì)算0.10molL-1HAc0.10molL-1HAc溶液的溶液的H+H+和解離度。假設(shè)和解離度。假設(shè)在在1L1L該溶液中參與該溶液中參與0.10molNaAc0.10molNaAc，那么溶液中，那么溶液中H+H+和和HAcHAc的的解離度各為多少解離度各為多少? ?知知HAcHAc的的Ka=1.74Ka=1.7410-510-5。解：解：%0176. 0%33. 1%10010. 01033. 1231)Lmol(1033. 110. 010761H135a1cK)Lmol(

9、1076. 110. 010. 01076. 1H155NaAcHAca2ccK 鹽效應(yīng)鹽效應(yīng) 在弱電解質(zhì)溶液中參與不含一樣離子的強(qiáng)電解在弱電解質(zhì)溶液中參與不含一樣離子的強(qiáng)電解質(zhì)，將使弱電解質(zhì)的離解度略有增大的景象。質(zhì)，將使弱電解質(zhì)的離解度略有增大的景象。如：如： 0.10molL-1 HAc 0.10molL-1 HAc =1.33% =1.33% + 0.10molL-1 NaCl + 0.10molL-1 NaCl =1.70% =1.70%解釋：用活度的概念解釋：用活度的概念 留意：留意： 在發(fā)生同離子效應(yīng)的同時(shí),也存在著鹽效應(yīng)。二者結(jié)果正好相反，但同離子效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越鹽效應(yīng)。所以通常情

10、況下,可以忽略鹽效應(yīng)。在普通計(jì)算中,也可不予思索。 一元弱堿溶液一元弱堿溶液NH3NH4OHH2O+OHOH1OHNHOHNH22234bccKcKKKb2bb42OHbb/500OH cKKc若則 【例】計(jì)算【例】計(jì)算0.10molL-1NaAc0.10molL-1NaAc溶液的溶液的pHpH值。知值。知HAcHAc的的Ka=1.74Ka=1.7410-510-5。 解：解：10514,awAcb,1068. 51076. 1100 . 1HAcKKKc / Kb 5001610bLmol1054. 710. 01068. 5OHcK88. 8)1054. 7lg(14pOH14pH6 多元

11、弱酸溶液多元弱酸溶液能釋放出多個(gè)質(zhì)子的酸稱為多元弱酸能釋放出多個(gè)質(zhì)子的酸稱為多元弱酸 如：如：H2S+H2OH3O+ + HS-SHHSH21aK=8.9110-8 HS-+ H2OH3O+ + S2-2aK=HSSH2=1.1210-12 1aK2aK 任何多元弱酸中：321aaaKKK離解特點(diǎn)：部分解離共性；離解特點(diǎn)：部分解離共性； 分步解離，以第一步為主個(gè)性。分步解離，以第一步為主個(gè)性。 【例】計(jì)算【例】計(jì)算0.10molL-1H2S0.10molL-1H2S溶液中的溶液中的H+H+、HS-HS-及及S2-S2-。知。知Ka1=8.91Ka1=8.91 10-8 10-8，Ka2=1.1

12、2Ka2=1.12 10-12 10-12。 解：設(shè)H+=molL-1，并忽略第二步解離H2SH+HS-平衡濃度/molL-1 0.10- 822a1091.810.0SHHSH1xxK一元弱酸的近似公式：H+ HS-cKa1=10. 01091. 88=9.4410-5molL-1 HS-H+ + S2-平衡濃度平衡濃度/molL-1 y/molL-1 y設(shè)設(shè)S2-=y molL-1 HSSH2a2K S2- Ka2 = 1.1 S2- Ka2 = 1.110-12 (molL10-12 (molL-1-1 結(jié)論：結(jié)論：cK1aH 二元弱酸二元弱酸 H2A A2-Ka H2A A2-Ka2

