水溶液中的化学反应和水体保护

1、第五章 水溶液中的化学反应和水体保护*15、1 弱酸弱碱溶液5、2 沉淀溶解反应和配位反应5、3 相平衡和非水溶液中的化学反应5、4 水质与水体保护5、4 水质与水体保护*25、1 弱酸弱碱溶液及其应用一、酸碱理论二、酸碱的解离常数三、同离子效应和缓冲溶液四、PH 的测定*3一、酸碱理论：1. 酸和碱的概念解离时所生成的正离子全部都是H+的化合物叫做酸；解离时所生成的负离子全部都是OH-的化合物叫做碱。 例：HCl、HNO3、HAc、HF 都是酸。 NaOH、KOH、Ca(OH)2 都是碱。优点：直观、易懂。缺点：有局限性。例HCl 在苯中不电离，但它是酸。 长期把 NH3H2O 写成 NH4

2、OH 。电离理论：*4酸碱质子理论（质子传递理论） 凡能给出质子的物质（分子或离子）都是酸； 凡能接受质子的物质（分子或离子）都是碱。酸是质子的给予体，碱是质子的受予体。 例： HCl (aq) Cl- (aq) + H+ (aq) HAc (aq) Ac- (aq) + H+ (aq) NH4+ (aq) NH3 (aq) + H+ (aq) H2PO4- (aq) HPO42- (aq) + H+ (aq) HCO3- (aq) CO32- (aq) + H+ (aq) 酸 碱 + H+ *5对质子理论的几点讨论： 酸碱成共轭关系。酸 = 碱 + 质子， 强酸对应弱碱，弱酸对应强碱。 酸碱

3、可以是分子，也可以是离子或离子团。 质子理论把电离、中和、水解都归结为酸碱反应。 电离： HAc + H2O = H3O+ + Ac-中和： HAc + NH3 = NH4+ + Ac- 水解：Ac- + H2O = HAc + OH- HS-、H2O、H2PO4- 、HPO42-、HCO3-是两性物质。*6外加题根据酸碱质子理论 , CO32-是 _ , 其共轭_是_; H2PO4-是 _, 它的共轭酸是 _ , 共轭碱是 _ ,碱酸HCO3-两性物质H3PO4HPO42-*7二、酸碱的解离常数： 除少数强酸强碱外，大多数酸和碱溶液中存在着解离平衡，其平衡常数 K 叫做解离常数。Ka _ 酸

4、的解离常数；Kb _ 碱的解离常数 NH3(aq) + H2O(l) = + f G(298) - 26.57 - 237.18 - 79.37 - 157.29G(298) = 27.09 kJ/mol解离常数：*8 HAc(aq) + H2O(l) = H3O+ (aq) + Ac- (aq) （1） 一元弱酸 pH 的关计算: (以HAc为例)可简写为*9 HAc(aq) + H2O(l) = H3O+ (aq) + Ac- (aq) 始: C0 0 0平衡: C0 X X X当 K KSP 有沉淀析出。= KSP 饱和溶液。 H0(298) /S0 (298) =P146：5*81外加

5、例题:根据反应 Zn + CdSO4( 0.50mol/L) = ZnSO4( 1.0mol/L) + Cd写出原电池符号。 (2) 计算原电池的电动势。(3) 计算电池反应的G 。 (4) 计算反应的平衡常数。查表: 正极 负极 解(1)() ZnZnSO4 ( 1.0mol/L)CdSO4( 0.50mol/L)Cd (+) (2)*82(3)G = nFE = 2 96485 0.3513 10-3 = 67.8 kJ/mol(4)K0 =1.5 1012*83P175 4. 在pH5时，比较0.01 mol.L-l的KMnO4， 100kPa的Cl2和0.01mol.L-1的K2Cr2

6、O7的氧 化性强弱. 假定反应时C(Mn2+)C(Cr3+)C(Cl)1.0 mol.L-l。 分析：电极电势数值越大，其氧化态的氧化性越强。*84*85*86Cl2 2e2Cl*87E1E3E2结论E2E1E3由此可见，在当前条件下： Cl2氧化性最强， Cr2O72最弱。*88P175：66. 将银棒插入AgNO3溶液中，将铂片插入含有FeSO4和 Fe2（SO4）3 的溶液中，并用盐桥连接，组成原电 池： 分别写出电池的符号表示式，两极反应式和总反应式，并计算出它们的电动势。*89查表可以知道： Ag+/Ag作正极； Fe3+/ Fe2+作负极。其原电池结构为：电池符号：() PtFe3

7、+， Fe2+ （1.0 mol/L ）Ag+（1.0 mol/L ）Ag（+） Fe3+， Fe2+Ag+PtAg电流计2e2e*90半电极反应：总反应： Fe2+ + Ag+ Fe3+ + Ag负极： Fe2+ e Fe3+正极： Ag+ + e Ag*91 Fe3+/ Fe2+作正极； Ag+/Ag作负极。*92其原电池结构为：电池符号：() Ag Ag+ （0.01 mol/L ）Fe3+，Fe2+ （1.0 mol/L ）Pt （+） Ag+Fe2+，Fe3+AgPt电流计2e2e*93半电极反应：总反应： Fe3+ + Ag Fe2+ + Ag+正极：Fe3+ + e Fe2+ 负

8、极：Ag e Ag+*946（1）计算含有0.100 mol.dm-3 HAc 与0.100 mol.dm-3 NaAc 的缓冲溶液中H+的浓度， pH值和HAc 的 Ka= 1.7610-5（2）若往100 cm3上述缓冲溶液中加入1.00 cm31.00 mol.dm-3HCl溶液后，则溶液的pH值变为多少？pH = lgc(H+) = 4.75解 ：（1）*95（2） 缓冲溶液中HCl的浓度： HAc(aq) + H2O(l) = H3O+ (aq) + Ac- (aq) 平衡: 0.100 + 0.0100 0.100 0.0100 = 0.110 = 0.090pH改变0.09*96

9、7（1）在0.20 mol/L的氨水溶液中，溶入NH4Cl晶体。 使NH4+ 浓度达到0.20 mol/L，求其pH值。 （2）若往1000 cm3此溶液中加入10 cm30.10mol.L-1 NaOH溶液，计算溶液的pH值。查表知：NH3.H2O的 PKb=4.75PKa=144.759.25*97 加入NaOH后的缓冲溶液中 *984. 废水中含Cr3+的浓度为0.01 molL-1，加NaOH溶液 使其生成Cr(OH)3沉淀，计算开始生成沉淀时，溶液 的最低OH浓度应为多少(以molL-1表示)? 若Cr3+浓度小于4mgL-1可以排放，此时溶液的pH值 最小应为多少? 开始生成沉淀：根据：Ksp CCr3+ (COH)3 0.01 (COH)3 6.31031 COH 3.981010（mol.L1）Ksp 6.31031 MCr3+51.996 *99 若Cr3+浓度小于4mgL-1可以排放，此时溶液的pH值最小应为：CCr3+410351.996 7.6910-5 （mol.L1）根据：Ksp CCr3+ (COH)3 7.6910-5 (COH)3 6.31031 COH 2.0109（mol.L1）pOH = 8.70 pH = 5.30*1009. 试通过计算，说明: (1) 在100 mL浓度为0.15