有机无机化学化工热力学教学课件电解质溶液

(D) NaOH(1mol·dm-3) + NaCl(1mol·dm-3)
❖ 选择以下正确答案, 填入相应的空格内:
(A) 弱酸及其盐的浓度
(B) 弱酸盐浓度
(C) 弱酸及其盐的浓度比 (D) 弱酸的 Ka值
对于 HAc-NaAc 缓冲体系:
(1)决定体系 pH 值的主要因素是______________________;
三、弱酸弱碱盐水解
NH4＋+ Ac－+H2O ≒ NH3·H2O + HAc
K＝
c NH 3
cHAc
c NH 3
cHAc
•
c H
c OH
c c NH
4
Ac
c c NH
4
Ac
c H
c OH
KW Ka Kb
四、酸式盐水解
H2PO4- +H2O ≒ H 3PO4 + OHH2PO4- ≒ HPO42- + H+
HAc(aq) ≒ H+(aq)+Ac-(aq) Køa=1.8×10-5
二、多元酸电离平衡 以H2S例，其水溶液中反应
第一步：H2S ≒ H+＋HS－ K ø1,H2S=cH+·cHS-/cH2S 第二步：H S－ ≒ H+＋S2－ K ø2,H2S=cH+·cS2-/cHS-
§10.2 酸碱理论
有机无机化学化工热力学教学课件电解质溶 液
§10.1 弱电解质的平衡
一、一元弱酸、弱碱
1、弱酸 如HAc(CH3COOH)、 HNO2、 HCOOH、 HCN等 以HAc为例：其水溶液中电离反应
HAc(aq) ≒ H+(aq)+Ac-(aq) Køa=1.8×10-5 (298K) Køa的含义：
谢谢！
x=0.1 K øa/0.2 K øa=1.8×10－5代入 得 x=9.0×10－6
即[H+]=9.0×10-6 mol·dm-3
电离度 =[H+]/ C0 =9.0×10 －6/0.1 =9.0×10－3﹪
若不加入NaAc, 得
CH+= 1.3×10－3 = CH+/ C = 1.3﹪ 所以说, 加入 NaAc固体， 由于Ac－的影响使HAc的 缩小了144倍。
酸/C碱 有关， 但PH的缓冲范围一般是：PH = PK±1
（2）酸度或碱度和盐的浓度越大，则缓冲能力强， 但在C酸/C碱 的比值为1时，缓冲性能最好。
（3）用水稀释 PH＝PK ø酸－㏒（C酸/C碱）
或 POH＝PK ø碱－㏒（C碱/C酸） PH不变
5、配制缓冲溶液 酸＋共轭碱 ，如： HAc＋NaAc；NH3·H2O+NH4Cl；
PH＝PKa－lg（C酸/C碱） ＝4.76-0.17
＝4.59
如果是加强碱0.010mol ，
PH＝PKa－lg（C酸/C碱） ＝4.76- （- 0.17 ）
＝4.93
4、缓冲溶液的特点：
（1）PH值或POH值的一般表达式： PH＝PK ø酸－㏒（C酸/C碱） POH＝PK ø碱－㏒（C碱/C酸） 所以，PH值或POH值主要取决于PK ø值，但与 C
§10.2 盐的水解
强电解质不管强酸强碱盐（如：NaCl， K2SO4），强酸弱碱盐（如：NH4Cl），弱 酸强盐碱（如：NaAc，KCN）溶在水中总 是多数以离子存在，但是组成不同，其溶 液酸碱性不同，由于不同离子结合质子能 力不一样，水解程度不同。强酸强碱盐不 发生水解。
一、强酸弱碱盐
以NH4Cl为例，其反应式为： （1）NH4Cl（s）→NH4++ Cl－ （2）NH4+(aq)＋H2O ≒ NH3(aq)＋H3O＋(aq)
解：
HAc ←→ H+ + Ac-
开始时相对浓度 0.1 0
0.2
平衡时相对浓度 0.1-x x 0.2+x
x为[H+] 平衡常数表达式
K øa＝x(0.2+x)/(0.1-x)
由于C0/
K
ø a
>>
400,且平衡左移，近似得
0.2+x=0.2 0.1-x=0.1
所以平衡常数的表达式为：
K øa＝0.2 x / 0.1
一、Arrhenius酸碱电离理论(Review) 二、酸碱质子理论
1 定义 2. 酸碱反应：质子转移的反应 3. 拉平效应、区分效应
区分效应
HClO4＋HAc≒ ClO4－ + H2Ac＋ pKa=5.8
H2SO4＋HAc≒ HSO4－ + H2Ac＋ pKa=8.2
HCl＋HAc≒ Cl－ + H2Ac＋
(2)影响上述体系 pH 值变动 0.1～0.2 个单位的因素是_____;
(3)影响缓冲容量的因素是__________________________;
(4)影响对外加酸缓冲能力大小的因素是_______________。
• 20.0 cm3 0.10 mol·dm-3 Na3PO4 溶液与 20.0 cm3 0.10 mol·dm-3H3PO4相混合, 溶液的 pH值是多少 ?
