工程化學(xué)溶液化學(xué)與離子平衡

1、工程化學(xué)溶液化學(xué)與離子平衡第1頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16本章要點(diǎn)溶液的通性（蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降、滲透壓）酸堿質(zhì)子理論，pH值的計(jì)算緩沖溶液的概念、應(yīng)用和計(jì)算溶度積規(guī)則、計(jì)算5.配離子的解離平衡6.表面化學(xué)與膠體溶液第2頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16水的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第3頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16水的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)水的蒸發(fā)熱大： 40.67 kJmol-1(101.3kPa)水的等壓熱容： 75.30 Jmol-1K-1水的沸點(diǎn)：100密度反常：

2、4為最大良好的溶劑Ammonia, NH34.70Liquid water , H2O4.184Ethylene glycol, C2H6O22.42Ice , H2O2.01Water vapor, H2O2.0Aluminum, Al0.90Iron, Fe0.451Silver, Ag0.24Gold, Au0.13幾種常見物質(zhì)的熱容(J/gK)第4頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/164.1溶液的通性-1溶液（solution） 廣義地說，兩種或兩種以上物質(zhì)彼此以分子或離子狀態(tài)均勻混合所形成的體系稱為溶液。 溶液以物態(tài)可分為氣態(tài)溶液、固態(tài)溶液和液態(tài)

3、溶液。根據(jù)溶液中溶質(zhì)的導(dǎo)電性又可分為電解質(zhì)溶液和非電解質(zhì)溶液。 本章前半部分主要討論液態(tài)的非電解質(zhì)溶液。第5頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/164.1溶液的通性-2溶劑（solvent）和溶質(zhì)（solute） 如果組成溶液的物質(zhì)有不同的狀態(tài)，通常將液態(tài)物質(zhì)稱為溶劑，氣態(tài)或固態(tài)物質(zhì)稱為溶質(zhì)。 如果都是液態(tài)，則把含量多的一種稱為溶劑，含量少的稱為溶質(zhì)。第6頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/164.1溶液的通性-3混合物（mixture） 多組分均勻體系中，溶劑和溶質(zhì)不加區(qū)分，各組分均可選用相同的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，使用相同的經(jīng)驗(yàn)定律

4、，這種體系稱為混合物，也可分為氣態(tài)混合物、液態(tài)混合物和固態(tài)混合物。第7頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/164.2 溶液組成的表示法 在液態(tài)的非電解質(zhì)溶液中，溶質(zhì)B的濃度表示法主要有如下四種：1.物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)2.質(zhì)量摩爾濃度3.物質(zhì)的量濃度4.質(zhì)量分?jǐn)?shù)第8頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/164.2 溶液組成的表示法1.物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) (mole fraction) 溶質(zhì)B的物質(zhì)的量與溶液中總的物質(zhì)的量之比稱為溶質(zhì)B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，又稱為摩爾分?jǐn)?shù)，單位為1。p108第9頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，

5、星期三2022/9/164.2 溶液組成的表示法2.質(zhì)量摩爾濃度mB（molality） 溶質(zhì)B的物質(zhì)的量與溶劑A的質(zhì)量之比稱為溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度，單位是 。這個(gè)表示方法的優(yōu)點(diǎn)是可以用準(zhǔn)確的稱重法來配制溶液，不受溫度影響，電化學(xué)中用的很多。p108第10頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/164.2 溶液組成的表示法3.物質(zhì)的量濃度cB（molarity） 溶質(zhì)B的物質(zhì)的量與溶液體積V的比值稱為溶質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度，或稱為溶質(zhì)B的濃度，單位是 ，但常用單位是 。第11頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/164.2 溶液組

