3-1第三章-1.ppt
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1、第三章第三章 酸碱解离平衡和缓冲溶液酸碱解离平衡和缓冲溶液第三节第三节 酸酸碱理论碱理论第二节第二节 弱电解质溶液弱电解质溶液第一节第一节 强电解质溶液强电解质溶液第四节第四节 水水电解平衡和溶液的电解平衡和溶液的PHPH值值第五节第五节 缓冲溶液缓冲溶液 Electrolyte Solution1电解质电解质强电解质和弱电解质强电解质和弱电解质可溶性电解质可溶性电解质难溶性电解质难溶性电解质强电解质强电解质弱电解质弱电解质 说明说明:电解质的电解质的强弱与溶剂有关强弱与溶剂有关(一般以水作溶一般以水作溶剂剂)。2第一节第一节 强电解质溶液强电解质溶液二、离子的活度和活度因子二、离子的活度和活
2、度因子一、强电解质溶液理论要点一、强电解质溶液理论要点3 强强电电解解质质(strong electrolyte):在在水水溶溶液液中中能完全解离成离子的化合物能完全解离成离子的化合物。特点:特点:1、不可逆性;不可逆性;2、导电性强;、导电性强;NaCl Na+Cl-例如:例如:(离子型化合物)离子型化合物)HCl H+Cl-(强极性分子)强极性分子)4 从一些实验结果表明,强电解质在溶液中从一些实验结果表明,强电解质在溶液中得解离度都小于得解离度都小于100%。实验测得几种强电解质溶液的解离度实验测得几种强电解质溶液的解离度(298K,浓度为浓度为0.1mol L-1)物质物质 解离度解离
3、度(%)物质物质 解离度解离度(%)HCl 92 NaCl 84HNO3 92 KNO3 83NaOH 845强电解质溶液理论要点强电解质溶液理论要点 1923年年Debye P和和Hckel E提出了电解质提出了电解质离子离子相互作用理论相互作用理论(ion interaction theory)。)。其要点为:其要点为:强电解质在水中是全部解离的;强电解质在水中是全部解离的;离子间通过静电力相互作用,每一个离子都被离子间通过静电力相互作用,每一个离子都被周围电荷相反的离子包围着,形成所谓周围电荷相反的离子包围着,形成所谓离子氛离子氛(ion atmosphere)。6 由于由于离子氛的存在
4、离子氛的存在,离子间相互作用而互,离子间相互作用而互相牵制,使溶液中的离子相牵制,使溶液中的离子不能百分之百地发挥不能百分之百地发挥离子应有的效能离子应有的效能。使溶液中自由离子的浓度降低。使溶液中自由离子的浓度降低。离子对模型离子对模型离子氛模型离子氛模型7 溶液离子浓度愈大,离子价数愈高溶液离子浓度愈大,离子价数愈高,离,离子氛作用越强烈,离子移动的速度越小,离子氛作用越强烈,离子移动的速度越小,离子的导电能力就越小,子的导电能力就越小,实际测出的解离度就实际测出的解离度就越小。越小。8离子的活度和活度因子离子的活度和活度因子 活活度度(activity):它它是是电电解解质质溶溶液液中中
5、实实际际上能起作用的离子浓度上能起作用的离子浓度。符号为符号为a,单位为单位为1。活度活度a aB B与质量摩尔浓度与质量摩尔浓度b bB B的关系为:的关系为:a aB B =c cB B /c c 式中式中B称为溶质称为溶质B的活度因子的活度因子(activity factor),c 为为标准摩尔浓度(即标准摩尔浓度(即 1molL-1)。)。(3.2)9 (2)通常把中性分子的活度因子视为)通常把中性分子的活度因子视为1。(1)当溶液中的离子浓度很小时,活度接)当溶液中的离子浓度很小时,活度接近浓度,即近浓度,即 B 1。(3 3)对于弱电解质溶液,因其离子浓度很小,)对于弱电解质溶液,
