首页化学化学史及基础基础化学 03 第三章 电解质溶液.pptx

03 第三章 电解质溶液.pptx

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本课件先以离子相互作用理论解释强电解质的表观解离度,引入活度、活度因子与离子强度,随后系统讲述酸碱质子理论中的共轭酸碱对、质子传递平衡、拉平效应与区分效应,最后给出一元弱酸弱碱、多元酸及两性物质溶液pH的计算方法。

第三章 电解质溶液 章节标题页,涵盖强电解质溶液理论、酸碱质子理论、酸碱溶液pH的计算等内容
第一节 强电解质溶液理论 章节标题页,列出本节主要知识点与学习顺序
电解质 概念说明,(electrolyte)是指溶于水或熔融状态下能导电的化合物
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第1页:第三章 电解质溶液

第三章 电解质溶液

  • 强电解质溶液理论
  • 酸碱质子理论
  • 酸碱溶液pH的计算

第2页:第一节 强电解质溶液理论

第一节 强电解质溶液理论

第3页:电解质

电解质
(electrolyte)是指溶于水或熔融状态下能导电的化合物。解离度电解质的分类:强电解质(strong electrolyte)中强电解质(mean electrolyte)弱电解质(weak electrolyte)解离度既与电解质的种类有关,也与电解质的浓度有关。

第4页:电解质的浓度

按解离度对电解质进行分类,电解质的浓度为0.1mol·L-1时:>30%时为强电解质5%<<30%时为中强电解质<5%时为弱电解质

第5页:一、离子相互作用理论

Debye-Huckel质子相互理论的要点为:

  • 强电解质在水中是全部解离的;
  • 离子间通过静电力相互作用;
  • 离子氛和离子对限制了离子的运动。一、离子相互作用理论

第6页:

第7页:离子氛:在强电解质溶液中,由于电解质全部

离子氛:在强电解质溶液中,由于电解质全部解离,溶液中离子浓度较大,离子间的静电力使每一个离子都被周围电荷相反的离子包围着,形成了某一离子被带有相反电荷的离子包围的所谓离子氛(ion atmosphere)。

离子对:在强电解质溶液中,特别是浓度不低时,正、负离子还会部分缔合成离子对作为独立单位而运动,使溶液中自由离子的浓度进一步降低。

第8页:强电解质的解离度与弱电解质解离度的区别

强电解质的解离度与弱电解质解离度的区别
强电解质溶液的浓度越大,离子氛作用越强,解离度下降得越显著,解离度表示溶液中离子间相互牵制作用的大小,因此这种解离度被称为“表观解离度”(apparent dissociation degree)。若电解质的解离度反映了弱电解质解离的百分数。只有在无限稀的溶液中,强电解质溶液中的离子才能完全自由。可见强电解质的解离度与弱电解质的解离度意义不同。

第9页:离子的有

离子的有
活度(activity):离子的有效浓度或表观浓度离子的有效浓度是指电解质溶液中实际上可起作用的离子浓度。活度通常用a表示,它的单位为1(one)。液态、固态纯物质及稀水溶液中的水,活度视为1。活度aB与溶液浓度cB的关系为称为溶质B的活度因子(activity factor);为标准态的浓度(即1mol·L-1)。

第10页:离子的有(续)

由于aB<cB,故。溶液愈稀,离子间的距离愈大,离子间的牵制作用愈弱,离子氛出现的机会愈少,活度与浓度间的差别就愈小。当溶液中的离子浓度很稀,且离子所带的电荷数也少时,活度接近浓度,即,可见活度因子反映了溶液中离子间相互牵制作用的大小。

第11页:通常认

在近似计算中,在下列情况下,通常认为活度因子:

  • 对于弱电解质,因其离子浓度很小,一般可以把弱电解质的活度因子也视为1。
  • 溶液中的中性分子。
  • 稀的电解质溶液中的溶质。

第12页:三、离子强度和活度因子

三、离子强度和活度因子
离子强度(ionic strength)的定义为bi和Zi分别为溶液中第i种离子的质量摩尔浓度和该离子的电荷数。I的单位为mol·kg-1。由式可见,bi越大,Zi越高,则I越大,离子间的牵制作用越强,越小。对于稀的水溶液,离子强度也可表示为三、离子强度和活度因子

