大学化学第二版科学出版社第二章第二节2+2课时.ppt
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1、1.水的离子积水的离子积H2O+H2OH+H3O+OH-或或 H2OH+OH-2.3.1 水的离子积和水的离子积和pH2.3 弱电解质的解离平衡弱电解质的解离平衡将质子从一个分子转移给另一个同类分子的将质子从一个分子转移给另一个同类分子的反应叫反应叫质子自递作用质子自递作用。1编辑ppt298.15K、纯水中:纯水中:水的离水的离子积常子积常数数一定温度时一定温度时,水溶液中水溶液中ceq(H+)/cceq(OH-)/c 为为一常数。一常数。Kw的意义:的意义:H2OH+OH-2编辑ppt2.溶液的酸碱性溶液的酸碱性(pH值值)pKW=-lg(KW)pH=-lgceq(H+)/cpOH=-lg
2、ceq(OH-)/c 稀溶液稀溶液、298.15K时时:ceq(H+)/cceq(OH-)/c=KW -lgceq(H+)/c lgceq(OH-)/c=-lgK pH+pOH=pKW pH+pOH=143编辑ppt 1.一元弱酸的解离平衡常数一元弱酸的解离平衡常数Ka HB H+B-越大,酸性越强。越大,酸性越强。顺序:顺序:HAcNH4+HS-HAc 1.7610-5NH4+5.610-10HS-1.010-14 如如:如如:HAc H+Ac-2.3.2 一元弱酸、弱碱的解离平衡一元弱酸、弱碱的解离平衡弱电解质弱电解质K=10-210-7,极弱电解质极弱电解质K 10-7.4编辑ppt设设
3、HAc的初始浓度为的初始浓度为c0,平衡时平衡时一元弱酸一元弱酸溶液溶液pH值的计算:值的计算:初始浓度初始浓度 c0 0 0 HAc H+Ac-平衡时平衡时 c0-x x x 当当c/Ka500时,时,c0-x c0则:则:ceq(H+)=x Kac05编辑ppt【例例2-3】计计算算0.10moldm-3 HAc溶溶液液中中ceq(H+)、pH值和解离度值和解离度。已知。已知Ka=1.7410-5。解:解:pH=-lgceq(H+)/c=-lg1.3210-3/1.0=2.88ceq(H+)=1.3210-3(moldm-3)ceq(H+)Kac0答答:(:(略略)6编辑ppt2.一元弱碱
4、的解离平衡常数一元弱碱的解离平衡常数B-+H2O HB +OH-越大越大,碱性越强碱性越强.如如:NH3+H2O NH4+OH-7编辑ppt一元弱碱一元弱碱溶液溶液pH值的计算值的计算:设设NH3的初始浓度为的初始浓度为c0,平衡时平衡时 NH3 +H2O NH4+OH-初始浓度初始浓度 c0 0 0 平衡时平衡时 c0-x x x 再求再求 pH=14-pOH当当c/Kb500时,时,c0-xc0则:则:ceq(OH-)=x Kbc08编辑ppt【例例2.62.6】计算计算0.20 molL-1NH3H2O溶液中溶液中OH-的浓度、的浓度、pH 值及解离度值及解离度()。(。(查表知查表知N
5、H3H2O的的Kb=1.77101.7710-5-5)pOH=-lgceq(OH-)/c=-lg1.8810-3/1.0=2.73 pH=14 pOH=14 2.73=11.27解解:0.20 5001.7710-5 c0/Kb .ceq(OH-)Kbc0 ceq(OH-)1.7710-50.20=1.8810-3(moldm-3)=ceq(OH-)/c0=1.88 10-3/0.2=0.94 答答:(:(略略).).9编辑ppt HB H+B-B-+H2O HB+OH-298.15K时时(25 C时时):Kw=10-14.共轭酸碱对的解离平衡常数的关系共轭酸碱对的解离平衡常数的关系 在一定温
