Wjhx-03-2_弱电解质的解离反应

第二节弱电解质的解离反应无机化学多媒体电子教案第三章酸碱反应和沉淀反应第二节弱电解质的解离反应3-2-1 解离平衡和解离常数3-2-1 解离平衡和解离常数一元弱酸HA(aq) H +(aq) + A -(aq)弱电解质在水溶液中部分解离，存在解离平衡。

[c (H +)/c ][c (A -)/c ][c (HA)/c ]K i (HA)= c (H +)·c (A -)c (HA)简化为K i (HA)= 解离平衡K i ——标准解离常数K a 、K b ——分别表示弱酸、弱碱标准解离常数K i 越小,弱电解质解离越困难,电解质越弱。

弱电解质：一般Ki≦10-4中强电解质：Ki =10-2~10-3解离常数K i 可表示弱电解质解离程度大小。

K i 与浓度无关，与温度有关。

由于温度对Ki影响不大，一般可不考虑其影响。

例(HOAc)值。

试计算298.15K、标准态下Ka解：HOAc H++ OAc-∆G m/(mol·L-1) -396.46 0 -369.31r∆G m=[(-369.31)-(-396.46)]mol·L-1r=27.15 mol·L-1-∆r G m -27.15ln K= = =-10.95RT 8.314×298.15K a(HOAc)=1.8×10-53-2-2解离度和稀释定律3-2-2 解离度和稀释定律解离度解离部分弱电解质浓度未解离前弱电解质浓度解离度(α)＝×100%解离度可表示弱电解质解离程度的大小在温度、浓度相同条件下,α越小，电解质越弱。

稀释定律一元弱酸HA(aq) H +(aq) + A -(aq)α＝c (H +)c (HA)[c (H +)/c ][c (A -)/c ][c (HA)/c ]K a (HA)= =( )α2 c 1-αcK i ≈( )α2 c c K i c /cα≈若(c /c )/K i ≧500, 1-α≈1K i 与α都能说明弱电解质的解离程度；但α与c 有关，K i 与c 无关。

3-2-3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算若K i »K w , c (mol·L -1)不很小,可忽略水的解离。

一元弱酸溶液中c (H +)的计算一元弱电解质溶液中离子浓度的计算一元弱酸HA H ++ A-若(c /c )/K a ≧500, c (H +) « c , c -c (H +)≈cK a ≈ ≈[c (H +)/c ]2 c 2(H +)[c-c (H +)]/c c·cc (H +)≈(c·c )K a pH= -lg = [p K a + p( )]c (H +) 1 c c 2 c一元弱碱溶液中c (H +)的计算c (OH -)c pOH= -lg 一元弱碱BOH B ++ OH -同理c (OH -)≈(c·c )K bc (OH -)cpH=14 -lg例计算0.100molL-1氨水溶液中的c (OH -)、pH 和氨水的解离度。

解：NH 3·H 2O NH 4++ OH-平衡浓度/(mol·L -1) 0.100-x x x [c (NH 4+)/c ][c (OH -)/c ] x·x [c (BOH)/c ] 0.100-xK b = = =1.8×10-5(c /c )/K b (NH 3·H 2O)=0.100/(1.8×10-5)>5000.100-x ≈x 则x =1.34×10-3 c (OH -)=1.34×10-3mol·L-1K w 1.0×10-14c (OH -) 1.34×10-3c (H +)= = mol·L -1=7.5×10-12mol·L -1例计算0.100molL-1氨水溶液中的c(OH-)、pH和氨水的解离度。

解：BOH B++ OH-平衡浓度/(mol·L-1) 0.100-x x x则x=1.34×10-3c(OH-)=1.34×10-3 mol·L-1K w 1.0×10-14c(H+)= = mol·L-1=7.5×10-12 mol·L-1 c(OH-) 1.34×10-3pH=-lg(7.5×10-12)=11.12cα 1.34×10-3α= ×100%= ×100%=1.34%c 0.1003-2-4多元弱酸的分步解3-2-4 多元弱酸的分步解离多元弱酸在水溶液中分步解离如H 2S H ++ HS-HS -H ++ S2-K a(1)= =1.1×10-7[c (H +)/c ][c (HS -)/c ][c (H 2S)/c ]K a(2)= =1.3×10-13[c (H +)/c ][c (S 2-)/c ][c (HS -)/c ]H 2S 溶液中的c (H +)主要决定于第一步解离的H +，即c (H +)≈ c (HS -)多元弱酸的强弱主要取决于K i(1)0.10molL -1，计算H 2S 饱和溶液中c (H +)、c (S 2-)和H 2S 的解离度。