13、2 多元弱堿溶液多元弱堿溶液可以接受多個(gè)質(zhì)子的堿稱為多元堿可以接受多個(gè)質(zhì)子的堿稱為多元堿, ,例如例如CO32-CO32-、S2-S2-、PO43-PO43-等等. . 如：如：CO32-+ H2OHCO3-+ OH-HCO3-+ H2OH2CO3+ OH-1bK2aK=Kw 1bK=Kw/ 2aK=1.0010-14/(4.6810-11)=2.1410-4 2bK=Kw/ 1aK=1.0010-14/(4.4710-7)=2.2410-81bK2bK以第一步質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡為主以第一步質(zhì)子轉(zhuǎn)移平衡為主 【例】計(jì)算【例】計(jì)算0.100molL-1Na2CO30.100molL-1Na2CO3溶液

14、的溶液的pHpH值值解：解：121bbb40.100/5625001.78 10KKc K)Lmol(1022. 410. 01078. 1OH134b1cKpOH = 3lg4.22= 2.37pH = 14.002.37 = 11.63 【例】計(jì)算【例】計(jì)算H+H+為為0.3molL-10.3molL-1的環(huán)境下，的環(huán)境下，H2CO3 H2CO3 飽和溶飽和溶液中液中CO32-CO32-的濃度為多少？知的濃度為多少？知H2CO3H2CO3的濃度為的濃度為0.040molL-0.040molL-1 1解：解：2231223aaCOHKKKH CO21223123220.0400.3aaaaK

15、KH COKKCOH 6-4 6-4 緩沖溶液緩沖溶液6.4.5 6.4.5 緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的意義緩沖溶液在醫(yī)學(xué)上的意義6.4.1 6.4.1 緩沖溶液的根本概念緩沖溶液的根本概念6.4.2 6.4.2 緩沖溶液緩沖溶液pHpH值的計(jì)算值的計(jì)算6.4.3 6.4.3 緩沖容量緩沖容量6.4.4 6.4.4 緩沖溶液的配制緩沖溶液的配制 6.4.1 6.4.1 緩沖溶液的根本概念緩沖溶液的根本概念可以抵抗外加少量酸、堿和水的稀釋可以抵抗外加少量酸、堿和水的稀釋, ,而本身而本身pHpH值不發(fā)生值不發(fā)生顯著變化的作用稱為緩沖作用顯著變化的作用稱為緩沖作用, ,具有緩沖作用的溶液稱為具有緩沖作用的

16、溶液稱為緩沖溶液。緩沖溶液。4.1.1緩沖作用緩沖作用1.0L 1.0L 純水或溶液純水或溶液原原pHpH加入加入0.10mol HCl0.10mol HClpH pHpH pH加入加入0.10mol NaO0.10mol NaOH HpH pHpH pHH H2 2O O7 72 52 512 512 50.1molL0.1molL-1 -1 NaClNaCl7 73 53 512 512 51.0L 0.1molL1.0L 0.1molL-1-1HAc-NaHAc-NaAcAc4.754.754.67 0.084.67 0.084.83 0.084.83 0.08 6.4.1.2 6.4.

17、1.2 緩沖溶液的組成緩沖溶液的組成 組成特點(diǎn)：組成特點(diǎn)： 酸式鹽酸式鹽 + 次級(jí)鹽次級(jí)鹽 NaHCO3Na2CO3 NaH2PO4Na2HPO4 弱酸弱酸 + 弱酸鹽弱酸鹽 HAcNaAc H2CO3NaHCO3 弱堿弱堿 + 弱堿鹽弱堿鹽 NH3NH4Cl 均含共軛酸堿對(duì)均含共軛酸堿對(duì)抗酸成分抗酸成分 + 抗堿成分抗堿成分緩沖對(duì)系緩沖對(duì)系 在含有在含有HAc的的NaAc的溶液中存在以下解離過(guò)程的溶液中存在以下解離過(guò)程: HAc H+ + Ac-NaAc Na+ + Ac-NaAc完全解離，由于同離子效應(yīng)，降低了完全解離，由于同離子效應(yīng)，降低了HAc的的解離度，這時(shí)解離度，這時(shí)HAc和和Ac

