弱电解质的解离反应

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节,弱电解质的解离反应,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,K,i,10,-4,中强电解质：,K,i,=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,K,i,影响不大，一般可不考虑,其影响。,例,试计算298.15K、标准态下,K,a,(HOAc)值。,解：HOAc H,+,+OAc,-,r,G,m,/(kJmol,-1,)-396.46 0 -369.31,r,G,m,=(-369.31)-(-396.46)kJmol,-1,=27.15 kJmol,-1,-,r,G,m,-27.15,1000,RT,8.314,298.15,ln,K,=,-,10.95,K,a,(HOAc)=,1.8,10,-5,3-2-2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(,),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,越小，电解质越弱。,稀释定律,一元弱酸 HA(aq)H,+,(aq)+A,-,(aq),c,(H,+,),c,(HA),c,(H,+,)/,c,c,(A,-,)/,c,c,(HA)/,c,K,a,(HA)=,=(),2,c,1-,c,K,i,(),2,cc,K,i,c,/,c,若(,c,/,c,)/,K,i,500,1-,1,K,i,与,都能说明弱电解质的解离程度；,但,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,3-2-3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算,若,K,i,K,w,c,(,molL,-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,+,),c,K,a,c,(H,+,)/,c,2,c,2,(H,+,),c-c,(H,+,)/,c,cc,c,(H,+,),(,cc,),K,a,pH=-lg =p,K,a,+p(),c,(H,+,)1,c,c,2,c,3-2-3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算,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,-,),(,cc,),K,b,c,(OH,-,),c,pH=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,2,O NH,4,+,+OH,-,平衡浓度/(molL,-1,)0.100-,x x x,c,(NH,4,+,),/,c,c,(OH,-,),/,c,xx,c,(BOH),/,c,0.100-,x,K,b,=1.8,10,-5,(,c,/,c,)/,K,b,(NH,3,H,2,O),=0.100/(1.8,10,-5,)500,0.100-,x,x,则,x,=1.34,10,-3,c,(OH,-,)=,1.34,10,-3,molL,-1,K,w,1.0,10,-14,c,(OH,-,)1.34,10,-3,c,(H,+,)=,molL,-1,=,7.5,10,-12,molL,-1,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,2,O NH,4,+,+OH,-,平衡浓度/(molL,-1,)0.100-,x x x,则,x,=1.34,10,-3,c,(OH,-,)=1.34,10,-3,molL,-1,K,w,1.0,10,-14,c,(OH,-,)1.34,10,-3,c,(H,+,)=,molL,-1,=7.5,10,-12,molL,-1,pH=-lg(7.5,10,-12,)=,11.12,c,1.34,10,-3,c 0.100,=,100%=,100%=,1.34%,3-2-4,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,2,S H,+,+HS,-,HS,-,H,+,+S,2-,K,a(1),=1.1,10,-7,c,(H,+,)/,c,c,(HS,-,)/,c,c,(H,2,S)/,c,K,a(2),=1.3,10,-13,c,(H,+,)/,c,c,(S,2-,)/,c,c,(HS,-,)/,c,H,2,S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),例,已知常温、常压下H,2,S的溶解度为,0.10molL,-1,，计算H,2,S饱和溶液中,c,(H,+,)、,c,(S,2-,)和H,2,S的解离度。