医用基础化学课件-第二章__电解质溶液

1、第二章第二章 电解质溶液电解质溶液第一节第一节 强电解质溶液理论强电解质溶液理论第二节第二节 酸碱质子理论酸碱质子理论第三节第三节 酸碱溶液酸碱溶液pH的计算的计算本章学习要求本章学习要求v 了解强电解质理论的基本内容了解强电解质理论的基本内容v 掌握质子理论、共轭酸、共轭碱掌握质子理论、共轭酸、共轭碱 的概念的概念v 熟悉弱酸熟悉弱酸 弱碱弱碱 酸常数酸常数Ka 碱常数碱常数Kb 的概念的概念v 熟练掌握酸碱熟练掌握酸碱 pH 值计算值计算 第一节第一节 强电解质溶液理论强电解质溶液理论一、电解质和非电解质一、电解质和非电解质 电解质：在水溶液中或在熔融状态下能导电解质：在水溶液中或在熔融状

2、态下能导电的化合物电的化合物根据根据电离程度电离程度大小，可将电解质分为：大小，可将电解质分为：强电解质强电解质弱电解质弱电解质完全电离完全电离不完全电离不完全电离强酸、强碱、大多数盐强酸、强碱、大多数盐弱酸、弱碱、部分盐弱酸、弱碱、部分盐电离平衡电离平衡强电解质在水溶液中完全电离强电解质在水溶液中完全电离弱电解质在水溶液中的电离是可逆的弱电解质在水溶液中的电离是可逆的HAc H2OAc H3O+ 电离平衡：电离平衡：正、逆反应速率相等正、逆反应速率相等时，弱电时，弱电解质分子和离子间达到的解质分子和离子间达到的动态动态平衡平衡解离度解离度 解离度：电解质达到解离度：电解质达到电离平衡电离平衡

3、时，时，已电离已电离的分子数的分子数和和原有的分子总数原有的分子总数之比之比100% 原有分子总数原有分子总数已解离的分子数已解离的分子数%100 电解质的原始浓度电解质的原始浓度已解离的电解质浓度已解离的电解质浓度 解离度可通过测定电解质溶液的电导或依解离度可通过测定电解质溶液的电导或依数性来测定数性来测定影响解离度大小的因素影响解离度大小的因素 本性：电解质的结构本性：电解质的结构 外因：溶剂性质、溶液温度、溶液浓度外因：溶剂性质、溶液温度、溶液浓度电解质电解质解离度解离度HCl92%HNO392%NaOH84%NaCl84%KNO383%30% 强电解质强电解质110-7molL-1，

4、pH 7，溶液呈溶液呈酸性酸性c(H+)110-7molL-1，pH7，溶液呈溶液呈中性中性c(H+) 7，溶液呈溶液呈碱性碱性（二）酸碱质子传递平衡及其平衡常数（二）酸碱质子传递平衡及其平衡常数HB+ H2OH3O+B -+OHHBBOH23i KHBBHa K平衡时平衡时Ka ：弱酸的质子传递平衡常数：弱酸的质子传递平衡常数 酸的解离常数，简称酸常数酸的解离常数，简称酸常数Ka越大，酸给出质子的能力越强，酸越强越大，酸给出质子的能力越强，酸越强HB+ H2OOH -B -+BOHHBb KKb ：弱碱的质子传递平衡常数：弱碱的质子传递平衡常数 碱的解离常数，简称碱常数碱的解离常数，简称碱常

5、数Kb越大，碱接受质子的能力越强，碱越强越大，碱接受质子的能力越强，碱越强（三）共轭酸、碱常数的关系（三）共轭酸、碱常数的关系WbapppKKK 25C时，时，14ppba KKWbaOHHKKK 酸常数与碱常数之积即为水的离子积常数 酸的酸常数越大，该酸酸性越强，而其共轭碱的碱常数越小，碱的碱性越弱；反之亦然多元弱酸（碱）在水中多元弱酸（碱）在水中 的质子传递反应的质子传递反应H3PO4+ H2OH3O+H3O+H3O+H2PO4-+H2PO4-+ H2OH2O+HPO42-HPO42-PO43-+特点：特点：在水溶液中的解离是分步进行的在水溶液中的解离是分步进行的3433421a1092.