6、成的表示法4.質(zhì)量分?jǐn)?shù)wB（mass fraction） 溶質(zhì)B的質(zhì)量與溶液總質(zhì)量之比稱為溶質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位為1。第12頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/164.3 溶液的蒸氣壓 如果把液體(如水)置于密閉的容器中，將發(fā)生蒸發(fā)與凝聚兩個(gè)過程.蒸發(fā)是吸熱過程是系統(tǒng)熵值增大的過程。凝聚是放熱過程，系統(tǒng)的熵值減小。第13頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16蒸氣壓的微觀解釋由于液體在一定溫度時(shí)的蒸發(fā)速率是恒定的，蒸發(fā)剛開始時(shí)，蒸氣分子不多，凝聚的速率遠(yuǎn)小于蒸發(fā)的速率。隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，蒸氣濃度逐漸增大，凝聚的速率也就隨之加

7、大。當(dāng)凝聚的速率和蒸氣的速率達(dá)到相等時(shí)，液體和它的蒸氣就處于平衡狀態(tài)。此時(shí)蒸氣所具有的壓力叫做該溫度下液體的飽和蒸氣壓，或簡稱蒸氣壓。第14頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/164.4 稀溶液定律溶液的通性:1)蒸氣壓下降 2)沸點(diǎn)上升3)凝固點(diǎn)下降 3)滲透壓改變等稀溶液定律:難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的性質(zhì)與一定量溶劑中所溶解溶質(zhì)的物質(zhì)的量成正比,又稱為依數(shù)定律。以上性質(zhì)又稱為稀溶液的依數(shù)性。第15頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/164.4 稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律拉烏爾定律（Raoults Law）1887年，法國化

8、學(xué)家Raoult從實(shí)驗(yàn)中歸納出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律：在定溫下，在稀溶液中，溶劑的蒸氣壓等于純?nèi)軇┱魵鈮?乘以溶液中溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) ，用公式表示為：如果溶液中只有A，B兩個(gè)組分，則拉烏爾定律也可表示為：溶劑蒸氣壓的降低值與純?nèi)軇┱魵鈮褐鹊扔谌苜|(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)。p108第16頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/164.4 稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律亨利定律（Henrys Law）1803年英國化學(xué)家Henry根據(jù)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出另一條經(jīng)驗(yàn)定律：在一定溫度和平衡狀態(tài)下，氣體在液體里的溶解度（用物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)x表示）與該氣體的平衡分壓p成正比。用公式表示為： 或 式中 稱為亨利定律常

9、數(shù)，其數(shù)值與溫度、壓力、溶劑和溶質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。若濃度的表示方法不同，則其值亦不等，即：第17頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/164.4 稀溶液中的兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律使用亨利定律應(yīng)注意：(1)式中p為該氣體的分壓。對于混合氣體，在總壓不大時(shí)，亨利定律分別適用于每一種氣體。(3)溶液濃度愈稀，對亨利定律符合得愈好。對氣體溶質(zhì)，升高溫度或降低壓力，降低了溶解度，能更好服從亨利定律。(2)溶質(zhì)在氣相和在溶液中的分子狀態(tài)必須相同。如 ，在氣相為 分子，在液相為 和 ，則亨利定律不適用。第18頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16 對

10、于二組分稀溶液，加入非揮發(fā)性溶質(zhì)B以后，溶劑A的蒸氣壓會(huì)下降。這是造成凝固點(diǎn)下降、沸點(diǎn)升高和滲透壓的根本原因。4.6 蒸氣壓下降第19頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16例5-1 已知100時(shí)水的蒸氣壓為101.3kPa，溶解3.00g尿素CO(NH2)2于100g水中，計(jì)算該溶液的蒸氣壓。解： nurea3.00/60.00.05 mol nwater100.0/18.05.55 mol4.6 蒸氣壓下降性的例子第20頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16溶液蒸汽壓下降的解釋 溶液的蒸氣壓力比純?nèi)軇┑囊?，其原因?/p>