6、因其离子浓度很小,一般可以把弱电解质的活度因子也视为一般可以把弱电解质的活度因子也视为1 1。溶液愈稀,离子间的距离愈大,离子间的溶液愈稀,离子间的距离愈大,离子间的牵制作用愈弱,牵制作用愈弱,离子氛和离子对出现的机会愈离子氛和离子对出现的机会愈少,活度与浓度间的差别就愈小。少,活度与浓度间的差别就愈小。10 在电解质溶液中,由于正、负离子同时存在电解质溶液中,由于正、负离子同时存在,目前单种离子的活度因子不能由实验测定,在,目前单种离子的活度因子不能由实验测定,但可用实验方法来求得电解质溶液离子的平均但可用实验方法来求得电解质溶液离子的平均活度因子活度因子。对于阳离子对于阳离子 a+=+c对
7、于阴离子对于阴离子 a-=-c11一些强电解质的离子平均活度因子一些强电解质的离子平均活度因子(25)(25)12 离子的活度因子,离子的活度因子,与溶液中与溶液中离子浓度离子浓度和所和所带的带的电荷电荷有关。为此人们引入有关。为此人们引入离子强度离子强度(ionic strength)的概念,其定义为:的概念,其定义为:式式中中,ci和和 zi分分别别为为溶溶液液中中第第i 种种离离子子的的物物质质的的量浓度和该离子的电荷数量浓度和该离子的电荷数.I 的单位为的单位为molL-1。(3.3)13 Debye-Hckel从理论上导出某离子的活度从理论上导出某离子的活度因子与溶液的离子强度关系。
8、因子与溶液的离子强度关系。(3.4)式中,式中,zi为离子为离子i 的电荷数,的电荷数,A 为常数,为常数,I 是以是以molL-1为单位时离子强度的值。为单位时离子强度的值。14 若求电解质离子的平均活度因子时,上式若求电解质离子的平均活度因子时,上式可改写为下列形式:可改写为下列形式:(3.5)z 和和z分分别别为为正正、负负离离子子所所带带的的电电荷荷数数。上上式式只适用于离子强度小于只适用于离子强度小于0.02molL-1的极稀溶液。的极稀溶液。15 计算下列溶液的离子强度:计算下列溶液的离子强度:(1)0.10molL-1NaNO3溶液;溶液;(2)0.10molL-1Na2SO4溶
9、液;溶液;(3)0.020molL-1KBr+0.030molL-1ZnSO4溶液。溶液。解:解:(1)例例 3-216(2)(3)17第二节第二节 弱电解质溶液弱电解质溶液1、弱电解质的离解平衡弱电解质的离解平衡2 2、弱电解质离解平衡的移动弱电解质离解平衡的移动18 弱弱电电解解质质(weak(weak electrolyte)electrolyte):在在水水溶溶液液中中只只有有少少部部分分分分子子解解离离成成阴阴、阳阳离离子子,大大部部分分以以分分子子状态存在。状态存在。特点:特点:1、可逆性可逆性,存在一个动态的,存在一个动态的解离平衡解离平衡;2、导电性弱导电性弱。例如:醋酸的解离
10、平衡如下式所示:例如:醋酸的解离平衡如下式所示:HAcH+Ac-19 解离度解离度(degree of ionization):符号为符号为 是是指指在在一一定定温温度度下下当当解解离离达达到到平平衡衡时时,已已解解离的分子数与解离前分子总数之比。离的分子数与解离前分子总数之比。在平衡状态下,在平衡状态下,弱电解质在水溶液中的解离弱电解质在水溶液中的解离程度的大小可以定量地用程度的大小可以定量地用解离度解离度来表示:来表示:表达式:表达式:20 在相同浓度下,不同电解质的解离度大在相同浓度下,不同电解质的解离度大小反映了电解质的相对强弱,小反映了电解质的相对强弱,电解质愈弱,电解质愈弱,解离度
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