大学无机化学第四版第三章课件.ppt

1、第三章第三章 酸碱反应和沉淀反应酸碱反应和沉淀反应 3.4 沉淀反应沉淀反应 3.3 盐类的水解反应盐类的水解反应 3.2 弱电解质的解离反应弱电解质的解离反应 3.1 水的解离反应和溶液的酸碱性水的解离反应和溶液的酸碱性3.1 水的解离平衡和水的解离平衡和pH值值3.1.2 溶液的溶液的pH值值3.1.1 水的解离平衡水的解离平衡3.1.3 酸碱指示剂酸碱指示剂3.1.1 水的解离平衡水的解离平衡 H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH(aq)或 H2O(l)H+(aq)+OH(aq)水的离子积常数，简称水的离子积。25纯水：c(H+)=c(OH)=1.010-7molL-1100

2、纯水：=1.010-14=5.4310-13T，)OH()OH(3-+=cc或)OH()OH(3-+=cccc)(OHlgpOH-=-令c)O(HlgpH 3-=+c3.1.2 溶液的溶液的pH值值101.0)(OH)O(H143=-+根据cc14lg)OH(lg)H(lg =-=-+即cc14ppOHpH=+变色范围 酸色 中间色 碱色甲基橙3.1 4.4 红橙 黄酚 酞8.0 10.0 无色 粉红 红石 蕊3.0 8.0 红紫 蓝3.1.3 酸碱指示剂酸碱指示剂广泛pH试纸:1-14精密pH试纸 3.2 弱酸、弱碱的解离平衡弱酸、弱碱的解离平衡5.3.3 盐溶液的酸碱平衡盐溶液的酸碱平衡3

3、.2.2 多元弱酸的解离平衡多元弱酸的解离平衡3.2.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡一元弱酸、弱碱的解离平衡 1.一元弱酸的解离平衡一元弱酸的解离平衡初始浓度/molL-1 0.10 0 0平衡浓度/molL-1 0.10 x x xx=1.31033.2.1 一元弱酸、弱碱的解离平衡一元弱酸、弱碱的解离平衡HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)HAc()Ac()OH()HAc(3ccc-+=x10.0 x)HAc(2-=(物理意义)解离度(a)c(H3O+)=c(Ac)=1.3103 molL-1 c(HAc)=(0.10-1.3103)molL-10.10molL-1c(

4、OH)=7.71012 molL-1=c(H3O+)c(OH)与 的关系：HA(aq)H+(aq)+A(aq)平衡浓度 c cc c初始浓度 c 00稀释定律：在一定温度下(为定值)，某弱电解质的解离度随着其溶液的稀释而增大。C/Ka 500c0 0.200 0 05108.1-=327.11)109.1lg(14pOH14pH-=-=-=3109.1%95.0200.0)OH(-=c2.一元弱碱的解离平衡：一元弱碱的解离平衡：例：已知25时，0.200molL-1氨水的解离度为 0.95%，求c(OH),pH值和氨的解离常数。解：ceq 0.200(1 0.95%)0.2000.95%0.2

5、000.95%323343109.1200.0)109.1()NH()OH()NH()NH(-+-=ccc3.2.2 多元弱酸的解离平衡多元弱酸的解离平衡 例题：计算 0.010 molL-1 H2CO3溶液中的 H3O+,H2CO3,，和OH的浓度以及溶液的pH值。结论结论：对于二元弱酸，若 c(弱酸)一定时，c(酸根离子)与 c2(H3O+)成反比。多元弱酸的解离是分步进行的，一般 。溶液中的 H+主要来自于弱酸的第一步解离，计算 c(H+)或 pH 时可只考虑第一步解离。对于二元弱酸，当 时，c(酸根离子)，而与弱酸的初始浓度无关。3.2.3 缓冲溶液缓冲溶液 4 缓冲范围和缓冲能力缓冲

6、范围和缓冲能力3 缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算值的计算2 缓冲溶液缓冲溶液1 同离子效应同离子效应同离子效应：在弱电解质溶液中，加入与其含有相同离子的易溶强电解质而使弱电解质的解离度降低的现象。HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)1 同离子效应同离子效应Ac(aq)NH4Ac(aq)(aq)+平衡移动方向例：在 0.10 molL-1 的HAc 溶液中，加入 NH4Ac(s)，使 NH4Ac的浓度为 0.10 molL-1，计算该溶液的 pH值和 HAc的解离度。x=1.810-5 c(H+)=1.810-5 molL-1 0.10 x 0.100.10 molL-1 H