6、 6POHOHPOH K842324a21023. 6POHOHHPO K 13243343a1079. 4HPOOHPO KKa1 Ka2 Ka3 H3PO4+ H2OH2PO4-+H2PO4-+ H2OH2O+HPO42-HPO42-PO43-+OH-OH-OH-Kb1= Kw / Ka3 = 2.0910-2 Kb2 = Kw / Ka2 =1.6110-7 Kb3 = Kw / Ka1 = 1.4410-12 思考题：思考题： 弱酸的弱酸的Ka越大，给出质子能力越强，越大，给出质子能力越强，酸性越强，则溶液的酸度也越强。酸性越强，则溶液的酸度也越强。酸酸(HA)的浓度的浓度：c(HA)

7、 单位体积中含有酸单位体积中含有酸(HA)总的物质的量。总的物质的量。酸度：酸度：H3O+ 平衡时单位体积中游离的平衡时单位体积中游离的H3O+的物质的量。的物质的量。酸的强度：酸性酸的强度：酸性 酸给出质子的能力酸给出质子的能力,越容易给出质子酸性越强。越容易给出质子酸性越强。酸的浓度、酸度和酸的强度酸的浓度、酸度和酸的强度（四）质子传递平衡移动（四）质子传递平衡移动HB+ H2OH3O+B-+初始浓度初始浓度 c 0 0 平衡浓度平衡浓度 c-c c c 1)1(HBBOH23accccK1. 浓度对平衡移动的影响浓度对平衡移动的影响2a cK2a3OHcKc 若若5%，则，则1- 12a

8、cK 稀释定律稀释定律温度一定时，解离度随溶液浓度减小而增大温度一定时，解离度随溶液浓度减小而增大2. 同离子效应同离子效应HAc+ H2OH3O+Ac-+NaAc Na Ac- 平衡移动方向平衡移动方向同离子效应使得弱酸或弱碱的解离度降低同离子效应使得弱酸或弱碱的解离度降低例题：例题： 求求0.100molL-1HAc 溶液的解离度溶液的解离度，如果在，如果在 1.00 L该溶液中加入固体该溶液中加入固体NaAc (不考虑溶液体积变化不考虑溶液体积变化) ，使其，使其浓度为浓度为0.100 molL-1，计算溶液的，计算溶液的H+和解离度。和解离度。 HAc+H2OH3O+Ac-+(1)初始

9、浓度初始浓度 c = 0.100 0 0平衡浓度平衡浓度 c-c c c%32. 11032. 1100. 01074. 1%5252a cK，135aLmol1032. 1100. 01074. 1H cKHAc+H2OH3O+Ac-+(2)初始浓度初始浓度 c = 0.100 0 0.100平衡浓度平衡浓度 0.100H+ H+ 0.100H+0.100H+0.100，0.100 + H+0.10015aLmol1074. 1HHH0.100)H(0.100H K%0174. 01074. 1100. 01074. 1H45HAc c由由1.32%降为降为0.0174%，H+降低约降低约7

10、6倍。倍。利用同离子效应可以来控制溶液的利用同离子效应可以来控制溶液的pH值值3. 盐效应盐效应盐效应使得弱酸或弱碱的解离度略有增加盐效应使得弱酸或弱碱的解离度略有增加第三节第三节 酸碱溶液酸碱溶液pH的计算的计算一、强酸和强碱以及强、弱酸混合溶液一、强酸和强碱以及强、弱酸混合溶液（一）（一） 强酸和强碱溶液强酸和强碱溶液强酸、强碱溶液的强酸、强碱溶液的pH值可直接求值可直接求得得（二）强、弱酸混合溶液（二）强、弱酸混合溶液强、弱酸混合溶液的强、弱酸混合溶液的pH值可直接根据强酸求出值可直接根据强酸求出例题：例题：求求1.010-8 molL-1HCl溶液的溶液的pH值值 H2O + H2OH

11、3O+ + OH-解：水解离的解：水解离的H浓度为浓度为 x molL-1。电离平衡时电离平衡时 x+ 1.010-8 x18W288828WLmol10512. 924)100 . 1(100 . 1100 . 1)100 . 1( xKxxxxxKpH=6.97例题例题 计算计算0.20molL-1 HCl溶液和溶液和0.20molL-1 HAc溶液等体积混合后溶液的溶液等体积混合后溶液的pH值。值。H+ = 0.1 molL-1 pH 1二、一元弱酸或弱碱溶液二、一元弱酸或弱碱溶液HAc + H2OH3O+Ac-+平衡时平衡时cAH+H+ H+24Ha2aacKKK cK aHcKa20

12、Kw近似式近似式c/Ka500最简式最简式（一）（一） 一元弱酸一元弱酸例题例题1. 计算计算0.1 molL-1 HAc溶液的溶液的H+。cKa20Kwc/Ka500cK aHH+ = 1.32 103 molL-1 2. 计算计算0.1 molL-1 NH4Cl溶液的溶液的H+。10bWa1058. 5 KKKH+ = 7.4810-6 molL-1 （二）一元弱碱（二）一元弱碱24OHb2bbcKKK cK bOHcKb20Kw近似式近似式c/Kb500最简式最简式pH pKw pOH三、多元酸（碱）溶液三、多元酸（碱）溶液 多元弱酸（碱）在水溶液中的质子传递反应多元弱酸（碱）在水溶液中