,解：H,2,S H,+,+HS,-,平衡浓度/(molL,-1,)0.10-,x x x,K,a(1),=1.1,10,-7,c,(H,+,)/,c,c,(HS,-,)/,c,xx,c,(H,2,S)/,c,0.1-,x,(,c,/,c,)/,K,a,(1),=0.10/(1.1,10,-7,)500，0.10-,x,x,x,=1.1,10,-4,c,(H,+,)=,1.1,10,-4,molL,-1,例,已知常温、常压下H,2,S的溶解度为,0.10molL,-1,，计算H,2,S饱和溶液中,c,(H,+,)、,c,(S,2-,)和H,2,S的解离度。,解：H,2,S H,+,+HS,-,平衡浓度/(molL,-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,1.1,10,-7,0.10,=,0.11%,c,(S,2-,)=,K,a(2),c,=1.3,10,-13,molL,-1,二元弱酸溶液中:,c,(A,2-,),K,a(2),H,2,S H,+,+HS,-,K,a(1),=,c,(H,+,)/,c,c,(HS,-,)/,c,c,(H,2,S)/,c,K,a(2),=,c,(H,+,)/,c,c,(S,2-,)/,c,c,(HS,-,)/,c,c,(H,+,)与,c,(S,2-,)的关系,HS,-,H,+,+S,2-,两式相加HS,-,2H,+,+S,2-,K,a,=,K,a(1),K,a(2),c,(H,+,),2,c,(S,2-,),c,(H,2,S)(,c,),2,=,K,a(1),K,a(2),常温下,H,2,S饱和溶液中,c,(H,2,S)=0.10,molL,-1,调节H,2,S溶液的酸度，可控制,c,(S,2-,)。,c,(H,+,),2,c,(S,2-,)=1.4,10,-21,(molL,-1,),3,3-2-5 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,例,在0.100molL,-1,NH,3,H,2,O溶液中，加入固体NH,4,Cl,使其浓度为0.100molL,-1,，计算溶液中,c,(H,+,)、NH,3,H,2,O的解离度。,解：NH,3,H,2,O NH,4,+,+OH,-,平衡浓度/(molL,-1,)0.100-,x,0.100+,x x,x,=1.8,10,-5,c,(OH,-,)=,1.8,10,-5,molL,-1,K,b,=1.8,10,-5,x,(0.100+,x,),0.100-,x,0.100,x,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,例,在0.100molL,-1,NH,3,H,2,O溶液中，加入固体NH,4,Cl,使其浓度为0.100molL,-1,，计算溶液中,c,(H,+,)、NH,3,H,2,O的解离度。,解：NH,3,H,2,O NH,4,+,+OH,-,平衡浓度/(molL,-1,)0.100-,x,0.100+,x x,c,(OH,-,)=1.8,10,-5,molL,-1,1.0,10,-14,1.8,10,-5,c,(H,+,)=,5.6,10,-10,molL,-1,1.8,10,-5,0.100,=,100%=,0.018%,未加NH,4,Cl的0.100molL,-1,NH,3,H,2,O溶液 1.34%,即,由于同离子效应，使,降低,。,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。,缓冲溶液,p,K,i,pH值范围,HOAc-NaOAc,4.76,3.65.6,NH,3,H,2,O-NH,4,Cl,4.76,8.310.3,NaHCO,3,-Na,2,CO,3,10.33,9.211.0,KH,2,PO,4,-K,2,HPO,4,7.20,5.98.0,H,3,BO,3,-Na,2,B,4,O,7,9.2,7.29.2,缓冲溶液pH值的计算,例,试计算含,0.100mol,L,-1,HOAc,、,0.100,molL,-1,NaOAc,溶液的,pH,值。,解：HOAc H,+,+OAc,-,平衡浓度/(molL,-1,)0.100-,x,x,0.100+,x,K,a,=1.8,10,-5,x,(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,0.100,pH=,4.74,x,=1.8,10,-5,c,(H,+,)=,1.8,10,-5,molL,-1,=1.8,10,-5,0.100,x,0.100,例,(2)在含0.100molL,-1,HOAc、0.100,molL,-1,NaOAc溶液中加入HCl，使,c,(H,+,)=0.001,molL,-1,，计算溶液的pH值。,HOAc H,+,+OAc,-,K,a,=1.8,10,-5,x,(0.099+,x,),0.101-,x,平衡浓度/(molL,-1,)0.101-,x,x,0.099+,x,x,=1.8,10,-5,c,(H,+,),1.8,10,-5,molL,-1,pH=,4.74,=1.8,10,-5,0.099,x,0.101,解:反应 H,+,+OAc,-,HOA