Wjhx弱电解质的解离反应PPT学习教案

1、会计学1Wjhx弱电解质的解离反应弱电解质的解离反应3.2.1 解离平衡和解离常数3.2.2 解离度和稀释定律*3.2.3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度的计算3.2.4 多元弱酸的分步解离3.2.5 解离平衡的移动 同离子效应3.2.6 缓冲溶液第1页/共32页3-2-1 解离平衡和解离常数解离平衡和解离常数一元弱酸 HA(aq) H+(aq) + A-(aq)弱电解质在水溶液中部分解离，存在解离平衡。c(H+)/c c(A-)/c c(HA)/c Ki (HA)= c(H+)c(A-)c(HA)简化为Ki (HA)= 解离平衡Ki 标准解离常数Ka 、Kb分别表示弱酸、弱碱标准解 离常数第2页/

2、共32页Ki 越小,弱电解质解离越困难,电解质越弱。弱电解质：一般Ki 10-4 中强电解质：Ki =10-210-3解离常数Ki 可表示弱电解质解离程度大小。Ki 与浓度无关，与温度有关。由于温度对Ki 影响不大，一般可不考虑其影响。 物理含义第3页/共32页 a)利用解离反应达平衡时各物质（离子）的浓度计算； b)利用热力学数据及公式 计算。lnrmiGKRT Ki的计算第4页/共32页例试计算298.15K、标准态下Ka(HOAc)值。解：HOAc H+ + OAc-rGm/(kJmol-1) -396.46 0 -369.31rGm=(-369.31)-(-396.46)kJmol-1

3、 =27.15 kJmol-1 -rGm -27.151000 RT 8.314298.15ln K = = = -10.95Ka (HOAc)=1.810-5第5页/共32页3-2-2 解离度和稀释定律解离度和稀释定律解离度解离部分弱电解质浓度未解离前弱电解质浓度解离度()100%解离度可表示弱电解质解离程度的大小在温度、浓度相同条件下, 越小，电解质越弱。物理含义第6页/共32页稀释定律一元弱酸 HA(aq) H+(aq) + A-(aq) c(H+)c(HA)c(H+)/c c(A-)/c c(HA)/c Ka (HA)= =( ) 2 c1- cKi ( )2 cc Kic/c若(c/

4、c )/Ki 500, 1-1Ki 与都能说明弱电解质的解离程度；但与c有关，Ki 与c无关。稀释定律随着溶液浓度的降低，解离度增大。解离特性第7页/共32页3-2-3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算若Ki Kw , c(molL-1)不很小,可忽略水的解离。一元弱酸溶液中c(H+)的计算一元弱电解质溶液中离子浓度的计算一元弱酸 HA H+ + A-若(c/c )/Ka 500, c(H+) c, c-c(H+)cKa c(H+)/c 2 c2(H+)c- c(H+)/c ccc(H+)(cc )Ka pH= -lg = pKa + p( )c(H+) 1 c c 2

5、 c第8页/共32页3-2-3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算一元弱碱溶液中c(H+)的计算c(OH-) cpOH= -lg一元弱碱 BOH B+ + OH-同理c(OH-)(cc )Kb c(OH-) cpH=14 -lg第9页/共32页例计算L-1氨水溶液中的c(OH-)、pH和氨水的解离度。解： NH3H2O NH4+ + OH-平衡浓度/(molL-1x x xc(NH4+)/c c(OH-)/c xx c(BOH)/c 0.100-xKb= = =1.810-5(c/c )/Kb(NH3H2O)=0.100/(1.810-5)5000.100-x0.100

6、则 x=1.3410-3 c(OH-)=1.3410-3 molL-1 Kw 1.010-14c(OH-) 1.3410-3 c(H+)= = molL-1=7.510-12 molL-1第10页/共32页例计算L-1氨水溶液中的c(OH-)、pH和氨水的解离度。解： NH3H2O NH4+OH-平衡浓度/(molL-1) 0.100-x x x则 x10-3 c(OH-)=1.3410-3 molL-1 Kw 1.010-14c(OH-) 1.3410-3 c(H+)= = molL-1=7.510-12 molL-110-12)=c 1.3410-3 c 0.100= 100%= 100%