第13页:当其质量摩尔浓度

对于1-1型电解质溶液,当其质量摩尔浓度为bB时对于1-2型(或2-1型)电解质,当其质量摩尔浓度为bB时对于2-2型电解质溶液,当其质量摩尔浓度为bB时

第14页:活度因子与离子强度关系表

活度因子与离子强度关系表

活度因子与离子强度的关系
I/(mol·kg⁻¹)z=1z=2z=3
1×10⁻⁴0.990.950.90
5×10⁻⁴0.970.900.81
1×10⁻³0.960.860.73
5×10⁻³0.920.720.51
1×10⁻²0.890.630.39
5×10⁻²0.810.440.15
0.10.780.330.08
0.20.700.240.04

第15页:例2-1 HC

【例2-1】计算25℃时0.010 mol·kg-1HC1水溶液中H+的活度。

【解】

第16页:

第17页:渗透压力

不考虑活度时,渗透压力为25℃时0.010 mol·kg-1HC1水溶液的实测渗透压力为43.1 kPa。

第18页:第二节 酸碱质子理论

第二节 酸碱质子理论

第19页:酸碱理论的发展

酸碱理论的发展:Arrhenius电离理论Bronsted—Lowry质子理论Lewis电子理论一、质子理论(proton theory of acid and base)(一)酸碱的定义酸碱质子理论认为:凡能给出质子(H+)的物质都是酸,凡能接受质子的物质都是碱。

即酸是质子的给予体,碱是质子的接受体。酸与碱的关系可用下式表示为:酸质子+碱

第20页:酸碱理论的发展(续)

HC1 H++ Cl-HAc H++ Ac-H2CO3H++ HCO3-HCO3-H++ CO32-NH4+H++ NH3H3O+H++ H2OH2O H++ OH-[A1(H2O)6]3+H++ [A1(H2O)5OH]2+

第21页:既可作

既可作
两性物质(amphoteric substance):既可作为酸给出质子,又可作为碱接受质子的物质,如HCO3-、H2O。共轭酸碱对:把组成上仅相差一个质子的一对酸碱称为共轭酸碱对。如:H2CO3和HCO3-HCO3-和CO32-NH4+和NH3H3O+和H2OH2O和OH-

第22页:酸碱反应

(二)酸碱反应的实质酸碱反应的实质是两对共轭酸碱对之间的质子传递(protolysis reaction)。

第23页:它们的强度

酸碱反应的方向:较强的酸和较强的碱反应生成较弱的酸和较弱的碱。强酸+强碱弱酸+弱碱HC1 + NH3NH4++ C1-在具有共轭关系的酸碱对中,它们的强度是互相制约的,酸给出质子能力越强,酸性越强,而其相应的共轭碱的碱性越弱;反之,酸越弱,其共轭碱的碱性则越强。

第24页:酸碱强度一种物质显示酸碱性强弱

(三)酸碱强度一种物质显示酸碱性强弱,除与其本性有关外,还与溶剂的性质有关。例如HAc在水中是弱酸,但在液氨溶剂中却是强酸

第25页:酸碱强度一种物质显示酸碱性强(续)

酸碱强度一种物质显示酸碱性强(续)
HNO3在水中是强酸,但在纯H2SO4溶剂中却表现是一个弱碱HNO3+ H2O NO3-+ H3O+HNO3+ H2SO4H2NO3++ HSO4-像HCl、HNO3、H2SO4、HClO4等酸在水溶液中都表现为强酸,质子和溶剂水结合H3O+,因此H3O+是水溶液中能够存在的最强的酸形式。这里水把这些酸的强度都拉平成H3O+的强度,称为水的拉平效应(levelingeffect)。

第26页:其强度由强到弱的顺序

其强度由强到弱的顺序
但将这些酸溶于冰醋酸中,这些酸的强度就显示出差异,其强度由强到弱的顺序是HClO4>HCl>H2SO4>HNO3冰醋酸将上述这些酸区分开来,称为区分效应(differentiating effect)。酸溶剂是酸的区分试剂,是碱的拉平试剂。碱溶剂是碱的区分试剂,是酸的拉平试剂。

