大学无机化学幻灯片03

第一节水的解离反应 和溶液的酸碱性,第三章 酸碱反应和沉淀反应,3-1-1酸碱的电离理论,3-1-1 酸碱的电离理论,近代酸碱理论,阿仑尼乌斯酸碱电离理论,3-1-2 水的解离反应和溶液的酸碱性,3-1-2 水的解离反应和溶液的酸碱性,水的解离反应,溶液的酸碱性和pH,1.0×10-7,1.0×10-7,1.0×10-7,c(OH-)/mol·L-1,1.0×10-7,1.0×10-7,1.0×10-7,c(H+)/mol·L-1,碱性,中性,酸性,溶液酸碱性,酸碱指示剂,pH试纸在不同的pH溶液中显不同的颜色,第二节弱电解质的解离反应,3-2 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,弱电解质在水中部分解离, 存在解离平衡,解离平衡,解离常数,例,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,起始浓度 c 平衡浓度 c-c c c,若c/Ki 500, 1-1,3-2-3 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Ki Kw 且浓度不很小, 可忽略水的解离,例,计算0.100mol·L-1氨水溶液中的c(OH-)、pH和氨水的解离度,pH=-lg(7.5×10-12)=11.12,3-2-4多元弱酸的分步解,3-2-4 多元弱酸的分步解离,例,已知常温、常压下H2S的溶解度为0.10mol·L-1， 计算H2S饱和溶液中c(H+)、c(S2-)和H2S的解离度,例,已知常温、常压下H2S的溶解度为 0.10mol·L-1， 计算H2S饱和溶液中c(H+)、c(S2-)和H2S的解离度,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-),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,HOAc H+ + OAc- NaOAc Na+ + OAc-,平衡向左移动,例,在0.10mol·L-1NH3·H2O溶液中, 加入固体NH4Cl,使其浓度为0.10mol·L-1, 计算溶液中c(H+)、NH3·H2O的解离度,x=1.8×10-5,c(OH-)=1.8×10-5 mol·L-1,c(OH-)=1.8×10-5 mol·L-1,未加NH4Cl的0.10mol·L-1NH3·H2O溶液 1.34%,即由于同离子效应，使降低,利用同离子效应, 调节溶液的酸碱性, 可控制弱电解质溶液中有关离子的浓度，进行金属离子的分离和提纯。,上此课内容回顾:,2.4 化学平衡的移动 化学平衡的影响因素：浓度、压力、温度，催化剂。 平衡移动的规律吕·查德里原理 3. 酸碱反应和沉淀反应 3.1水的解离反应和溶液的酸碱性 * 3.2弱电解质的解离反应,解离平衡和解离常数（Ka、Kb）* 解离度和稀释定律 弱酸或弱碱溶液中离子浓度的计算* 多元弱酸（弱碱）的分步解离 解离平衡的移动同离子效应,3-2-6 缓冲溶液,3-2-6 缓冲溶液,NaOAc 抵消H+; HOAc 抵消OH-,例,试计算含0.10mol·L-1HOAc、0.10mol·L-1 NaOAc溶液的pH值。,x=1.8×10-5,c(H+)=1.8×10-5 mol·L-1,例,(2) 在含0.100mol·L-1HOAc、0.100mol·L-1NaOAc溶液中加入HCl, 使c(Cl-) = 0.001mol·L-1，计算溶液的pH值。,HOAc+NaOAc混合溶液能抵抗少量外来酸的作用，而保持溶液pH值不变。,(3) 在含0.100mol·L-1HOAc、0.100mol·L-1NaOAc溶液中加入KOH, 使 c(K+)=0.001mol·L-1，计算溶液的pH值。,HOAc+NaOAc混合溶液能抵抗少量外来碱的作用，而保持溶液pH值不变。,例,(4) 在含0.10mol·L-1HOAc、0.10mol·L-1 NaOAc溶液中加入H2O, 使溶液稀释10倍, 计算溶液的pH值。,HOAc+NaOAc混合溶液能抵抗少量水的稀释作用，而保持溶液pH值不变。,掌握弱电解质的解离度、稀释定律、解离平衡、 同离子效应、缓冲溶液的概念。 重点掌握一元弱酸、一元弱碱解离平衡的计算(包括同离子效应、缓冲溶液pH值的计算)。,本节内容要求,3-3-1 水解反应和水解常数,3-3-1 水解反应和水解常数,1、水解反应, 显碱性,3-3 盐类的水解反应, 显酸性,+,2、水解常数*,水解常数,3-3-2 分步水解,3-3-2 分步水解,多元弱酸盐或多元弱碱盐水解是分步的,如 FeCl3的水解反应式,3-3-3 盐溶液pH的近似计算,3-3-3 盐溶液pH的近似计算*,例,计算0.10mol·L-1NaOAc溶液的pH和水解度,3-3-4影响盐类水解度的因素,3-3-4 影响盐类水解度的因素,1、水解离子的本性,-,Al2S3 +6H2O 2Al(OH)3+ 3H2S,SnCl2 + H2O Sn(OH)Cl+ HCl SbCl3 + H2O SbOCl+ 2HCl Bi(NO3)3 + H2O BiONO3+ 2HNO3,2、盐溶液浓度、温度,一般来说，盐浓度越小，温度越高，盐的水解度越大。