7、=1.34% 第11页/共32页3-2-4 多元弱酸的分步解离多元弱酸的分步解离多元弱酸在水溶液中分步解离如 H2S H+ + HS- HS- H+ + S2-Ka(1)= =1.110-7c(H+)/c c(HS-)/c c(H2S)/c Ka(2)= =1.310-13c(H+)/c c(S2-)/c c(HS-)/c H2S溶液中的c(H+)主要决定于第一步解离的H+，即 c(H+) c(HS-)多元弱酸的强弱主要取决于Ki(1)第12页/共32页H+的计算的计算HS-的计算S2-的计算按第一级解离平衡求算HS- H+按第二级解离平衡求算HS- H+ + S2- Ka2 = H+S2-/

8、HS-.c S2-/cS2- = Ka2.c按第一级解离平衡求算此外，还可利用多重平衡规则求S2-第13页/共32页例已知常温、常压下H2S的溶解度为0.10molL-1，计算H2S饱和溶液中c(H+)、c(S2-)和H2S的解离度。解： H2S H+ + HS-平衡浓度/(molL-1) 0.10-x x xKa(1)= = =1.110-7c(H+)/c c(HS-)/c xx c(H2S)/c 0.1-x(c/c )/Ka(1)=0.10/(1.110-7)500,0.10-x0.10 x= 1.110-4c(H+)= 1.110-4 molL-1第14页/共32页例已知常温、常压下H2

9、S的溶解度为-1，计算H2S饱和溶液中c(H+)、c(S2-)和H2S的解离度。解： HS- H+ + S2-平衡浓度/(molL-1) x x1 x + x1 x1因为 Ka(2) Ka(1)所以 c(HS-) c(H+) Ka(2)= =1.310-13c(H+)/c c(S2-)/c c(HS-)/c Kic/c 1.110-7 0.10= =0.11%c(S2-)= Ka(2)c = 1.310-13 molL-1二元弱酸溶液中: c(A2-)Ka(2)C第15页/共32页H2S H+ + HS- Ka(1)=c(H+)/c c(HS-)/c c(H2S)/c Ka(2)=c(H+)/

10、c c(S2-)/c c(HS-)/c c(H+)与c(S2-)的关系HS- H+ + S2-两式相加H2S 2H+ + S2- Ka= Ka(1)Ka(2)c(H+)2c(S2-) c(H2S)(c )2=Ka(1)Ka(2)常温下, H2S饱和溶液中, c(H2molL-1如果在溶液中加强酸以增大c(H+)的浓度，可降低c(S2-)，因此调节H2S溶液的酸度，可控制c(S2-)。c(H+)2c(S2-) = 1.410-21(molL-1)3第16页/共32页酸碱的电离理论溶液的酸碱性和pH弱电解质的解离平衡、解离常数、解离度、稀释定律一元弱酸或弱碱的离子浓度的计算二元弱酸中,酸根的浓度近

11、似等于二级解离常数,与酸原始浓度关系不大。第17页/共32页3-2-5 解离平衡的移动同离子效应解离平衡的移动同离子效应在弱电解质溶液中，加入含有相同离子的易溶强电解质，使弱电解质解离度降低的现象，称为同离子效应。如 HOAc H+ + OAc- NaOAc Na+ + OAc-平衡向左移动遵循吕查德理原理第18页/共32页例在L-1NH3H2O溶液中，加入固体NH4Cl,使其浓度为0.100molL-1，计算溶液中c(H+)、NH3H2O的解离度。解： NH3H2O NH4+ + OH-平衡浓度/(molL-1) 0.100-x 0.100+x xx=1.810-5c(OH-)=1.810-

12、5 molL-1Kb= =1.810-5x(0.100+x) 0.100-x0.100 x 0.100=1.810-5因为 (c/c )/Kb=0.100/(1.810-5)500所以 0.100-x0.100, 0.100+x0.100第19页/共32页例在L-1NH3H2O溶液中，加入固体NH4Cl,使其浓度为0.100molL-1，计算溶液中c(H+)、NH3H2O的解离度。解： NH3H2O NH4+ + OH-平衡浓度/(molL-1x 0.100+x xc(OH-10-5 molL-11.010-14 1.810-5c(H+) = =5.610-10 molL-11.810-5 0