第27页:溶液中最强的酸

溶液中最强的酸是溶剂合质子。最强的碱是溶剂的阴离子。水溶液中最强的酸是H3O+,最强的碱是OH-。氨作溶剂时溶液中最强的酸是NH4+,最强的碱是NH2-。

第28页:溶液中最强的酸(续)

  • 扩大了酸和碱的范围,特别是扩大了碱的范围。如NH4Cl与NaAc,在电离理论中认为是盐,而质子理论认为NH4Cl中的NH4+是酸,NaAc中的Ac-是碱,NH4Cl与NaAc是酸碱复合物。质子理论中没有盐的概念。
  • 扩大了酸碱反应的范围,将电离论中的解离反应、水解反应等全部归结为酸碱质子传递反应,反应可以在气相或非水溶剂中进行;
  • 将酸碱强度和质子传递反应结合起来,把酸或碱的性质与溶剂的性质联系起来。酸碱质子理论的优点

第29页:水的质子自递反应水是一种两性物质

水的质子自递反应水是一种两性物质
水的质子自递反应水是一种两性物质,在水分子间发生质子传递反应,称为水的质子自递反应(protonself-transferreaction)二、水溶液中的质子传递平衡

第30页:水的质子自递平衡常数

水的质子自递平衡常数
平衡时Kw= [H+][OH-]Kw称为水的质子自递平衡常数,又称为水的离子积(ion product of water),其数值与温度有关,当温度为25℃时,在纯水中有[H+] = [OH-] =1.00×10-7mol·L-1则Kw= [H+] · [OH-] = 1.00×10-14

第31页:酸碱质子传递平衡及其平衡常数一元弱酸或弱

(二)酸碱质子传递平衡及其平衡常数一元弱酸或弱碱与水分子的质子传递反应是可逆的,当进行到一定程度时就建立平衡。用HB表示一元弱酸,B-表示其共轭碱,则HB + H2O B-+ H3O+在稀溶液中,[H2O]可看成是常数,上式可改写为

第32页:弱酸的质子传递平衡常数

弱酸的质子传递平衡常数
Ka称为弱酸的质子传递平衡常数,通常称为酸的解离常数(dissociation constant of acid)或简称为酸常数。1. Ka与温度有关,温度一定其值一定。2.Ka与酸的种类有关,不同的酸其值不同。3.Ka溶液中酸强度的量度,它的大小表示酸在水中释放质子能力的大小。Ka值愈大,越易给出质子,酸性愈强。4.Ka与酸的浓度无关。

第33页:一些弱酸的Ka值与pKa值

一些弱酸的Ka值与pKa值

一些弱酸的Ka值与pKa值
弱酸pKaKa
HAc4.761.74×10⁻⁵
HCN9.216.16×10⁻¹⁰
NH₄⁺9.255.59×10⁻¹⁰

注:三种酸的强弱顺序为HAc>HCN>NH₄⁺。

第34页:在水溶液中有下列平衡

类似地,碱B-在水溶液中有下列平衡B-+ H2O HB-+ OH-Kb为碱的质子传递平衡常数、解离常数或碱常数(dissociation constant of base)。

Kb值与温度和碱的种类有关,其大小同样可以表示该碱在水中接受质子能力的大小,pKb是碱常数的负对数。Kb值愈大(pKb值愈小),碱性愈强。

第35页:共轭酸

(三)共轭酸、碱常数的关系酸常酸Ka与其共轭碱的碱常数Kb之间有确定的对应关系。以HB-B-为例HB+H2OB-+H3O+

第36页:其共轭碱的质子传递平衡B-+

而其共轭碱的质子传递平衡B-+ H2O HB-+ OH-

第37页:Ka与Kb成反比,说明酸愈强,其共轭碱愈

Ka与Kb成反比,说明酸愈强,其共轭碱愈弱;碱愈强,其共轭酸愈弱。若已知酸的常数Ka,就可求出其共轭碱的碱常数Kb,反之亦然。

第38页:例2-2 NH3的Kb

【例2-2】已知的Ka为1.78×10-5,试求NH3的Kb。

【解】是NH3的共轭酸,故

第39页:在水中的质子传递反应

对于多元弱酸(或多元弱碱)在水中的质子传递反应是分步进行的,情况复杂一些。例如H3PO4,其质子传递分三步进行,每一步都有相应的质子传递平衡H3PO4+H2O H2PO4-+H3O+

第40页:在水中的质子传递反应(续)