11、以理解如下：由于溶劑溶解了難揮發(fā)的溶質(zhì)，溶劑的一部分表面或多或少地被溶質(zhì)的微粒所占據(jù)，從而使得單位時(shí)間內(nèi)從溶液中蒸發(fā)出的溶劑分子數(shù)比原來從純?nèi)軇┲姓舭l(fā)出的分子數(shù)要少，也就是使得溶劑的蒸發(fā)速率變小。第21頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16物質(zhì)的沸點(diǎn)和凝固點(diǎn)當(dāng)液體的蒸氣壓力等于外界壓力時(shí)，液體就會(huì)沸騰，此時(shí)的溫度稱為該液體的沸點(diǎn)，以bp(boil Point)表示。物質(zhì)的凝固點(diǎn)(或溶點(diǎn))是該物質(zhì)的液相蒸氣壓力和固相蒸氣壓力相等時(shí)的溫度，以fp(freezing point的縮寫)表示。若固相蒸氣壓力大干液相蒸氣壓力，則固相就要向液相轉(zhuǎn)變，即固體融化。反之，

12、若固相蒸氣壓力小于液相蒸氣壓力，則液相就要向固相轉(zhuǎn)變?？傊?，若固液兩相的蒸氣壓力不等，兩相就不能共存，必有一相要向另一相轉(zhuǎn)化。第22頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16 稱為凝固點(diǎn)降低系數(shù)（freezing point lowering coefficients），單位 為非電解質(zhì)溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度，單位：這里的凝固點(diǎn)是指純?nèi)軇┕腆w析出時(shí)的溫度。常用溶劑的 值有表可查。用實(shí)驗(yàn)測定 值，查出 ，就可計(jì)算溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。凝固點(diǎn)降低凝固點(diǎn)降低p110第23頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16 稱為沸點(diǎn)升高系數(shù)（boili

13、ng point elevation coefficients），單位 。常用溶劑的 值有表可查。 測定 值，查出 ，就可以計(jì)算溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。沸點(diǎn)升高沸點(diǎn)升高p109第24頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三第25頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16如圖所示，在半透膜左邊放溶劑，右邊放溶液。只有溶劑能透過半透膜。由于純?nèi)軇┮粋?cè)的溶劑濃度大于溶液一側(cè)中的溶劑濃度，所以溶劑有自左向右滲透的傾向。為了阻止溶劑滲透，在右邊施加額外壓力，使單位時(shí)間內(nèi)溶劑分子從半透膜兩側(cè)通過的數(shù)目相等，即達(dá)到滲透平衡。這樣，溶液液面上所增加的壓力就是這個(gè)溶液

14、的滲透壓力。滲透壓是為維持被半透膜所隔開的溶液與純?nèi)軇┲g的滲透平衡而需要的額外施加的壓力。滲透壓（osmotic pressure）溶液的滲透壓（osmotic pressure）第26頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16滲透壓：因溶液中的溶劑分子可以通過半透膜，而溶質(zhì)分子不能透過半透膜而產(chǎn)生的壓力，以符號表示。半透膜：只允許水分子自由通過而不允許溶質(zhì)分子或離子通過的膜狀物質(zhì)如：細(xì)胞膜、腸衣、牛皮紙溶液的滲透壓（osmotic pressure）第27頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16范霍夫(J.H.Vant.

15、 Hoff)方程：非電解質(zhì)稀溶液滲透壓的大小與溶液濃度的關(guān)系具有與理想氣體狀態(tài)方程式相同的形式。: 溶液的滲透壓，kPa V: 溶液的體積，dm-3 n: 溶質(zhì)的物質(zhì)的量，mol c: 溶液的濃度， moldm-3或稀溶液滲透壓p111第28頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16Jacobus Henricus vant Hoff(18521911) was born in Rotterdam, The Netherlands, on August 30, 1852. Of the numerous distinctions he himself ment

16、ioned the award of the first Nobel Prize in Chemistry (1901) to him as the culmination-point of his career. Jacobus Henricus vant Hoff in 1904 第29頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16在一定溫度和體積下，滲透壓只與溶質(zhì)的粒子數(shù)有關(guān)，而與溶質(zhì)溶劑的本性無關(guān)造成滲透壓的原因在于：半透膜兩邊的蒸氣壓不等植物細(xì)胞汁的滲透壓可達(dá) 20105Pa人體血液平均的滲透壓為 7.7105Pa食物過咸、排汗過多，組織中的滲透壓升高淡