解：H 2S H ++ HS -平衡浓度/(mol·L -1) 0.10-x x xK a(1)= = =1.1×10-7[c (H +)/c ][c (HS -)/c ] x·x [c (H 2S)/c ] 0.1-x(c /c )/K a (1)=0.10/(1.1×10-7)>500，0.10-x ≈xx = 1.1×10-4c (H +)= 1.1×10-4mol·L-10.10molL -1，计算H 2S 饱和溶液中c (H +)、c (S 2-)和H 2S 的解离度。

解：H 2S H ++ HS -平衡浓度/(mol·L -1) 0.10-x x x因为K a(2) « K a(1)所以c (HS -)≈ c (H +)K a(2)= =1.3×10-13[c (H +)/c ][c (S 2-)/c ][c (HS -)/c ]K i c /c α≈1.1×10-70.10= =0.11%c (S 2-)= K a(2)c = 1.3×10-13mol·L-1二元弱酸溶液中: c (A 2-)≈K a(2)H2S H++ HS-Ka(1)=[c(H+)/c][c(HS-)/c][c(H2S)/c]K a(2)=[c(H+)/c][c(S2-)/c] [c(HS-)/c]c(H+)与c(S2-)的关系HS-H++ S2-两式相加HS-2H++ S2-K a= K a(1)·K a(2) [c(H+)]2[c(S2-)]c(H2S)(c )2=K a(1)·K a(2)常温下, H2S饱和溶液中, c(H2S)=0.10mol·L-1调节H2S溶液的酸度，可控制c(S2-)。

[c(H+)]2c(S2-) = 1.4×10-21(mol·L-1)33-2-5 解离平衡的移动同离子效应3-2-5 解离平衡的移动同离子效应在弱电解质溶液中，加入含有相同离子的易溶强电解质，使弱电解质解离度降低的现象。

如HOAc H ++ OAc-NaOAc →Na++ OAc -平衡向左移动固体HN 4Cl,使其浓度为0.100mol·L -1，计算溶液中c (H +)、HN 3·H 2O 的解离度。

解：HN 3·H 2O NH 4++ OH-平衡浓度/(mol·L -1) 0.100-x 0.100+x xx =1.8×10-5c (OH -)=1.8×10-5mol·L -1K b = =1.8×10-5x (0.100+x )0.100-x0.100x 0.100=1.8×10-5因为(c /c )/K b =0.100/(1.8×10-5)>500所以0.100-x ≈0.100, 0.100+x ≈0.100入固体NH 4Cl,使其浓度为0.100mol·L -1，计算溶液中c (H +)、HN 3·H 2O 的解离度。

解：HN 3·H 2O NH 4++ OH-平衡浓度/(mol·L -1) 0.100-x 0.100+x x c (OH -)=1.8×10-5 mol·L -11.0×10-141.8×10-5c (H +) = =5.6×10-10mol·L -11.8×10-50.100α= ×100%=0.018%未加NH 4Cl 的0.100mol·L -1NH 3·H 2O 溶液＝1.34%,即由于同离子效应，使α降低。

α利用同离子效应:可调节溶液的酸碱性;控制弱酸溶液中酸根离子浓度，达到离子分离、提纯的目的。

3-2-6 缓冲溶液3-2-6 缓冲溶液缓冲作用：能使溶液pH 值基本保持不变的作用。

缓冲溶液：具有缓冲作用的溶液。

缓冲作用原理：如HOAc+NaOAc 混合液HOAc H ++OAc-大量极小量大量外加适量酸(H ＋)，平衡向左移动外加适量碱(OH -)，平衡向右移动NaOAc:抵消H +物质;HOAc:抵消OH -物质。

常见的缓冲溶液如弱酸与弱酸盐、弱碱与弱碱盐等混合液，多元弱酸组成的两种不同酸度的盐混合液。

pH值范围缓冲溶液p KiHOAc-NaOAc 4.76 3.6~5.6NH3·H2O-NH4Cl 4.768.3~10.3 NaHCO3-Na2CO310.339.2~11.0KH2PO4-K2HPO47.20 5.9~8.0H3BO3-Na2B4O79.27.2~9.2缓冲溶液pH 值的计算例(1)试计算含0.100mol·L -1HOAc 、0.100mol·L -1NaOAc 溶液的pH 值。

解：HOAc H ++ OAc -平衡浓度/(mol·L -1) 0.100-x x 0.100-xK a = =1.8×10-5x (0.100+x )0.100-x因为(c /c )/K a =0.100/(1.8×10-5)>500所以0.10-x ≈0.100, 0.100+x ≈0.100pH=4.74x =1.8×10-5c (H +)=1.8×10-5mol·L -1=1.8×10-50.100x 0.100mol·L -1NaOAc 溶液中加入HCl ，使c (H +)=0.001mol·L -1，计算溶液的pH 值。