第五章+水溶液中的离子平衡1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 水溶液中的离子平衡,四大平衡：酸碱电离平衡,、,沉淀,溶解平衡,、,配位化合物的生成解离平衡,、,氧化还原平衡,水溶液中的离子反应，特点：反应速率快，很快达到平衡；,热效应小，反应温度对平衡常数的影响小,；压强对反应平衡没影响。因此，只是考虑浓度对平衡的影响。,H,小！,酸碱电离理论,（,Arrhenius,酸碱理论）,大约,18,世纪后期，,Arrhenius,提出了电离理论，从而建立了酸碱电离理论。,能在水溶液中电离出氢离子（,H,+,）的含氢化合物称为酸，如：,HCl,、,HNO,3,、,H,2,SO,4,、,H,3,PO,4,。能在水溶液中电离出氢氧根离子（,OH,）的氢氧化物称为碱，如：,NaOH,、,KOH,、,Mg(OH),2,。,100%,电离：强酸强碱；部分电离：弱酸弱碱。,1.,酸碱理论,一,.,酸碱电离平衡,局限性：,(a)NH,4,Cl,的水溶液显,酸性，,Na,2,CO,3,的水溶液显碱性,(b),只有在水溶液中才有酸碱的概念,酸碱质子理论（,Br,nsted,Lowry,酸碱理论,）,酸碱电子理论（,Lewis,酸碱理论）,酸碱质子理论（,Br,nsted,Lowry,酸碱理论,）,能给出质子的分子或离子称为酸，能接受质子的分子或离子称为碱。,酸,HCl,H,+,+,Cl,-,HAc,H,+,+Ac,-,NH,4,+,H,+,+NH,3,HCO,3,-,H,+,+CO,3,2-,HPO,4,2-,H,+,+PO,4,3-,Fe(H,2,O),6,3+,H,+,+Fe(H,2,O),5,(OH),2+,碱,Ac,-,+,H,+,HAc,NH,3,+H,+,NH,4,+,PO,4,3-,+H,+,HPO,4,2-,酸,H,+,+,碱,HAc,H,+,+Ac,-,NH,4,+,H,+,+NH,3,酸给出质子后，剩余的部分就是碱。酸和碱之间的关系称为共轭关系，这样的一对酸碱称为共轭酸碱对。,共轭酸碱对：,HAc,/Ac,-,或,NH,4,+,/NH,3,下列哪对物质是共轭酸碱对？,RNH,-,/RNH,2,(,)OH,-,/H,3,O,+,(,X,)OH,-,/O,2,(,X,),NaOH,/Na,+,(,X,),OH,的共轭,酸：,H,2,O,；,OH,的共轭碱：,O,2,共轭酸碱对：,H,2,O/OH,OH,/O,2,NH,3,的共轭,酸：,NH,4,+,；,NH,3,共轭碱：,NH,2,共轭酸碱对：,NH,4,+,/NH,3,NH,3,/NH,2,HAc,的共轭,酸：,H,2,Ac,+,；,HAc,共轭碱：,Ac,共轭酸碱对：,H,2,Ac,+,/,HAc,HAc,/Ac,习惯上把,HAc/NaAc,也称之为共轭酸碱对！,HPO,4,2,的共轭,酸,:H,2,PO,4,；,HPO,4,2,的共轭,碱,：,PO,4,3,共轭酸碱对：,H,2,PO,4,/HPO,4,2,HPO,4,2,/,PO,4,3,习惯上把,NaH,2,PO,4,/Na,2,HPO,4,和,Na,2,HPO,4,/Na,3,PO,4,也称之为共轭酸碱对！,酸碱两性物质,：既能给出质子，又能接受质子,H,2,O,，酸式盐的阴离子,(,酸,)H,2,O H,+,+OH,(,碱,),(,碱,)H,2,O +H,+,H,3,O,+,(,酸,),(,酸,)HCO,3,-,H,+,+,CO,3,2-,（,碱）,(,碱,)HCO,3,-,+,H,+,H,2,CO,3,(,酸,),(,酸,)H,2,PO,4,-,H,+,+,HPO,4,2-,（,碱）,(,碱,)H,2,PO,4,-,+,H,+,H,3,PO,4,(,酸,),水溶液中的质子传递反应：,酸,1,+,碱,2,酸,2,+,碱,1,HAc,+H,2,O H,3,O,+,+Ac,-,NH,4,+,+H,2,O H,3,O,+,+NH,3,H,2,O +NH,3,NH,4,+,+OH,-,H,2,O +Ac,-,HAc,+OH,-,H,3,O,+,+OH,-,H,2,O +H,2,O,H,3,O,+,+Ac,-,HAc,+H,2,O,NH,4,+,+OH,-,H,2,O +NH,3,酸的电离反应,酸碱中和反应,碱的电离反应,非,水,溶剂中的质子传递：,HI +CH,3,OH,I,-,+CH,3,OH,2,+,酸,1,碱,2,碱,1,酸,2,HBr,+,HAc,Br,-,+H,2,Ac,+,酸,1,碱,2,碱,1,酸,2,酸碱电子理论（,Lewis,酸碱理论）：研究络合物时较有用！