电解质溶液和离子平衡
溶液中H+和OH-浓 度可以表示溶液 的酸碱性,但直 接使用不方便!
?????
可见,pH越小,溶液的 酸性越强;pH越大,溶 液的碱性越强。PH范围
为:0─14
例题: 计算0.05 mol•L-1盐酸溶液的pH和pOH值
分析
盐酸0为.0强5酸mHo,Cl在l•L溶→-1液中H+全+部C离l解― :
3.2.1.溶液的的酸碱性和pH
为了方便起见,用pH或pOH表示:
pH = -lgc(H+)
生活中常见水溶液的pH值
pOH = -lgc(OH―)
常温下:c(H+) • c(OH―) = KwӨ = 10-14 溶液的的酸碱性与pH的关系为:
pH + pOH = pKwӨ = 14
酸性溶液 c( H + ) > 10 -7 pH < 7 中性溶液 c( H + ) = 10 -7 pH = 7 碱性溶液 c( H + ) < 10 -7 pH > 7
c( H+ ) • c(OH―) = KӨ • c(H2O) = KwӨ
Kw KwӨ称为水的离子积,25℃时,纯水中c(H+)= c(OH―)=10-7mol•L-因此: Ө =10-14
(1)KwӨ与浓度无关,随温度的升高而增大,但常温下忽略温度的影响, 即:常温下KwӨ=10-14
(2) KwӨ不仅适用于纯水,对于电解质的稀溶液同样适用
例如: 氢硫酸是二元弱酸离解.
两步离解:
第一步离解:
H2S = H+ + HS―
Ka1Ө(H2S) = c(H+)•c(HS―)/c(H2S) = 1.32×10-7
第二步离解:
HS― = H+ + S2―
Ka2Ө(HS-) = c(H+)•c(S―)/c(HS-) = 7.10×10 -15 结论:
由于上K例ӨHA题c的算值出很25小℃,时加,之0同.离10子m效ol应•,L-因1的此HAc溶液离解α=1.3%
(二)缓冲溶液 1.缓冲溶液及缓冲作用原理 (1) 缓冲溶液
加1.0mL 1.0mol • L- 加1.0mL 1.0mol • L-1的NaOH
1的HCl溶液
溶液
1
1.0L纯水
pH从7.0变为3.0,改
血液中的缓冲系
• 人体血液中的PH值:7.35 ~ 7.45 碱储
• 血浆中的缓冲系主要有: H2CO3 OH-HCO3-
H2PO4---HPO4 2 -
÷
H+
H n P---H n-1 P -
肺呼出
CO2
肾
红细胞中的缓冲系主要有:HHb --- Hb -
HHbO2---HbO2- H2CO3---HPO3 2 - H2PO4---HPO4 2 -
常见酸碱指示剂的变色范围: 甲基橙 0 红 3.1 橙 4.4
多是一些有机染料,随着溶
黄 液p生H1变的4 化改而变引,起本颜身色的改结变构发
甲基红 0 红 4.4 橙 6.2 黄 14
石 蕊 0 红 5.0 紫 8.0 蓝 14
酚 酞 0 无色 8.2 粉红 10.0 红 14
pH试纸:对不同的pH溶液能显示不同的颜色(色阶)。 常用:广泛pH试纸和精密pH试纸
KaӨ = cα2
α= √ (KaӨ/c) c(H+)= √ (KaӨ/c)
例题: (1) 已知25℃时,KӨ(HAc)=1.75×10-5。计算该温度下0.10 mol•L-1的HAc溶
液中H+、Ac―离子的浓度以及溶液的pH,并计算该浓度下HAc的离解度;(2) 如将此溶液稀释至0.010 mol•L-1,求此时溶液的H+离子浓度及离解度
变4个单位
pH从7.0变为11,改变4个单位
1.0L溶液中含有
0.10mol HAc和
pH从4.76变为4.75, pH从4.76变为4.77,改变0.01
2
0.10mol NaAc
改变0.01个单位
个单位
1.0L溶液中含有
0.10mol NH3和
pH从9.26变为9.25, pH从9.26变为9.27,改变0.01
为什么这样的体系能 抵抗外加少量酸(或 碱)而保持其pH基本
不变呢? 平衡时,溶液中有较多的HAC分子和AC-。当外加酸时,如HCl→H++Cl, H+与AC-结合成难 电离的HAC分子,同时阻止HAC进一步电离,故不会使溶液中[H+]急剧增大,从而保持pH
基本不变.
