第3章_溶液平衡理论

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1、第三章溶液酸碱平衡理论许多化学反应是在溶液中进行，物质的许多性质是在溶液中呈现。溶液的某些性质取决于溶质，而溶液的另一些性质则与溶质的本性无关，只与溶质的数量（即溶液浓度）有关。因此，有必要对各种类型溶液中的化学平衡或化学反应的特殊规律进行讨论。本章简述稀溶液的通性，重点讨论水溶液中的酸碱平衡、难溶电解质的多相离子平衡、配离子的解离平衡以及这些平衡关系的应用。3.1稀溶液通性由溶质的本性决定，如颜色、导电性、酸碱性等溶液性质与溶质的本性无关，而只与溶质的数量有关，如蒸气压、沸点和凝固点等，故把这一类性质称为稀溶液的通性。3.1.1溶液的蒸气压下降1、蒸气压在一定温度下，当液体的蒸发速率与蒸

2、气的凝结速率相等时，液体与它上方的蒸气达到动态平衡。此时蒸气所具有的压力称为饱和蒸气压(saturatedvaporpressure)，简称蒸气压(vaporpressure)。难挥发物质:在常温下蒸气压较低的物质,如甘油、葡萄糖、食盐等；易挥发物质:在常温下蒸气压较高的物质,如苯、乙醇、碘等。由于蒸发是吸热过程，所以同一物质的蒸气压随温度的升高而增大。2.蒸气压下降在一定温度条件下，溶解有少量难挥发物质（如蔗糖、葡萄糖、甘油等）溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，这种现象称为溶液的蒸气压下降（vaporpressuredrop，Δp）。拉乌尔定律：一定温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气

3、压下降与溶质的物质的量分数成正比，而与溶质的本性无关。3.1.2溶液的沸点升高和凝固点下降一切纯物质都有固定的凝固点和沸点。而溶液的情况较为复杂，由于溶质的加入，使溶液的蒸气压比纯水的低。因此，要使溶液沸腾势必需要更高的温度。同样，只有在更低的温度下才能使物质的液相和固相的蒸气压相等，这种现象称为溶液的沸点升高或凝固点下降溶液的沸点升高和凝固点下降也必然与溶液浓度有关.在生产和科学实验中，溶液的凝固点下降这一性质得到广泛应用。在冬季为防止路面结冰，喷洒氯化钠溶液或抛撒工业盐就是这个道理。3.1.3渗透压半透膜:只允许溶剂分子通过，而不允许溶质分子通过的膜渗透:若用半透膜将溶液和溶剂隔开，溶

4、剂分子将通过半透膜自动扩散到溶液中使溶液稀释的现象。渗透压：当作用于溶液上的压力p达到一定数值时，单位时间内，从两个相反的方向穿过半透膜的溶剂分子数目相等，体系达到平衡状态。此时，在溶液上方施加的额外压力叫做渗透压π。图3-1渗透压示意图非电解质稀溶液的渗透压可用与气体状态方程完全相似的方程式来计算，称范特霍夫方程式，即：或式中，π为溶液的渗透压，c为溶液中溶质的浓度（mol·L-1），T为热力学温度（K）。如果外加在溶液上的压力超过了渗透压，则反而会使浓溶液中的溶剂向稀溶液中扩散，这种现象叫做反渗透.（a）正常渗透系统（b）反渗透系统图3-2反渗透净化水装置示意图p<πp>π3.2酸碱溶

5、液平衡3.2.1酸碱质子理论凡能给出质子（H+）的物质（分子或离子）都是酸（acid）；凡能与质子结合的物质都是碱（base）。简言之，酸是质子的给予体，而碱是质子的接受体。一个酸给出质子后余下的部分自然就是碱，因为它本身就是与质子结合的。这种关系叫做酸碱的共轭关系。HBB-+H+酸碱右边的碱B-是左边酸HB的共轭碱，左边的酸HB是右边碱B-的共轭酸，两者组成一个共轭酸碱对，它们只差一个质子。把仅相差一个质子的一对酸碱称为共轭酸碱对记为HB-B-。酸碱反应的实质是两个共轭酸碱对之间的质子传递，也就是说一切酸碱反应都是质子传递反应。HAc在水中的解离便是HAc-Ac-和H3O+-H2O两个共

6、轭酸碱对之间质子传递的结果。HAc+H2OH3O++Ac-酸1碱2酸2碱1作为溶剂的水分子同时起着碱的作用，否则HAc就无法在水中溶解。质子（H+）在水中不能单独存在，而是以水合质子（H3O+）的状态存在。为了书写方便，将H3O+简写成H+。于是上述反应可以写成如下形式：HAcH++Ac-共轭共轭3.2.2酸碱平衡1.酸碱解离常数酸（或碱）给出（或获得）质子的能力大小可由其解离常数来衡量，酸的解离常数记为Ka，碱的解离常数记为Kb。HAcH++Ac-式中Ka为弱酸HAc的解离常数，[H+]、[Ac-]以及[HAc]分别为平衡时各组分的相对平衡浓度，即组分的平衡浓度与标准浓度co之比，即c/

7、co，其中定义co=1mol·L-1；纯固体物质和水的相对平衡浓度视为1，在平衡常数表达式中不写出。酸和碱既然是共轭的，其相应的解离常数Ka和Kb之间必然有一定的联系。现以共轭酸碱对HAc-Ac-为例来说明它们之间的关系。HAcH++Ac-Ac-+H2OHAc+OH-将Ka和Kb相乘，则所以式中,Kw为水合离子积常数，其值约为10-14（298.15K）。对于任意共轭酸碱对，这一关系式都成立。弱酸（碱）解离能力的强弱除用