6、度下的稀溶液中在一定温度下的稀溶液中:p +p =1410编辑ppt【例例2-7】已知已知298.15K时时,NH3的碱解离常数为的碱解离常数为 Kb=1.7710-5,试求,试求NH4+的酸解离常数的酸解离常数Ka。NH4+和和NH3是共轭酸碱对是共轭酸碱对.解解:=5.6510-10 1.7710-5 NH4+H+NH3 (Ka )Kw 10-14根据根据答答:(:(略略)11编辑ppt 【例例2-8】已知已知HAc的酸解离常数的酸解离常数Ka=1.7510-5,计算计算0.10moldm-3 NaAc溶液的溶液的pH值。值。解解:Ac-+H2O HAc+OH-(Kb)=5.7110-10
7、 1.7510-5Kw 10-14 c0/Kb=0.10/(5.7110-10)500 ceq(OH-)Kb c0 =5.7110-10 0.1 =7.5610-6moldm-3 pOH=-lgceq(OH-)/c=-lg 7.5610-6/1.0=5.12pH=14 pOH=14 5.12=8.88 答答:(:(略略).).根据根据KaKb=Kw12编辑ppt任何多元弱电解质中:任何多元弱电解质中:离解特点离解特点:(1)部分解离;部分解离;(2)分步解离分步解离;(3)当当 103 以第一步解离为主以第一步解离为主.如:如:2.3.3 多元弱电解质的分级解离多元弱电解质的分级解离多元弱酸、
8、多元弱碱在水中是多元弱酸、多元弱碱在水中是分级分级解离的。解离的。H2S H+HS-HS-H+S2-=ceq(H+)/cceq(HS-)/c=9.110-8ceq(H2S)/c=ceq(H+)/cceq(S2-)/cceq(HS-)/c=1.110-12=4.3010-7=5.6110-11 H2CO3 HCO3-+H+;HCO3-CO32-+H+.13编辑ppt 【例【例2-9】求室温下求室温下0.1moldm-3H2S饱和水溶液中饱和水溶液中H+、HS-、S2-的浓度的浓度.(=9.110-8;=1.110-12)c0/500 0.1-x0.1.x=ceq(H+)=ceq(HS-)=9.5
9、410-5 mol.L-1解解:1.由于由于 所以以第一步解离为主所以以第一步解离为主.设设ceq(H+)=x.H2S HS-+H+(Ka1=9.110-8)初始浓度初始浓度mol.L-1 0.1 0 0 平衡浓度平衡浓度mol.L-1 0.1-x x x =9.110-8ceq(H+)/cceq(HS-)/cceq(H2S)/c0.1-xx214编辑ppt 2.设设ceq(S2-)=y HS-S2-+H+(Ka2=1.110-12)起始浓度起始浓度moldm-3 9.5410-5 0 9.5410-5 平衡浓度平衡浓度moldm-3 9.5410-5-y y 9.5410-5+y 或者利用多
10、重平衡规则或者利用多重平衡规则:H2S S2-+2H+(P47)9.5410-5-y9.5410-5+y9.5410-5可调节酸度可调节酸度,控制控制溶液中溶液中S2-浓度浓度=1.110-12ceq(H+)/cceq(S2-)/cceq(HS-)/c9.5410-5-yy(9.5410-5+y)yKa2=ceq(S2-)=1.110-12moldm-3 答答:(:(略略)Ka=Ka1Ka2=ceq(H+)/c2ceq(S2-)/cceq(H2S)/c 任何单一的二元弱酸中任何单一的二元弱酸中的二价负离子浓度均等的二价负离子浓度均等于其二级解离常数于其二级解离常数.ceq(H+)Ka1c015
11、编辑ppt 弱酸和弱碱的解离平衡是有条件的、暂时的动态弱酸和弱碱的解离平衡是有条件的、暂时的动态平衡。平衡。当温度、浓度等当温度、浓度等条件改变条件改变时时,解离平衡也会解离平衡也会发发生移动生移动.1.同离子效应同离子效应2.3.4 同离子效应和缓冲溶液同离子效应和缓冲溶液当弱酸或弱碱在溶液中达到解离平衡后当弱酸或弱碱在溶液中达到解离平衡后,如果加入如果加入含有含有相同离子的强电解质相同离子的强电解质时时,原来的平衡就遭到破坏原来的平衡就遭到破坏,平衡将平衡将向着解离的相反方向移动向着解离的相反方向移动,这种现象称为这种现象称为同离子效应。同离子效应。例如例如:NH3+H2O OH-+NH4
