第六章電解質(zhì)溶液

第六章電解質(zhì)溶液第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1923年，德拜(P.W.Debye)和休克爾(E.Hückel)提出了強(qiáng)電解質(zhì)溶液理論。二：離子氛(ionicatmosphere)和離子強(qiáng)度(ionicstrength)1：離子氛：由于離子間的相互作用，同號(hào)電荷離子相互排斥，異號(hào)電荷離子相互吸引，把中心離子周圍的那些異號(hào)離子群叫做離子氛。(見右圖)2：離子強(qiáng)度：為進(jìn)一步衡量溶液中離子和離子氛之間相互作用的強(qiáng)弱，引進(jìn)了離子強(qiáng)度的概念。第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月由離子強(qiáng)度公式可知：離子強(qiáng)度僅與溶液中離子的濃度及電荷數(shù)有關(guān)，而與離子種類無關(guān)；離子濃度越大，電荷數(shù)越多。則溶液的離子強(qiáng)度越大。離子間的相互作用就越強(qiáng)。三：活度(activity)與活度系數(shù)(activitycoefficient)在德拜的“離子氛”概念發(fā)表以前，路易斯于1907年提出了“有效濃度”的概念，即活度：指電解質(zhì)溶液中離子實(shí)際發(fā)揮作用的濃度。

顯然，活度系數(shù)表示了溶液中離子之間相互(牽制)作用的大小。第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

例題：見P60例6－2。第二節(jié)：弱電解質(zhì)的電離平衡一：水的電離和溶液的PH值而1LH2O,其摩爾數(shù)[H2O]=1000/18≈55.55mol.(一)：水的離子積常數(shù)第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月298K時(shí),實(shí)驗(yàn)測(cè)定:[H+]=[OH-]=1.00×10-7M(純水)水的離子積不僅適用于純水，也適用于一切稀溶液：注意：在其它溫度下，不能以[H+]=10-7M作為溶液中性的標(biāo)志。第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)：溶液的pH值為方便起見,稀溶液的酸堿性常用pH值表示：同理,亦可用pOH值來表示稀溶液的酸堿性,此時(shí)，中性溶液中:pH=7酸性溶液中:pH<7，或pOH>7;堿性溶液中:pH>7，或pOH<7。第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二：一元弱酸、弱堿的電離平衡(一)：電離度及影響電離度的因素電離度(degreeofionization)：在一定溫度下，電離達(dá)平衡時(shí)，溶液中已電離的溶質(zhì)分子數(shù)與溶質(zhì)分子總數(shù)之比叫做該電解質(zhì)的電離度。影響電離度大小的因素有：(見P41)(1)：電解質(zhì)本性：同濃度時(shí)，不同弱電解質(zhì)的電離度亦不同。(2)：溶液的濃度：同種弱電解質(zhì)溶液，濃度越小，電離度越大。(3)：溶劑的性質(zhì)：同一溶質(zhì)在不同的溶劑中電離度大小亦不同。(4)：溫度影響：一般對(duì)電離度影響不大(水的電離受溫度影響較大)。(5)：其它電解質(zhì)影響：主要表現(xiàn)為“同離子效應(yīng)”和“鹽效應(yīng)”。第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)：電離平衡常數(shù)(ionizationconstant)1：弱酸、弱堿電離平衡常數(shù)表示式第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)：電離平衡常數(shù)和電離度的關(guān)系第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論:同一弱電解質(zhì)的電離度與其濃度的平方根成反比，溶液越稀，電離度越大；不同弱電解質(zhì)在相同濃度時(shí)的電離度與電離平衡常數(shù)的平方根成正比，電離平衡常數(shù)越大，電離度也越大。(四)：一元弱酸、弱堿的近似計(jì)算1：公式推導(dǎo)：第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2：例題：見P65例6－3，例6－4。第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(五)：同離子效應(yīng)與鹽效應(yīng)1：同離子效應(yīng)(commonioneffect)：例題：見P66例6－5。2：鹽效應(yīng)(salteffect)：在弱電解質(zhì)溶液中，由于加入與其具有共同離子的強(qiáng)電解質(zhì)而使電離平衡左移，從而降低了弱電解質(zhì)的電離度。這種影響稱為同離子效應(yīng)。在弱電解質(zhì)溶液中加入其它強(qiáng)電解質(zhì)時(shí)，該電解質(zhì)的電離度將會(huì)稍有增大，這種影響稱為鹽效應(yīng)。原因：歸結(jié)為強(qiáng)電解質(zhì)加入溶液后降低了離子的活度，使離子不易結(jié)合成分子；要重新達(dá)到平衡，只有增加弱電解質(zhì)的電離度。例題：見P67例6－6。注意：在同離子效應(yīng)發(fā)生的同時(shí)，必然伴隨著鹽效應(yīng)的發(fā)生，但是在一元弱電解質(zhì)情況下，鹽效應(yīng)作用不大，可略去，而只考慮同離子效應(yīng)。第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月三：多元弱酸的電離1：多元弱酸：在水溶液中一個(gè)分子能電離出兩個(gè)或兩個(gè)以上H＋的弱酸，叫做多元弱酸。2：公式推導(dǎo)：特點(diǎn)：多級(jí)電離的電離常數(shù)是逐步顯著減小的。見P48表4-10。對(duì)二元弱酸H2A而言,溶液中的[H+]決定于第一級(jí)電離，故可按第一級(jí)電離來計(jì)算。因此，當(dāng)比較多元酸的酸性強(qiáng)弱時(shí)，我們亦只須比較第一級(jí)電離常數(shù)的大小即可。第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月此外，在求解多種平衡共存問題時(shí)要注意到一條重要原則，即在同一種溶液中各離子間平衡是同時(shí)建立的，涉及多種平衡的離子時(shí)，其濃度必須同時(shí)滿足該溶液中的所有平衡。3：例題：在常溫常壓下，硫化氫的飽和水溶液中H2S的濃度約為0.10M.試計(jì)算飽和H2S水溶液中[H+],[HS-]和[S2-]。第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)：緩沖溶液很多化學(xué)反應(yīng)在一定的PH值條件下才能正常進(jìn)行,那么如何控制溶液的PH值呢?緩沖溶液(buffersolution)：可抵抗少量強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或稀釋而本身的pH值基本保持不變的溶液。一：緩沖作用原理1：緩沖溶液的組成:緩沖對(duì):組成緩沖溶液并且起緩沖作用的兩種物質(zhì)。(1):弱酸與弱酸強(qiáng)堿鹽:如:HAc-NaAc;H2CO3-NaHCO3等.(2):弱堿與弱堿強(qiáng)酸鹽:如:NH3·H2O-NH4·Cl(3):多元弱酸及其次級(jí)鹽:如:H2CO3-NaHCO3(4):酸式鹽及其次級(jí)鹽:如:NaHCO3-Na2CO3第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2：緩沖作用的原理以HAc-NaAc為例:(1):對(duì)外加強(qiáng)酸的抵制作用.抗酸成分:NaAc第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(2):對(duì)外加強(qiáng)堿的抵制作用抗堿成分:HAc二：緩沖溶液的pH值計(jì)算:1：公式推導(dǎo)：以HAc-NaAc為例:起始濃度：CHAc0CAc-平衡濃度：CHAc-xxCAc-+x因同離子效應(yīng):CHAc?x;CAc-?x所以:CHAc-x

