电解质溶液和离子平衡东华大学共91页文档

浓度表示酸碱度
化学与化工学院
溶液的酸碱性
[H+] = [OH–] = 1.010–7 （molL－1) pH = - lg[H+] = 7 = pOH
加入0.10 molL－1一元强酸时， [OH–] = Kw /[H+] = 1.0 10–14 / 1.010–1 = 1.010–13（molL－1)
初始浓度 c
0
0
平衡浓度 c – c c
c
Ka
= cα 2 1-α
当
c Kθa(HA)>500
时，则 α<<1
1-α1
有 Kθa(HA)=cα2
α= Kθa(HA) c
c(H+) Kθa(HA)c
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一元弱酸的解离平衡
求0.10 mol·L-1 和1.010－5 mol·L-1 HAc水溶液的酸度。
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Kw =[c(H+)/c ][c(OH－)/c ] c(OH－) =7.710-12 mol·L-1
pH= -lg[c(H+)]=2.89
解离度()
已 初解 始离 浓 10 的 % 度 0c0浓 c 0ceq 度 10 % 0
0.10 mol·L-1醋酸的解离度
α1.31 0310% 01.3% 0.10
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一元弱碱的解离平衡
已知25℃时，0.200mol·L-1氨水的解离度为
0.95%，求c(OH－), pH值和氨的解离常数。
解：
NH3 + H2O
NH4+ + OH-
c0(mol·L-1) 0.200
0
0
ceq(mol·L-1) 0.200(1– 0.95%) 0.200×0.95% 0.200×0.95%
b
[C N ]
[C N ][H 3 O ]
= Kw/Ka = 1.00 ×10－14/ 4.93 ×10－10 = 2.03 ×10－5 因为 c/Kb = 0.100/2.03 ×10－5 = 4.93 ×103 > 500 则 [OH－] = （Kb·c)1/2 = (2.03 ×10－5 ×0.100)1/2
加入0.10 molL－1一元强碱时， [H+] = Kw /[OH–] = 1.010–14/1.010–1 = 1.010–13（molL－1)
水溶液中 (纯水或酸碱溶液）， H+ 和OH– 同时存在， Kw是个常数。（酸溶液中也有OH– ，碱溶液中也有 H+ ）
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一元弱电解质的解离平衡
已知Ka=1.810–5。
1）
HAc
H+ + Ac－
初始浓度/mol·L-1 0.10
00
平衡浓度/mol·L-1 0.10－x x
x
K θ a(H A c)=[c(H +)c /(cH θ]A c [)c/(c A θc-)/cθ]=0.x 12 -x
x=1.310－3 mol·L-1 c(H+) = c(Ac－) = 1.310－3 mol·L-1 c(HAc)=0.10-1.310－3≈0.10 mol·L-1
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pH和pOH
规定 pH=-lg[c(H+)/c]
简化为 pH=-lgc(H+)
同时
pOH=-lgc(OH－)
25C时， pKw = pH + pOH = 14.00 酸碱性与pH
[H+]=1.010–7molL－1=[OH－], pH=7, 中性溶液 [H+]>1.010-7molL-1>[OH-],pH<7<pOH,酸性溶液 [H+]<1.010-7molL-1<[OH-],pH>7>pOH,碱性溶液 [H+]>1.0molL-1或[OH－]>1.0molL-1时，直接使用
Ki<10-4： 弱电解质 10-3< Ki<10-2：中强电解质 Ki<10-7： 极弱电解质
具有平衡常数的一般性质：与浓度无关，随 温度改变，但温度的影响较小，室温下可不 予考虑
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稀释定律
在一定温度下(Ka为定值)，某弱电解质的解离度 随着其溶液的稀释而增大。
HAc
H+(aq) + Ac－(aq)
水的自偶Leabharlann Baidu离平衡
水本身电离平衡 H2O H+ + OH–
在25C，由电导等方法测得 [H+] = [OH–] = 1.010–7 （molL－1)
则 Kw = [H+] [OH–] = 1.010–14
Kw 称为水的离子积常数，是水的解离平衡 常数。
Kw 具有一般平衡常数的特性，无量纲。 Kw 随温度的增加，略有增加。
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070329例题
将2.45克固体NaCN配制成500 cm3的水溶液，计算此溶液的 酸度是多少。已知：HCN的Ka 为4.93×10－10。
解：CN－的浓度为 2.45/(49.0 ×0.500)=0.100 (mol/dm3)
CN－ + H2O
OH－ + HCN
K [O H ][H C N ][O H ][H 3 O ][H C N ]
c(OH－)=0.2000.95%=1.910-3
pH=14 – pOH = 14 - (-lg1.910-3)=11.27
Kb [c(NH c( 4 N )/Hc3 ] H2 [ O c) ( /O cH )/c]=0.(21 0.0 9- 11 .9 0 -31 )2 0-31.810-5
c(OH)= Kc1.810-50.21.8910-3 b
活度
离子在参加化学反应时所表现出的有效浓 度称为该离子的活度
=c ：活度系数 c：溶液的浓度
离子强度：用于表现溶液浓度和电荷数对 活度系数的影响；等于溶液中各种离子 （包括正、负离子）的浓度与离子电荷数 平方乘积的总和的一半
I=(c1z12+c2z22+c3z32+…)/2=1/2cizi2
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HAc H+(aq)+Ac－(aq)
NH3·H2O NH4＋＋OH－ 解离常数表达式分别为：
Ka
[c( H)/c][c( A)c /c] c( H A/c c)
K [c( N4 )H /c][c( O)H /c]
b
c( N3HH2O/)c
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解离常数
弱酸使用Ka表示，弱碱使用Kb表示 必须指明具体的弱电解质 反 解映离弱倾电向解越质大解 ，离 该成 弱离 电子 解的 质能 也力 相：对较Ki强越大，
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2) Ka = x2/(1.010－5－x)=1.810－5 ∵ C0/Ka = 1.010－5/1.810－5<500 ∴不能简化，解方程 得 x=[H＋]=7.1610－6 mol·L-1 α=[H＋]/C0 =7.1610－6/1.010－5
=71.6% 由此可见 C0越小，α越大。