,能够接受电子对的物质是酸，例：,AlCl,3,、,BF,3,、,Cu,2+,、,Fe,3+,。能够给出电子对的物质是碱，例：,NH,3,、,H,2,O,纯水是很弱的电解质,H,2,O(l)+H,2,O(l),H,3,O,+,(aq),+OH,-,(,aq,),H,3,O,+,：,水合质子,在纯水中实验测得，,25,o,C,时，,H,3,O,+,=OH,-,=1.0,10,-7,mol/L,实验平衡常数：,Kc,=1.0,10,-14,(mol/L),2,热力学平衡常数：,K,w,=,Kc,=,Kc,=1.0,10,-14,K,w,：水的自解离平衡常数或水的离子积常数,也可以由,G,298.15,=,RTlnK,w,计算得到,K,w,!,2.,水的自解离平衡,P.315/,表,12-3,T,升高，,K,w,变大，因为水的自解离反应是吸热反应，即,H,0,100,o,C,K,w,=5.05,10,13,许多化学反应和几乎全部的生物生理现象都是在,H,3,O,+,浓度较小的溶液中进行，这时用,pH,表示溶液的,H,3,O,+,浓度（即酸碱性）就比较方便,定义：,pH=-lgH,3,O,+,，范围：,0,14,pH,值越小，,H,3,O,+,越大（,OH,-,越小）,pH=0,，,H,3,O,+,=1.0 mol/L,pH=14,，,H,3,O,+,=1.0,10,-14,mol/L,pH=7,，中性溶液；,pH 7,，碱性溶液,例：胃液：,1.4 5.0,；葡萄酒：,2.8 3.8,海水：,8 9,；血液（人）：,7.35 7.45,在水溶液中，,K,w,=H,3,O,+,OH,-,=1.0,10,-14,H,3,O,+,OH,-,OH,-,H,3,O,+,酸性溶液中，,OH,-,0,碱性溶液中，,H,3,O,+,0,3.,强酸和强碱的水溶液,在纯水中加入强酸（或强碱），水的自解离平衡会发生移动,H,2,O(l)+H,2,O(l),H,3,O,+,(aq),+OH,-,(,aq,),但是，温度不变，,K,w,=H,3,O,+,OH,-,=1.0,10,-14,不变,强酸,HX,：,HCl,强碱,MOH,：,NaOH,强酸,HX,（如：,HCl,）的水溶液,H,3,O,+,=C,HX,+x OH,-,=x,H,3,O,+,=C,HX,+x =C,HX,+OH,=C,HX,+,H,3,O,+,2,C,HX,H,3,O,+,K,w,=0,H,3,O,+,=,假如,C,HX,1.0,10,-5,mol/L,，水,自解离产生的,H,3,O,+,可以忽略，即,H,3,O,+,=C,HX,假如,1.0,10,-9,mol/L C,HX,1.0 10,-5,mol/L,，水自解离产生的,H,3,O,+,不可以忽略，即,H,3,O,+,=C,HX,+x,H,3,O,+,=,25,o,C,K,w,=1.0,10,-14,假如,C,HX,1.0,10,-5,mol/L,，水,自解离产生的,OH,-,可以忽略，即,OH,-,=C,MOH,假如,1.0,10,-9,mol/L C,MOH,1.0 10,-5,mol/L,，水自解离产生的,OH,-,不可以忽略，即,OH,-,=C,MOH,+y,OH,-,=,25,o,C,K,w,=1.0,10,-14,假如,C,MOH,HI ,HBr,HCl,HNO,3,5.1.,一元弱酸（弱碱）的电离平衡,一元弱酸：电离出一个,H,3,O,+,，且部分电离,一元弱碱：电离出一个,OH,-,，且部分电离,HA,水溶液中存在的平衡：,(1),HA(aq,)+H,2,O(,l,),H,3,O,+,(aq),+A,-,(,aq,),K,a,=H,3,O,+,A,-,/HA,(2),H,2,O(,l,)+H,2,O(,l,),H,3,O,+,(aq),+OH,-,(,aq,),K,w,=H,3,O,+,OH,-,5.,弱,酸弱碱的电离平衡,物料,平衡：,C,HA,=HA+A,-,（,3,）,电荷平衡：,H,3,O,+,=OH,-,+,A,-,（,4,）,由,(1),得，,HA=H,3,O,+,A,-,/K,a,代入,(3),后得：,A,-,=,K,a,C,HA,/(K,a,+H,3,O,+,),代入（,4,）得：,-,计算,H,3,O,+,的精确表达式,弱酸溶液中，水自电离产生的,H,3,O,+,可以忽略！