H2PO4-+H2O-H3O++HPO42-HPO42-+H2O-H3O++ PO43-

第41页:在水中的质子传递反应(续)(续)

由于Ka1>Ka2>Ka3,H3PO4、H2PO4-、HPO42-的酸性强度顺序如下H3PO4>H2PO4->HPO42-H3PO4、H2PO4-、HPO42-都为酸,它们的共轭碱分别为H2PO4-、HPO42-、PO43-,其质子传递平衡及其平衡常数为PO43-+H2O HPO42-+OH-

第42页:在水中的质子传递反应(续)((续)

HPO42-+H2O H2PO4-+OH-H2PO4-+H2O H3PO4+OH-由于Kb1>Kb2>Kb3,PO43-、HPO42-、H2PO4-的碱性强度顺序如下PO43->HPO42->H2PO4-

第43页:质子传递

(四)质子传递平衡移动影响质子传递平衡的因素:1.浓度2.同离子效应3.盐效应1.浓度对平衡移动的影响以一元弱酸HB为例,设HB的浓度为c,平衡时HB的解离度为在水中存在下列平衡HB+H2O-H3O++B初始浓度c00平衡浓度c-c c c

第44页:一般弱电解质的,所以

一般弱电解质的,所以

第45页:稀释定律

稀释定律
上式称为稀释定律,酸常数Ka不随浓度而变化,因此当温度一定时,解离度随弱电解质浓度增大而减小。但H3O+离子浓度随弱电解质浓度增大而增大,因为

第46页:稀释定律(续)

2.同离子效应如果在HAc溶液中加入NaAc,由于NaAc是强电解质,全部解离成离子,溶液中Ac-离子浓度增大,HAc的质子传递平衡向左方移动时,HAc的解离度降低,即

第47页:在NH3·H2O中加入NH4Cl

在NH3·H2O中加入NH4Cl
同理,在NH3·H2O中加入NH4Cl,也会导致NH3·H2O的解离度降低在弱酸或弱碱溶液中,加入与弱酸或弱碱含有相同离子的强电解质,使得弱酸或弱碱解离度降低的现象称为同离子效应(commonioneffect)

第48页:例2-3 溶液的[H+]和解离度

【例2-3】(1)计算0.100mol·L-1HAc溶液的解离度;(2)如果在该溶液中加入固体NaAc (不考虑溶液体积变化),使其浓度为0.100mol·L-1,计算溶液的[H+]和解离度。

【解】(1)HAc+H2OH3O++Ac–平衡时0.100-[H+][H+][H+]≈0.100(mol·L-1)根据

第49页:HAc解离度很小,,得

由于HAc解离度很小,,得

第50页:HAc解离度很小,,得(续)

(2)HAc + H2O H3O++ Ac-平衡时0.100-[H+][H+]0.100+[H+]≈0.100(mol·L-1) ≈0.100(mol·L-1)

第51页:

第52页:盐效应

盐效应
3.盐效应若在弱电解质溶液中加入不含相同离子的强电解质,则因离子强度增大,溶液中离子之间的相互牵制作用增大,使弱电解质的解离度略有增大,这种作用称为盐效应(salt effect)。例如在0.100 mol·L-1HAc溶液中加入NaCl使其浓度为0.100 mol·L-1,则溶液中的[H+]由1.32×10-3mol·L-1增大为1.82×10-3mol·L-1,HAc的解离度由1.32%增大为1.82%。

第53页:产生同离子效应时,必然伴随有盐效应

产生同离子效应时,必然伴随有盐效应,但同离子效应的影响比盐效应要大得多,所以一般情况下,不考虑盐效应也不会产生显著影响。

第54页:第三节 酸碱溶液pH的计算

第三节 酸碱溶液pH的计算

第55页:第三节 酸碱溶液pH的计算(续)

第三节 酸碱溶液pH的计算(续)
酸的浓度:溶液中酸的物质的量浓度;酸度:是指溶液中H+的浓度,严格讲应该是H+的活度,当H+浓度很稀时,。为使用方便起见,[H+]常用pH值表示,pH=-lg[H+]同理,pOH=-lg[OH-]pH+pOH=pKw=14pH = 14-pOH;pOH = 14-pH

