5.2电解质溶液（课件）-《基础化学》同步精品课堂（人卫第二版）

5.2第五章 电解质溶液 基础化学 同步精品课堂-中职专业课 1 目 录 溶液的酸碱性 第一节 第二节 离子反应 知识目标 掌握溶液的酸碱性、溶液的pH。 能力目标 熟悉离子反应发生的条件。 情感目标 熟练掌握电解质溶液的实践技能，学会常见离子反应的鉴定技术。 三维目标 导入情景 01 水，这个地球上最神奇的溶剂，它拥有一种独特的能力——能够溶解许多物质，形成溶液。当食盐（氯化钠NaCl）溶解于水时，我们看不到晶体的消失，却能感受到溶液味道的变化。这是因为食盐在水的作用下，被分解成了钠离子（Na⁺）和氯离子（Cl⁻），它们均匀地分散在水分子间，形成了一个由离子构成的溶液体系。这一过程，正是离子反应的前奏，它揭示了物质在水溶液中存在的另一种形态——离子态。 导入情景 01 离子不仅存在于溶液中，它们之间还能发生相互作用，这种作用就是离子反应。想象一下，当含有不同离子的两种溶液相遇时，会发生什么？比如，硝酸银溶液（AgNO₃）与氯化钠溶液（NaCl）相遇，银色的沉淀瞬间生成，这是银离子（Ag⁺）与氯离子（Cl⁻）结合形成氯化银（AgCl）沉淀的壮观景象。这一过程，不仅展示了离子间的选择性结合，也体现了离子反应中物质转化与能量释放的魅力。 第一节 溶液的酸碱性 7 一、水的解离平衡 水分子间发生的这种质子转移，称为水的质子自递作用。其平衡常数表示为：K =[H+][OH-]/[H2O]2 Kw为水的离子积常数，简 称水的离子积。它表明一定温度下水中[H+] [OH-]之积为一常数。 8 (2) Kw值与温度有关，水的电离是吸热反应，温度越高， Kw越大，但是Kw随温度的变化不大，而且Kw值基本上不因溶解其它物质而改变。 室温下： Kw = 1.0×10-14 (1) 实验测得295K时，1升纯水仅有10-7mol水分子电离，即[H+]=[OH-]=10-7mol·L-1 . Kw(H2O) = [H+] [OH-] = 1.0×10-14 注意： 9 二、溶液的酸度 [H+]和[OH-]的乘积是一个常数，只要知道溶液中的[H+]浓度，就可以计算其中的[OH-]浓度。 用[H+]表示水溶液的酸度（acidity）。酸度是溶液酸碱性的定量标度。 水溶液中氢离子的浓度称为溶液的酸度。 水溶液中[OH-]的浓度称为溶液的碱度（alkalinity）。 10 在室温条件下，水溶液酸碱性的判据： 碱性溶液： [H+]<1.0×10-7mol·L-1<[OH-]，pH >7 而且[H+]越小，即pH越大，溶液碱性越强。 酸性溶液： [H+]>1.0×10-7mol·L-1>[OH-]，pH <7，而且[H+]越大，即pH越小，溶液酸性越强； 中性溶液： [H+]=[OH-]=1.0×10-7mol·L-1， pH＝7； 11 pH的使用范围:H+或OH-的浓度小于1mol·L-1 ,相应的pH和pOH范围一般在0.0～14.0。在这个范围以外，用浓度c（mol·L-1）表示酸度和碱度更方便些。 对[H+]·[OH-]＝Kw两边取负对数得： （-lg[H+]）＋（-lg[OH-] ）=-lgKw pH + pOH = pKw= 14 (25 oC) pH＝－lg[H+] 当[H+]较小时，采用pH值表示，pH的定义是：溶液中氢离子相对浓度的负对数。 pH值在医学上的应用 　　医学上常用pH来表示体液的酸碱性。pH值在医学上具有很重要的意义，例如，正常人血浆的PH值相当恒定，保持在7.35-7.45之间，如果血液的pH值大于7.5，在临床上就表现出明显的碱中毒。反之，当血液的pH值小于7.3时，则表现出明显的酸中毒。 　　测定溶液中pH值的方法很多，临床上常用 pH试纸测定病人尿液的pH值，更为精确的测定要使用pH计。 