13、的质子传递反应是是分步进行分步进行的的8a12H HS 8.91 10H SK HS- = H+ + S2- 212a2-H S1.12 10HS K H2S = H+ + HS- cKa120Kw，可忽略水的质子自递平衡，可忽略水的质子自递平衡Ka1/Ka2100，当作一元弱酸处理，当作一元弱酸处理例题：例题：计算计算0.10 molL-1 H2S溶液的溶液的H+、HS-和和S2-。cKa120Kwc/Ka1500cK a1HH+ = 9.44 105 molL-1 cKa120Kw，可忽略水的质子自递平衡，可忽略水的质子自递平衡Ka1/Ka2100，当作一元弱酸处理，当作一元弱酸处理HS-

14、H+ = 9.44 105 molL-1 HS- = H+ + S2- H2S = H+ + HS- 8a12H HS 8.91 10H SK 212a2-H S1.12 10HS K -212a2a2HS S1.12 10H KK 解：解：结论：结论： 多元弱酸多元弱酸Ka1 Ka2 Ka3 ，Ka1/Ka2100， 当作一元弱酸处理当作一元弱酸处理 多元弱酸第二步质子传递平衡所得的共轭多元弱酸第二步质子传递平衡所得的共轭碱的浓度近似等于碱的浓度近似等于Ka2，与酸的浓度关系不大。，与酸的浓度关系不大。该结论同样适用于多元弱碱该结论同样适用于多元弱碱例题：例题：计算计算0.10 molL-1

15、 H3PO4溶液中各离子的浓度。溶液中各离子的浓度。Ka1:6.9210-3; Ka2 :6.2310-8; Ka3:4.7910-13解解: Ka1/Ka2 100，Ka1c(H3PO4)20Kw, c/Ka1=14.550012a12a1a1Lmol1031. 224H cKKKH2PO4H+HPO42 Ka2 OHKW/H+HHHPOPOa2a324a334 KKK例题：例题：计算计算0.10 molL-1 Na2CO3溶液的溶液的pH。Ka1:4.4710-7; Ka2 :4.6810-11Kb1= Kw / Ka2= 2.1410-4Kb2 = Kw / Ka1= 2.2410-83

16、1b1OH 4.62 10 mol LK c解解:cKb120KwKb1/Kb2100c/Kb1500pH = 14 pOH = 11.66四、两性物质四、两性物质1. 阳离子酸和阴离子碱组成的两性物质阳离子酸和阴离子碱组成的两性物质2. 两性阴离子两性阴离子3. 氨基酸型两性物质氨基酸型两性物质cKa20Kw， c20Ka ，水的质子自递平衡可忽略，水的质子自递平衡可忽略aaHKK H+近似计算公式近似计算公式:)pp(21pHaaKK cKKcKK a1Wa2a1)(H两性物质溶液的两性物质溶液的pH值与溶液的起始浓度几乎无关值与溶液的起始浓度几乎无关1. 阳离子酸和阴离子碱组成的两性物质

17、阳离子酸和阴离子碱组成的两性物质Ka是阳离子酸的酸常数是阳离子酸的酸常数Ka 是阴离子碱的共轭酸的酸常数是阴离子碱的共轭酸的酸常数NH4AcaaHKK Ka(NH4+)Ka(HAc)2. 两性阴离子两性阴离子Ka是其自身的酸常数是其自身的酸常数Ka 是其共轭酸的酸常数是其共轭酸的酸常数HCO3-aaHKK Ka(HCO3-)Ka(H2CO3)3. 氨基酸型两性物质氨基酸型两性物质Ka是其自身的酸常数是其自身的酸常数Ka 是其共轭酸的酸常数是其共轭酸的酸常数NH3+-CH2-COO-aaHKK bWaKKK 例题：例题： 分别计算分别计算0.10molL-1 NaH2PO4溶液及溶液及Na2HP

18、O4溶溶液的液的pH值。值。 已知已知H3PO4的的pKa1=2.16，pKa2=7.21， pKa3=12.32 68. 4)21. 716. 2(21)pp(21pHa2a11 KK76. 9)32.1221. 7(21)pp(21pHa3a22 KK例题：例题：计算计算0.10 molL-1NH4Ac溶液的溶液的pH值。值。已知已知Kb(NH3)为为1.7910-5 ， Ka(HAc)为为1.7610-5 aaHKK 25. 9p1059. 51079. 1101)NH(a105143bWa KKKK)pp(21pHaaKK 75. 4p1076. 1)HAc(a5aa KKK7)75. 425. 9(21)pp(21pHaa KK例题：例题： 甘氨酸（甘氨酸（NH3+CH2COO-）在水溶液中的质子传递）在水溶液中的质子传递平衡有两个：平衡有两个： NH3+CH2COO- + H2O = NH2CH2COO- + H3O+ Ka = 1.5610-10 NH3+CH2COO- + H2O = NH3+CH2COOH + OH- Kb = 2.2410-12 计算计算0.10 molL-1的甘氨酸（的甘氨酸（NH3+CH2COO-）溶液）溶液的的H+。 31214bwa1046. 41024. 21000. 1 KKK