7、Ac溶液：pH=2.89，=1.3%解：HAc(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Ac(aq)ceq/(molL-1)0.10 x x 0.10+xc0/(molL-1)0.10 0 0.10 pH=4.74，=0.018%50mLHAcNaAc c(HAc)=c(NaAc)=0.10molL-1 pH=4.74 缓冲溶液：具有能保持本身pH值相对稳定性能的溶液(也就是不因加入少量强酸或强碱而显著改变pH值的溶液)。加入1滴(0.05ml)1molL-1 HCl加入1滴(0.05ml)1molL-1 NaOH实验：50ml纯水pH=7 pH=3 pH=11 pH=4.73 pH=4.75

8、2 缓冲溶液缓冲溶液 缓冲作用原理加入少量强碱：溶液中大量的A与外加的少量的H3O+结合成HA，当达到新平衡时，c(HA)略有增加，c(A)略有减少，变化不大，因此溶液的c(H3O+)或pH值基本不变。加入少量强酸：溶液中较大量的HA与外加的少量的OH生成A和H2O，当达到新平衡时,c(A)略有增加,c(HA)略有减少，变化不大，因此溶液的c(H3O+)或pH值基本不变。1)弱酸弱酸盐：由于同离子效应的存在，通常用初始浓度c0(HA),c0(A)代替c(HA),c(A)。3 缓冲溶液缓冲溶液pH值的计算值的计算平衡浓度例HAcNaAc，H2CO3NaHCO32)弱碱 弱碱盐 NH3 H2O N

9、H4Cl 3)由多元弱酸酸式盐 组成的缓冲溶液溶液为酸性或中性例2：例1：如 NaHCO3Na2CO3 ,NaH2PO4Na2HPO4溶液为碱性应按水解平衡精确计算。例1：例2：结论：缓冲能力与缓冲溶液中各组分的浓度有关，c(HA)，c(B)及 c(A)或c(BH+)较 大时,缓冲能力强。缓冲溶液的缓冲能力是有限的；决定的，缓冲溶液的pH值主要是由或例题：求 300mL 0.50molL-1 H3PO4和 500mL 0.50molL-1 NaOH的混合溶液的pH值。反应继续反应解：先反应再计算例题：若在 50.00ml 0.150molL-1 NH3(aq)和 0.200 molL-1 NH

10、4Cl组成的缓冲溶液中，加入0.100ml 1.00 molL-1的HCl，求加入HCl前后溶液的pH值各为多少？解：加入 HCl 前：4)缓冲溶液的缓冲性能的计算加入 HCl 后：加HCl前浓度/(molL-1)0.150-0.0020-x 0.200+0.0020+x x0.150 0.200加HCl后初始浓度/(molL-1)0.150-0.0020 0.200+0.0020平衡浓度/(molL-1)NH3(aq)+H2O(l)(aq)+OH(aq)*3.2.4 缓冲范围和缓冲能力缓冲范围和缓冲能力 所选择的缓冲溶液，除了参与和 H+或 OH 有关的反应以外，不能与反应系统中的其它物质发

11、生副反应；缓冲溶液的选择和配制原则：或 尽可能接近所需溶液的pH值；欲配制的缓冲溶液的 pH 值应选择的缓冲组分 若 或 与所需pH不相等，依所需pH调整 1.强酸弱碱盐（离子酸）(1)+(2)=(3)则3.3 盐类的水解反应盐类的水解反应2.弱酸强碱盐（离子碱）NaAc,NaCN一元弱酸强碱盐的水溶液成碱性，因为弱酸阴离子在水中发生水解反应。如在NaAc水溶液中：如Na3PO4的水解：多元弱酸强碱盐也呈碱性，它们在水中解离产生的阴离子都是多元离子碱，它们的水解都是分步进行的。例题：计算0.10molL-1Na3PO4溶液的pH值。ceq/(molL-1)0.10 x x x解：3.酸式盐 解

