水溶液中的化學(xué)平衡課件

水溶液中的化學(xué)平衡A＋BC＋DK=[A],[C]表示平衡濃度,K

為平衡常數(shù)

由K可判斷反應(yīng)進(jìn)行的完全程度，K>105，反應(yīng)進(jìn)行完全，K<10

5，反應(yīng)進(jìn)行不完全，K值在10

5和105之間時(shí)，反應(yīng)可以由濃度、壓力等因素調(diào)節(jié)。

G=RTlnKlnK=

G/RT（1）氧化還原反應(yīng)（含化合、分解、歧化等）例：C＋O2

CO2H2O(電解）

H2＋1/2O2HClO（加熱）

HCl+HClO3氧化：失電子。常用氧化劑：O2,H2O2，KMnO4,Cl2還原：得電子。常用還原劑：H2,CO一．氧化還原平衡（2）標(biāo)準(zhǔn)電極電勢（水溶液中）氧化劑還原劑氫標(biāo)：H++e

1/2H2E

=0Na++e

NaE

=

2.71VZn2++2e

ZnE

=

0.76VCl2+2e

2Cl

E

=1.36VF2+2e

2F

E

=2.87V電池反應(yīng)：Zn(s)+Cu2+(aq)

Zn2+(aq)

+Cu(s)（化學(xué)鍍）

E

(cell)=E

(正極)－E

(負(fù)極)＝0.34

(

0.78)＝1.1V2Fe3++Cu

2Fe2++Cu2+

（爛板液）

E

(cell)=E

(正極)－E

(負(fù)極)＝0.77

(0.34)＝0.33VK與電池的電動(dòng)勢E

的關(guān)系nE

F=RTlnK

lnK=

lnK=2

96500

0.33/8.314

298=25.7K=1.5

1011由電動(dòng)勢得到氧化還原反應(yīng)的平衡常數(shù)K，電池的電動(dòng)勢越大，則K也越大，氧化還原反應(yīng)進(jìn)行得越徹底。對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，濃度對(duì)氧化還原方向的影響和氧化還原反應(yīng)的方向可用Nernst方程表示：電極反應(yīng)：aox+ne=bred

E=E

+

氧化劑濃度越大，電勢越高，氧化劑的氧化能力越強(qiáng)；還原劑濃度越大，則氧化劑的氧化能力越弱對(duì)某一個(gè)電池反應(yīng)（例如干電池），隨著氧化劑濃度的逐漸減小還原劑濃度的增大，結(jié)果是正極（氧化劑）的電極電勢降低，而負(fù)極（還原劑）的電極電勢升高，使電池的電動(dòng)勢E逐漸減小，并趨于0，體系達(dá)到平衡，無電流產(chǎn)生。電池反應(yīng)：aox1+cred1=bred2+dox2的Nernst方程為：Ecell=Ecell

+

反應(yīng)物的濃度越大，電池的電動(dòng)勢越大，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度減小，生成物濃度增加，Ecell逐漸減小，最終達(dá)到化學(xué)平衡Ecell

=0以銅鋅電池為例，Zn+Cu2+

Zn2++Cu0=E=1.1+=1.1+Zn+Cu2+

Zn2++Cu可解出銅鋅離子的濃度比為5

10

38

(實(shí)際不可能得到，E也不可能得0)1．質(zhì)子酸堿和酸堿平衡提供質(zhì)子的為酸，消耗質(zhì)子的為堿例如：堿：NaOH

Na+＋OH

OH

+H+

H2O

堿酸Na2CO3CO32

+H2O

OH

+HCO3

消耗質(zhì)子（水中的質(zhì)子）堿酸堿酸二．酸堿平衡NaHCO3

HCO3

+H2O

OH

+H2CO3

堿酸NaCNCN

+H2O

OH

+HCN

堿酸NH4ClNH4++H2O

NH4OH+H+

酸堿NH4Cl

NH4++H2O

NH4OH+H+提供質(zhì)子

在水溶液中，H2O

OH

+H+

H2O+H2O

OH

+H3O+

酸堿堿酸

OH

水的電離平衡產(chǎn)生的H和OH的濃度積為一常數(shù)，Kw=[OH

][H+]=10

14

pH=

log[H+]

酸堿平衡常數(shù)（弱酸和弱堿而言）Ka,KbHacH++Ac

Ka==1.8

10-5

NH3?H2ONH4+＋

OH

=1.8

10-5Kb=S2-+H2OSH

＋

OH

Kb=1

105計(jì)算0.1mol.dm

3Na2CO3的水溶液的pH值CO32

+H2O

OH

+HCO3

K==Kw/Ka2=10-14/5.610-11=1.810-4=1.810-4x=[OH-]=4.210-3

pOH=2.4pH=11.6緩沖溶液（buffer)

弱酸和共軛堿組成的酸堿對(duì)

CH3COOH和CH3COONaH2PO4-和HPO42-（腎臟）

H2CO3

和HCO3-（血液）HAcH++Ac

Ka==1.8

10-5加H+

生成CH3COOH加OH-

生成CH3COO-

Chapt18.8,9溶度積常數(shù)Ksp（對(duì)難溶物而言）和沉淀溶解平衡AgCl的溶解：AgCl

Ag+

＋Cl

Ksp=

=[Ag+][Cl

]=1.77

10

10AgBrKsp=[Ag+][Br

]=5.35

10

13AgIKsp=[Ag+][I

]=8.51

10

16BaSO4

Ksp=[Ba2+][SO42

]=1.07

10

10CaCO3

Ksp=[Ca2+][CO32

]=4.96.07

10

9PbSO4

Ksp=[Pb2+][SO42

]=1.82

10

8CaF2

Ksp=[Ca2+][F

]2=1.46

10

10Fe(OH)3

Ksp=[Fe3+][OH

]3=2.64

10

39Chapt.19.5，7三.沉淀溶解平衡部分難溶鹽的溶度積常數(shù)胃腸的鋇餐造影圖[Ba2+][SO42

]=Ksp=1.1

10

10(Ba2+)(SO42

)>Ksp沉淀生成(Ba2+)(SO42

)<Ksp沉淀溶解Chapt.19.9討論：如何分離Cu2+,Ag+,Pb2+

三個(gè)陽離子例如：含Cr廢水的處理，Cr(III)的毒性只有Cr(VI)的0.5%，化學(xué)方法處理：Fe2+,SO2,Na2SO3還原為Cr(III)，已知Cr(OH)3

的Ksp=[Cr3+][OH

]3=6

10

31，若Cr的濃度為0.01mmol.dm

3問在pH多大時(shí)，Cr(OH)3開始沉淀？(0.01

10

3)x3=6

10

31x=7.7

10

9

pOH=8.1pH=5.9即用堿調(diào)節(jié)pH值，使其大于5.9，可有氫氧化鉻沉淀生成。BaCO3,BaSO4分別在HCl中的溶解計(jì)算:BaCO3＋2H++2Cl

Ba2＋＋2Cl

＋H2O＋CO2結(jié)論：BaCO3可溶于酸，對(duì)人有劇毒BaSO4置于HCl中：BaSO