第56页:一元强酸

(一)一元强酸、一元强碱溶液1.一元强酸溶液当酸的浓度ca>1.0×10-6mol·L-1时pH=-lgca当酸的浓度ca≤1.0×10-6mol·L-1时,应考虑水的质子自递产生的离子的浓度H2OH++OH-xmol·L-1xmol·L-1HA H++ A-ca

第57页:一元强酸(续)

Kw=[H+][OH-]=(ca+x)x x2+cax-Kw=0

第58页:例2-4 求1.0×10-8mol·L

【例2-4】求1.0×10-8mol·L-1HCl溶液的pH值

【解】ca=1.0×10-8mol·L-1<1.0×10-6mol·L-1,所以pH=-lg(1.05×10-7)=6.97

第59页:对于一元强碱溶液

2.对于一元强碱溶液,同理当cb>1.0×10-6mol·L-1时pOH=-lgcb当cb≤1.0×10-6mol·L-1时pH=14-pOH

第60页:例2-5 计算0.20 mol·L-1

(二)强、弱酸混合溶液

【例2-5】计算0.20 mol·L-1HCl溶液和0.20 mol·L-1HAc溶液等体积混合后溶液的pH值。

第61页:例2-5 求解过程(续)

【解】混合后HCl和HAc的浓度都为0.10 mol·L-1,HCl全部解离产生的[H+] = 0.10 mol·L-1,而HAc是弱电解质HAc + H2OH3O++ Ac-0.10-x0.10+xx≈0.10 ≈0.10

第62页:例2-5 求解过程(续)(续)

[H3O+]=0.10 mol·L-1+1.74×10-5mol·L-1≈ 0.10 mol·L-1pH=-lg [H3O+]=-lg0.1=1

第63页:一元弱酸

  • 一元弱酸溶液一元弱酸在水中存在两种质子传递平衡HB + H2O H3O++ B-H2O + H2O H3O++ OH-
  • 一元弱酸或弱碱溶液pH的计算

第64页:主要来自弱酸的质子传递平衡

当c·Ka≥20Kw时,可以忽略水的质子自递平衡,溶液中[H+]主要来自弱酸的质子传递平衡。以HAc为例,设HAc的起始浓度为caHAc+H2OH3O++Ac-平衡时ca-[H+][H+][H+][H+]2+Ka[H+]-Kaca=0

第65页:主要来自弱酸的质子传递平衡(续)

[H+]2+Ka[H+]-Kaca=0当ca⁄Ka≥500时,质子传递平衡产生的[H+]<<ca,则[HAc]=ca-[H+]≈ca,上式是计算一元弱酸[H+]的最简式,误差≤2.2%。

第66页:例2-6 HAc溶液的[H+]

【例2-6】计算0.100mol·L-1HAc溶液的[H+]。

【解】已知Ka=1.74×10-5,ca=0.100mol·L-1,caKa=0.100×1.74×10-5>20Kw,ca/Ka>500,可用最简式计算。

第67页:例2-7 浓度为1.0×10-3mol·L

【例2-7】乳酸HC3H5O3是糖酵解的最终产物,在体内积蓄会引起机体疲劳和酸中毒,已知乳酸的Ka=1.4×10-4,试计算浓度为1.0×10-3mol·L-1乳酸溶液的pH值。

第68页:例2-7 求解过程(续)

【解】caKa>20Kw,c/Ka=1.0×10-3/(1.4×10-4)<500pH = 3.51

第69页:例2-8 NH4Cl溶液的pH值

【例2-8】计算0.100mol·L-1NH4Cl溶液的pH值。

【解】NH3的碱常数,Kb(NH3)=1.79×10-5,所以可求出NH4+的KaKaca≥20Kw,ca/Ka=0.100/(5.59×10-10)>500,所以,pH=5.13。

第70页:一元弱碱

(二)一元弱碱溶液对一元弱碱溶液,当Kbcb≥20Kw时,用近似公式当cb/Kb≥500时,用简化式

第71页:例2-9 NaAc溶液的pH值

【例2-9】计算0.100mol·L-1NaAc溶液的pH值。

【解】查得Ka(HAc)=1.74×10-5,所以Kbcb≥20Kw,cb/Kb=0.100/(5.75×10-10)>500。

第72页:例2-9 NaAc溶液的pH(续)