17、水中游泳時(shí)，眼球容易“紅脹”靜脈注射或輸液時(shí)采用“等滲液”：0.9%的生理鹽水；5.0%的葡萄糖溶液溶液的滲透壓產(chǎn)生的原因第30頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16溶液滲透壓的應(yīng)用第31頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16輸液和滲透第32頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16例5-4 1dm-3溶液中含5.0g馬的血紅素，在298K時(shí)測得溶液的滲透壓為1.80102Pa，求馬的血紅素的摩爾質(zhì)量。解：溶液滲透壓的計(jì)算第33頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三

18、2022/9/16反滲透技術(shù)如果外加在溶液上的壓力超過了滲透壓，則反而會(huì)使溶液中的溶劑向純?nèi)軇┓较蛄鲃?dòng)，使純?nèi)軇┑捏w積增加，這個(gè)過程叫做反滲透。反滲透的原理廣泛應(yīng)用于海水淡化、工業(yè)廢水或污水處理和溶液的濃縮等方面。第34頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16電解質(zhì)溶液的通性 電解質(zhì)溶液，或者濃度較大的溶液也與非電解質(zhì)稀溶液一樣具有溶液蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和滲透壓等性質(zhì)。稀溶液定律所表達(dá)的依數(shù)性與溶液濃度的定量關(guān)系不適用于濃溶液和電解質(zhì)溶液。第35頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16電解質(zhì)溶液無依數(shù)性成立

19、這是因?yàn)樵跐馊芤褐?，溶質(zhì)的微粒較多，溶質(zhì)微粒之間的相互影響以及溶質(zhì)微粒與溶劑分子之間的相互影響大大加強(qiáng)。這些復(fù)雜的因素使稀溶液定律的定量關(guān)系產(chǎn)生了偏差。而在電解質(zhì)溶液中，這種偏差的產(chǎn)生則是由于電解質(zhì)的解離。第36頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16為此，路易斯（）提出了活度的概念。4.10表觀解離度與活度其定義為：弱電解質(zhì)在水溶液中是小部分解離的，而強(qiáng)電解質(zhì)在水溶液中可認(rèn)為是完全解離成離子的，但由于離子相互作用的結(jié)果，使強(qiáng)電解質(zhì)溶液的i值不等于正整數(shù)，而小于2、3等，由實(shí)驗(yàn)測得的解離度小于100。這種由實(shí)驗(yàn)測得的解離度，并不代表強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中的實(shí)際解離

20、百分率，所以叫做表觀解離度。i值表示電解質(zhì)溶液與同濃度的非電解質(zhì)溶液的凝固點(diǎn)下降的比值。其中B為濃度， ,B為活度系數(shù)， ,B為活度。濃度越稀，離子活動(dòng)的自由程度越大，活度系數(shù)越接近于1。第37頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16水的離解平衡和溶液的酸堿性Kw稱為水的離子積(常數(shù))。己精確測定過純水中的H濃度。在22時(shí)純水中含有c(H+)1.0010-7mol.L-1因此，KwH+OH- 1.0010-14和其他弱電解質(zhì)的離解有些不同，水離解時(shí)吸收的熱量較多故水的Kw隨溫度的上升，有較大的增加。純水是一種很弱的電解質(zhì)，存在著下列離解平衡：其平衡常數(shù)表達(dá)式

21、：因水的離解很少，H2O可視為常數(shù)，則有p121第38頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16水的離解平衡和溶液的酸堿性 值應(yīng)不受H和OH離子濃度的影響。也就是說在水溶液中H和OH-的乘積總是等于 。因此，我們可以用H濃度來表示水溶液的酸堿性。在1825范圍內(nèi)： 純水 H+OH-=10-7m01.L-1, pH=7 酸性溶液 H+OH-10-7m01.L-1 , pH7 堿性溶液 H+7 在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，常會(huì)用pH值表示水中H+離子濃度。第39頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三 酸性溶液：pH7，H+10-7 中性溶液：pH

