水溶液中的化学反应和水体保护省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

*1第五章 水溶液中化学反应和水体保护34/70/81/103第1页*255、1 1 弱酸弱碱溶液弱酸弱碱溶液55、2 2 沉淀溶解反应和配位反应沉淀溶解反应和配位反应55、3 3 相平衡和非水溶液中化学反应相平衡和非水溶液中化学反应55、4 4 水质与水体保护水质与水体保护55、4 4 水质与水体保护水质与水体保护34/70/81/103第2页*355、1 1 弱酸弱碱溶液及其应用弱酸弱碱溶液及其应用一、酸碱理论一、酸碱理论二、酸碱解离常数二、酸碱解离常数三、同离子效应和缓冲溶液三、同离子效应和缓冲溶液四、四、PH PH 测定测定34/70/81/103第3页*4一、酸碱理论：一、酸碱理论：1.酸和碱概念酸和碱概念解离时所生成正离子全部都是解离时所生成正离子全部都是H+化合化合物叫做物叫做酸酸；解离时所生成负离子全部都；解离时所生成负离子全部都是是OH-化合物叫做化合物叫做碱碱。例：例：HCl、HNO3、HAc、HF 都是酸。都是酸。NaOH、KOH、Ca(OH)2 都是碱。都是碱。优点：优点：直观、易懂。直观、易懂。缺点：缺点：有不足。例有不足。例HCl 在苯中不电离，但它是酸。在苯中不电离，但它是酸。长久把长久把 NH3H2O 写成写成 NH4OH。电离理论：电离理论：电离理论：电离理论：34/70/81/103第4页*5酸碱质子理论（质子传递理论）酸碱质子理论（质子传递理论）酸碱质子理论（质子传递理论）酸碱质子理论（质子传递理论）凡能凡能给出质子给出质子物质（分子或离子）都是物质（分子或离子）都是酸酸；凡能凡能接收质子接收质子物质（分子或离子）都是物质（分子或离子）都是碱。碱。酸是质子给予体，碱是质子受予体。酸是质子给予体，碱是质子受予体。例：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)酸酸酸酸 碱碱碱碱 +H+H+34/70/81/103第5页*6对质子理论几点讨论：对质子理论几点讨论：q 酸碱成共轭关系。酸酸碱成共轭关系。酸=碱碱 +质子，质子，强酸对应弱碱，弱酸对应强碱。强酸对应弱碱，弱酸对应强碱。q 酸碱能够是分子，也能够是离子或离子团。酸碱能够是分子，也能够是离子或离子团。q 质子理论把电离、中和、水解都归结为酸碱反应。质子理论把电离、中和、水解都归结为酸碱反应。电离：电离：电离：电离：HAc +H2O=H3O+Ac-中和：中和：中和：中和：HAc +NH3=NH4+Ac-水解：水解：水解：水解：Ac-+H2O =HAc +OH-q HS-、H2O、H2PO4-、HPO42-、HCO3-是是两性物质两性物质两性物质两性物质。34/70/81/103第6页*7外加题外加题依据酸碱质子理论依据酸碱质子理论,CO32-是是 _,其共轭其共轭_是是_;H2PO4-是是 _,它共轭酸是它共轭酸是 _,共轭碱是共轭碱是 _,碱碱酸酸HCO3-两性物质两性物质H3PO4HPO42-34/70/81/103第7页*8二、酸碱解离常数：二、酸碱解离常数：除少数强酸强碱外，大多数酸和碱溶液中存在着除少数强酸强碱外，大多数酸和碱溶液中存在着解离平衡解离平衡，其平衡常数，其平衡常数 K 叫做解离常数。叫做解离常数。Ka _ 酸解离常数；酸解离常数；Kb _ 碱解离常数碱解离常数 NH3(aq)+H2O(l)=+f G(298)-26.57 -237.18 -79.37 -157.29G(298)=27.09 kJ/mol解离常数：解离常数：解离常数：解离常数：34/70/81/103第8页*9 HAc(aq)+H2O(l)=H3O+(aq)+Ac-(aq)（1 1）一元弱酸一元弱酸一元弱酸一元弱酸 pH pH 关计算关计算关计算关计算:(:(以以以以HAcHAc为例为例为例为例)可简写为可简写为34/70/81/103第9页*10 HAc(aq)+H2O(l)=H3O+(aq)+Ac-(aq)始始:C0 0 0平衡平衡:C0 X X X当当 K KSP 有沉淀析出。有沉淀析出。=KSP 饱和溶液。饱和溶液。H0(298)/S0(298)=P P146146：5 534/70/81/103第81页*82外加例题外加例题:依据反应依据反应 Zn +CdSO4(0.50mol/L)=ZnSO4(1.0mol/L)+Cd(1)写出原电池符号。写出原电池符号。(2)计算原电池电动势。计算原电池电动势。(3)计算电池反应计算电池反应G。(4)计算反应平衡常数。计算反应平衡常数。查表查表:正极正极 负极负极 解解(1)()ZnZnSO4(1.0mol/L)CdSO4(0.50mol/L)Cd(+)(2)34/70/81/103第82页*83(3)G=nFE=2 96485 0.3513 10-3 =67.8 kJ/mol(4)K0=1.5 101234/70/81/103第83页*84P175 4.在在pH5时，比较时，比较0.01 mol.L-lKMnO4，100kPaCl2和和0.01mol.L-1K2Cr2O7氧氧 化性强弱化性强弱.假定反应时假定反应时C(Mn2+)C(Cr3+)C(Cl)1.0 mol.L-l。分析：分析：分析：分析：电极电势数值越大，电极电势数值越大，其氧化态氧化性越强。