所以,pH=8.88。

第73页:多元酸

多元酸
能释放出多个质子的酸称为多元酸,如H2CO3、H2S、H3PO4等,多元弱酸在水溶液中的质子传递反应是分步进行的。以H2S为例,其质子传递反应为H2S+H2OHS-+H3O+三、多元酸(碱)溶液

第74页:多元酸(续)

HS-+ H2O S2-+ H3O+溶液中的[H+]来自H2S的二步解离及水的质子自递平衡,当Ka1ca≥20Kw,可忽略水的质子自递平衡。

第75页:对于多元酸溶液:1.如果caKa>20K

对于多元酸溶液:

  • 如果caKa>20Kw,可忽略水的质子自递产生的H+离子浓度。
  • 对于多元酸,一般有Ka1>>Ka2>>Ka3…,如果Ka1/Ka2>102,多元酸可以当作一元酸来计算H+离子浓度如果ca/Ka1>500,可用最简式计算[H+]:

第76页:多元酸第二步解离所产生的共轭碱的浓度

3.多元酸第二步解离所产生的共轭碱的浓度,等于多元酸第二步解离常数Ka2。例如:在H3PO4溶液中[H2PO4-]=Ka2(H3PO4)在H2CO3溶液中[CO32-]=Ka2(H2CO3)

第77页:例2-10 计算0.10 mol·L-1

【例2-10】计算0.10 mol·L-1H2S溶液中[H+]、[HS-]及[S2-]。已知Ka1=8.91×10-8,Ka2=1.12×10-12。

第78页:例2-10 求解过程(续)

【解】Ka1/Ka2>102,又ca=0.10mol·L-1,则ca/Ka1>500,可按一元弱酸的简化式计算。H2S+H2OHS-+H3O+ca-[H+]≈ca[H+][H+]由于第二步解离程度很小,所以[HS-]≈[H+]=9.44×10-5mol·L-1。

第79页:[S2-]是第二步质子传递产生

[S2-]是第二步质子传递产生的共轭碱HS-+H2OS2-+H3O+9.44×10-5mol·L-1x9.44×10-5mol·L-1

第80页:[S2-]是第二步质子传递产(续)

[S2-]=x=1.12×10-12mol·L-1,即[S2-]≈Ka2。

第81页:[S2-]是第二步质子传递产(续)

【例】已知H3PO4的Ka1=7.59×10-3,Ka2=6.16×10-8,Ka3=2.14×10-13,求0.1mol∙L-1H3PO4溶液中各种粒子的浓度。

【解】0.1mol·L-1H3PO4溶液中的粒子:H3PO4、H2PO4-、HPO42-、PO43-、H3O+、OH-H3PO4+ H2O = H3O++ H2PO4-0.1-x x xcaKa1>20Kw,Ka1/Ka2>102,ca/Ka1=13.75<500

第82页:

第83页:本页公式与数值推导

H2PO4-+ H2O = H3O++ HPO42-x-y x+y y≈ x ≈x y

第84页:本页公式与数值推导

HPO42-+ H2O = H3O++ PO43-Ka2xz

第85页:对于多元碱中离子浓度的计算,类似于多元酸

对于多元碱中离子浓度的计算,类似于多元酸,即:

  • 如果cbKb>20Kw,可忽略水的质子自递产生的OH-离子浓度。
  • 对于多元碱,一般有Kb1>>Kb2>>Kb3…,如果Kb1/Kb2>102,多元碱可以当作一元碱来计算OH-离子浓度

第86页:对于多元碱中离子浓度的计算(续)

如果cb/Kb1>500,可用最简式计算[OH-]:

第87页:多元酸第二步解离所产生的共轭碱的浓度

3.多元酸第二步解离所产生的共轭碱的浓度,等于多元酸第二步解离常数Ka2。例如:在Na3PO4溶液中[H2PO4-]=Kb2(Na3PO4)在Na2CO3溶液中[H2CO3]=Kb2(Na2CO3)

第88页:例2-11 Na2CO3溶液的pH值

【例2-11】计算0.100mol·L-1Na2CO3溶液的pH值。

【解】Kb1/Kb2>102,忽略第二步质子传递产生的[OH-],cb/Kb1>500。pOH=-lg(4.63×10-3)=2.33pH=14.00-2.33=11.67

