第十章 电解质溶液电解质:
1,强电解质
2,弱电解质溶液中只有部分电离的状态;弱酸、弱碱
Review PH值,PH=- lg cH+
POH,-lg cOH-
H2O(l) ≒ H+(aq)+OH-(aq) K?w= 10-14
cH+· cOH- = 10-14 PH+ POH=14
§ 10.1 弱电解质的平衡一,一元弱酸,弱碱
1,弱酸 如 HAc(CH3COOH),HNO2,HCOOH、
HCN等以 HAc为例:其水溶液中电离反应
HAc(aq) ≒ H+(aq)+Ac-(aq) K?a=1.8× 10-5 (298K)
K?a的含义:
HAc(aq) ≒ H+(aq)+Ac-(aq) K?a=1.8× 10-5
二,多元酸电离平衡以 H2S例,其水溶液中反应第一步,H2S ≒ H++ HS- K?1,H2S=cH+·cHS-/cH2S
第二步,H S- ≒ H++ S2- K?2,H2S=cH+·cS2-/cHS-
§ 10.2 酸碱理论一,Arrhenius酸碱电离理论 (Review)
二,酸碱质子理论
1 定义
2,酸碱反应:质子转移的反应
3,拉平效应,区分效应
HClO4+ HAc≒ ClO4- + H2Ac+ pKa=5.8
H2SO4+ HAc≒ HSO4- + H2Ac+ pKa=8.2
HCl+ HAc≒ Cl- + H2Ac+ pKa=8.8
HNO3+ HAc≒ NO3- + H2Ac+ pKa=9.4
区分效应缓冲溶液
一、同离子效应在弱酸或弱碱的电解质溶液中,加入与其具有共同离子的强电解质使电离平衡向左移,从而降低了弱电解质的电离度,
这种影响叫同离子效应。
例如如在 HAc溶液中加入一些 NaAc,NaAc在溶液中完全电离,则 Ac- 离子浓度增加很多,会使醋酸电离平衡左移,也降低 HAc电离度。设在 0.10mol·dm-3的 HAc溶液中加入固体 NaAc,
使 NaAc的浓度达 0.20 mol·dm-3,求溶液中的
[H+]和电离度?。
解,HAc ←→ H+ + Ac-
开始时相对浓度 0.1 0 0.2
平衡时相对浓度 0.1-x x 0.2+x
x为 [H+]
平衡常数表达式
K?a= x(0.2+x)/(0.1-x)
由于 C0/ K?a >> 400,且平衡左移,近似得
0.2+x=0.2 0.1-x=0.1
所以平衡常数的表达式为:
K?a= 0.2 x / 0.1
x=0.1 K?a/0.2
K?a=1.8× 10- 5代入得 x=9.0× 10- 6
即 [H+]=9.0× 10-6 mol·dm-3
电离度?=[H+]/ C0
=9.0× 10- 6/0.1
=9.0× 10- 3﹪
若不加入 NaAc,得
CH+= 1.3× 10- 3
= CH+/ C = 1.3﹪
所以说,加入 NaAc固体,
由于 Ac- 的影响使 HAc的
缩小了 144倍。
二、缓冲溶液的组成和作用
1、能抵抗少量强酸、强碱和水的稀释而保持体系的 PH值基本不变的溶液称缓冲溶液。
2,一般是由弱酸和它的共轭碱或由弱碱和它的共轭酸所组成,
如 HAc + NaAc ; NH3·H2O+NH4Cl ; Na2H2PO4+
NaHPO4等可配置成不同 PH值的缓冲溶液 。
3,缓冲溶液为什么能控制溶液 PH值基本不变? 以 HAc
+ NaAc为例:
计算在 0.050mol·l-1的 HAc和 0.050 mol·l-1的 NaAc溶液中加入
0.010 mol·l-1的 HCl前后 PH值 。
( 1) 加入前,HAc ←→ H+ + Ac-
初始 0.050 0 0.050
平衡时 0.050-x x 0.050+x
得 [H+]= x = K?a×C酸 /C碱由于 C0/ K?a >> 400 且 平衡左移,近似得
0.050+x=0.050 0.050-x=0.050
即 [H+]= K?a 所以 PH=4.76
PH= PKa- lg( C酸 /C碱 )
假如 1升中加入 HCl后,反应生成 0.010 mol HAc,
则反应关系变得:
C酸 = 0.050+0.010= 0.060 C碱 = 0.050-0.010= 0.040
PH= PKa- lg( C酸 /C碱 )
= 4.76-0.17
= 4.59
如果是加强碱 0.010mol,
PH= PKa- lg( C酸 /C碱 )
= 4.76- ( - 0.17 )
= 4.93
4、缓冲溶液的特点:
( 1) PH值或 POH值的一般表达式:
PH= PK?酸 -㏒ ( C酸 /C碱 )
POH= PK?碱 -㏒ ( C碱 /C酸 )
所以,PH值或 POH值主要取决于 PK?值,但与
C酸 /C碱 有关,
但 PH的缓冲范围一般是,PH = PK±1
( 2) 酸度或碱度和盐的浓度越大,则缓冲能力强,但在 C酸 /C碱的比值为 1时,缓冲性能最好。
过量 NH3+适量 HCl
过量 NH4+ +适量 NaOH
过量 NaAc+适量 HCl
5,配制缓冲溶液酸+共轭碱,如,HAc+ NaAc; NH3·H2O+NH4Cl;
Na2H2PO4+ NaHPO4; HCO3- +CO32-
( 3) 用水稀释
PH= PK?酸 -㏒ ( C酸 /C碱 )
或 POH= PK?碱 -㏒ ( C碱 /C酸 )
PH不变过量 NaAc+适量 NaOH??
