基础化学第三章(电解质溶液)5

弱电解质：部分解离 0.1mol·L-1HAc ：1.32% 0.1mol·L-1NaCl：（理论） 100%解离
实验测得：87%解离
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二、Debye-Huckel的离子相互作用理论
1.强电解质在水溶液中是完全离解的。 2.正负离子有相互作用(离子氛，离子缔合）， 离子不能全部自由移动（看上去似乎不是完 全电离的）。
[H3O+][B-] [HB] [HB]
[OH-] [B-]
Ka Kb = KW
pKa + pKb = pKW
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讨论：1. Ka大，则其共轭碱的Kb小，说
明：一个酸越强，其共轭碱的碱性越弱
2. 可以计算离子碱，离子酸的Kb及Ka
例题：已知NH3的Kb =1.79×10-5，求NH4+ 的Ka
H2PO4-、HPO4-、HCO3-
中性物质：既不能给出质子又不能接受质子
的物质
Na+、K+
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没有盐的概念
NH4Cl
（酸）
NH4+：离子酸 Cl-：中性
NaAc
（碱）
Ac-：离子碱 Na+：中性
NH4Ac
（两性物质）
NH4+：离子酸 Ac-：离子碱
NaCl
（中性物质 ）
Na+、Cl-：中性物质 精品课件
A 电离度不变 B 电离常数不变
C [H+]
D 均正确
2、0.1mol/L的HAc溶液稀释1倍，[H+]降低一半
3、将pH=3.0的弱酸稀释10倍后，pH=？ （Ka=1.0×10-6）
将pH=9.8的NH3·H2O稀释10倍后，pH=?
答案:
1.（B） pH=9.3
2.（×）
3. pH=3.5
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O H C 精 品课件 C K b
[H+]= Ka
0c.1mol·L-1 HAc [H+] =1.33×10-3 mol·L-1
0.1mol·L-1 HAc被稀释一倍， [H+] = 0.94×10-3mol·L-1 结论：稀释效应使〔H+〕浓度降低
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练习:
1、某一弱酸用水稀释，下列说法正确的是（）
共轭关系： 酸 ⇌ 质子 + 碱 HB ⇌ H+ + B-
1.有酸必有碱，有碱必有酸 2.共轭酸碱对只能相差一个质子 3. 酸强碱必弱，碱强酸必弱；
酸的强度用Ka 表示，碱的强度用Kb 表示， 且 Ka ·Kb = Kw = 10-14 H2CO3的共轭碱是HCO3-，不是CO32例如：HCl > HAc Cl- < Ac-
2.离子强度 I 反映离子间作用力的强弱，I 越大，作用力也 越大，活度因子γ 越小。
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第二节 酸碱理论
Arrhenius S A的“电离论”： 酸：在水溶液中离解出的正离子全部为H+ 碱：在水溶液中离解出的负离子全部是OH-
反应实质：H+ + OH- ⇌ H2O 不能 1.NH3的碱性 解释 2.非水溶液中的酸碱反应
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离子氛作用：离子自由运动能力下降，离子 的有效浓度减低。
判断：由于离子氛的影响， 0.1mol·L-1
NaCl解离了87%
（-）
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三、离子的活度和离子强度
1.离子活度 离子的有效浓度（a）
a = γ·γc -----活度因子 a-----离子活度(有效浓度)
c-----离子真实浓度(理论浓度)
活度因子γ反映了溶液中离子之间作用力的大
小；活度因子越小，作用力越大；
离子浓度越大， γ越小 离子的电荷越大， γ越小
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注（1）对于溶液中的水以及纯液态、固态
的物质（如AgCl等），认为a = 1。 （2）一般来说，a＜c，γ＜1，但在下列情况 认为γ = 1，a = c。
◆强电解质稀溶液 ◆弱电解质溶液和中性分子
Na
细胞内液：
阳离子：K+最主要；
阴离子：有机磷酸和蛋白 质负离子为主。
Na Cl
HCO3
K
有HSP机OO44酸
Ca Mg
血浆Pr
Na Cl
K HCO3
HCO3
HPO4
K
SO4
Ca Mg有机酸
细胞间液
HPO4
Ca
SO4
Mg Pr
精品细课件胞内液
在细胞外液中， 血浆、组织间液 中的电解质种类 一致；含量极为 接近，蛋白质含 量有明显差别。
[HB ][OH -]
Kb=
[B -]
Ka ：酸质子转移平衡常数
Kb
：碱质子转移平衡常数 精品课件
酸： HAc ⇌ H+ + Ac-
Ka =
H+ Ac- HAc
酸标准解 离常数
酸 Ka 越ac大id，酸越强
Ka 越小，酸越弱
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碱： NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH-
Kb =
NH4+ OH- NH3