22、7，H+10-7 堿性溶液：pH7，H+10-7一些物質(zhì)的酸堿性第40頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16pH試紙pH計(jì)（酸度計(jì)）化學(xué)滴定pH值的測定第41頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16溴百里酚藍(lán)酚酞甲基紅酸堿指示劑及其在各種pH值下的顏色第42頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16水溶液中的單相離子平衡水溶液中的單相離子平衡一般可分為酸、堿的解離平衡及配離子的解離平衡兩類。1酸和堿在水溶液中的解離平衡 當(dāng)前的幾種酸堿理論1）電離理論 2)酸堿質(zhì)子理論3)Lewis 電子

23、理論 4)軟硬酸堿理論第43頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16酸和堿的定義(電離理論）根據(jù)電離理論，解離時(shí)所生成的正離子全部都是H+的化合物，叫做酸；所生成的負(fù)離子全部是OH-的化合物，則稱做堿。按照電離理論，NH3被認(rèn)為是堿；Na2CO3被認(rèn)為是鹽。雖然兩者的水溶液都呈堿性，而且Na2CO3俗稱純堿。第44頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16酸和堿的定義（質(zhì)子理論）酸堿質(zhì)子理論又稱為質(zhì)子傳遞理論該理論認(rèn)為：凡能給出質(zhì)子的物質(zhì)(分子或離子)都是酸；凡能與質(zhì)子結(jié)合的物質(zhì)都是堿。簡單地說，酸是質(zhì)子的給體，而堿是質(zhì)子的

24、受體。酸堿質(zhì)子理論對S酸堿的區(qū)分只以H為判據(jù)，認(rèn)為NH3和Na2CO3中的CO32-都是堿，兩者水溶液pH值的計(jì)算均使用同一簡單公式。第45頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/161923年，Lewis提出：凡能接受電子對的物質(zhì)稱為路易斯酸凡能給出電子對的物質(zhì)稱為路易斯堿該廣義的酸堿理論，在有機(jī)化學(xué)中應(yīng)用普遍。Gilbert Newton Lewis using a slide rule at his desk 酸和堿的定義（路易斯酸理論）第46頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16酸和堿的共軛關(guān)系 根據(jù)質(zhì)子理論， 酸

25、質(zhì)子十堿 上面這種相互依存、相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系叫做酸堿的共軛關(guān)系。酸失去質(zhì)子后形成的堿叫做該酸的共軛堿，例如NH3是NH4+的共軛堿。堿結(jié)合質(zhì)子后形成的酸叫做該堿的共軛酸。例如HCO3-是CO32-的共軛酸 p122第47頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16酸和堿的共軛關(guān)系酸與它的共軛堿(或堿與它的共軛酸)一起叫做共軛酸堿對。 任何共軛酸堿的解離常數(shù)之間都有同樣的關(guān)系，即： Ka、Kb互成反比這體現(xiàn)了共軛酸堿之間的強(qiáng)度的關(guān)系，酸越強(qiáng)，其共軛堿越弱，強(qiáng)酸( 如HCl、HNO3)的共軛堿(C1-、NO3-)堿性極弱可認(rèn)為是中性的。p121第48頁，共90頁，20

26、22年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16酸和堿在水溶液中的離子平衡及pH值計(jì)算除少數(shù)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿外，大多數(shù)酸和堿溶液中存在著解離平衡，即沒有完全電離，其平衡常數(shù)又叫做解離常數(shù)，可分別用Ka和Kb表示，其值可用熱力學(xué)數(shù)據(jù)求出，也可由實(shí)驗(yàn)測定。 一元酸、堿水溶液pH值的計(jì)算： 若以HA代表弱酸，可寫成如下通式： 一元酸：其解離常數(shù)為：第49頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16酸和堿在水溶液中的解離度如上式所示：溶液的解離度a與其濃度c平方根成反比。即濃度越稀，解離度越大，這個(gè)關(guān)系式叫做稀釋定律。第50頁，共90頁，2022年，5月20日，19