,计算,H,3,O,+,的近似式（,C,HA,400K,a,）,（忽略水自电离产生的,H,3,O,+,）,HA(aq,)+H,2,O(l)H,3,O,+,(aq)+A,-,(,aq,),起始,C,HA,0 0,转化,x x x,平衡,C,HA,x,x x,K,a,=,x,2,/(C,HA,x,),推导：,x,2,+,K,a,x,K,a,C,HA,=0,计算,H,3,O,+,的最简式（,C,HA,400K,a,）,（忽略水自电离产生的,H,3,O,+,，且,HA,C,HA,）,弱碱（,B,）溶液中，水自电离产生的,OH,-,可以忽略！,计算,OH,-,的近似式（,C,B,400K,b,）,（忽略水自电离产生的,OH,-,）,B(aq,)+H,2,O(l)OH,-,(aq)+,BH,+,(aq,),起始,C,B,0 0,转化,y y y,平衡,C,B,y,y y,K,b,=,y,2,/(C,B,y,),推导：,y,2,+,K,b,y,K,b,C,B,=0,计算,OH,-,的最简式（,C,B,400K,b,）,（忽略水自电离产生的,OH,-,，且,B,C,B,）,例,1:298 K,时，,HAc,K,a,=1.8,10,-5,计算,0.1 mol/L,HAc,溶液中的,H,3,O,+,、,Ac,-,、,HAc,和,OH,-,以及,HAc,的解离度？,解,:,C,HAc,=0.1 mol/L,C,HAc,400K,a,HAc(aq,)+H,2,O(l)H,3,O,+,(aq)+Ac,-,(,aq,),平衡,C,HAc,x,x x,Ac,-,=H,3,O,+,=1.34,10,-3,(mol/L),HAc,=,C,HAc,H,3,O,+,=0.1,1.34,10,-3,=0.0987(mol/L),OH,-,=,K,w,/H,3,O,+,=1,10,-14,/(,1.34,10,-3,),=7.46 10,-12,(mol/L),用逐级逼近法计算,H,3,O,+,？,以,H,3,O,+,1,=0,为起点代入等式右边，得：,H,3,O,+,2,=1.0,10,-7,，代入等式右边，得：,H,3,O,+,3,=9.97,10,-5,，代入等式右边，得：,H,3,O,+,4,=1.23,10,-3,，代入等式右边，得：,H,3,O,+,5,=1.33,10,-3,，代入等式右边，得：,H,3,O,+,6,=1.33,10,-3,（,mol/L,）,前面近似计算得到，,H,3,O,+,=1.34,10,-3,(mol/L),例,2,：,298 K,时,HNO,2,K,a,=4.6,10,-4,计算,0.05 mol/L HNO,2,溶液的,pH,值,?,HNO,2,?,解：,C,HNO2,400,K,a,pH=-lgH,3,O,+,=2.34,HNO,2,(aq)+H,2,O(l)H,3,O,+,(aq)+NO,2,-,(aq),平衡,C,HNO2,x,x x,HNO,2,=C,HNO2,H,3,O,+,=0.05,4,.57,10,-3,=0.0454(mol/L),例,3,：,298 K,时,HAc,K,a,=1.8,10,-5,计算,0.1 mol/L,NaAc,溶液的,pH,值和,Ac,-,、,HAc,、,?,Ac,-,(,aq,)+H,2,O(l)OH,-,(aq)+,HAc(aq,),平衡,C,Ac,-,x,x x,NaAc,Na,+,+Ac,-,C,Ac,-,=0.1 mol/L,C,Ac,-,400 K,b,K,b,=,K,w,/K,a,=1,10,-14,/(1.810,-5,)=5.5610,-10,pOH,=-,lgOH,-,=5.13,pH=14,pOH,=8.87,或：,H,3,O,+,=,K,w,/OH,-,=1,10,-14,/(7.4610,-6,),=1.3410,-9,(mol/L),pH=-lgH,3,O,+,=8.87,HAc,=OH,-,=,7.4610,-6,(mol/L),Ac,-,=,C,Ac,-,OH,-,=,0.1 7.4610,-6,=,0.1,(mol/L),作业：,P313,：,1,，,2,，,3,，,4-a,b,1:(d)ClO,2,-,改为,(e)ClO,2,-,；,(e)NH,4,+,改为,(f)NH,4,+,3:(d)NH,2,CH,2,COOH,改为,(e)NH,2,CH,2,COOH,P318,：,4,P320:1,3,(HClO,2,K,a,=1.1,10,-2,;HNO,2,K,a,=4.610,-4,),P330,331,：,2,，,5,，,6,，,10,2:HC,6,H,7,O,6,的摩尔质量为,176.12 g/mol,10:,一元弱碱,CH,3,COOH,的,K,a,=1.76,10,-5,对应书上的内容：,P311 317,上,P318 320,