碱标准解 离常数
碱 Kb 越ba大s，e 碱越强
Kb 越小，碱越弱
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二、共轭酸碱解离常数的关系
HB + H2O ⇌ H3O+ + B-
Baidu Nhomakorabea
B- + H2O ⇌ HB + OH-
Ka
=
[H3O+][B-] [HB]
[HB] [OH-]
Kb =
[B-]
Ka Kb
=
H3O+ + OH- ⇌ H2O + H2O
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水解反应： H+
H2O + Ac- ⇌ OH- + HAc 解离反应：
H+
H2O + NH3 ⇌ OH- + NH4+
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三、溶剂的拉平效应和区分效应 HA + H2O ⇌ H3O+ + A-
在水中，HCl、HBr都是强酸 在冰醋酸中， HCl、HBr都是弱酸，但HCl 比 HBr酸性弱（区分效应） 在水中，HF、HAc都是弱酸，但HF 比HAc酸性 强（区分效应） 在液氨中， HF、HAc都是强酸（拉平效应）
H2CO 3
H++HO C3-
Ka1=[H [H +2]C[O H3]O C3-]
HO C3-
H++CO 32-
Ka2=[H [+ H][C O C3-O 3]2]-
三元酸H3PO4
H 3P4 O
H ++H 2P4 O -
H 2P4 O -
H ++H P4 O 2- K a1＞ ＞ K a2＞ ＞ K a3
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第三节 弱酸和弱碱溶液的解离平衡
一、弱酸和弱碱的解离平衡及其平衡常数
一元酸、碱
HB+H 2O
H 3O ++B-
K = [H 3O +][B -] [H B][H2O ]
B -+H 2O
HB+OH -
[HB ][OH -] K = [B -][H 2O ]
Ka=
[H 3O +][B-] [H B]
H P4 O 2-
H ++P4 O 3-
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多元碱PO43-
PO 43- + H2O
HPO 42-+OH - Kb1
HPO 42-+H2O
H2PO 4- + OH - Kb2
H2PO 4- +H2O
H3PO 4 +OH -
10-14 K b1 = K a ( H PO 42-) =
10-14 Ka3
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注意： 1. 此过程吸热，25oC，Kw=10-14，T升高，Kw 增大，但随温度变化不大，常温， Kw=10-14 2. [H+][OH-]=10-14，在稀酸、稀碱溶液近似 认为是10-14
例如： CHCl=0.010mol/L [H+]=1.0×10-2 mol/L [OH-]=10-14/[H+]=10-14/1.0×10-2=1.0×10-12
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四、水的质子自递平衡
(一)水的质子自递平衡和水的离子积
H2O + H2O ⇌ H3O+ + OHK= [H3O+][OH-] [H2O] [H2O]
K14[H2O]2 = Kw = [H3O+] [OH- ] =1.008 10-
水的离子积常数 （ion product of water）
第三章 电解质溶液 （Electrolytic solution）
• 体液（血浆、胃液、泪水、尿液）含有许多 电解质离子，如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、 HCO3-、CO32-、HPO42-、H2PO4-、SO42- 等，它 们维持体液渗透浓度、pH值。
• 体液中的电解质溶液是其他生理功能的必需 成分，并对神经、肌肉等组织的生理、生化 功能起着重要的作用
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第一节 强电解质溶液
一、强电解质在溶液中的解离
解离度：达到平衡时，已解离的分子数与原
有分子总数之比。符号：
已解离的分子数
= 原有分子总数
×100%
与本性、温度、浓度有关。
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非电解质：100%不解离 电 强电解质：全部解离(理论） 解 0.1mol·L-1NaCl ：100% 质
Na+
• 钠的生理作用 ：Na+是细胞外液（ECF）中含量最 多的阳离子。主要作用是维持ECF的渗透浓度、容 积，在神经肌肉和心肌的应激性中起重要作用。
• 钠的代谢： 来源：食物在空肠被吸收，摄入多余的NaCl主要通 过肾脏从尿液排出。钠代谢主要通过肾脏调节。
• 消化液中含钠量较高，腹泻、呕吐或胃肠引流时可 从胃肠道丢失大量的钠。出汗失钠。
1pH4值.0越0 大，[H+]越小，[OH-]越大，溶液碱性愈强
pH值越小，[H+]越大，[OH-]越小，溶液酸性愈强
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例如：把pH = 2与pH = 4的强酸液等体积混合， 溶液pH = ?