人体各种体液的pH值 体液 pH 体液 pH 血清 7.35～7.45 大肠液 8.3～8.4 成人胃液 0.9～1.5 乳 6.6～6.9 婴儿胃液 5.0 泪 7.4 唾液 6.35～6.85 尿 4.8～7.5 胰液 7.5～8.0 脑脊液 7.35～7.45 小肠液 7.6左右     14 例： 分别计算0.1mol·L-1HCl和NaOH水溶液中的pH和pOH值。 解：0.1mol·L-1HCl溶液中[H+]=0.1mol·L-1 pH = -lg[H+]=1.0； pOH = -lg[OH-]=13.0; 15 在0.1mol·L-1的NaOH水溶液中， [OH-]=0.1mol·L-1 pH = -lg[H+]=13.0 pOH=-lg[OH-]=1.0 16 三、酸碱指示剂 2. 常用的酸碱指示剂是一些结构比较复杂的有机弱酸或弱碱，它们在水溶液中能发生不同程度的电离。溶液的pH值改变时，由于指示剂本身结构发生相应的变化而呈现不同的颜色。 1. 定义：酸碱指示剂是一种在不同pH溶液中能发生自身结构变化而显示不同颜色的有机物。 酸色型 碱色型 当解离达到平衡时，则有： KHIn = [H+][In-]/[HIn] 即： [H+] = KHIn [HIn]/ [In-] pH = p KHIn + lg [In-]/[HIn] 3. 机理 弱酸指示剂（以HIn表示）在水溶液中存在下列解离平衡： 18 pH = p KHIn + lg [In-]/[HIn] HIn分子与In- 离子具有不同颜色。由于在一定浓度范围内[In-]和[HIn]与溶液相应的颜色呈线性关系，所以二者之比反映了溶液的颜色，其值若发生变化，溶液的颜色也发生相应的变化。 溶液颜色由两个因素决定，一个是pH，另一个是p KHIn 。对每一种指示剂而言，在一定温度下， p KHIn 是定值，因此指示剂在溶液中呈现的颜色就完全取决于溶液的pH值。 19 4. 指示剂的变色范围 指示剂在溶液中呈现的颜色是分子和离子两种不同颜色的混合色。当溶液pH变化很小的时候，我们用肉眼难以辨别。 只有当[In-]/[HIn]的值在10~1/10范围内，才能观察到指示剂颜色的变化，即溶液的pH值在p KHIn +1~ p KHIn –1。于是此范围叫做指示剂的变色范围。 第二节 离子反应 离子反应：通常将溶液中离子之间，以及离子与原子或分子之间的反应。 　　如果离子之间结合生成沉淀、弱电解质或气体（挥发性物质），或者发生氧化还原反应，使溶液中某种或某些离子浓度降低，就会发生离子反应。 离子反应发生的条件 １.生成沉淀 两溶液能生成沉淀，则离子反应就能进行。 如：Na2SO4溶液与Ba(OH)2溶液混合时，Ba2+与SO42-结合生成难溶的BaSO4沉淀，使溶液中Ba2+和SO42-的浓度显著降低。 Ba2+　+　SO42- ＝ BaSO4↓ 例如：可根据有无不溶于稀硝酸的氯化银白色沉淀生成来检验溶液中有无Ag+或Cl-存在；根据有无不溶于稀盐酸的硫酸钡白色沉淀生成来检验溶液中有无Ba2+或SO42-存在。 由于生成沉淀的反应迅速且现象明显，因此常用于离子的检验。 MgCO3　 Mg2+ ＋CO32- 2NaOH　 　　 2OH - ＋2Na+ ＋ 　 Mg(OH)2 MgCO3 +2OH - 　 Mg(OH)2＋CO3 2- 　　沉淀的转化则是由一种难溶电解质在水中溶解生成的离子与其他离子反应生成另一种难溶电解质，使相应离子浓度降低，促进原沉淀继续溶解并转化为新的沉淀的过程。 2.生成弱电解质 　　常见的弱电解质有：弱酸、弱碱、水等。若两溶液相互结合生成弱电解质，离子反应就能进行。 　　比如，NaOH溶液与盐酸混合时， H+与OH-结合生成难电离的H2O，使溶液中H+和OH-的浓度迅速降低。 H+　+　OH- ＝ H2O 　 NaOH溶液与NH4Cl溶液混合时， NH4+与OH-结合生成弱电解质NH3·H2O。 