第六章 电解质溶液理论（课件）-《无机化学》同步教学（国防大学出版社）

无机化学 第六章 电解质溶液理论 第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算 第三节 水的电离和溶液的pH值 第四节 盐类的水解 第一节 电解质概述 第六章 电解质溶液理论 一种物质以分子、原子或离子的形式分散在另一种物质中，形成的均匀稳定的分散体系称为溶液。溶液也可以以气、液、固三种状态存在，如空气是一种气态溶液，一些合金属于固态溶液，盐水、糖水是液态溶液。通常化学工作者所考虑的是将气体、固体或液体溶于另一种液体中所形成的液体溶液。所有溶液都是由溶质和溶剂所组成的，溶质和溶剂的定义仅有相对意义。 第一节 电解质概述 在水溶液中或熔融状态下，能导电的化合物称为电解质，不能导电的物质称为非电解质。当其为液态或在溶液中时，非电解质不能生成能自由移动的离子，故不能导电。若从化学键类型来区分，电解质是由离子键或极性共价键组成的物质，通常指的是酸、碱、盐等无机物，而绝大多数有机化合物如酒精、甘油、糖等都是非电解质。 强电解质与弱电解质 一、 电 离 1. 电解质在溶解或熔化过程中离解为能自由移动的阴、阳离子的过程称为电离。 离子化合物晶体溶于水时，极性水分子对阴、阳离子的作用及离子自身的振动使其离子键逐渐减弱，并进一步断裂，即正、负电荷中心远离，极性共价键断裂，成为阴、阳离子状态；然后离解，即在水分子作用下成为能移动的水合离子。 第一节 电解质概述 强电解质与弱电解质溶液 2. 在水溶液中，电解质电离后，产生一定数量能自由移动的阴、阳离子。当插入电极并接通外电源时，这些阴、阳离子向与其电荷相反的电极移动，并通过在两极的得失电子过程，使得外电路中有电子流动，即产生电流，这就是电解质溶液能够导电的原因。 第一节 电解质概述 根据电解质在水溶液中导电能力的强弱，可分为强电解质和弱电解质。由于弱电解质电离程度较低，溶液中存在的阴、阳离子数量较少，故导电能力不如强电解质。电解质强弱的划分是相对的，它们之间没有严格的界限，如H2SO4在浓度较低时，是强电解质溶液，当浓度增加到一定程度时，就成了弱电解质，而弱电解质在极稀的溶液中是完全解离的。 第一节 电解质概述 既然强电解质在溶液中全部解离成离子，那么电离度应为100%，溶液中不存在电离平衡，但根据导电性实验测得的数据表明，强电解质在溶液中的电离度均小于100%。这种由实验测得的电离度称为表观电离度。为了解释此矛盾现象，1923年德拜（Debye）和休克尔（H ü ckel）提出了强电解质溶液离子理论。 第一节 电解质概述 8 由于离子间的相互牵制，致使离子的有效浓度表现得比实际浓度要小，通常将有效浓度称为活度（α），活度与实际浓度（c）的关系为 α=fc 式中，f称为活度系数。一般情况下α<c，故f常常小于1。 在弱电解质及难溶强电解质溶液中，离子浓度很小，离子间的距离较大，相互间作用较弱，因此f趋近于1，离子活度与浓度几乎相等，故在计算中用离子浓度代替活度，而相关离子浓度仍按100%解离计算，不会产生较大误差。 第一节 电解质概述 弱电解质的电离平衡与电离度 二、 弱电解质的电离平衡 1. 弱电解质在水溶液中，只有部分分子发生电离变成为能自由移动的离子，其余部分仍为分子状态。而分子状态的弱电解质可不断离解成为自由移动的离子，电离得到的离子又能彼此结合成分子，即其电离是可逆过程。例如，醋酸的电离过程： 第一节 电解质概述 弱电解质电离度 2. 电离度是电离达到平衡时已电离的弱电解质分子百分率，用符号α表示，即 第一节 电解质概述 第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算 一元弱酸、一元弱碱的电离平衡 一、 第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算 电离度与电离常数的关系——稀释定律 二、 电离度与电离常数都能衡量弱电解质的相对强弱，两者之间存在一定关系。例如，对于一元弱酸HA的溶液，若其起始浓度为c，达到平衡后，可推出平衡常数、解离度与浓度之间的关系。 第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算 第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算 有关电离平衡的计算 三、 对于一元弱酸、一元弱碱，可利用Ka和Kb值计算电离度及溶液组成。在计算过程中，应注意比较溶液的浓度，即只有当c/Ka≥380（或 c/Kb≥380）时，才可以用其简化式（6-2a）和式（6-2b）或式（6-3a）和式（6-3b）。 第二节 弱酸、弱碱的电离平衡及相关计算 多元弱酸的电离平衡 四、 含有两个或两个以上可电离的H+的弱酸为多元弱酸，如H2CO3、H2S、H3PO4等。多元弱酸的电离