13、.100= 100%=0.018%未加NH4Cl的0.100molL-1NH3H2O溶液 1.34%,即由于同离子效应，使降低。第20页/共32页例: 在0.1 mol/L 的HAc溶液中加入固体NaOAc,使NaOAc的浓度达到0.2 mol/L ,求该溶液中H+和解离度。解： HAc H+ + Ac-起/( mol/L） 平/( mol/L） 0.1-x x 0.2+x 10-5 0.2 + x 0.2, 0.1-x 0.1, 故： x = H+ = 9 10-6 mol /L , = H+/c = 9 10-6 /0.1 = 0.009%,解离度大大降低 利用同离子效应:可调节溶液的酸碱

14、性;控制弱酸溶液中酸根离子浓度，达到离子分离、提纯的目的。未加NaOAc的0.100molL-1HOAc溶液 1.34%,第21页/共32页实验事实： 向纯水(pH=7.0)中加入少量酸或碱，pH值会发生显著变化； 向HAc-NaAc液中加入少量酸或碱，溶液的pH值几乎不变。 3-2-6 缓冲溶液缓冲溶液 这种能抵抗少量强酸、强碱和水的稀释而保持体系的pH值基本不变的溶液，称为缓冲溶液。eg：弱酸弱酸盐（HAc-NaAc），弱碱弱碱盐（NH3.H2O-NH4Cl)等。第22页/共32页3-2-6 缓冲溶液缓冲溶液缓冲作用：能使溶液pH值基本保持不变的 作用。缓冲作用原理：如 HOAc+NaOA

15、c混合液HOAc H+ + OAc- 大量 极小量 大量 外加适量酸(H)，平衡向左移动外加适量碱(OH-)，平衡向右移动NaOAc:抵消H+物质;HOAc:抵消OH-物质。抗酸成分抗碱成分含有能抵消H+和OH-两种物质的溶液称为缓冲溶液。第23页/共32页稀释此溶液时c(H+)=Kac(HOAc)/c(OAc-)HAc H+ + Ac-稀释时， c (HOAc)和c (OAc-)将以同等倍数下降，使c (HOAc)/c (OAc-)不变，因此c (H+)不变，pH不变。第24页/共32页常见的缓冲溶液如弱酸与弱酸盐、弱碱与弱碱盐等混合液，多元弱酸组成的两种不同酸度的盐混合液。缓冲溶液缓冲溶液

16、pKipH值范围值范围HOAc-NaOAc4.763.65.6NH3H2O-NH4Cl4.768.310.3NaHCO3-Na2CO310.339.211.0KH2PO4-K2HPO47.205.98.0H3BO3-Na2B4O79.27.29.2第25页/共32页缓冲溶液pH值的计算例试计算含L-1HOAc、 molL-1NaOAc溶液的pH值。解： HOAc H+ + OAc- 平衡浓度/(molL-1) 0.100-x x 0.100+xKa= =1.810-5x(0.100+x) 0.100-x因为 (c/c )/Ka=0.100/(1.810-5)500所以 0.10-x0.100,

17、 0.100+x0.100pH=4.74x=1.810-5c(H+)=1.810-5 molL-1=1.810-50.100 x 0.100第26页/共32页例(2) 在含L-1HOAc、 molL-1NaOAc溶液中加入HCl，使 c(H+molL-1，计算溶液的pH值。 HOAc H+ + OAc- Ka= =1.810-5x(0.099+x) 0. 101-x平衡浓度/(molL-1) 0.101-x x 0.099+xx=1.810-5c(H+)1.810-5 molL-1pH=4.74=1.810-50.099x 0. 101解: 反应 H+ + OAc- HOAc0.001 0.0

18、01 0.001HOAc+NaOAc混合溶液能抵抗少量外来酸的作用，而保持溶液pH值不变。第27页/共32页例(3) 在含L-1HOAc、 molL-1NaOAc溶液中加入NaOH, 使 c(OH-molL-1，计算溶液的pH值。 HOAc H+ + OAc- Ka= =1.810-5x(0.101+x) 0. 099-x平衡浓度/(molL-1) 0.099-x x 0.101+xx=1.810-5c(H+)1.810-5 molL-1pH=4.74=1.810-50.101x 0. 099解: 反应 OH- + HOAc OAc- + H2O 0.001 0.001 0.001HOAc+NaOAc混合溶液能抵抗少量外来碱的作用，而保持溶液pH值