27、點(diǎn)53分，星期三2022/9/16設(shè) OH- = x例 計(jì)算0.10mol.l-1氨水溶液的OH-和pH值(Kb1.7910-5)。解：平衡濃度(mol.L-1)0.10-xxx酸或堿溶液的pH值計(jì)算第51頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16多元酸和堿在水溶液中的解離平衡 多元酸的解離是分級進(jìn)行的、每一級都有一個(gè)解離常數(shù)，以H2S為例，其解離過程按以下兩步進(jìn)行。一級解離為： H2S(aq)H+(aq)十HS-(aq) （1） HS-(aq)H+(aq)十 S2-(aq) （2）第52頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/

28、16多元酸和堿在水溶液中的解離平衡 一般情況下，二元酸的Ka2Ka1.。 H2S的二級解離使HS-進(jìn)一步給出H+，這比一級解離要困難得多。 因?yàn)閹в袃蓚€(gè)負(fù)電荷的S2-對H+的吸引比帶一個(gè)負(fù)電荷的HS-對H+的吸引要強(qiáng)得多。又由于一級解離所生成的H+促使二級解離的平衡強(qiáng)烈地偏向左方，所以二級解離的解離度比一級解離要小得多。第53頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16緩沖溶液和pH值控制緩沖溶液定義： 在弱酸中加入該酸的共軛堿或在弱堿中加人該堿的共軛酸所構(gòu)成的溶液叫做緩沖溶液。性質(zhì)： 其pH值能在一定范圍內(nèi)不因稀釋或外加的少量酸或堿而發(fā)生顯著變化。即對外加的酸

29、和堿具有緩沖的能力，即緩沖溶液可以抵抗外加少量酸、堿，而pH值變化不大。第54頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16緩沖溶液和pH值控制 共軛堿與H結(jié)合生成共軛酸；外加少量堿，平衡向右移動(dòng)，共軛酸轉(zhuǎn)變成共軛堿和H。其中的共軛酸如Hac、HF、NH4+、H2PO4-等起抵抗堿的作用；共軛堿如Ac-、F-、NH3、HPO42-等起抵抗酸的作用。緩沖對組成緩沖溶液的一對共軛酸堿，如HAc和Ac-、NH4+和NH3、 H2PO4- 和HPO42- 等均稱為緩沖對。第55頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16緩沖溶液的緩沖容量緩

30、沖容量當(dāng)緩沖溶液中加人大量的強(qiáng)酸或強(qiáng)堿，溶液中的弱酸及其共扼堿或弱堿及其共軛酸中的一種消耗將盡時(shí)，就失去緩沖能力了。所以，緩沖溶液的緩沖能力是有一定限度的。第56頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16緩沖溶液的應(yīng)用和選擇1緩沖溶液的pH值取決于緩沖對或共扼酸堿對中的Ka值以及緩沖對的兩種物質(zhì)濃度之比值。緩沖對中任一種物質(zhì)的濃度過小都會(huì)使溶液喪失緩沖能力。一般共軛酸堿對的濃度比值取0.110之間為好，如果此比值為1，則有pHpKa。第57頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16緩沖溶液的應(yīng)用和選擇2在選擇具有一定pH值的緩

31、沖溶液時(shí)，應(yīng)當(dāng)選用pKa接近或等于該pH值的弱酸與其共扼堿的混合溶液。例如，如果需要pH5左右的緩沖溶液，選用HAcAc-(HAcNaAc)的混合溶液比較適宜，因?yàn)镠Ac的PKa=475，與所需的pH值接近。第58頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16用HAc+NaAc配制pH=4.0的緩沖溶液，求所需CHAc/CNaAC的比值。解：所以緩沖溶液的配制1p122第59頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三例 試配制一緩沖溶液，能維持pH=10.2左右。解：所以可選NH3H2O + NH4Cl體系。根據(jù)題意，應(yīng)配制一種堿性緩沖溶液，首先要

