《无机化学》课件第六章

1、无机化学 第六章 电解质溶液理论第二节弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算 第三节水的电离和溶液的pH值 第四节盐类的水解第一节电解质概述 第六章 电解质溶液理论一种物质以分子、原子或离子的形式分散在另一种物质中，形成的均匀稳定的分散体系称为溶液。溶液也可以以气、液、固三种状态存在，如空气是一种气态溶液，一些合金属于固态溶液，盐水、糖水是液态溶液。通常化学工作者所考虑的是将气体、固体或液体溶于另一种液体中所形成的液体溶液。所有溶液都是由溶质和溶剂所组成的，溶质和溶剂的定义仅有相对意义。 第一节 电解质概述在水溶液中或熔融状态下，能导电的化合物称为电解质，不能导电的物质称为非电解质。当其为液态或在溶液

2、中时，非电解质不能生成能自由移动的离子，故不能导电。若从化学键类型来区分，电解质是由离子键或极性共价键组成的物质，通常指的是酸、碱、盐等无机物，而绝大多数有机化合物如酒精、甘油、糖等都是非电解质。 强电解质与弱电解质一、电 离1.电解质在溶解或熔化过程中离解为能自由移动的阴、阳离子的过程称为电离。离子化合物晶体溶于水时，极性水分子对阴、阳离子的作用及离子自身的振动使其离子键逐渐减弱，并进一步断裂，即正、负电荷中心远离，极性共价键断裂，成为阴、阳离子状态；然后离解，即在水分子作用下成为能移动的水合离子。第一节 电解质概述 强电解质与弱电解质溶液2.在水溶液中，电解质电离后，产生一定数量能自由移动

3、的阴、阳离子。当插入电极并接通外电源时，这些阴、阳离子向与其电荷相反的电极移动，并通过在两极的得失电子过程，使得外电路中有电子流动，即产生电流，这就是电解质溶液能够导电的原因。第一节 电解质概述 根据电解质在水溶液中导电能力的强弱，可分为强电解质和弱电解质。由于弱电解质电离程度较低，溶液中存在的阴、阳离子数量较少，故导电能力不如强电解质。电解质强弱的划分是相对的，它们之间没有严格的界限，如H2SO4在浓度较低时，是强电解质溶液，当浓度增加到一定程度时，就成了弱电解质，而弱电解质在极稀的溶液中是完全解离的。第一节 电解质概述 既然强电解质在溶液中全部解离成离子，那么电离度应为100%，溶液中不存

4、在电离平衡，但根据导电性实验测得的数据表明，强电解质在溶液中的电离度均小于100%。这种由实验测得的电离度称为表观电离度。为了解释此矛盾现象，1923年德拜（Debye）和休克尔（H ckel）提出了强电解质溶液离子理论。第一节 电解质概述 由于离子间的相互牵制，致使离子的有效浓度表现得比实际浓度要小，通常将有效浓度称为活度（），活度与实际浓度（c）的关系为 =fc式中，f称为活度系数。一般情况下c(OH-), c(H+)1.010-7 moldm-3碱性溶液 c(H+)1.010-7moldm-3当两种不同酸碱性的溶液相比时，c(H+)越大酸性越强，c(OH-)越大碱性越强第三节 水的电离和

5、溶液的pH值 第三节 水的电离和溶液的pH值溶液的pH值2.在生产和科学研究中，经常用到一些酸性很弱的溶液，其c(H+)很小，使用和记忆起来不方便。为此，通常用c(H+)的负对数来表示溶液的酸碱性，并称之为pH，定义式为 第三节 水的电离和溶液的pH值 酸碱指示剂三、溶液的pH值除了用理论方法计算外，还可常用pH计、pH试纸和酸碱指示剂等方法测定。借助自身颜色的改变来指示溶液酸碱性的物质叫酸碱指示剂。它们大多数是有机弱酸或弱碱，这些有机弱酸溶于水后也存在电离平衡，其电离前的弱酸分子与电离后的酸根离子的颜色不同。例如，石蕊是一种有机弱酸，以HIn表示其分子式，在水溶液中存在着下列离解平衡 HIn

6、 H+ In-红色 蓝色 第三节 水的电离和溶液的pH值 第三节 水的电离和溶液的pH值 第三节 水的电离和溶液的pH值 利用酸碱指示剂的颜色变化可以粗略了解溶液的酸碱性。使用指示剂时应注意温度及用量，用量过多会影响变色范围。试纸是由干净中性的滤纸在多种指示剂的混合溶液中浸透后晾干制得的，在不同的pH溶液中呈现出不同的颜色。使用时，将欲测定的溶液滳在试纸上，然后将试纸所呈现的颜色与标准比色板对照，即可确定溶液的pH值。 试纸有两种规格广泛试纸和精密试纸。常用的广泛试纸能测出pH的整数位，pH从114分别对应14个颜色。如果需要更准确地测量pH值，可使用各种类型的pH计（酸度计）。pH计的具体使

