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时间:2019-07-09
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1、第8章酸碱电离平衡8-1弱酸和弱碱的解离平衡8-1-1一元弱酸、弱碱的解离平衡1解离平衡常数醋酸CH3COOH(经常简写做HAc)溶液中存在着平衡:或:HAc+H2OH3O++Ac-HAcH++Ac-其平衡常数表达式可写成:式中Ka是酸式解离平衡常数,[H+]、[Ac-]和[HAc]分别表示H+、Ac-和HAc的平衡浓度。Ө若用c0表示醋酸溶液的起始浓度,则有:ӨӨ当电离平衡常数K很小,酸的起始浓度c0较大时,则有c0≫[H+],于是上式可简化成:适用条件:c0>400KaӨ;一元弱酸体系。Ө所以:Ө作为弱碱,氨水也发生部
2、分解离,存在下列平衡:其解离平衡常数可表示为:式中KbӨ是弱碱的解离平衡常数,c0表示碱的起始浓度,[OH-]代表平衡时体系中OH-的浓度。NH3·H2ONH4++OH-KbӨ当c0>400KbӨ时,有ӨKaӨ,KbӨ值越大,表示弱酸、弱碱解离出离子的趋势越大。一般把KaӨ小于10-2的酸称为弱酸。一元弱酸一元弱碱HClO2.9×10–8(CH3)2NH5.9×10–4HF6.3×10–4C6H5NH24.0×10–10HNO27.2×10–4C5H5N1.5×10–9KaӨKbӨKaӨ,KbӨ与温度有关。但由于弱电解质解
3、离过程的热效应不大,所以温度变化对二者影响较小。2解离度弱酸、弱碱在溶液中解离的程度可以用解离度a表示,HAc的解离度a表示平衡时已经电离的醋酸的浓度与醋酸起始浓度之比,即:NH3·H2O的解离度为:ӨӨӨ例:a)计算0.10mol·dm–3HAc溶液的[H+]和解离度;b)计算1.0×10–3mol·dm–3NH3·H2O的[OH-]和解离度。已知HAc的KaӨ=1.8×10–5,NH3·H2O的KbӨ=1.8×10–5平衡常数KaӨ和KbӨ不随浓度变化,但作为转化百分数的解离度a,却随起始浓度的变化而变化。起始浓度c0
4、越小,解离度a值越大。解离度a经常用百分数表示。其中x表示平衡时已解离的HAc的浓度各物质的平衡相对浓度0.10-xxx各物质的起始相对浓度0.1000即c0>400KaӨ,有0.10-x≈0.10,可以近似计算:解:a)反应方程式HAcH++Ac-平衡常数的表达式为Ө由于a)中Ө故[H+]=1.34×10–3mol·dm–3电离度若不采用近似计算,而将平衡常数的值代入其表达式中,则有:ӨӨ解一元二次方程得x=1.33×10–3即[H+]=1.33×10–3mol·dm–3解离度各物质的起始相对浓度1.0×10–300各物
5、质的平衡相对浓度1.0×10–3-yyy其中y表示平衡时已解离的NH3·H2O的浓度b)反应方程式NH3·H2ONH4++OH-不能近似计算,将c0=1.0×10–3mol·dm–3和KbӨ=1.8×10–5代入平衡常数表示式中:解一元二次方程得[OH-]=1.25×10–4mol·dm–3解离度ӨӨ若用近似计算:与前面计算结果比较,计算误差较大。Ө3同离子效应若在HAc溶液中加入一些NaAc,NaAc在溶液中完全解离,于是溶液中Ac-离子浓度增加很多,使醋酸的解离平衡左移,从而降低HAc的电离度。例:如果在0.10mol
6、·dm–3的HAc溶液中加入固体NaAc,使NaAc的浓度达0.20mol·dm–3,求该HAc溶液的[H+]和解离度a。起始浓度0.1000平衡浓度0.10-xx0.20+x解:HAcH++Ac-将各平衡浓度代入平衡常数表达式:由于c0/KbӨ≫400,同时可认为0.20+x≈0.20,0.10-x≈0.10。故平衡常数表达式变为:ӨӨӨ即[H+]=9.0×10–6mol·dm–3解离度与前面计算结果α=1.33%相比,加入强电解质后,解离度α缩小了149倍。上述计算结果说明:在弱电解质的溶液中,加入与其具有共同离子的强
7、电解质,使弱电解质的解离平衡左移,从而降低弱电解质的解离度。这种影响叫做同离子效应。8-1-2水的解离平衡和溶液的pH1水的离子积常数平衡常数表达式KӨ=[H+][OH-],称其为水的离子积常数,经常用KwӨ表示。常温下KwӨ=1.0×10–14。KwӨ与反应的ΔrGmӨ有关系,由KwӨ可求得上述反应的ΔrGmӨ值。H2O+H2OH3O++OH-或H2OH++OH-2溶液的pHpH=-lg[H+]pOH=-lg[OH-]因为常温下:KwӨ=[H+][OH-]=1.0×10–14故常温下有:pH+pOH=14但当某温度下,水
8、的离子积常数KwӨ不等于1.0×10–14,pKwӨ不等于14时,中性溶液中pH=pOH,但都不等于7。pH=pOH是中性溶液的根本标志。3酸碱指示剂借助于颜色的改变来指示溶液pH的物质叫做酸碱指示剂。酸碱指示剂通常是一种复杂的有机物,并且都是弱酸或弱碱。酸分子HIn显红色,酸根离子In-显黄色,当[H
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