,3、盐溶液酸度,降低溶液的pH，可增大阴离子的水解度,升高溶液的pH，可增大阳离子的水解度,3-3-5 盐类水解的抑制和利用,3-3-5 盐类水解的抑制和利用,1、易水解盐溶液的配制,为抑制水解，必须将它们溶解在相应的碱或酸中,易水解盐溶液的配制,易水解盐溶液的配制,易水解盐溶液的配制,+ H2O,H2S + OH-,2、利用盐类水解进行离子的分离和提纯,如 除去溶液中的Fe2+、Fe3+,2. 降低酸度，调节溶液pH=34，促使 Fe3+水解，生成Fe(OH)3,. 加热，促使Fe3+水解，生成Fe(OH)3,本节内容要求,1. 掌握盐类水解的概念。 *2. 掌握一元弱酸盐、 一元弱碱盐溶液 pH值的计算。 3. 熟悉盐类水解的抑制和利用,难溶电解质： 溶解度 0.01g/100gH2O,微溶电解质： 溶解度 0.1g0.01g/100gH2O,易溶电解质： 溶解度 0.1g/100gH2O,3-4 沉淀反应,3-4-1难溶电解质的溶度积和溶解度,3-4-1难溶电解质的溶度积和溶解度,1、溶度积常数,一般难溶物,即: 在一定温度下, 难溶电解质的饱和溶液 中, 各组分离子浓度幂的乘积是一个常数。,溶度积常数,溶度积表达式也适用于难溶弱电解质。,(2),溶解度与溶度积的相互换算,例,对于AB型难溶强电解质,1.不适用于易水解的难溶电解质,只有相同类型、基本不水解的难溶强电 解质，可直接根据溶度积大小来比较溶 解度的大小。,3-4-2沉淀反应,3-4-2 沉淀反应,1、溶度积规则,根据,例,在10mL0.10mol·L-1MgSO4溶液中加入10mL 0.10mol·L-1NH3·H2O,问有无Mg(OH)2沉淀生成？,有Mg(OH)2沉淀生成,例,在10 mL 0.10 mol·L-1 MgSO4溶液中加入10 mL 0.10mol·L-1NH3·H2O,若使Mg(OH)2沉淀溶解, 最少要加入多少摩尔NH4Cl？,使沉淀溶解 c(OH-) 1.1×10-5 mol·L-1,c(NH4Cl)(8.2×10-2-1.1×10-5)mol·L-10.082mol·L-1,平衡浓度/(mol·L-1) 0.050-1.1×10-5 y 1.1×10-5,最少要加入NH4Cl (0.082×0.020)mol=0.0016 mol,上此课内容回顾:,3.3 盐类的水解反应,水解反应和水解常数（Kh）* 分步水解 盐溶液pH的近似计算* 影响盐类水解度的因素 盐类水解的抑制和利用,3.4 沉淀反应,难溶电解质的溶度积和溶解度(Ksp 、S) 沉淀反应：溶度积规则* 影响沉淀反应的因素*,2、影响沉淀反应的因素,s =1.1×10-9mol·L-1 s,沉淀完全的概念 一般当c(离子)10-5mol·L-1,认为沉淀完全。 为使离子沉淀完全, 可利用同离子效应, 加入过量沉淀剂 (一般过量20%50%)。,如 M(OH)n型难溶氢氧化物,例,为除去1.0mol·L-1ZnSO4溶液中的Fe3+, 溶液的pH应控制在什么范围？,pH应控制为： 2.81pH5.7,调节溶液pH, 可进行离子的分离和提纯。,对于M2+形成MS型难溶硫化物,开始沉淀时,沉淀完全时,c(S2-) mol·L-1,c(H+) mol·L-1,3、分步沉淀,为达到分离, 即AgI沉淀完全时AgCl不沉出,即AgCl开始沉淀时AgI已沉淀完全,在含0.20mol·L-1Ni2+、0.30mol·L-1Fe3+ 溶液中加入NaOH溶液使其分离，计算溶 液的pH控制范围。,例,c2(OH-) c1(OH-) , Fe(OH)3先沉淀,沉淀次序：不同类型，须计算开始沉淀所 需沉淀剂的浓度，所需浓度小 的先沉淀。,在含0.20mol·L-1Ni2+、0.30mol·L-1Fe3+ 溶液中加入NaOH溶液使Ni2+与Fe3+分离， 计算溶液的pH控制范围。,例,解: (2) 计算Fe(OH)3沉淀完全时的pH,pH=2.81,为使离子分离, pH应控制在3.156.72之间,3-4-3沉淀的溶解和转化,3-4-3 沉淀的溶解和转化,1、沉淀的溶解,生成弱酸 CaCO3(s) + 2H+ Ca2+ + H2CO3,生成水 Fe(OH)3(s) + 3H+ Fe3+ + 3H2O,PbI2(s) + 2I- PbI42-,2、沉淀的转化,在试剂作用下，由一种难溶电解质转化为另一种难溶电解质的过程。,沉淀转化趋势较大,类型相同的难溶强电解质，一般来说，溶度积大的难溶电解质易转化为溶度积小的难溶电解质。难溶电解质溶度积相差越大, 转化越完全。,又如 锶盐的生产 需先用Na2CO3将SrSO4(不溶于水和一般酸) 转化为SrCO3,3-4-4 沉淀反应的应用,1、制备难溶化合物,2、除去溶液中杂质,3、离子鉴定,4、离子分离,第四节结束,第三章 结束,作业：习题6、12、15、16,