弱电解质的解离反应.ppt

第3章 酸碱反应和沉淀反应 第3章 酸碱反应和沉淀反应,无机化学电子教案 无机化学电子教案 无机化学电子教案,第1章,化学反应中的质量关系和能量关系,第三章,酸碱反应和沉淀反应,3.2,弱电解质的解离反应,一元弱酸 HA(aq)H,+,(aq)+A,-,(aq),弱电解质在水中部分解离,存在解离平衡,c,(H,+,)/,c,c,(A,-,)/,c,c,(HA)/,c,K,i,(HA)=,c,(H,+,),c,(A,-,),c,(HA),简化为,K,i,(HA)=,1.解离平衡,K,i,标准解离常数,K,a,、,K,b,分别表示弱酸、弱碱标准解,离常数,3.2.1,解离平衡和解离常数,K,i,越小,弱电解质解离越困难,电解质越弱,弱电解质：一般,K,i,10,-4,中强电解质：,K,i,=10,-2,10,-3,2.解离常数,K,i,表示,弱电解质解离程度大小的特性常数,K,i,与,浓度无关,，与,温度有关,由于温度对,K,i,影响不大,一般可不考虑其,影响,例,试计算298.15K、标准态下,K,a,(HOAc)值,解：HOAc H,+,+OAc,-,f,G,m,/(kJmol,-1,)-396.46 0 -369.31,r,G,m,=(-369.31)-(-396.46)kJmol,-1,=27.15 kJmol,-1,-,r,G,m,-27.15,1000,2.303,RT,2.3038.314,298.15,lg,K,=,=,-,4.75,K,a,(HOAc)=,1.8,10,-5,1.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,3.2.2,解离度和稀释定律,2.稀释定律,一元弱酸 HA(aq)H,+,(aq)+A,-,(aq),起始浓度,c,平衡浓度,c,-,c,c,c,c,(H,+,)/,c,c,(A,-,)/,c,c,(HA)/,c,K,a,(HA)=,=(),2,c,1-,c,K,i,(),2,cc,K,i,c,/,c,若(,c,/,c,)/,K,i,500,1-,1,K,i,与,都能说明弱电解质的解离程度；,但,与,c,有关，,K,i,与,c,无关,例,计算0.100molL,-1,氨水溶液中的,c,(OH,-,)、pH和氨水的解离度,解：NH,3,H,2,O NH,4,+,+OH,-,平衡浓度/(molL,-1,)0.100-,x x x,c,(OH,-,)=,1.34,10,-3,molL,-1,(,c,/,c,)/,K,b,(NH,3,H,2,O),=0.100/(1.8,10,-5,)500,0.100-,x,0.100,则,x,=1.34,10,-3,c,(NH,4,),/,c,c,(OH,-,),/,c,xx,c,(,NH,3,H,2,O,),/,c,0.100-,x,K,b,=1.8,10,-5,+,例,则,x,=1.34,10,-3,c,(OH,-,)=1.34,10,-3,molL,-1,K,w,1.0,10,-14,c,(OH,-,)1.34,10,-3,c,(H,+,)=,molL,-1,=7.5,10,-12,mol,L,-1,pH=-lg(7.5,10,-12,)=,11.12,计算0.100molL,-1,氨水溶液中的,c,(OH,-,)、pH和氨水的解离度,解：NH,3,H,2,O NH,4,+,+OH,-,平衡浓度/(molL,-1,)0.100-,x x x,c,(OH,-,)1.34,10,-3,c 0.100,=,100%=,100%=,1.34%,多元弱酸在水溶液中,分步解离,如 H,2,S H,+,+HS,-,HS,-,H,+,+S,2-,K,a(1),=1.1,10,-7,c,(H,+,)/,c,c,(HS,-,)/,c,c,(H,2,S)/,c,K,a(2),=1.3,10,-13,c,(H,+,)/,c,c,(S,2-,)/,c,c,(HS,-,)/,c,分级解离常数逐级减小,多元弱酸的强弱主要取决于,K,a(1),3.2.4,多元,弱酸的分步解离,例,已知常温、常压下H,2,S的溶解度为,0.10molL,-1,，计算H,2,S饱和溶液中,c,(H,+,)、,c,(S,2-,)和H,2,S的解离度,解：H,2,S H,+,+HS,-,平衡浓度/(molL,-1,)0.10-,x x x,K,a(1),=1.1,10,-7,c,(H,+,)/,c,c,(HS,-,)/,c,xx,c,(H,2,S)/,c,0.10-,x,(,c,/,c,)/,K,a,(1),=0.10/(1.1,10,-7,)500,0.10-,x,0.1,x,=1.1,10,-4,c,(H,+,)=,1.1,10,-4,molL,-1,例,已知常温、常压下H,2,S的溶解度为,0.10molL,-1,，计算H,2,S饱和溶液中,c,(H,+,)、,c,(S,2-,)和H,2,S的解离度,解：HS,-,H,+,+S,2-,K,a(2),=1.3,10,-13,c,(H,+,)/,c,c,(S,2-,)/,c,c,(HS,-,)/,c,因为,K,a(2),K,a(1),所以,c,(HS,-,),c,(H,+,),c,(S,2-,),K,a(2),c,1.3,10,-13,molL,-1,K,a(1),c,/,c,1.1,10,-7,0.10,=,0.11%,二元弱酸溶液中:,c,(A,2-,),K,a(2),c,H,2,S