7、用方法可参见分析化学部分。第三节 水的电离和溶液的pH值 各种强酸溶液（如HCl溶液）的pH值如何计算？若是极稀的强酸溶液，如果浓度小于1.010-7moldm-3,如1.010-8 moldm-3的HCl溶液的pH值是8.0吗？为什么？思考题6-2第三节 水的电离和溶液的pH值 第四节 盐类的水解盐可以认为是酸碱中和反应的产物，盐溶解在水中可能是中性的，也可能是酸性或碱性的，如Al2(SO4)3、FeCl3等的水溶液呈酸性，Na2CO3、NaAc等的水溶液呈碱性。虽然这些盐的分子结构中不含有H+或OH- （除少数酸式盐、碱式盐外），但其水解产生的离子可以与水电离的离子结合，破坏了水的电离平衡

8、，使水的电离平衡发生移动，溶液呈现酸性或碱性。 盐类的水解一、盐电离的离子与水电离出的H+或OH-作用生成弱电解质的反应，称为盐的水解反应，它是中和反应的逆反应。显然强酸强碱盐（如NaCl、KNO3等）不会发生水解，而强碱弱酸盐、强酸弱碱盐、弱酸弱碱盐在水溶液中都会进行水解反应。第四节 盐类的水解 强碱弱酸盐的水解1.例如，NaAc可看成强碱NaOH与弱酸HAc中和反应生成的盐，其在水溶液中的水解过程为第四节 盐类的水解 强电解质NaAc在水溶液中完全电离成Na+和Ac-，Ac-与H+结合成弱电解质HAc，同时因溶液中H+浓度减少，使H2O的电离平衡向右移动，OH-浓度不断增加，当新平衡建立后

9、，溶液中c(OH-)c (H+)，因此溶液呈碱性。NaAc水解化学反应方程式为NaAc+H2O HAc+NaOH离子反应方程式为Ac-+H2O HAc+OH-由此可见，强酸弱碱盐的水解，实际上是弱酸根（Ac-、F-、CN-）发生水解而溶液呈碱性。第四节 盐类的水解 强碱弱酸盐的水解2.NH4Cl可看成强酸HCl与弱碱NH3H2O形成的盐，其在水溶液中的水解过程可表示为第四节 盐类的水解 溶液中NH+4与OH-作用生成弱电解质NH3H2O，H2O的电离平衡向右移动，达到平衡后c(H+)c(OH-)，因此溶液呈酸性。水解化学反应方程式为NH4Cl+H2O NH3H2O+HCl离子反应方程式为NH+

10、4+H2O NH3H2O+H+可见强酸弱碱盐的水解实际上只是其弱碱阳离子（NH+4）发生水解而使溶液呈酸性。第四节 盐类的水解 弱酸弱碱盐的水解3.例如，NH4Ac可看成弱碱NH3H2O与弱酸HAc形成的盐，其水解过程表示为第四节 盐类的水解 对于强酸强碱盐，如NaCl、KNO3等，由于其溶于水完全电离出的阴、阳离子与水电离出的H+与OH-不会生成弱酸及弱碱，水的电离平衡不会因为盐的存在而破坏，故溶液中c(H+)=c(OH-)，这类盐的溶液呈中性。第四节 盐类的水解 水解常数和水解度4.第四节 盐类的水解 （2）水解度。 电解质的电离程度可用电离度表示，盐的水解程度也可用水解度表示。一定温度下

11、，水解反应达到平衡时，水解盐的分子数占未水解前盐的分子总数的百分比称为该盐的水解度，用符号表示，即第四节 盐类的水解 第四节 盐类的水解 多元弱酸盐的水解二、多元弱酸盐（或多元弱碱盐）的水解是分步进行的，如Na2CO3的水解分两步：第四节 盐类的水解 影响盐类水解的因素三、盐的组成1.盐的水解程度主要取决于盐类本身的性质，组成盐的弱酸或弱碱越弱，则其水解程度越大。例如，HCN的Ka要小于HAc的Ka，所以NaCN比NaAc的水解程度要大。另外，如果水解产物是溶解度很小的难溶物或挥发性气体，更能促进水解，甚至达到完全水解，如Al2S3遇水分解而得不到水溶液：Al2S3+6H2O 2Al(OH)3+3H2S第四节 盐类的水解 盐的浓度2.盐类的水解度与浓度有关，溶液越稀，水解程度越大，因此盐溶液加水稀释时，可促进盐的水解。第四节 盐类的水解 温度3.中和反应是放热反应，盐类水解是酸碱中和反应的逆反应，故盐类水解为吸热反应。温度升高，水解平衡向水解方向移动，故加热可促进盐的水解。所以配制易水解盐的溶液时不宜加热溶解。第四节 盐类的水解 溶液的酸度4.盐类的水解可以改变溶液的酸碱性，若在盐溶液中加入适量的酸或碱，则会由于同离子效应使盐的