第89页:四、两性物质溶液

常见的两性物质有三种类型:

  • 两性阴离子,如HCO3-、H2PO4-、HPO42-;
  • 阳离子酸和阴离子碱组成的两性物质(弱酸弱碱盐),如NH4Ac;
  • 氨基酸型两性物质(以NH3+CHRCOO-为代表)。两性物质溶液H+离子浓度或pH计算
  • 两性物质溶液

第90页:现以二元弱酸的酸式盐

现以二元弱酸的酸式盐NaHB为例,推导两性物质溶液的H3O+离子浓度计算公式。NaHB溶液中存在着下列质子转移平衡HB-+H2O B2-+H3O+HB-+H2O OH-+H2BH2O+H2O OH-+H3O+根据质子得失数目相等的原则,得到[H3O+]+[H2B]=[B2-]+[OH-]

第91页:将平衡关系式代入上式

将平衡关系式代入上式

第92页:整理后得当Ka1和Ka2较小

整理后得当Ka1和Ka2较小时,[HB-]≈c(HB-),则上式可变为

第93页:整理后得当Ka1和Ka2较小(续)

如果c(HB-)≥20Ka1,则c(HB-)+Ka1≈c(HB-)如果c(HB-)Ka2≥20Kw,则c(HB-)Ka2+Kw≈c(HB-)Ka2

第94页:Ka2是两性物质作为酸时本身的酸常数

Ka2是两性物质作为酸时本身的酸常数,Ka1是其作为碱时,其共轭酸的酸常数。对于HCO3-溶液来说,Ka2是HCO3-作为酸时本身的酸常数,即H2CO3的二级解离常数Ka2,Ka1是则HCO3-作为碱时其共轭酸H2CO3的一级解离常数Ka1。

所以其pH为

第95页:

第96页:溶液来说

对于H2PO4-溶液来说,Ka2是H2PO4-作为酸时本身的酸常数,即H3PO4的二级解离常数Ka2,Ka1是则H2PO4-作为碱时其共轭酸H3PO4的一级解离常数Ka1。

所以其pH为

第97页:对于溶液来说

对于溶液来说,Ka2是作为酸时本身的酸常数,即H3PO4的三级解离常数Ka3,Ka1是则作为碱时其共轭酸H2PO4-的解离常数即H3PO4的二级解离常数Ka2。

所以其pH为

第98页:课后作业

课后作业:作业P46:4、9、11

第99页:

第100页:本章总结

总结

  • 强电解质的解离度与弱电解质解离度的区别
  • 强电解质溶液理论
  • 离子强度的计算、活度因子的计算、活度的计算
  • 一元强酸溶液H+离子浓度(pH)的计算
  • 一元强碱溶液H+离子浓度(pH)的计算
  • 一元强酸与弱酸混合溶液H+离子浓度(pH)的计算

第101页:一元强碱与弱减混合溶液H+离子浓

  • 一元强碱与弱减混合溶液H+离子浓度(pH)的计算
  • 一元弱酸溶液H+离子浓度(pH)的计算
  • 一元弱碱溶液H+离子浓度(pH)的计算
  • 多元弱酸溶液H+离子浓度(pH)的计算
  • 多元弱碱溶液H+离子浓度(pH)的计算
  • 两性物质溶液H+离子浓度(pH)的计算

第102页:本章学习要求

本章学习要求

  • 掌握酸碱质子理论和酸碱溶液的pH计算
  • 熟悉水溶液中的质子传递平衡
  • 了解强电解质溶液理论

第103页:

第104页:例2-1 计算在含有浓度为0.10 m

【例2-1】计算在含有浓度为0.10 mol·kg-1的NaOH及0.10 mol·kg-1的KCl混合溶液中OH-离子的活度。

【解】I= [(0.10 mol·kg-1)(+1)2+(0.10 mol·kg-1)(-1)+(0.10 mol·kg-1) (+1)2+(0.10 mol·kg-1)=0.20 mol·kg-1查表得,当I=0.20 mol·kg-1,Z=1时,=0.70

第105页:例2-1 计算在含有浓度为0(续)

同理,

第106页:计算该溶液的渗透压

如果计算该溶液的渗透压,则Π=aosRT=( )RT= 0.070×4×8.314J•mol-1•K-1×298.15K=694kPa

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