H,+,+HS,-,K,a(1),=,c,(H,+,)/,c,c,(HS,-,)/,c,c,(H,2,S)/,c,K,a(2),=,c,(H,+,)/,c,c,(S,2-,)/,c,c,(HS,-,)/,c,c,(H,+,)与,c,(S,2-,)的关系,HS,-,H,+,+S,2-,两式相加H,2,S,2H,+,+S,2-,K,a,=,K,a(1),K,a(2),c,(H,+,),2,c,(S,2-,),c,(H,2,S)(,c,),2,=,K,a(1),K,a(2),=1.4,10,-20,常温下,H,2,S饱和溶液中,c,(H,2,S)=0.10,molL,-1,c,(H,+,),2,c,(S,2-,)=1.4,10,-21,(molL,-1,),3,调节H,2,S溶液的酸度，可控制,c,(S,2-,),由于实验和推算方法不同，不同文献、手册提供的,K,a(2),可能差别很大,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,HOAc H,+,+OAc,-,NaOAc,Na,+,+OAc,-,平衡向左移动,演示实验,:HOAc溶液+甲基橙,再加入 NaOAc,3.2.5,解离平衡的移动 同离子效应,例,在0.10molL,-1,NH,3,H,2,O溶液中,加入,固体NH,4,Cl,使其浓度为0.10molL,-1,计算,溶液中,c,(OH,-,)、NH,3,H,2,O的解离度,x,=1.8,10,-5,c,(OH,-,)=,1.8,10,-5,molL,-1,K,b,=1.8,10,-5,x,(0.10+,x,),0.10-,x,0.10,x,0.10,=1.8,10,-5,因为 (,c,/,c,)/,K,b,=0.10/(1.8,10,-5,)500,所以 0.10-,x,0.10,0.10+,x,0.10,解：NH,3,H,2,O NH,4,+OH,-,平衡浓度/(molL,-1,)0.10-,x,0.10+,x x,+,例,在0.10molL,-1,NH,3,H,2,O溶液中,加入,固体NH,4,Cl,使其浓度为0.10molL,-1,计算,溶液中,c,(,OH,-,)、NH,3,H,2,O的解离度,解：NH,3,H,2,O NH,4,+OH,-,平衡浓度/(molL,-1,)0.10-,x,0.10+,x x,+,c,(OH,-,)=1.8,10,-5,molL,-1,1.0,10,-14,1.8,10,-5,c,(H,+,)=molL,-1,=5.6,10,-10,molL,-1,1.8,10,-5,0.10,=,100%=,1.,810,-2,%,未加NH,4,Cl的0.10molL,-1,NH,3,H,2,O溶液 ,1.34%,即,由于同离子效应，使,降低,利用同离子效应,调节溶液的酸碱性,可控制弱电解质溶液中有关离子的浓度，,进行金属离子的分离和提纯,演示实验,：HOAc NaOAc混合溶液,缓冲作用原理：如 HOAc+NaOAc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,+,;HOAc 抵消,OH,-,缓冲作用：使溶液pH值基本保持不变的作用。具有缓冲作用的溶液，称为缓冲溶液,3.2.6,缓冲溶液,演示实验,：HOAc NaOAc混合溶液,缓冲作用原理：如 HOAc+NaOAc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,+,;HOAc 抵消,OH,-,缓冲作用：使溶液pH值基本保持不变的作用。具有缓冲作用的溶液，称为缓冲溶液,HOAc+NaOAc混合溶液能抵抗少量外,来酸、碱及少量水的稀释作用，而保,持溶液pH值基本不变，为缓冲溶液,3.2.6,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,p,K,i,pH值范围,HOAc-NaOAc,4.76,3.65.6,NH,3,H,2,O-NH,4,Cl,4.76,8.310.3,NaHCO,3,-Na,2,CO,3,10.33,9.211.0,KH,2,PO,4,-K,2,HPO,4,7.20,5.98.0,H,3,BO,3,-Na,2,B,4,O,7,9.2,7.29.2,常见缓冲溶液,例*,试计算含,0.10mol,L,-1,HOAc,、,0.10molL,-1,NaOAc,溶液的,pH,值,解：HOAc H,+,+OAc,-,平衡浓度/(molL,-1,)0.10-,x,x,0.10+,x,K,a,=1.8,10,-5,x,(0.10+,x,),0.10-,x,因为 (,c,/,c,)/,K,a,=0.10/(1.8,10,-5,)500,所以 0.10-,x,0.10,0.10+,x,0.10,pH=,4.74,x,=1.8,10,-5,c,(H,+,)=,1.8,10,-5,molL,-1,=1.8,10,-5,0.10,x,0.10,缓冲溶液pH值的计算,例*,(2)欲配制250ml,pH=5.00的缓冲溶液，,问在12.0mL 6.00molL,-1,HOAc溶液中,应加入固体NaOAc3H,2,O 多少克?,解：,c,(HOAc)=(12.06.00)/250 molL,-1,=0.288 molL,-1,pH=5.00,c,(H,+,)=10,-5,molL,-1,HOAc H,+,+OAc,-,平衡浓度/(molL,-1,)0.288-10,-5,10,-5,x+,10,-5,K,a,=1.8,10,-5,10,-5,(,x,+10,-5,),0.288-10,-5,x,=,0.518,molL,-1,应加入NaOAc3H,2,O,(250/1000)0.518136=,17.6(g),