三章节电离平衡ppt课件

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1、第三章第三章 电离平衡电离平衡本章要求本章要求学会应用化学平衡及平衡移动原理，讨论弱电学会应用化学平衡及平衡移动原理，讨论弱电解质包括水、弱酸、弱碱在水溶液中的电解质包括水、弱酸、弱碱在水溶液中的电离平衡，盐的水解平衡及难溶电解质的沉淀溶离平衡，盐的水解平衡及难溶电解质的沉淀溶解平衡。解平衡。掌握离子平衡的有关计算。掌握离子平衡的有关计算。西西 昌昌 学学 院院第一节第一节 酸碱理论酸碱理论一、酸碱的电离理论阿累尼乌斯电离理论）一、酸碱的电离理论阿累尼乌斯电离理论）、酸碱的定义、酸碱的定义电离时产生的阳离子全部是电离时产生的阳离子全部是H+离子的化离子的化合物叫酸；合物叫酸；电离时生成的阴离子

2、全部是电离时生成的阴离子全部是OH-离子的化离子的化合物叫碱。合物叫碱。2、H+离子是酸的特征，离子是酸的特征，OH-离子是碱的特征。离子是碱的特征。中和反应的实质是：中和反应的实质是：H+OH-H2O。电离理论只适用于水溶液，但在非水溶剂电离理论只适用于水溶液，但在非水溶剂和无水的情况下，电离理论又无法适应。如和无水的情况下，电离理论又无法适应。如HCl的苯溶液是酸还是碱。的苯溶液是酸还是碱。西西 昌昌 学学 院院二、酸碱质子理论二、酸碱质子理论1、酸碱的定义、酸碱的定义酸：凡能给出质子的物质都是酸。酸：凡能给出质子的物质都是酸。碱：凡能接受质子的物质都是碱。碱：凡能接受质子的物质都是碱。酸

3、的强度：用给出质子的能力来量度。酸的强度：用给出质子的能力来量度。强酸具有高度给出质子的能力。如强酸具有高度给出质子的能力。如HClO4、HCl、HNO3、H2SO4等。等。碱的强度：用接受质子的能力来量度。碱的强度：用接受质子的能力来量度。强碱具有高度接受质子的能力。如强碱具有高度接受质子的能力。如OH-、PO43-离子等。离子等。HA H+A-共轭酸共轭酸 共轭碱共轭碱西西 昌昌 学学 院院酸及其共轭碱酸及其共轭碱西西 昌昌 学学 院院酸酸共轭碱共轭碱名称名称化学式化学式 化学式化学式名称名称高氯酸高氯酸HClO4ClO4-高氯酸根高氯酸根硫酸硫酸H2SO4HSO4-硫酸氢根硫酸氢根硫酸氢

4、根硫酸氢根HSO4-SO42-硫酸根硫酸根水合氢离子水合氢离子H3O+H2O水水水水H2OOH-氢氧根氢氧根铵离子铵离子NH4+NH3氨氨氨氨NH3NH2-氨基离子氨基离子氢溴酸氢溴酸HBrBr-溴离子溴离子一般来说：共轭酸越强，它的共轭碱就越弱；一般来说：共轭酸越强，它的共轭碱就越弱；共轭碱越强，它的共轭酸就越弱。共轭碱越强，它的共轭酸就越弱。如：如：H2OH2OH+OH-H+OH-水为最弱的酸，它的共轭碱是最强的碱。水为最弱的酸，它的共轭碱是最强的碱。从表中的共轭酸碱对可以看出：从表中的共轭酸碱对可以看出：酸和碱可以是分子也可以是离子。酸和碱可以是分子也可以是离子。质子酸碱是相对的。即有的

5、离子在某个共轭质子酸碱是相对的。即有的离子在某个共轭酸碱对中是碱，但在另一个共轭酸碱对中却酸碱对中是碱，但在另一个共轭酸碱对中却是酸，如是酸，如HSO4-HSO4-等。等。质子酸碱论中没有盐的概念。质子酸碱论中没有盐的概念。西西 昌昌 学学 院院2 2、酸碱反应、酸碱反应根据酸碱质子理论，酸碱反应的实质，就根据酸碱质子理论，酸碱反应的实质，就是两个共轭酸碱对之间质子传递的反应。例如：是两个共轭酸碱对之间质子传递的反应。例如：HCl +NH3 HCl +NH3 NH4+Cl-NH4+Cl-酸酸1 1 碱碱2 2 酸酸2 2 碱碱1 1NH3NH3和和HClHCl的反应，无论在水溶液中或气相中，的