配制 pH = 7 的缓冲溶液时,选择最合适的缓冲对是 -
-------------( )
( Ka HAc= 1.8× 10-5,Kb NH3= 1.8× 10-5 ;
H3PO4,Ka1 = 7.52× 10-3,Ka2= 6.23× 10-8,
Ka3= 4.4× 10-13 ;
H2CO3,Ka1 = 4.30× 10-7,Ka2= 5.61× 10-11)
(A) HAc-NaAc (B) NH3-NH4Cl
(C) NaH2PO4-Na2HPO4 (D) NaHCO3-Na2CO3
下列各混合溶液中,具有缓冲作用的是 -------------------
--------( )
(A) HCl(1mol·dm-3) + NaAc(2mol·dm-3)
(B) NaOH(1mol·dm-3) + NH3(1mol·dm-3)
(C) HCl(1mol·dm-3) + NaCl(1mol·dm-3)
(D) NaOH(1mol·dm-3) + NaCl(1mol·dm-3)
选择以下正确答案,填入相应的空格内,
(A) 弱酸及其盐的浓度 (B) 弱酸盐浓度
(C) 弱酸及其盐的浓度比 (D) 弱酸的 Ka值对于 HAc-NaAc 缓冲体系,
(1)决定体系 pH 值的主要因素是 ______________________;
(2)影响上述体系 pH 值变动 0.1~ 0.2 个单位的因素是 _____;
(3)影响缓冲容量的因素是 __________________________;
(4)影响对外加酸缓冲能力大小的因素是 _______________。
20.0 cm3 0.10 mol·dm-3 Na3PO4 溶液与 20.0 cm3
0.10 mol·dm-3H3PO4相混合,溶液的 pH值是多少?
(H3PO4的 Ka1=7.5× 10-3,Ka2=6.2× 10-8,
Ka3=2.2× 10-13)
测得某一弱酸 ( HA )溶液的 pH=2.52,该一元弱酸的钠盐 ( NaA ) 溶液的 pH=9.15,当上述 HA
与 NaA 溶液等体积混匀后测得 pH=4.52,求该一元弱酸的电离常数 K-HA 值为多少?
§ 10.2 盐的水解强电解质不管强酸强碱盐(如,NaCl,K2SO4),
强酸弱碱盐(如,NH4Cl),弱酸强盐碱(如:
NaAc,KCN)溶在水中总是多数以离子存在,
但是组成不同,其溶液酸碱性不同,由于不同离子结合质子能力不一样,水解程度不同。强酸强碱盐不发生水解。
一,强酸弱碱盐以 NH4Cl为例,其反应式为:
( 1) NH4Cl( s) → NH4++ Cl-
( 2) NH4+(aq)+ H2O ≒ NH3(aq)+ H3O+ (aq)
所以 K?NH4+ = (C NH3 ) (CH3O + ) /CNH4+
=
= K?W/ K?NH3
OH
OH
NH
OHNH
c
c
c
cc
4
33
二,强碱弱酸盐以 NaAc为例,其反应式:
( 1) NaAc→ Na+ + Ac-
( 2) Ac-+ H2O ≒ HAc+ HO-
所以 K?Ac- = C HAc ·C OH- /CNH4+
= C HAc ·C OH- /CNH4+× C H+ / C H+
= K?W/ K?HAc
三、弱酸弱碱盐水解
NH4+ + Ac- +H2O ≒ NH3·H2O + HAc
K=
四、酸式盐水解
H2PO4- +H2O ≒ H 3PO4 + OH-
H2PO4- ≒ HPO42- + H+
ba
W
OHH
OHH
AcNH
H A cNH
AcNH
H A cNH
KK
K
cc
cc
cc
cc
cc
cc



4
3
4
3