32、選擇合適的弱堿。所以可選1.0 mol.l-1的NH3H2O與 0.11 mol.l-1的NH4Cl組成緩沖溶液。p122第60頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16緩沖溶液的應(yīng)用實(shí)例工業(yè)上氫氟酸腐蝕硅片：HF-NH4F農(nóng)業(yè)上土壤中：H2CO3-NaHCO3和NaH2PO4-Na2HPO4以及其他有機(jī)弱酸及其共軛堿組成復(fù)雜的緩沖系統(tǒng)，使土壤維持一定的pH值。生物學(xué)人體的血液中：H2CO3-NaHCO3和NaH2PO4-Na2HPO4使酸堿能保持恒定（pH=7.40.05）第61頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三第62頁，共90頁，2

33、022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16酸堿滴定法滴定曲線法1.強(qiáng)堿滴定強(qiáng)酸2.強(qiáng)堿滴定弱酸3.強(qiáng)酸滴定弱堿4.多元酸堿的滴定pHNaOH加入量酚酞甲基紅甲基橙第63頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16配離子的解離平衡 由一個(gè)簡單正離子(稱中心離子)與幾個(gè)中性分子或其他離子(配位體)結(jié)合而成的復(fù)雜離子叫配離子，如Cu(NH3)42+；含有配離子的化合物稱為配合物，如Cu(NH3)4SO4。配離子類似于弱電解質(zhì)，是一類難解離的物質(zhì)，在水溶液中只有少量解離，存在著解離平衡。第64頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2

34、022/9/16正配離子： Cu(NH3)42+、Ag(NH3)2 +負(fù)配離子： Fe(CN)64-、PtCl62-配位分子： Ni(CO) 4 、Fe(CO) 5、Co(NH3) 3Cl3配 鹽 ： Cu(NH3)4SO4配離子配位化合物配位化合物的性質(zhì)和應(yīng)用第65頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16平面正方形空間結(jié)構(gòu)正八面體形配位化合物的組成第66頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16配位化合物的組成第67頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三EDTA: 乙二胺四乙酸第68頁，共90頁，202

35、2年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16配離子的解離平衡：離解配合Cu (NH3)42+Cu2+4NH3配離子的解離平衡p124第69頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16配離子的解離平衡p124第70頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16Cu(NH3) +的離子在溶液中的解離與多元弱電解質(zhì)解離一樣，是分級解離的。若各級解離度常數(shù)分別為K1,K2,K3,K4,則有 K=K1K2K3K4對同一類型(配位體數(shù)目相同)的配離子來說，K越大，表示配離子越易解離，即配離子越不穩(wěn)定，所以配離子的K又稱為不穩(wěn)定常數(shù)，

36、用Ki表示。配離子的解離平衡第71頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16配離子解離平衡的移動(dòng)1與所有平衡體系一樣，改變配離子解離度平衡的條件，平衡將會(huì)發(fā)生移動(dòng)。在配離子反應(yīng)中，一種配離子可以轉(zhuǎn)換為另一種更穩(wěn)定的配離子，即平衡向生成更難離解的配離子方向移動(dòng)。如下面的反應(yīng)第72頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16配離子解離平衡的移動(dòng)2例如AgCl為不溶于水的沉淀，但加入氨水后，沉淀立刻溶解，就可以看成配體和沉淀劑對金屬離子競爭過程。配合物的K越大，或沉淀的溶度積越大測沉淀愈易形成配合物溶解。第73頁，共90頁，2022年

37、，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16配合物的重要性 配合物在化學(xué)上是一類很重要的化合物，廣泛應(yīng)用于分析化學(xué)和分離技術(shù)，在生物體中許多金屬離子都是以配合物的形式存在的。例如，與呼吸密切相關(guān)的血紅素是含亞鐵的配合物，光合作用的關(guān)鍵物質(zhì)葉綠素是含鎂的配合物。第74頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16 生命現(xiàn)象中的配合物第75頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16 在冶金工業(yè)中的應(yīng)用濕法冶金：用水溶液直接從礦石中將金屬以化合物的形式浸取出來，然后再進(jìn)一步還原為金屬的過程。配合物的應(yīng)用第76頁，共90頁，202