6、反应，无论在水溶液中或气相中，其实质都是一样的。即其实质都是一样的。即HClHCl是酸，放出质子给是酸，放出质子给NH3NH3，然后转变为它的共轭碱，然后转变为它的共轭碱Cl-Cl-；NH3NH3是碱，是碱，接受质子后转变为它的共轭酸接受质子后转变为它的共轭酸NH4+NH4+。强酸放出。强酸放出的质子，转化为较弱的共轭碱。的质子，转化为较弱的共轭碱。西西 昌昌 学学 院院三、酸碱理论的优缺点三、酸碱理论的优缺点酸碱质子理论扩大了酸碱的含义和酸碱反应的酸碱质子理论扩大了酸碱的含义和酸碱反应的范围，摆脱了酸碱必须在水中发生的局限性，范围，摆脱了酸碱必须在水中发生的局限性，解决了一些非水溶剂或气体间

7、的酸碱反应，并解决了一些非水溶剂或气体间的酸碱反应，并把水溶液中进行的离子反应系统地归纳为质子把水溶液中进行的离子反应系统地归纳为质子传递的酸碱反应。加深了人们对于酸碱和酸碱传递的酸碱反应。加深了人们对于酸碱和酸碱反应的认识。但是，酸碱质子理论局限于质子反应的认识。但是，酸碱质子理论局限于质子的放出和接受。的放出和接受。西西 昌昌 学学 院院四、酸碱电子理论四、酸碱电子理论凡是可以接受电子对的物质为酸，凡凡是可以接受电子对的物质为酸，凡是可以给出电子对的物质称为碱。是可以给出电子对的物质称为碱。因而，酸又是电子对接受体，碱是电子对因而，酸又是电子对接受体，碱是电子对给予体。给予体。酸碱反应的实

8、质是配位键酸碱反应的实质是配位键(两原子间的两原子间的共用电子对是由一个原子单独提供的化学共用电子对是由一个原子单独提供的化学键称为配位键，通常用键称为配位键，通常用表示。表示。)的形成并的形成并生成酸碱配合物。生成酸碱配合物。西西 昌昌 学学 院院 酸酸 碱碱 酸碱配合物。酸碱配合物。(电子对接受体电子对接受体)()(电子对给予体电子对给予体)H+H+:OH-:OH-H H：OHOH HCl HCl +:NH3 :NH3 HNH3Cl HNH3Cl BF3 BF3 +:F-:F-FB FB3-3-Cu2+Cu2+4:NH3+4:NH3 Cu(NH3)42+Cu(NH3)42+酸碱电子理论对酸

9、碱的定义，摆脱了酸碱电子理论对酸碱的定义，摆脱了体系必须具有某种离子或元素也不受体系必须具有某种离子或元素也不受溶剂的限制，以电子的给出和接受来溶剂的限制，以电子的给出和接受来说明酸碱的反应，故它更能体现物质说明酸碱的反应，故它更能体现物质的本质属性，较前面几个酸碱理论更的本质属性，较前面几个酸碱理论更为全面和广泛。但是由其对酸碱的认为全面和广泛。但是由其对酸碱的认识过于笼统，因而不易掌握酸碱的特识过于笼统，因而不易掌握酸碱的特征征第二节第二节 溶液的酸碱性溶液的酸碱性一、水的电离一、水的电离纯水有微弱的导电能力纯水有微弱的导电能力H2O +H2O H3O+OH-or H2O H+OH-实验测

10、得实验测得295K时时1升纯水仅有升纯水仅有10-7mol水水分子电离，所以分子电离，所以H+=OH-=10-7mol/L由平衡原理由平衡原理Kw=H+OH-=10-14Kw为水的离子积常数。简称水的离子积。为水的离子积常数。简称水的离子积。Kw的意义为：一定温度时，水溶液中的意义为：一定温度时，水溶液中H+和和OH-之积为一常数。之积为一常数。西西 昌昌 学学 院院水的电离是吸热反应，当温度升高时水的电离是吸热反应，当温度升高时Kw增大。增大。水的离子积常数与温度的关系水的离子积常数与温度的关系西西 昌昌 学学 院院T/KKw2731.510-152917.410-152951.0010-1