18、-都較大，而且存在著都較大，而且存在著HAc解離平衡。解離平衡。當(dāng)參與少量當(dāng)參與少量H+時(shí)，時(shí)，H+離子和溶液中的離子和溶液中的Ac-結(jié)合生結(jié)合生成成HAc，使解離平衡向左挪動(dòng)，到達(dá)新平衡時(shí)，使解離平衡向左挪動(dòng)，到達(dá)新平衡時(shí)H+離子離子濃度不會(huì)顯著添加；濃度不會(huì)顯著添加；假設(shè)在上述溶液中參與少量的堿，添加的假設(shè)在上述溶液中參與少量的堿，添加的OH-與與溶液中的溶液中的H+離子結(jié)合為水，這時(shí)離子結(jié)合為水，這時(shí)HAc的解離平衡向右的解離平衡向右挪動(dòng)，以補(bǔ)充挪動(dòng)，以補(bǔ)充H+離子的減少。離子的減少。緩沖才干是有限的，只是少量酸堿。緩沖才干是有限的，只是少量酸堿。6.4.1.3 6.4.1.3 緩沖溶液

19、的作用機(jī)制緩沖溶液的作用機(jī)制 加少量加少量OH-: OH-: 大量大量HAc+ OH-Ac- +H2O HAc+ OH-Ac- +H2O HAc HAc略略 Ac- Ac-略略 H+ H+略略HAcNaAc體系體系HAc H+ + Ac-NaAc Na+ + Ac- H+不大不大HAc及及Ac- 較大較大AcHAcHa K加少量加少量H+: H+: 大量大量Ac- + H+ HAc Ac- + H+ HAc HAc HAc略略 Ac- Ac-略略 H+H+略略加少量水加少量水: HAc/ Ac- : HAc/ Ac- 根本不變根本不變 6.4.2 6.4.2 緩沖溶液緩沖溶液 pH pH 值的

20、計(jì)算值的計(jì)算6.4.2.1 緩沖公式亨緩沖公式亨-哈公式哈公式)緩沖體系緩沖體系 HB MB：HB + H2O H3O+ + B-BHBHa KBHBaHccKHBBaHBBalgppHlgppHnnKccK或 例例6.4-1 將將0.10 molL-1的的 NaH2PO4 溶液溶液 10.0 ml 和和 0.20 molL-1的的Na2HPO4 溶液溶液 1.0 ml 混合，計(jì)混合，計(jì)算該混合液的算該混合液的 pH 值。值。解：解： H2PO4- H+ + HPO42-51. 60 .1010. 00 . 120. 0lg21. 7)PO(H)(HPOlgpPOHHPOlgppH4224a4

21、224a22nnKK ALL RIGHTS RESERVED 例例6.4-2 將將 0.10 molL-1 鹽酸溶液鹽酸溶液 100 ml 與與 400 ml 0.10 molL-1 氨水溶液相混合，求混氨水溶液相混合，求混合后溶液的合后溶液的 pH 值知值知NH3 的的 K b = 1.76 10-5。)mmol(3010. 010010. 04003NHn解：解：NH3 + H+ NH4+mmol)(1010. 01004NHn10514bwNH, a1068. 51076. 11000. 14KKK73. 93010lg25. 9lgppHa酸堿nnK 6.4.3 6.4.3 緩沖容量緩

22、沖容量4.3.1 緩沖容量緩沖容量pHVnn ：1L緩沖溶液中參與強(qiáng)酸緩沖溶液中參與強(qiáng)酸 或強(qiáng)堿的物質(zhì)的量或強(qiáng)堿的物質(zhì)的量 (mol)pH : 參與強(qiáng)酸或強(qiáng)堿后參與強(qiáng)酸或強(qiáng)堿后 溶液溶液pH的變化值的變化值 不同緩沖比不同緩沖比(共軛堿共軛堿/共軛酸共軛酸時(shí)的緩沖容量時(shí)的緩沖容量(總總0.10 molL-1):溶溶 液液1 12 23 34 45 5V VNaAcNaAc/ /V VHAcHAc1/9.1/9.1/31/31/11/13/13/19/19/1pHpH3.803.80 4.274.27 4.754.75 5.235.23 5.705.70加酸（或加堿加酸（或加堿）后的）后的pHp