CHAc

;

CAc-+x

CAc-緩沖作用原理：就是同離子效應(yīng)體系，緩沖溶液中既要有抗堿成分(弱電解質(zhì))，又要有抗酸成分(弱電解質(zhì)的根)。第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月同理：對(duì)于弱堿－弱堿鹽：如NH3·H2O-NH4·Cl第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2：例題：見P72例6－9，例6－10，例6－11我們知道，只有在緩沖溶液中加入少量強(qiáng)酸或強(qiáng)堿時(shí)，才能起到緩沖效果?？梢?，緩沖溶液的緩沖能力是有一定限度的。1922年，范斯萊克(Vanslyke)提出用緩沖容量(buffercapacity)作為衡量緩沖能力大小的尺度。三：緩沖容量

(一)緩沖容量：指在單位體積(1L或1mL)緩沖溶液中，使pH值改變一個(gè)單位時(shí)，所需加一元強(qiáng)酸或一元強(qiáng)堿的物質(zhì)的量(mol或mmol)。第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)影響緩沖容量的因素見P73表6-7，緩沖容量的大小與緩沖溶液的關(guān)系為:(三)緩沖范圍由表6-7可見，緩沖溶液的緩沖作用需要一個(gè)有效的緩沖范圍.緩沖范圍：緩沖溶液起緩沖作用的有效pH值范圍.(常見緩沖溶液及范圍見表6-7)第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月四：緩沖溶液的選擇和配制1：選擇和配制緩沖溶液時(shí)，把握原則：見P74，五點(diǎn)。2：例題：見例題：見P74，例6－12