11、42981.2710-143235.610-143737.410-13二、溶液的酸度二、溶液的酸度溶液的酸度溶液的酸度 水溶液中氢离子的浓度。水溶液中氢离子的浓度。pH值值 溶液中氢离子浓度的负对数。溶液中氢离子浓度的负对数。pH=-lgH+三、拉平效应和区分效应三、拉平效应和区分效应拉平效应拉平效应 在溶剂中无法区别强酸和强碱在溶剂中无法区别强酸和强碱的现象。的现象。区分效应区分效应 能区分酸或碱的强弱的效应。能区分酸或碱的强弱的效应。西西 昌昌 学学 院院第三节第三节 电解质的电离电解质的电离一、一元弱酸弱碱的电离一、一元弱酸弱碱的电离1 1、电离常数、电离常数HAc+H2OHAc+H2O

12、H3O+Ac-or HAcH3O+Ac-or HAcH+Ac-H+Ac-在一定温度下，其平衡关系为：在一定温度下，其平衡关系为：Ka=H+Ac-/HAcKa=H+Ac-/HAcKaKa称为弱酸的电离平衡常数，简称为酸常称为弱酸的电离平衡常数，简称为酸常数。数。西西 昌昌 学学 院院 H2O+NH3H2O+NH3NH4+OH-NH4+OH-Kb=NH4+OH-/NH3Kb=NH4+OH-/NH3 KaKa和和KbKb是化学平衡常数的一种形式，是化学平衡常数的一种形式，利用电离常数数值的大小，可以估计弱电利用电离常数数值的大小，可以估计弱电解质电离的趋势。解质电离的趋势。K K值越大，电离常数越值

13、越大，电离常数越大。大。通常把通常把Ka=10-2Ka=10-210-710-7的酸称为弱酸，的酸称为弱酸，Ka10-7Ka10-7的酸称为极弱酸，弱碱亦可按的酸称为极弱酸，弱碱亦可按KbKb大小进行分类。大小进行分类。2、解离度、解离度电离程度的大小电离程度的大小=(已电离的浓度已电离的浓度/弱电解质的初始浓度弱电解质的初始浓度)100例题例题:298K时时HAc的的Ka=1.7610-5计算计算0.10molL-1 HAc溶液的溶液的H+浓度和解离度。浓度和解离度。解：设平衡时解：设平衡时H+离子浓度为离子浓度为x HAc H+Ac-初始浓度初始浓度 0.10 0 0 平衡浓度平衡浓度 0

14、.10-x x x Ka=x2/(0.10-x)当当Kb KaKb 时时 pH7 pH7 溶液呈酸性溶液呈酸性 KaKb Ka7 pH7 溶液呈碱性溶液呈碱性三、水解平衡移动三、水解平衡移动1 1、盐的浓度、盐的浓度 盐的浓度越大，水解度越小；浓度越小，盐的浓度越大，水解度越小；浓度越小，水解度越大。即稀释溶液，平衡向水解方向水解度越大。即稀释溶液，平衡向水解方向移动。移动。2 2、温度、温度 中和反应是放热反应，水解反应是吸热反中和反应是放热反应，水解反应是吸热反应，升高温度将促使水解。应，升高温度将促使水解。3 3、溶液的酸碱度、溶液的酸碱度 控制溶液的酸碱度通常可以促进或抑控制溶液的酸碱

15、度通常可以促进或抑制水解反应。制水解反应。西西 昌昌 学学 院院第六节第六节 沉淀溶解平衡沉淀溶解平衡一、溶度积常数一、溶度积常数1、溶度积、溶度积Ksp）一定温度下，难溶电解质饱和溶液一定温度下，难溶电解质饱和溶液中离子浓度的系数次方之积。中离子浓度的系数次方之积。2、溶度积规则、溶度积规则 离子积离子积Qi某难溶电解质溶液中，某难溶电解质溶液中，其离子浓度系数次方之积。其离子浓度系数次方之积。西西 昌昌 学学 院院n当当Qi=KspQi=Ksp是饱和溶液无沉淀析出即平是饱和溶液无沉淀析出即平衡状态；衡状态；n当当QiKspQiKspQiKsp是过饱和溶液是过饱和溶液,向生成沉淀的向生成沉淀