23、H值值3.633.63 4.204.20 4.804.80 5.375.37 5.875.87| |pH|pH|0.170.17 0.070.07 0.050.05 0.070.07 0.170.17緩沖容量緩沖容量 0.020.02 0.040.04 0.060.06 0.040.04 0.020.02 135791113abcdefpH0.080.020.040.060.10a. HCl b. 0.2 mol -1 HAc + NaOH c. 0.1 mol L -1 HAc + NaOHd. 0.05 mol L -1 KH2PO4+NaOH e. 0.05 mol L -1 H3BO3

24、+NaOH f. NaOH.L 4.3.2 影響緩沖容量的要素影響緩沖容量的要素1. 緩沖比一定時(shí)，緩沖比一定時(shí)，c總越大，緩沖才干越強(qiáng)。總越大，緩沖才干越強(qiáng)。2. c總一定時(shí)，緩沖比總一定時(shí)，緩沖比= 1，緩沖才干最強(qiáng)。，緩沖才干最強(qiáng)。3. 緩沖范圍：緩沖范圍： pKa 1 pH pKa 1 解解: 75. 40 . 520. 00 . 520. 0lg75. 4lgppHHAcAca0nnK 參與強(qiáng)堿后：參與強(qiáng)堿后： )mmol(03. 110. 030. 020. 00 . 5Acn)mmol(97. 010. 030. 020. 00 . 5HAcn78. 497. 003. 1lg7

25、5. 4pH1 6.4.4 6.4.4 緩沖溶液的配制緩沖溶液的配制4.4.1 緩沖溶液的配置原那么及方法緩沖溶液的配置原那么及方法 選擇緩沖對(duì)選擇緩沖對(duì) pH pKa或或pOH pKb 同時(shí)思索配伍忌諱，無(wú)干擾反響發(fā)生。同時(shí)思索配伍忌諱，無(wú)干擾反響發(fā)生。 控制緩沖對(duì)的總濃度，控制緩沖對(duì)的總濃度，c總總 = 0.050.2 molL-1 緩沖容量緩沖容量 = 0.02 0.1 molL-1 pH-1 計(jì)算所需緩沖對(duì)物質(zhì)的量。計(jì)算所需緩沖對(duì)物質(zhì)的量。 4. pH值校正。值校正。 配制配制采用一樣濃度的弱酸及其共軛堿溶液按采用一樣濃度的弱酸及其共軛堿溶液按一定的體積比混合。一定的體積比混合。HBB

26、HBlgppHVVK 解：選用解：選用0.10 molL-1HAc - 0.10 molL-1Na0.10 molL-1HAc - 0.10 molL-1NaAcAc 設(shè)需設(shè)需HAcmlHAcml，那么，那么NaAcNaAc為為100 -100 -mlml xx)100(lg75. 400. 5 VHAc= 36(ml) VNaAc= 100 - 64 (ml)HBBHBlgppHVVK 6.4.4.2 6.4.4.2 常用緩沖溶液常用緩沖溶液pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液標(biāo)準(zhǔn)pH飽和酒石酸氫鉀(0.034 molL-1) 3.557 0.05 molL-1鄰苯二甲酸氫鉀 4.008 0.025 molL-1KH2PO40.025 molL-1Na2HPO4 6.865 0.00869 molL-1KH2PO40.03043 molL-1Na2HPO4 7.413 0.01 molL-硼砂 9.180 常用的規(guī)范緩沖溶液的常用的規(guī)范緩沖溶液的pH(298K)1.規(guī)范緩沖溶液規(guī)范緩沖溶液酸度計(jì)在運(yùn)用前，必需用規(guī)范緩沖溶酸度計(jì)在運(yùn)用前，必需用規(guī)范緩沖溶液校正儀器。液校正儀器。 2.適用緩沖溶液適用緩沖溶液普通常用緩沖系無(wú)需計(jì)算，可查閱化學(xué)手冊(cè)及普通常用緩沖系無(wú)需計(jì)算，可查閱化學(xué)手冊(cè)及生物化學(xué)手冊(cè)。生物培育液所需緩