五：血液中的緩沖系和緩沖作用(閱讀)六：緩沖溶液在控制藥物穩(wěn)定性中的應(yīng)用(閱讀)第四節(jié)：鹽類水解鹽的水溶液并不是都呈中性的.(1):強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽(如NaCl):中性,pH=7(3):強(qiáng)酸弱堿鹽(如NH4Cl):酸性,pH<7(2):弱酸強(qiáng)堿鹽(如NaAc):堿性,pH>7(4):弱酸弱堿鹽(如NH4Ac):pH值視情況而定.鹽類水解：鹽的離子與水電離出的H＋或OH－作用，生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)，叫鹽的水解。第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(一)：弱酸強(qiáng)堿鹽1：公式推導(dǎo)：第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2：例題：計(jì)算0.10MNaAc溶液的pH值(298K)。開始時(shí)：0.1平衡時(shí)：0.1－xxx第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)：強(qiáng)酸弱堿鹽1：公式推導(dǎo)：2：例題第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(三)：弱酸弱堿鹽公式推導(dǎo)：第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月結(jié)論：弱酸弱堿鹽水溶液的[H+]和鹽溶液的濃度無關(guān)，只決定于弱酸和弱堿的相對(duì)強(qiáng)弱。第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(四)：多元弱酸強(qiáng)堿鹽（不要求）1：公式推導(dǎo)：多元弱酸強(qiáng)堿鹽在水中分步水解，以Na2CO3為例：第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月我們前面講到：多級(jí)電離的電離常數(shù)是逐步顯著減小的。2：例題：第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(五)：弱酸的酸式鹽以NaHCO3為例，HCO3－在水溶液中既電離又水解：第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月P65表4－15給出了各種鹽的水解簡(jiǎn)化式。第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月二：影響水解平衡移動(dòng)的因素(一)：鹽的本性的影響：(二)：外界條件的影響1：溫度：溫度升高，上式平衡向右移動(dòng)，水解程度增大；溫度降低，上式平衡向左移動(dòng)，水解程度減小。

第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月2：濃度：對(duì)于弱酸強(qiáng)堿鹽和強(qiáng)酸弱堿鹽而言，其濃度越小，水解程度越大：對(duì)于弱酸弱堿鹽，水解度與濃度無關(guān)。3：酸度：視情況而定：(1)：強(qiáng)酸弱堿鹽：加酸可使平衡向左移動(dòng)，即降低pH值可抑制該類鹽的水解；反之，加堿則可促進(jìn)該類鹽的水解。(2)：弱酸強(qiáng)堿鹽：加酸可使平衡向右移動(dòng)，即降低pH值可促使該類鹽的水解；反之，加堿則可抑制該類鹽的水解。(三)：水解的抑制和利用（見P83）第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)：酸堿的質(zhì)子論和電子論阿累尼烏斯(S.A.Arrhenius)的酸堿理論：在水溶液中電離時(shí)所產(chǎn)生的陽離子全部為氫離子的化合物稱為酸；在水溶液中電離時(shí)所產(chǎn)生的陰離子全部為氫氧根離子的化合物稱為堿。布朗斯特(Bronsted)和勞萊(Lowrey)的酸堿質(zhì)子理論(protontheoryofacidbases)。路易斯(lewis)的酸堿電子理論。(一)：酸堿質(zhì)子論一：酸和堿的定義：在反應(yīng)過程中能給出質(zhì)子(H+)的分子或離子為酸；能接受質(zhì)子的分子或離子為堿。如：HCl﹑NH4+

﹑H2PO4-

﹑Cu(H2O)42+等為酸；

NH3

﹑OH-

﹑HPO42-

﹑CO32-

﹑Al[(H2O)5OH]2+等為堿。兩性物質(zhì)：指既能給出質(zhì)子又能接受質(zhì)子的分子或離子。如：H2O﹑HCO3-

﹑HPO42-等。第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(二)：酸和堿的共軛關(guān)系

共軛酸堿對(duì)(conjugateacid-basepair)：如上表示，酸給出質(zhì)子就成為堿；堿接受質(zhì)子就成為酸。滿足這種關(guān)系的一對(duì)酸和堿稱為共軛酸堿對(duì)。注意：在共軛酸堿對(duì)中，酸越強(qiáng)，其共軛堿越弱；反之，堿越強(qiáng)，其共軛酸越弱。(三)：酸堿反應(yīng)酸堿反應(yīng)實(shí)質(zhì)：即為兩個(gè)共軛酸堿對(duì)之間的質(zhì)子傳遞過程。例見：水的自偶電離等。第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月(四)：酸堿強(qiáng)度在質(zhì)子論中，酸和堿的強(qiáng)度以給出和接受質(zhì)子的能力大小表示。此種能力大小不僅與物質(zhì)本身的酸堿性有關(guān)，且與