12、 若加入若加入NH4盐盐,平衡会平衡会向逆方向向逆方向移动移动,解离度解离度.16编辑ppt【例例2-10】在在0.400molL-1氨水溶液中,加入等体积氨水溶液中,加入等体积0.400molL-1 NH4Cl溶液,求混合溶液中溶液,求混合溶液中OH-浓度、浓度、pH值和值和NH3H2O的解离度。的解离度。(Kb=1.7710-5)p48解:解:等体积等体积等体积等体积混合混合混合混合:c(NH3)=c(NH4+)=0.400/2=0.200 molL-1 设设ceq(OH-)=x NH3 +H2O NH4+OH-初始浓度初始浓度mol.L-1 0.2 0.2 0平衡浓度平衡浓度mol.L-
13、1 0.2-x 0.2+x x =1.7710-50.2-x(0.2+x)x 0.2/Kb 500,且有同离子效应的影响且有同离子效应的影响.0.2-x 0.2+x 0.2.同离子效应溶液同离子效应溶液pH计算计算:17编辑ppt【例例2-10】在在0.400molL-1氨水溶液中,加入等体积氨水溶液中,加入等体积0.400molL-1 NH4Cl溶液,求混合溶液中溶液,求混合溶液中OH-浓度、浓度、pH值和值和NH3H2O的解离度。的解离度。(Kb=1.7710-5)x=ceq(OH-)=Kb 1.7710-5(续上页续上页)NH3 +H2O NH4+OH-初始浓度初始浓度mol.L-1 0
14、.2 0.2 0平衡浓度平衡浓度mol.L-1 0.2-x 0.2+x x pOH=-lgceq(OH-)/c=-lg 1.7710-5/1.0=4.75pH=14 pOH=14 4.75=9.25=x/c0=1.7710-5/0.200=8.9510-5=0.009%答答:(:(略略).).18编辑ppt解解:(1)设设c(H+)=Xmol.L-1 HAc Ac-+H+(Ka=1.7510-5)起始浓度起始浓度mol.L-1 0.1 0 0 平衡浓度平衡浓度mol.L-1 0.1-X X X 【例【例2-11】计算计算0.1 moldm-3HAc溶液的溶液的pH和和HAc的的 解离度解离度(
15、);若向上述溶液中加入固体若向上述溶液中加入固体NaAc使其浓度为使其浓度为0.1moldm-3,计算混合溶液的计算混合溶液的pH和和HAc的解离度。的解离度。c0/Ka500 0.1-X0.1pH=-lgceq(H+)/c=2.88.ceq(H+)Ka c0=1.3210-3(moldm-3)19编辑ppt减小减小【例【例2-11】计算计算0.1 moldm-3HAc溶液的溶液的pH和和HAc的的 解离度解离度();若向上述溶液中加入固体若向上述溶液中加入固体NaAc使其浓度为使其浓度为0.1moldm-3,计算混合溶液的计算混合溶液的pH和和HAc的解离度。的解离度。(2)NaAc是强电解
16、质:是强电解质:NaAc =Na+Ac-c(Ac-)=0.1mol.L-1 设设ceq(H+)=Ymol.L-1 HAc Ac-+H+起始浓度起始浓度mol.L-1 0.1 0.1 0 平衡浓度平衡浓度mol.L-1 0.1-Y 0.1+Y Y 0.1/Ka 500 0.1-Y0.1+Y0.1 Y=ceq(H+)=Ka=1.7510-5 moldm-3;pH-lgceq(H+)/c=4.75 =1.7510-5/0.1=0.02%答答:(略略).(Ka=1.7510-5)Ka=1.7510-5ceq(H+)/cceq(Ac-)/cceq(HAc)/c 0.1-Y(0.1+Y)Y20编辑ppt(
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