02 第二章 电解质溶液和电离平衡.ppt

第1页：第二章 电解质溶液和电离平衡 章节封面

非电解质

溶于水后形成不带电分子的物质。

电解质

溶于水后能形成带电离子的物质，在溶液中全部或部分以离子形式存在。

溶液由溶质和溶剂组成，电解质之间的反应实质上是离子反应。

第2页：酸碱质子理论与共轭酸碱对

酸碱质子理论

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。

共轭酸碱对

仅相差一个质子的对应酸与碱，如 HAc／Ac^-、HCO₃^-／CO₃^2-、H₂SO₄／HSO₄^-。

第3页：酸碱反应的实质

根据酸碱质子理论，酸碱反应的实质就是共轭酸碱之间的质子传递过程。

第4页：水的离解与水的离子积

水的离解：H₂O＋H₂O ⇌ H₃O⁺＋OH^-，简写为 H₂O ⇌ H⁺＋OH^-。

298 K 时纯水中 [H₃O⁺]＝[OH^-]＝1.0×10^-7 mol·dm^-3。

K_w^θ＝[H₃O⁺][OH^-]＝1.0×10^-14，水的离子积常数在一定温度下为定值。

第5页：溶液的酸碱性与pH值

pH值

氢离子浓度的负对数。

pOH值

氢氧根离子浓度的负对数。

第6页：强电解质的表观电离度

强电解质

离子型化合物或具有强极性的共价化合物，在溶液中全部电离，电离度接近100%。

由于离子间相互作用，每个离子都受相反电荷离子的束缚，离子并不完全自由，表现为：

• 溶液导电能力下降；
• 表观电离度下降；
• 依数性出现异常。

第7页：离子强度

离子强度 I 表示离子在溶液中产生的电场强度大小，与溶液中第 i 种离子的浓度 m_i 及电荷数 Z_i 有关。

离子强度越大，正负离子间作用力越大。

第8页：活度与活度系数

活度（a）

有效浓度，即扣除了离子间相互作用后表现出来的表观离子浓度。

活度系数（f）

稀溶液中 f＜1，极稀溶液中 f 接近1。

• 离子强度越大，离子间相互作用越显著，活度系数越小。
• 离子强度越小，活度系数越接近1，稀溶液接近理想溶液。
• 离子电荷越大，相互作用越强，活度系数越小。

第9页：弱电解质的解离度

解离度（α）

离解平衡时已离解的弱电解质分子数与离解前分子总数的百分比。

解离度的大小可以相对地表示电解质的强弱。

第10页：弱酸与弱碱的解离平衡常数

酸的离解平衡常数：HAc＋H₂O ⇌ H₃O⁺＋Ac^-，K_a＝[H₃O⁺][Ac^-]／[HAc]。

碱的离解平衡常数：NH₃·H₂O ⇌ NH₄⁺＋OH^-，K_b＝[NH₄⁺][OH^-]／[NH₃·H₂O]。

第11页：一元弱酸弱碱的近似计算

当 c／K_a＞500 时，浓度为 c 的一元弱酸溶液中 [H⁺]＝√(c·K_a)。

同理，一元弱碱溶液中 [OH^-]＝√(c·K_b)。

第12页：多元弱酸的分步离解

多元弱酸的离解分步进行，以氢硫酸为例：

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第15页：多元弱酸计算的结论

• 由于 K_a1≫K_a2，求 [H⁺] 时可把多元弱酸当作一元弱酸处理；当 c／K_a＞500 时按 [H⁺]＝√(c·K_a1) 近似计算。
• 二元弱酸溶液中，酸根离子的浓度近似等于 K_a2，与酸的原始浓度无关。

第16页：同离子效应

同离子效应

在弱电解质溶液中加入具有相同离子的强电解质，使离解平衡向左移动、解离度降低的现象。

HAc ⇌ H⁺＋Ac^-，加入 NaAc → Na⁺＋Ac^-，Ac^- 浓度增大使平衡左移。

同离子效应使弱电解质的解离度减小，但解离平衡常数不变。

第17页：盐类水解的实质

盐类水解的实质是盐的离子与溶液中水离解出的 H⁺ 和 OH^- 作用，生成弱电解质的反应。

例如醋酸钠溶于水后，Ac^- 与 H⁺ 结合生成弱酸 HAc，使溶液呈碱性。

第18页：缓冲溶液的概念与缓冲对

缓冲作用

能抵抗外加少量酸、碱和水的稀释而本身pH值不发生显著变化的作用。

缓冲溶液

具有缓冲作用的溶液，组成为共轭酸碱体系，须同时含抗酸与抗碱成分。

• 弱酸及其盐：HAc－NaAc、H₂CO₃－KHCO₃
• 弱碱及其盐：NH₃·H₂O－NH₄Cl
• 多元酸的酸式盐及其次级盐：KHCO₃－K₂CO₃

第19页：缓冲作用的原理

以 HAc－NaAc 缓冲体系为例，体系中同时存在大量 HAc 与 Ac^-，并存在离解平衡 HAc＋H₂O ⇌ H₃O⁺＋Ac^-。

• 外加适量酸时，Ac^- 与 H⁺ 结合成 HAc，平衡左移；
• 外加适量碱时，未解离的 HAc 继续解离补充 H⁺，平衡右移。

第20页：缓冲溶液pH值的计算

以 HAc－NaAc 缓冲对为例：HAc ⇌ H⁺＋Ac^-，NaAc → Na⁺＋Ac^-。

[H⁺]＝K_a·c_酸／c_盐，pH＝pK_a＋lg（c_盐／c_酸）。

NH₃－NH₄Cl 缓冲对同理，按 pOH＝pK_b＋lg（c_盐／c_碱）计算。

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第23页：缓冲容量与缓冲范围

缓冲容量（β）

使1 L（或1 mL）缓冲溶液的pH值改变1个单位所需加入强酸或强碱的物质的量，容量越大缓冲能力越强。

• c_盐∶c_酸＝1 时，缓冲能力最大。
• 弱酸及其盐体系的有效缓冲范围：pH＝pK_a±1。
• 弱碱及其盐体系的有效缓冲范围：pOH＝pK_b±1。