16、的方向移动方向移动n3 3、同离子效应、同离子效应 （见缓冲溶液）（见缓冲溶液）西西 昌昌 学学 院院二、沉淀的生成二、沉淀的生成欲使某物质析出沉淀，必须使其离子积大欲使某物质析出沉淀，必须使其离子积大于溶度积，即增大离子浓度可反应向着生成沉于溶度积，即增大离子浓度可反应向着生成沉淀的方向转化。淀的方向转化。西西 昌昌 学学 院院 例：将等体积的例：将等体积的4 410-3molL-110-3molL-1的的AgNO3AgNO3和和4 410-3molL-110-3molL-1的的K2CrO4K2CrO4溶液溶液混合是否能析出混合是否能析出Ag2CrO4Ag2CrO4沉沉淀淀?Ksp(Ag2C

17、rO4)=9.0?Ksp(Ag2CrO4)=9.010-1210-12 解：混合后因解：混合后因Ag2CrO4Ag2CrO42Ag+2Ag+CrO42-CrO42-c(Ag+)=2c(Ag+)=210-3molL-110-3molL-1，c(CrO4 2-)=2c(CrO4 2-)=210-3molL-110-3molL-1 Qi=c2(Ag+)Qi=c2(Ag+)c(CrO4 2-)c(CrO4 2-)=(2=(210-3)210-3)22 210-3=810-3=810-910-9 QiKsp QiKsp 有沉淀析出。有沉淀析出。答：能析出答：能析出Ag2CrO4Ag2CrO4沉淀。沉淀。

18、例：例：1 1升含有升含有0.001molL-10.001molL-1的的SO42-SO42-离子的溶液加入离子的溶液加入0.01mol0.01mol氯化钡氯化钡(不考虑体积变化不考虑体积变化)，能否使，能否使SO42-SO42-离子离子沉淀完全？沉淀完全？Ksp(BaSO4)=1.08Ksp(BaSO4)=1.0810-1010-10解：由题意可知解：由题意可知Ba2+Ba2+离子过量，为简便，可令离子过量，为简便，可令SO42-SO42-离子完全反应。离子完全反应。BaSO4(s)BaSO4(s)SO42-SO42-+Ba2+Ba2+初初1 0.001 0.011 0.001 0.01 初

19、初2 0 2 0 0.01-0.001 0.01-0.001 平衡平衡 x 0.009-x0.009x 0.009-x0.009由由Ksp=Ba2+SO42-Ksp=Ba2+SO42-=0.009 =0.009x=1.08x=1.0810-1010-10解得解得x=1.2x=1.210-810-510-810-5由由x0.009x0.009，前面的近似是合理的，前面的近似是合理的答：能使答：能使SO42-SO42-离子沉淀完全。离子沉淀完全。西西 昌昌 学学 院院三、沉淀的溶解三、沉淀的溶解根据溶度积规则，要使沉淀溶解，必须减根据溶度积规则，要使沉淀溶解，必须减小该难溶盐饱和溶液中某一离子的浓

20、度，以使小该难溶盐饱和溶液中某一离子的浓度，以使QiKspQiKsp。减小离子浓度的办法有：。减小离子浓度的办法有：西西 昌昌 学学 院院 1 1、生成弱电解质、生成弱电解质 由于加入由于加入H+H+使使OH-OH-和和H+H+结合成弱电解质结合成弱电解质水，溶液中的水，溶液中的OH-OH-离子的浓度降低使平离子的浓度降低使平衡向着溶解方向移动。从而使沉淀溶衡向着溶解方向移动。从而使沉淀溶解。解。Mg(OH)2(s)Mg+OH-H+Cl-H2OHCl2+222+22 2、氧化还原反应、氧化还原反应3C3CS+8HNO3=3CS+8HNO3=3C(NO3)2+3S+2NO+4H2O(NO3)2+

21、3S+2NO+4H2O3 3、生成配位化合物、生成配位化合物AgCl(s)+2NH3=Ag(NH3)2+Cl-AgCl(s)+2NH3=Ag(NH3)2+Cl-四、酸度对沉淀和溶解的影响四、酸度对沉淀和溶解的影响通过控制通过控制pHpH值可使某些难溶的弱酸盐和难值可使某些难溶的弱酸盐和难溶的氢氧化物沉淀或溶解。溶的氢氧化物沉淀或溶解。西西 昌昌 学学 院院 例：计算欲使例：计算欲使0.01molL-1Fe3+0.01molL-1Fe3+离子离子开始沉淀和完全沉淀的开始沉淀和完全沉淀的pHpH值。值。KspFe(OH)3=1.1KspFe(OH)3=1.110-3610-36 解：解：Fe3+F

