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第四章-电解质溶液和电离平衡
(1) 酸碱解离反应是质子转移反应,如HF在水 溶液中的解离反应是由给出质子的半反应和接受质 子的半反应组成的。
HF(aq) H+ + H2O(l) HF(aq) + H2O(l)
H+ + F-(aq)
H3O+(aq) H3O+(aq) + F-(aq)
(2) 水是两性物质,它的自身解离反应也是 质子转移反应:
H+
H2O(l)+H2O(l) 酸(1) 碱(2)
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H3O+(aq) +OH-(aq) 酸(2) 碱(1)
(3) 盐类水解反应也是离子酸碱的质子转H2O
碱(1) 酸(2)
OH- + HAc
碱(2) 酸(1)
NH4Cl水解:
H+
NH
4
+
H2O
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pHlgc(H3O) pOHlgc(OH)
根据Kw c(H3O) c(OH) 1.01014
即 lgc(H)lgc(OH) lgKw 14
pHpOHpKw 14
当溶液中氢离子或氢氧根离子浓度>1mol/L时, 溶液的酸碱度不用 pH 或 pOH 表示,而是直接用 物质的量浓度来表示。
lewis酸与lewis碱之间 以配位键结合生成 酸碱加合物。
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H
••
HCl N3H H NH Cl
H
F
BF3 +
:F-
F
B
F
F
Cu2+ +
NH3
2
4
:NH3
NH3Cu
NH3
NH 3
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形成配合物化学的理论基础
三、酸碱质子理论
1、基本概念 酸:凡是能释放出质子(H+)的任何含
强电解质 弱电解质
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离子化合物、强极性共价化合物。强酸、 强碱、大部分盐类
弱极性共价化合物。弱酸、弱碱、少 数盐类。
2、表示方法(溶液中包含组分A+B)
(1)物质的量分数 B (摩尔分数):溶液中组分B的物质 的量与溶液中总的物质的量之比,无单位
B
nB nA nB
(2)质量摩尔浓度 m B :溶液中溶质B的物质的量和溶剂A 的质量之比,单位是mol/kg
H Fe(OH)(H2O)5 2 H Fe(OH)2 (H2O)4
酸
H+ + 碱
例:HAc的共轭碱是Ac- ,
Ac-的共轭酸HAc,
HAc和Ac-为一对共轭酸碱。
两性物质:既能给出质子,又能接受质子的物质。
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如H :S 4,O Fe(O2H O)5)2 (,H
HC3,H O2O,HS 等。
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0 .10
2、α与Ka的关系:
HA(aq) H+(aq) +
100℃纯水中,实验测得:
水
的
Kw 7.41013
电 离 是
T Kw
吸 热 反
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应
二、溶液的pH值
水的电离平衡同化学平衡一样,随外界条件的变化 而发生移动:
水中加入酸,c(H+)增加,水的电离平衡左移,c(OH)减少;水中加入碱, c (OH-)增加,电离平衡左移, c (H +)减少。
x
x
电离常数Ka
(HA)c
c(H3O) c(Ac)
c(HA)c
x2
K 2020/3/19 a
(HA)c 0.10x
x=1.3×10-3
c(H3O+) = c(Ac-) = 1.3×10-3 mol·L-1 c(HAc) = (0.10-1.3×10-3) mol·L-1≈0.10 mol·L-1
mB mB
B
稀溶液中:
B
CB M A
mB
CB
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3、溶解过程
某一温度下,在一种液体中加入溶质,溶质会均匀分散在溶 剂中,这一过程称为溶解。继续加入溶质,达到定量溶剂中 能溶解的溶质最大值,纯溶质固体和已溶解的溶质之间形成 溶解平衡,此时溶液称为饱和溶液,溶质的值称为该物质的 溶解度s。溶液由稀溶液变为浓溶液。
氢原子的分子或离子的物种。 (质子的给予体)
碱:凡是能与质子(H+)结合的分子或 离子的物种。
(质子的接受体)
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酸
HAc H2PO4 HPO 24
NH 4
CH3NH3 Fe(H2O)6 3 Fe(OH)(H2O)5 2
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H+ +碱
H Ac H HPO24 H PO34 H NH3 H CH3NH2
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2、 酸的相对强度和碱的相对强度
酸和碱的强度是指酸给出质子的能力和碱接受质子的 能力的强弱。
HAc HCN
Ka 1.81 05 5.81 0 10
区分效应:用一个溶剂能把酸或碱的相对强弱区分 开来,称为溶剂的“区分效应”。
例如,H2O可以区分HAc,HCN酸性的强弱。 拉平效应:溶剂将酸或碱的强度拉平的作用,称为溶 剂的“拉平效应”。
●酸和碱可以发生中和反应 ●酸和碱可以分别使指示剂变色。
但是局限在水溶液中才能解释现象,具有局限性!