如果外加少量碱,则由强碱电离出来的OH-就会与HAC电离出来的H+结合成H2O,这时[H+] 似乎应大大减少,但就电离来说,[H+]下降,平衡会向着电离方向移动来补充H+,从而 不会使[H+]因加入碱而明显改变,即仍保持pH基本不变。
若在此系统中加入NaAc,c(Ac― )增加,平衡左移,c( H+)减小α(HAc)降低; 若在此系统中加入HCl,c(H+)增加,平衡左移,c(Ac―)减α(HAc)降低在弱电解 质的溶液中,加入与其含有相同离子的易溶强电解质,使弱电解质离解度降低的 现象叫做同离子效应
例题: 向1.0 L浓度为0.10mol• L-1的HAc溶液中加入固体NaAc0.10 mo(假定溶液
分析 分析与
(1)HAc为弱电解质,离解平衡式为:
起始浓(度2)c如0 /将m此ol溶•L-液1 稀释至0.001.010mol• L0-1
同平理衡可浓得度: c/ mol•L-1
0.10-χ χ
0 χ
解与答: 解答:
K1cα(.caH7Ө(==5+H(=×)+4χ)=.1c2=20√/×(-(5H(014+=1.0c.).1-2(4χ70×/H•502A-×1./χ)c00(1(-10)400A.m-)15o―××0l)•01-L.0χ-0011%)0=代)4.入2=% 数4.据2×1可释0-见时4 ,,弱α酸虽稀然
增大,但
χ= √ (1.75×10-5×0.10) = 1.3×10– 3 c(H+)减小
c(H+) = c(Ac―) = 1.3×10-3mol• L-1
pH=-lg c(H+)=-lg1.3×10-3=2.89 α=(1.3×10-3/0.10)×100%=1.3%
(二)多元弱酸的离解平衡
多元弱酸在水中的离解是分步进行的。
第一HS步―离=解H: + + S2― H2S = H+ + HS―
平衡浓度c / mol•L-1 0.10-χ χ
χ
近c因(χ似为S2认K=―a)1为√Ө=1>.0K>3a.221KӨ×(0aH2Ө21-,S0)χ×所-7c≈以×( 0H0.cS.1(―10H0+))=/≈1c.(1cH0+()×HS1―0)-4
与 解答:
可得: c(H+) = 0.05 mol•L-1
盐酸离解出的H+ 浓度不小,可忽略水的离解平衡:
pH =-lgc(H+)= -lg0.05 mol•L-1=1.3
根据: pH +pOH = pKwӨ =14
pOH = 14 – pH = 14-1.3 = 12.7
.酸碱指示剂
测定pH的方法有: 酸碱指示剂、pH试纸及酸度计
0
代平入衡α平浓=衡度√常c 数(K表cbӨ(达/1c-式)α中): ccα(0H-c)α=√ (KaӨ/c)
KaӨ = c针(对H某+)一• c弱(电A―解)/质而c(言HA,) = 当cα浓•度c越α稀/时c,(1离-α解)度越= cα2 /(1-α)
当(c/K大aӨ),该> 关50系0时称为,稀可释认定为律1-α≈1,此时:
多,f越小弱电解质中f→1,近似计算时c代替a
离子氛示意图
3.2.水的离解和溶液的pH
水是一种极弱的电解质,大部分以水分子的形式存在,仅能离解出 少量的H+和OH-。水的平衡表达式为:
其标准平衡常数: H2O = H+ + OH―
KӨ = c( H+ ) • c(OH―) c(H2O)
由于极大部分水以水分子的形式存在,因此c/(H2O)可以视 为常数,合并入KӨ项
2.离解度(α)
α=(已离解的弱电解质浓度/弱电解质的起始浓度)×100%
3.稀释定律
离解度、离解常数和浓度之间的关系。
例如: 一一元元弱弱酸碱HAB:OH
在同温、同浓度条件下,离解度越大, 该弱电解质相对越强。离解度与温度
和溶液的浓度有关
HA = H+ + A―
同起理始浓可度得c:0 KcbӨ = cα02
多元弱酸的分步离解常数 Ka1Ө >> Ka2Ө>> Ka3Ө,所以计算多元弱酸 溶液中c(H+)时,只考虑第一步离解.
例题: 室温下H2S饱和溶液的浓度为0.10 mol• L-1,
求H+和S2―的浓度.
分析 与
解答:
已离溶知解液H.2SS的2-中Ka是1Ө 由>>第K二a2步Ө 计离算解溶产液生中:c(H+)时,只考虑第一步
c(c(SH2+―) )= =1.K1a20Ө×(H12S0)- 4=m7o.l10•×L1-01 -15
当二元弱酸的Ka1Ө >> Ka2Ө时,其酸根浓度 近似等于Ka2Ө,与起始浓度无关!
3.4.同离子效应和缓冲溶液
(一)同离子效应 一定温度下,HAc溶液存在下列离解平衡:
HAc = H+ + Ac–