其氧化态氧化性越强。34/70/81/103第84页*8534/70/81/103第85页*8634/70/81/103第86页*87Cl2 2e2Cl34/70/81/103第87页*88E1E3E2结论结论E2E1E3由此可见，在当前条件下：由此可见，在当前条件下：Cl2氧化性最强，氧化性最强，Cr2O72最弱。最弱。34/70/81/103第88页*89P P175175：6 66.将银棒插入将银棒插入AgNO3溶液中，将铂片插入含有溶液中，将铂片插入含有FeSO4和和 Fe2（SO4）3 溶液中，并用盐桥连接，组成原电溶液中，并用盐桥连接，组成原电 池：池：分别写出电池符号表示式，两极反应式和总反应式，分别写出电池符号表示式，两极反应式和总反应式，并计算出它们电动势。并计算出它们电动势。34/70/81/103第89页*90查表能够知道：查表能够知道：Ag+/Ag作正极；作正极；Fe3+/Fe2+作负极。作负极。其原电池结构为：其原电池结构为：电池符号：电池符号：()PtFe3+，Fe2+（1.0 mol/L）Ag+（1.0 mol/L）Ag（+）Fe3+，Fe2+Ag+PtAg电流计电流计2e2e34/70/81/103第90页*91半电极反应：半电极反应：总反应：总反应：Fe2+Ag+Fe3+Ag负极：负极：Fe2+e Fe3+正极：正极：Ag+e Ag34/70/81/103第91页*92 Fe3+/Fe2+作正极；作正极；Ag+/Ag作负极。作负极。34/70/81/103第92页*93其原电池结构为：其原电池结构为：电池符号：电池符号：()Ag Ag+（0.01 mol/L）Fe3+，Fe2+（1.0 mol/L）Pt（+）Ag+Fe2+，Fe3+AgPt电流计电流计2e2e34/70/81/103第93页*94半电极反应：半电极反应：总反应：总反应：Fe3+Ag Fe2+Ag+正极：正极：Fe3+e Fe2+负极：负极：Ag e Ag+34/70/81/103第94页*956（1）计算含有）计算含有0.100 mol.dm-3 HAc 与与0.100 mol.dm-3 NaAc 缓冲溶液中缓冲溶液中H+浓度，浓度，pH值和值和HAc Ka=1.7610-5（2）若往）若往100 cm3上述缓冲溶液中加入上述缓冲溶液中加入1.00 cm31.00 mol.dm-3HCl溶液后，则溶液溶液后，则溶液pH值变为多少？值变为多少？pH=lgc(H+)=4.75解解：（1）34/70/81/103第95页*96（2）缓冲溶液中缓冲溶液中HCl浓度：浓度：HAc(aq)+H2O(l)=H3O+(aq)+Ac-(aq)平衡平衡:0.100+0.0100 0.100 0.0100 =0.110 =0.090pH改变改变0.0934/70/81/103第96页*977（1）在）在0.20 mol/L氨水溶液中，溶入氨水溶液中，溶入NH4Cl晶体。晶体。使使NH4+浓度到达浓度到达0.20 mol/L，求其，求其pH值。值。（2）若往）若往1000 cm3此溶液中加入此溶液中加入10 cm30.10mol.L-1 NaOH溶液，计算溶液溶液，计算溶液pH值。值。查表知：查表知：NH3.H2O PKb=4.75PKa=144.759.2534/70/81/103第97页*98 加入加入NaOH后缓冲溶液中后缓冲溶液中 34/70/81/103第98页*994.废水中含废水中含Cr3+浓度为浓度为0.01 molL-1，加，加NaOH溶液溶液 使其生成使其生成Cr(OH)3沉淀，计算开始生成沉淀时，溶液沉淀，计算开始生成沉淀时，溶液 最低最低OH浓度应为多少浓度应为多少(以以molL-1表示表示)?若若Cr3+浓度小于浓度小于4mgL-1能够排放，此时溶液能够排放，此时溶液pH值值 最小应为多少最小应为多少?开始生成沉淀：开始生成沉淀：依据：依据：Ksp CCr3+(COH)3 0.01 (COH)3 6.31031 COH 3.981010（mol.L1）34/70/81/103Ksp 6.31031 MCr3+51.996 第99页*100 若若若若CrCr3+3+浓度小于浓度小于浓度小于浓度小于4mgL4mgL-1-1能够排放，此时溶液能够排放，此时溶液能够排放，此时溶液能够排放，此时溶液pHpH值最小应为：值最小应为：值最小应为：值最小应为：CCr3+410351.996 7.6910-5（mol.L1）依据：依据：Ksp CCr3+(COH)3 7.6910-5 (COH)3 6.31031 COH 2.0109（mol.L1）pOH=8.70 pH=5.3034/70/81/103第100页*1019.试经过计算，说明试经过计算，说明:(1)在在100 mL浓度为浓度为0.15 molL-1AgNO3溶液中加入溶液中加入50mL浓度浓度为为0.10 molL-1KI溶液，是否有溶液，是否有AgI沉淀产生沉淀产生?(2)在上述混合溶液中加入在上述混合溶液中加入100mL浓度为浓度为0.20 molL-1 KCN溶溶液，是否有液，是否有AgI沉淀产生沉淀产生?34/70/81/1032第101页*102（1）初始浓度：）初始浓度：有有AgI沉淀产生沉淀产生34/70/81/103第102页*103（2）初始浓度：）初始浓度：有有AgI沉淀产生沉淀产生过量过量34/70/81/103第103页