12、离大于水解，NaH2PO4溶液显弱酸性；相反,Na2HPO4溶液解离小于水解,显弱碱性。思考：其相关常数等于多少？*4.弱酸弱碱盐5.影响盐类水解的因素盐的浓度：c盐,水解度增大。有些盐类，如Al2S3,(NH4)2S 可以完全水解。总之，加热和稀释都有利于盐类的水解。溶液的酸碱度：加酸可以引起盐类水解平衡的移动，例如加酸能抑制下述水解产物的生成。温度：水解反应为吸热反应，0，T,Kw ，水解度增大。3.4 沉淀反应沉淀反应 3.4.3 两种沉淀之间的平衡两种沉淀之间的平衡 3.4.2 沉淀的生成与溶解沉淀的生成与溶解 3.4.1 溶解度和溶度积溶解度和溶度积 3.4.3 沉淀反应的应用沉淀反

13、应的应用 3.4.1 溶解度和溶度积溶解度和溶度积3 溶解度和溶度积的关系溶解度和溶度积的关系2 溶度积溶度积1 溶解度溶解度 在一定温度下，达到溶解平衡时，一定量的溶剂中含有溶质的质量，叫做溶解度通常以符号 S 表示。对水溶液来说，通常以饱和溶液中每 100g 水所含溶质质量来表示，即以：g/100g水表示。1 溶解度溶解度Less than 0.01g/100gWater:难溶难溶Between 0.1 to 0.01g/100g Water:微溶微溶larger than 0.1g/100gWater:易溶易溶 在一定温度下，将难溶电解质晶体放入水中时，就发生溶解和沉淀两个过程。2 溶度

14、积溶度积 在一定条件下，当溶解和沉淀速率相等时，便建立了一种动态的多相离子平衡，可表示如下：一般沉淀反应：溶度积常数，简称溶度积。(aq)mB(aq)nA (s)BAnmmn-+mnnmmn)(B)(A)B(A-+=cc)(SO)(Ba)BaSO(2424-+=cc可简写为：)/(SO)/(Ba)BaSO(2424-+=cccc溶解沉淀3 溶解度和溶度积的关系溶解度和溶度积的关系nSmS溶度积和溶解度的相互换算 在有关溶度积的计算中，离子浓度必须是物质的量浓度，其单位为molL1，而溶解度的单位往往是g/100g水。因此，计算时有时要先将难溶电解质的溶解度 S 的单位换算为molL1。nm-+

15、(aq)mB(aq)nA (s)BAmnmn)m()n(SS=ABS=型例：25oC，AgCl的溶解度为1.9210-3 gL-1，求同温度下AgCl的溶度积。)L/(mol1-SS平衡浓度3.143Mr(AgCl)=解：已知1313Lmol1034.1Lmol3.1431092.1 -=S)aq(Cl(aq)Ag AgCl(s)-+1021080.1)Cl()Ag()AgCl(-+=Scc 2 )L/(mol1xx-平衡浓度42331.7)CrOMr(Ag=1215Lg102.2Lg 331.7105.6-=S5312105.6 ,4101.1-=xx例：25oC，已知 (Ag2CrO4)=

16、1.110-12，求同温下S(Ag2CrO4)/gL-1。)aq(CrO(aq)2Ag (s)CrOAg4422-+24242)CrO()Ag()CrOAg(-+=cc解：间的关系与的思考题：求243)(POCaS5108 S=)CrOAg()AgCl(42SS 3.4.2 沉淀的生成与溶解沉淀的生成与溶解4 配合物的生成对溶解度的影响配合物的生成对溶解度的影响 沉淀的配位溶解沉淀的配位溶解3 pH 值对溶解度的影响值对溶解度的影响 沉淀的酸溶解沉淀的酸溶解2 同离子效应和盐效应同离子效应和盐效应1 溶度积规则溶度积规则沉淀溶解平衡的反应商判据,即溶度积规则：1 溶度积规则溶度积规则(aq)mB(aq)nA (s)BAnmmn-+J 平衡向左移动，沉淀析出；J=处于平衡状态，饱和溶液；J 平衡向右移动，无沉淀析出；若原来有沉淀存在，则沉淀溶解。PbCrO4(s)例：BaCO3的生成。加 BaCl2 或 Na2CO3 加酸(aq)CO(aq)Ba (s)BaCO2323-+利于 BaCO3 的溶解。23 )(CO JJc-为 6.010-4 molL-1。若在 40.0L该溶液中，加入