《无机化学》课件第六章

第三步
HPO2-4 → PO3-4+H+
第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算
第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算
五、 同离子效应和缓冲溶液
1. 同离子效应
往弱电解质溶液中加入一种与此弱电解质含有相同离子的强电解质， 平衡会向左移动，弱电解质的电离度降低，此现象称为同离子效应。例 如，向HAc溶液中加入强电解质NaAc（NaAc在溶液中完全电离为Ac和Na+），溶液中Ac-的浓度增加，根据化学平衡移动原理，电离平衡 向生成HAc的方向移动，则H+浓度减小，HAc的浓度增加。同理，如果 往NH3·H2O溶液中加入NH4Cl，溶液中NH+4的浓度会增加，电离平衡 同样向左移动，使NH3·H2O的浓度增加，而OH-浓度减少。
第一节 电解质概述
在水溶液中或熔融状态下，能导电的化合物称为电解质， 不能导电的物质称为非电解质。当其为液态或在溶液中时， 非电解质不能生成能自由移动的离子，故不能导电。若从化 学键类型来区分，电解质是由离子键或极性共价键组成的物 质，通常指的是酸、碱、盐等无机物，而绝大多数有机化合 物如酒精、甘油、糖等都是非电解质。
第一节 电解质概述
二、 弱电解质的电离平衡与电离度 1. 弱电解质的电离平衡
弱电解质在水溶液中，只有部分分子发生电离变成为能自 由移动的离子，其余部分仍为分子状态。而分子状态的弱电解质 可不断离解成为自由移动的离子，电离得到的离子又能彼此结合 成分子，即其电离是可逆过程。例如，醋酸的电离过程：
第一节 电解质概述
无机化学
第六章 电解质溶液理论
电解质概述 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算 水的电离和溶液的pH值 盐类的水解
第六章 电解质溶液理论
一种物质以分子、原子或离子的形式分散在另一种物 质中，形成的均匀稳定的分散体系称为溶液。溶液也可 以以气、液、固三种状态存在，如空气是一种气态溶液， 一些合金属于固态溶液，盐水、糖水是液态溶液。通常 化学工作者所考虑的是将气体、固体或液体溶于另一种 液体中所形成的液体溶液。所有溶液都是由溶质和溶剂 所组成的，溶质和溶剂的定义仅有相对意义。
第一节 电解质概述
2. 强电解质与弱电解质溶液
在水溶液中，电解质电离后，产生一定数量能自由移动的 阴、阳离子。当插入电极并接通外电源时，这些阴、阳离子向 与其电荷相反的电极移动，并通过在两极的得失电子过程，使 得外电路中有电子流动，即产生电流，这就是电解质溶液能够 导电的原因。
第一节 电解质概述
第一节 电解质概述
由于离子间的相互牵制，致使离子的有效浓度表现得比实际浓度要 小，通常将有效浓度称为活度（α ），活度与实际浓度（c）的关系为
α =fc
式中，f称为活度系数。一般情况下α <c，故f常常小于1。 在弱电解质及难溶强电解质溶液中，离子浓度很小，离子间的距离 较大，相互间作用较弱，因此f趋近于1，离子活度与浓度几乎相等，故 在计算中用离子浓度代替活度，而相关离子浓度仍按100%解离计算， 不会产生较大误差。
2. 弱电解质电离度
电离度是电离达到平衡时已电离的弱电解质分子百分率，用 符号α 表示，即
第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算
一、 一元弱酸、一元弱碱的电离平衡
第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算
二、 电离度与电离常数的关系——稀释定律
电离度与电离常数都能衡量弱 电解质的相对强弱，两者之间存在 一定关系。例如，对于一元弱酸HA 的溶液，若其起始浓度为c，达到平 衡后，可推出平衡常数、解离度与 浓度之间的关系。
第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算
四、 多元弱酸的电离平衡
含有两个或两个以上可电离的H+的弱酸为多元弱酸，如
H2CO3、H2S、H3PO4等。多元弱酸的电离是分步进行的。如
H3PO4的水溶液中存在着三步电离平衡：
第一步
H3PO4 → H2PO-4+H+
第二步
H2PO-4 → HPO2-4+H+
根据电解质在水溶液中导电能力的强弱，可分为强电解 质和弱电解质。由于弱电解质电离程度较低，溶液中存在的 阴、阳离子数量较少，故导电能力不如强电解质。电解质强 弱的划分是相对的，它们之间没有严格的界限，如H2SO4在 浓度较低时，是强电解质溶液，当浓度增加到一定程度时， 就成了弱电解质，而弱电解质在极稀的溶液中是完全解离的。
第一节 电解质概述
一、 强电解质与弱电解质 1. 电 离
电解质在溶解或熔化过程中离解为能自由移动的阴、阳离子 的过程称为电离。
离子化合物晶体溶于水时，极性水分子对阴、阳离子的作用 及离子自身的振动使其离子键逐渐减弱，并进一步断裂，即正、 负电荷中心远离，极性共价键断裂，成为阴、阳离子状态；然后 离解，即在水分子作用下成为能移动的水合离子。
第一节 电解质概述
既然强电解质在溶液中全部解离成离子，那 么电离度应为100%，溶液中不存在电离平衡，但 根据导电性实验测得的数据表明，强电解质在溶 液中的电离度均小于100%。这种由实验测得的电 离度称为表观电离度。为了解释此矛盾现象， 1923年德拜（Debye）和休克尔（H ü ckel）提 出了强电解质溶液离子理论。
第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算
2. 缓冲溶液
在日常生活及生产、 科研实践中，许多情况下 都需要维持溶液的pH值 基本不变。 一般的水溶 液，若受到酸、碱作用或 稀释时，其pH值易发生 明显变化。
第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算
例如，25 ℃时纯水的pH值为7，若往1 L纯水中加入1.0 mL浓度为 1.0 mol·dm-3的HCl，溶液的pH值会下降4个单位，变为3；若加入的是 1.0 mL的1.0 mol·dm-3NaOH，溶液的pH值会上升4个单位，变为11。 但如果是用1 L含有0.1 mol·dm-3HAc和0.1 mol·dm-3NaAc 的混合溶 液（pH值约为4.75）,或者是含有 0.1 mol·dm-3NH 3·H2O和0.1 mol·dm-3NH4Cl的混合溶液（pH值约为9.25），分别做上述实验，溶 液的pH值只会降低或增加0.01个单位， 可维持pH值基本不变。
第二节 弱wenku.baidu.com、弱碱的电离平衡及相关计算
第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算
三、 有关电离平衡的计算
对于一元弱酸、一元弱碱，可利用Ka和Kb值计算电离度及 溶液组成。在计算过程中，应注意比较溶液的浓度，即只有当 c/Ka≥380（或 c/Kb≥380）时，才可以用其简化式（6-2a） 和式（6-2b）或式（6-3a）和式（6-3b）。