(10-2 + 10-4) /2 = 10-2/2 = 5×10-
3
pH = 2.30 当[H+]或[OH-]大于1mol/L时，可直接用H+、 OH-浓度来表示。
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Brönsted J N和Lowry T M的“质子论”： 酸：凡能给出H+ 碱：凡能接受H+ Lewis G N的“电子论”： 酸：凡能接受电子对 碱：凡能给出电子对
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一、酸碱质子理论
酸：能给出质子的物质 HAc , NH4+
碱：能接受质子的物质 OH- , NH3 , 两性物质：既能给出质子又A能c-接受质子的物质
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练习: 共轭酸 H2CO3 H 2PO4H3PO4 HPO42-
物质 HCO3HPO42H 2PO4PO43H3PO4
共轭碱 CO32PO43HPO42-
H 2PO4-
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二、酸碱反应的实质 HB1 + B2 ⇌ B1 + HB2 酸1 碱2 碱1 酸2 交换质子的过程
中和反应： H+
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(二)水溶液的pH
中性溶液： [H+ ] = [OH- ]= 1.010-7 mol
·L-1
酸性溶液 ：[H+ ] >1.010-7 mol ·L-1 >
[OH- ] 碱性溶液：
[H+
]
<1.010-7
mol
·L-1
<
[OH-
]
pOH= -lg OH-
pH= -lg H+
pH + pOH = -lg H+OH-= - lg 10-14 =
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K+
• 钾的生理作用 ： • (1)细胞代谢：钾为糖代谢过程中某些酶的激动剂；
(2)神经肌肉兴奋性和传导性； • (3)是细胞内液的主要渗透物质，并参与酸碱平衡。 • 钾的代谢：
来源：食物，婴儿每天需2.0-3.0mmol/kg，成人只 需1.0-1.5mmol/kg。饥饿者进食后，由于细胞代谢 的需要，钾的需求增多。其中90%以上由尿排出，其 余大部分由粪便排出。
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细胞内、外液主要电解质离子含量
阳离子(mmol/L) 阴离子(mmol/L)
细胞外液 Na+ （血浆）
140
Ca2+ 5
Cl104
HCO324
细胞内液 K+
Mg2+ HPO42- 蛋白离子
150
26
100
65
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体液的电解质成分
细胞外液： 阳离子：Na+为主 阴离子：Cl-和HCO3-为主
Kb2 =
10-14 K a (H 2PO 4-)
=
10-14 Ka2
Kb3 =
10-14 =
K a (H 3P精O品4课) 件
10-14 Ka1
Kb3
三、酸碱平衡的移动 1、浓度对酸碱平衡的影响
酸溶液
HC
Kb
C
碱溶液
C Ka
浓度C变小，α变大，
[H+]或[OH-]变小
同一电解质平衡常数K不 变，K = C1α12 = C2α22
2.同离子效应（common ion effect）
同离子效应：在弱电解质中加入一种强电解 质，强电解质含有与弱电解质相同的离子， 使弱电解质解离度减小。
各种体液的电解质离子含量（mmol/L ）
血浆
Na+
K+
Cl-
140 血浆及消3化.5液-5电.5解质含量（m1m0o4l/L）
HCO323-28
唾液 10-40
26
10-30
<10
胃液
20
10-20
150
0
胰液
140
5
40
110
胆汁
140
5
100
40
肠液
140
5精-1品5课件 60-110 30-80
解：
Ka =
KW Kb
=
10-14 1.7910-5
=5.6010-10
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补充题：已知HAc的 pKa=4.75计算 Ac-的 pKb 及 Kb
解： p Kb = p Kw - p Ka =14.00 - 4.75 =
9.25 Kbθ=
10-9.25
=
5.6
10-10
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二元酸H2CO3