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二、 酸碱电子理论
lewis 酸:凡是可以接受电子对的分子、 离子或原子,如Fe3+ , Fe, Ag+, BF3等。
lewis 碱:凡是给出电子对的离子或分子, 如 :X-, :NH3, :CO, H2O: 等。
或
H2O (l)
H3O+ (aq) + OH-(aq) H+ (aq) + OH-(aq)
Kw
c(H3O)c(OH)
c
c
或 Kw c(H3O)c(OH)
K w - 水的离子积常数,简称水的离子积。
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25℃纯水中,只有10-7mol/L水发生电离:
c(H)c(OH )1.0107moL1l Kw1.010 14
• 冬天在水箱中加入甘油--防止结冰 • 在雪上撒盐,容易清除--形成盐溶液 • 植物细胞中溶液浓度增大--抗旱防寒 • 盐加入冰--制冷剂 • 渗透膜的研究--海水淡化、污水净化
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例题:P153例1例2;练习题:P191-1
第二节 水的电离及pH值
一、 水的电离平衡
H2O (l) + H2O(l)
➢ 同理,当冰融化和水凝固的可逆反应达到平衡,冰水 共存时的这个温度称为水的凝固点Tf 。
➢ 将溶液和溶剂间用半透膜(只允许溶剂分子通过)分 开,结果溶剂在两种液体中流动,进入蔗糖溶液,使液 面升高的现象,称为渗透。达到平衡时上升的液面高度 所产生的压力称为渗透压。(应用见P155)
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酸(1) 碱(2)
H3O+ + NH3
酸(2) 碱(1)
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(4) 非水溶液中的酸碱反应,例如NH4Cl的生成:
H+
HCl N3H N4 H Cl 酸 (1) 碱 (2) 酸 (2) 碱 (1) 液氨中的酸碱中和反应:
H+
N 4 C H N l 2 aN 2H N 3 N H aCl
结论:溶液的凝固点要比纯溶剂的凝固点低。 溶液的浓度越大,△Tf 越大。
Tf Kf m
m:溶液的质量摩尔浓(度1kg溶剂中 溶解溶质的物质的量)
K f:凝固点降低常数1m(ol溶质溶于1kg 溶剂中所引起的凝固降点低值)
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与溶质性质无关,取于决溶质的性质
应 用(P154)
• 纯水比糖水在同温度下挥发快--糖水 蒸气压小
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甲基橙 酚酞 石蕊
酸碱指示剂
变色范围 酸色 中间色
3.1 ~ 4.4
红
橙
8.0 ~ 10.0 无色 粉红
3.0 ~ 8.0
红
紫
碱色 黄 红 蓝
Kw
c(H3O)c(OH) cc
或 Kw c(H3O)c(OH)
第三节 酸碱理论和弱电解质电离平衡
一、传统酸碱理论
经典的酸碱概念是阿仑尼乌斯根据他的电离学说提出的. 把在水中能电离出氢离子(水合质子)的物质叫做酸。把在 水中电离出氢氧根离子的物质叫做碱。酸和碱一般都具有 如下的特征;
Tb Kbm
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m:溶液的质量摩尔浓(度1kg溶剂中 溶解溶质的物质的量)
Kb:沸点升高常数1( mol溶质溶于1kg 溶剂中所引起的沸点高升值)
决定于溶剂的性质,溶与质性质无关
4、凝固点降低
同理,当纯溶剂变成溶液时,由于蒸气压下降,
溶液要降低温度,达到溶液凝固的温度,才能到达 凝固点。
达到新的平衡时,仍然保持 Kw=c(H+).c(OH-)
无论溶液呈酸性、中性、还是碱性,都同时存在H+和OH-, 只是浓度不同而已:
当溶液c(呈 H)酸 c(O性 H ) 时 c(H)110 7m/oLl 当溶液c(呈 H)中 c(O性 H )1 时 10 7m/oLl 当溶液c(呈 H)碱 c(O 性 H ) 时 c(H)110 7m/oLl
溶剂、溶质:通常把溶解在液体中的含量较多的 一种称为溶剂,含量少的称为溶质
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大多数的反应都是在水溶液中进行的,溶质的 性质就决定了溶液的性质。
化合物(溶质)的分类:导电性
电解质 在溶解或熔融状态下能导电的化合物
非电解质 在溶解或熔融状态下不能导电的化合物