NH4 +　+ OH- ＝ NH3·H2O 　　CH3COONa溶液与盐酸混合时， H+与CH3COO -结合生成弱电解质CH3COOH。 H+　+ CH3COO－＝ CH3COOH 　　这两个反应就是利用强酸制取弱酸、强碱制取弱碱的原理。 3.生成气体 　　若两溶液相互结合生成气体，离子反应就能进行。 如:Na2CO3溶液与盐酸反应的离子方程式为： 　该反应可用于检验溶液中有无CO32-存在。 CO32-　+　2H+　=　CO2↑　+　H2O NH4Cl溶液与NaOH溶液反应的离子方程式为： NH4 +　+ OH- ＝ NH3·H2O NH3·H2O 　=　NH3↑　+　H2O 当反应物的浓度较大（如用NaOH浓溶液）时，反应生成的NH3·H2O可发生如下反应： NH4 +　+ OH- 　=　NH3↑　+　H2O 总反应为： 实验室常用这一反应检验溶液中有无NH4 +存在。 4.发生氧化还原反应 （1）非原电池、电解池的反应 　　在溶液中，具有氧化性的离子和还原性的离子相遇时,二者能发生氧化还原反应而使离子浓度降低，从而发生了离子反应。如： Zn + Cu2+=Zn2++ Cu Cl2 + 2Br - = Br2 + 2Cl - 2 Fe3+ +Cu =2Fe2++ Cu2+ 2 Fe2+ + Cl2 = 2 Fe3+ + 2Cl - 4H+ + MnO2 + 2Cl- =Mn2+ + Cl 2↑+2H2O (2)原电池、电解池的反应 a、原电池 如 (－) Zn ∣CuSO4∣Cu(＋) 原电池的电极反应及总的离子反应方程式分别是 负极：　　　 　　　　 正极：　　　　　　　　　　 总的离子方程式 ： Zn－2e＝Zn2+ Zn+Cu2+＝Zn2++Cu Cu2++2e＝Cu b、电解池 如电解饱和的食盐水 阳极： 阴极：　　　　　　　　　 总的离子方程式为： 2Cl－－2e－ ＝ Cl2↑ 2H+ + 2e－＝H2↑ 2Cl－ + 2H2O 2OH－ + H2↑ + Cl2↑ 电解 　　如果溶液中存在多种还原性离子并且浓度相同，向其中加入强氧化剂时，有可能是还原性最强的离子首先被氧化。例如，向相同浓度的NaBr与NaI的混合溶液中通入氯气，通常是Ｉ-首先被氧化。 （3）离子反应顺序 　　同样，多种氧化性离子共存并且浓度相同时，向其中加入强还原剂时，有可能是氧化性最强的离子首先被还原。 离子反应能否进行的理论判据 　　在温度、压强一定时，利用△H-T△S判据可以判断离子反应能否自发进行。 　　若室温时，△H-T△S<0的离子反应都能自发进行；若室温时，△H-T△S>0，则该反应不能自发进行。 １.焓变与熵变判据 ④　2Cl- + 2H2O ＝2OH- +Cl2↑ +H2↑ ②　CO32-+2H+　=CO2↑+H2O ③　H++OH-＝H2O ①　Ba2++SO42-＝BaSO4↓ △H-T△S （KJ·mol-1） 所以反应①②③能自发进行，反应④不能自发进行。 离子反应 -56.63<0 -95.29<0 -79.88<0 422.2>0 2.平衡常数判据 　　由于平衡常数K反映了反应趋势的大小，因而可根据平衡常数判断一个离子反应能否自发进行。 　　若离子反应的平衡常数很大，表明反应的趋势很大，当反应物的浓度很小时，就可以满足Q<K的条件，因此正反应很容易进行。 H++ CH３COO - 　　 CH３COOH CO32-+H+　 　 HCO３－ H++OH-　　 H2O H++ HCO３-　　 CO2+H2O K=1/KW=1.0×1014 K=1/Ka2=1.8×1010 K=1/Ka1=2.4×106 K=1/Ka=5.9×104 注：在此，平衡常数的单位省略。 例如： 离子反应的应用 1.用于物质检验与含量测定 　人们常用离子在一定条件下的特征反应来检验一些常见离子。 