22、e3+离子开始沉淀所需要离子开始沉淀所需要的的pHpH值值:Fe(OH)3(s)Fe(OH)3(s)Fe3+3OH-Fe3+3OH-0.01 x 0.01 x 由由Ksp=Fe3+OH-3Ksp=Fe3+OH-3 =0.01 =0.01x3=1.1x3=1.110-3610-36 解得解得:x=OH-=4.79:x=OH-=4.7910-10-12molL-112molL-1 由由KwKw可求得可求得H+=2.09H+=2.0910-10-3molL-13molL-1 pH=2.68pH=2.68Fe3+Fe3+离子沉淀完全所需要的离子沉淀完全所需要的pHpH值值Fe(OH)3(s)Fe(OH

23、)3(s)Fe3+3OH-Fe3+3OH-1 110-5 10-5 由由Ksp=Fe3+OH-3Ksp=Fe3+OH-3 =1 =110-510-53=1.13=1.110-3610-36解得解得:=OH-=4.79=OH-=4.7910-11molL-110-11molL-1由由KwKw可求得可求得H+=2.09H+=2.0910-4molL-110-4molL-1pH=3.68pH=3.68答：欲使答：欲使0.01molL-1Fe3+0.01molL-1Fe3+离子开始沉淀的离子开始沉淀的pHpH值值为为2.68,2.68,完全沉淀的完全沉淀的pHpH值为值为3.683.68。注：由此可见

24、注：由此可见:氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；氢氧化物沉淀不一定在碱性环境；不同氢氧化物的不同氢氧化物的KspKsp值不同沉淀的值不同沉淀的pHpH值也不同，因此值也不同，因此可通过控制可通过控制pHpH值分离金属离子。值分离金属离子。西西 昌昌 学学 院院五、分步沉淀五、分步沉淀 先后沉淀的作用。先后沉淀的作用。可以通过溶度积计算来说明。可以通过溶度积计算来说明。知知:AgCl:AgCl的的Ksp=1.56Ksp=1.5610-10,AgI10-10,AgI的的Ksp=1.56Ksp=1.5610-1610-16，所以，所以生成生成AgClAgCl沉淀所需沉淀所需Ag+Ag+离子最低浓度为离子

25、最低浓度为:Ag+=1.56Ag+=1.5610-10/0.01=1.5610-10/0.01=1.5610-10-8(molL-1)8(molL-1)生成生成AgIAgI沉淀所需沉淀所需Ag+Ag+离子最低浓度为：离子最低浓度为：Ag+=1.5Ag+=1.510-16/0.01=1.510-16/0.01=1.510-10-14(molL-1)14(molL-1)生成生成AgIAgI沉淀所需沉淀所需Ag+Ag+离子浓度少，所以先沉淀。离子浓度少，所以先沉淀。西西 昌昌 学学 院院 当当AgClAgCl开始沉淀时开始沉淀时I-I-离子是否沉淀完离子是否沉淀完全？全？当当AgClAgCl开始沉淀

26、时溶液中开始沉淀时溶液中Ag+Ag+为为1.561.5610-8molL-110-8molL-1此时此时I-I-=1.5=1.510-16/1.5610-16/1.5610-8=9.610-8=9.610-10-9(molL-1)9(molL-1)1 110-5(molL-1)10-5(molL-1)I-I-离子早已沉淀完全，所以利用离子早已沉淀完全，所以利用此原理可以分离两种离子且两种沉淀此原理可以分离两种离子且两种沉淀的溶度积相差越大，分离越完全。的溶度积相差越大，分离越完全。六、沉淀的转化六、沉淀的转化在有沉淀的溶液中加入适当的试在有沉淀的溶液中加入适当的试剂、生成另一种更难溶的物质。剂、生成另一种更难溶的物质。西西 昌昌 学学 院院作作 业业3 3、5 5、6 6、8 8、1111、1313、1616、1818、2222、2323、2626、2828、3030、3333、3737、3939、4040。西西 昌昌 学学 院院