38、2年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16 分析化學(xué)中離子的鑒定5.3 配位化合物的性質(zhì)和應(yīng)用第77頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16難溶電解質(zhì)的多相離子平衡 嚴(yán)格地說，在水中沒有絕對不溶解的物質(zhì)。就難溶強(qiáng)電解質(zhì)來說總會(huì)或多或少溶解一些。在其飽和溶液中，溶解部分完全離解為正、負(fù)離子在一定條件下，當(dāng)溶解與結(jié)晶的速率相等時(shí)，并建立了固體和溶液之間的動(dòng)態(tài)平衡，這叫多相例子平衡，又稱溶解平衡。例如： BaSO4(s)Ba2+(aq)十SO42-(aq) PbCl2(s)=Pb2+(aq)2C1-(aq)第78頁，共90頁，2022年，5月20日，

39、19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16溶度積的概念按照平衡常數(shù)表達(dá)式的寫法分別有 AB型 KspBa2+SO42- AB2型 Ksp Pb2+Cl-2上述平衡常數(shù)稱為溶度積常數(shù)或簡稱溶度積，常用符號Ksp表示，并在括號內(nèi)注明物質(zhì)的化學(xué)式。例如Ksp(BasO4)、Ksp(PbCl2)。第79頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16溶度積規(guī)則溶度積的通式溶度積的大小，反映了難溶電解質(zhì)的溶解能力。對于同一類型難溶物，溶度積的大小反映了溶解度大小，溶度積越小，其溶解度越小。可歸納為一個(gè)通式： Ksp(AmBn)An+mBm-n+ p125第80頁，共90頁，202

40、2年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16溶度積規(guī)則當(dāng)溶液中An+mBm-n+ Ksp(AmBn) 時(shí)，為不飽和溶液，不僅溶液中無沉淀生成，且原有固體物質(zhì)還將會(huì)不斷溶解。 否則，稱之為過飽和溶液。溶液中會(huì)有沉淀生成，直至達(dá)到An+m Bm-n+ Ksp(AmBn) 稱為溶度積規(guī)則。利用此規(guī)則。我們可以通過控制有關(guān)離子的濃度，使沉淀生成或溶解。第81頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16沉淀的轉(zhuǎn)化和溶解沉淀的轉(zhuǎn)化 剛生成PbSO4的黃色沉淀，如果加入（NH4)2S溶液并攪拌之，可以觀察到黑色的沉淀生成（PbS）。這種把一種難溶電解質(zhì)轉(zhuǎn)化為另一種

41、難溶電解質(zhì)的過程叫沉淀的轉(zhuǎn)化。沉淀的溶解根據(jù)溶度積規(guī)則，要使沉淀溶解，必須加入降低其中某一離子濃度的試劑，使離子積小于溶度積即可。某些難溶鹽與硝酸反應(yīng)而溶解,一些難溶物與某些物質(zhì)發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而溶解。第82頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16分散質(zhì)分散介質(zhì)名稱實(shí)例氣液固液液溶膠(Sol)泡沫(foam)乳狀液(emulsion)溶膠(sol)& 懸濁液(suspension)氣液固固固溶膠(Solid sol)浮石珍珠合金&有色玻璃液固氣氣溶膠(Aero sol)霧(fog) 煙塵(smoke)膠體與界面化學(xué)Preparation of sol a) 分散

42、法(Dispersion method)：研磨，超聲波，電弧，膠溶。 b) 凝聚法(Aggregation method)：物理法，化學(xué)法。第83頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/161. Properties of Sol a) Kinetic Properties - Brownian motion b) Optical properties- Tyndall effect c) Electric properties-ElectrophoresisBrownian+-膠體的結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性第84頁，共90頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)53分，星期三2022/9/16膠體帶電原因：(1)離子的選擇性吸附：組成膠核的離子或能與膠核的組成離 子形成不溶物的離子被優(yōu)先吸附。(2)電離作用：SiO2+H2O=H2SiO3=HSiO3-+H+=SiO32-+2H+