离子 试剂 现象 离子方程式 　 稀盐酸 产生无色无味气体，通入品红溶液不褪色 CO32-+2H+=CO2↑+H2O CO32- 品红溶液 　 BaCl2溶液 产生白色沉淀，加稀硝酸沉淀溶解 Ba2++ CO32-= BaCO3↓ 　 稀硝酸 BaCO3+2H+= Ba2++CO2↑+H2O SO42- BaCl2溶液 产生白色沉淀，加稀硝酸沉淀不溶解 Ba2++ SO42-= BaSO4↓ 稀硝酸 离子 试剂 现象 离子方程式 Cl- AgNO3溶液 产生白色沉淀，加稀硝酸沉淀不溶解，加浓氨水沉淀溶解 Ag++Cl-=AgCl↓ Br- AgNO3溶液稀硝酸 产生淡黄色沉淀，加稀硝酸沉淀不溶解 Ag++Br-=AgBr↓ I- AgNO3溶液 稀硝酸 产生黄色沉淀，加稀硝酸沉淀不溶解 Ag++I-=AgI↓ 　 氯水 淀粉溶液 淀粉溶液变蓝 2I-+Cl2=I2+2Cl- 离子 试剂 现象 离子方程式 NH4+ NaOH溶液 红色石蕊试纸 加热，产生无色刺激性气味使红色石蕊试纸变蓝的气体 NH4++OH-=NH3↑+ H2O Al3+ NaOH溶液 产生白色胶状沉淀，在过量的NaOH溶液中溶解（不溶于过量氨水） Al3++3OH-= Al(OH)3↓ Fe3+ NaOH溶液 产生红褐色絮状沉淀， Fe3++3OH-= Fe(OH)3↓ KSCN溶液 溶液变成红色 Fe3++SCN-= Fe(SCN)3 离子 试剂 现象 离子方程式 Ag+ HCl或可溶性盐酸盐、稀硝酸 产生白色沉淀,不溶于稀硝酸 Ag++Cl-=AgCl↓ Na+ 焰色反应 黄色 　 K+ 透过钴玻璃为紫色 　 H+ 石蕊试液 红色 　 甲基橙试液 红色 　 锌粒 产生可燃性无色无味气体 Zn+2H+===Zn2++H2↑ 　　离子反应还可以用于测定溶液中相关离子的浓度。　　 　　例如，溶液中SO42-的浓度，可以用Ba2+将其转化为BaSO4沉淀，再称量沉淀的质量求得；强酸溶液中H+的浓度可以用已知准确浓度的强碱溶液滴定的方法获得（这种方法称为酸碱中和滴定法）。 离子方程式书写步骤 Na2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2NaCl “写” 写出反应的正确化学方程式 “拆” 把易溶于水且易电离的物质拆成离子形式； 以Na2SO4溶液与BaCl2溶液的反应为例 强酸、强碱、 大部分可溶性盐 单质，氧化物，气体，难溶物，弱电解质（弱酸、弱碱、水） 等仍用化学式表示。 Ba2＋ ＋ 2Cl－ ＋ 2Na＋ ＋ SO42－ == BaSO4↓ ＋ 2Na＋ ＋ 2Cl－ “删” 删去方程式两边不参加反应的离子，并将方程式化为最简： 遵循质量守恒和电荷守恒 “查” 检查离子方程式两边各元素原子个数和电荷总数是否相等 Ba2＋ ＋ 2Cl－ ＋ 2Na＋ ＋ SO42－ == BaSO4↓ ＋ 2Na＋ ＋ 2Cl－ SO42－+ Ba2+＝BaSO4↓ 微提醒 浓H2SO4不拆，浓HNO3、浓HCl拆 HCO3-、HS-、HSO3-等弱酸的酸式酸根不能拆开写 溶液中铵盐与碱反应 微溶物 加热或浓碱时放出氨气（NH3） 不加热时生成NH3·H2O。 作为反应物 作为生成物 处于溶液状态写离子符号 如澄清石灰水，Ca(OH)2拆成Ca2++2OH- 处于浊液或固态时写化学式 如石灰乳、石灰浆，Ca(OH)2要写化学式 写化学式 师生双边互动 03 请同学们联系所学知识，思考下列问题 不是所有的盐溶液都显中性，有的显酸性，有的显碱性。为什么有的盐溶液会显示出酸性或碱性呢? 课堂小结 04 1．常用的粉碎方法有哪些？ 2．影响物料混合均匀性的因素有哪些？ 3．常用的注射用水的制备流程是什么？ 作业布置 05 写出下列反应的离子方程式 (1)碳酸氢钠与盐酸反应。 (2)醋酸和氢氧化钠反应。 感谢观看 $$