pKa=8.8
HNO3＋HAc≒ NO3－ + H2Ac＋ pKa=9.4
缓冲溶液
❖ 一、同离子效应
在弱酸或弱碱的电解质溶液中，加入与其 具有共同离子的强电解质使电离平衡向 左移，从而降低了弱电解质的电离度， 这种影响叫同离子效应。
例如
如在HAc溶液中加入一些NaAc，NaAc在溶 液中完全电离，则Ac－离子浓度增加很多，会 使醋酸电离平衡左移，也降低HAc电离度。设 在0.10mol·dm-3的HAc溶液中加入固体NaAc， 使NaAc的浓度达0.20 mol·dm-3，求溶液中的 [H+]和电离度。
H3PO4 : Ka1 = 7.52×10-3 , Ka2= 6.23×10-8 ,
Ka3= 4.4×10-13 ;
H2CO3 : Ka1 = 4.30×10-7 , Ka2= 5.61×10-11)(A) HAc-NaAc(B) NH3-NH4Cl
(C) NaH2PO4-Na2HPO4 (D) NaHCO3-Na2CO3
计算在0.050mol·l-1的 HAc和0.050 mol·l-1的NaAc溶液中 加入
0.010 mol·l-1的HCl前后PH值。
（1） 加入前：HAc ←→ H＋ + Ac－
初始 0.050 0 0.050
平衡时 0.050-x x 0.050+x
得 [H+]＝ x = K øa×C酸/C碱
二、缓冲溶液的组成和作用
1、能抵抗少量强酸、强碱和水的稀释而 保持体系的PH值基本不变的溶液称缓冲
2、溶一液般。是由弱酸和它的共轭碱 或由弱碱和它的共轭酸所组成，
如 HAc＋NaAc；NH3·H2O+NH4Cl；Na2H2PO4+ NaHPO4等 可配置成不同PH值的缓冲溶液。
3、缓冲溶液为什么能控制溶液PH值基本不变？以HAc ＋NaAc为例：
Na2H2PO4+ NaHPO4；HCO3－+CO32－
过量NH3+适量HCl 过量NH4＋+适量NaOH 过量NaAc+适量HCl
过量NaAc+适量NaOH？？
• 配制 pH = 7 的缓冲溶液时, 选择最合适的缓冲对是--
------------( )
( Ka HAc= 1.8×10-5 , Kb NH3= 1.8×10-5 ;
• 下列各混合溶液中,具有缓冲作用的是--------------------------( ) (A) HCl(1mol·dm-3) + NaAc(2mol·dm-3)
(B) NaOH(1mol·dm-3) + NH3(1mol·dm-3) (C) HCl(1mol·dm-3) + NaCl(1mol·dm-3)
(H3PO4的 Ka1=7.5×10-3, Ka2=6.2×10-8, Ka3=2.2×10-13)
❖ 测得某一弱酸 ( HA )溶液的 pH=2.52, 该一元 弱酸的钠盐 ( NaA ) 溶液的pH=9.15, 当上述 HA 与 NaA 溶液等体积混匀后测得 pH=4.52, 求该 一元弱酸的电离常数 K-HA 值为多少?
所以KøNH4＋＝ (C NH3 ) (CH3O + ) /CNH4+
=
cNH3 cH3O • cOH
=
KøW/
c
Kø
NH
NH3
4
cOH
二、强碱弱酸盐
以NaAc为例，其反应式： （1）NaAc→Na＋＋ Ac－ （2） Ac-＋ H2O ≒ HAc+ HO－
所以KøAc－＝ C HAc ·C OH－ /CNH4+ = C HAc ·C OH－ /CNH4+×C H＋ / C H＋ = KøW/ KøHAc
由 于 C0/
K
ø a
>>
400 且 平 衡 左 移 ， 近 似 得
0.050+x=0.050 0.050-x=0.050
即 [H+]＝K øa 所以 PH=4.76
PH＝PKa－lg（C酸/C碱） 假如1升中加入HCl后， 反应生成0.010 mol HAc，则反应
关系变得：
C酸＝0.050+0.010＝0.060 C碱＝0.050-0.010＝0.040