强电解质的平均离子活度和平均离子活度系数.ppt

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1、§7.4.电解质溶液的活度、活度因子及德拜-休克尔极限公式平均离子活度和平均离子活度因子离子强度德拜-休克尔极限公式§7.4电解质溶液的活度、活度因子及德拜-休克尔极限公式1.平均离子活度和平均离子活度因子设有电解质C+A-全部解离：C+A-+Cz++-Az-则整体的化学势为：(1)而：(2)将(2)代入(1)，有：因a+、a-无法直接测定，只能测定平均活度a有：定义：离子活度系数的定义：定义：有：有：(可查表，例表7.4.1,p16)之所以引出离子平均活度与离子平均活度系数，是因为它们可以实验测定，而且还可以从理论上进行计算，进而可进行有关电化学

2、的计算。P315页表中列出了常见的一些电解质在水溶液中的离子平均活度系数。由电解质的浓度b及电解质的γ±→a，a±→进行电化学有关计算。例：试利用表7.4.1数据计算25℃时0.1molkg-1H2SO4水溶液中b、a、及a解：查表7.4.1，得25℃，0.1molkg-1H2SO4的＝0.265一般1:1型电解质b=b，2:1型以上电解质则没有该关系。2.离子强度从表7.4.1中我们可以看出以下两点规律：⑴电解质的平均离子活度系数γ±与浓度有关，在稀溶液范围内，γ±随浓度降低而增大；⑵在稀溶液范围内，对于相同价型的电解质，当它们浓度相同时，γ±近乎相等；不同价

3、型的电解质，即使浓度相同，γ±也不相同；高价型电解质γ±较小。b=0.005mol·kg-1CaCl2γ±=0.783BaCl2γ±=0.77NaClγ±=0.929CuSO4γ±=0.53相同价型不同价型在稀溶液中，浓度与价型是影响γ±的主要因素。为什么会有如上的规律呢？原来在电解质溶液中有一个离子强度的物理量制约着离子的平均活度系数。溶液的离子强度I：溶液中每种离子的质量摩尔浓度bB与该离子电荷数zB的平方乘积之和的一半。离子强度的定义：bB溶液中B种离子的质量摩尔浓度；ZB溶液中B种离子的离子电荷数例7.4.2试分别求出下列各溶液的离子强度I和质量摩尔浓度b间的

4、关系。(1)KCl溶液，(2)MgCl2溶液，(3)FeCl3溶液，(4)ZnSO4溶液，(5)Al2(SO4)3溶液解：(1)对于KCl，(2)对于MgCl2，(3)对于FeCl3，例7.4.3同时含0.1mol·kg-1的KCl和0.01mol·kg-1的BaCl2的水溶液，其离子强度为多少？解：溶液中共有三种离子：钾离子b(K+)=0.1mol·kg-1，z(K+)=1钡离子b(Ba2+)=0.01mol·kg-1，z(Ba2+)=2氯离子b(Cl-)=[b(K+)+2b(Ba2+)]mol·kg-1，z(Cl-)=-13.德拜-许克尔(Debye-Hückel)公

5、式1923年，Debye-Hückel提出了他们的强电解质理论，该理论的几点假设为：强电解质在溶液中全部解离；离子间的相互作用主要是库仑力；每一个离子都处在异号电荷所形成的离子氛的包围中。(1)离子氛离子氛的特点：1)正离子周围，负离子出现机会多，反之亦然，但溶液整体为电中性；2)每个离子既是中心离子，又是离子氛中一员；3)从统计平均看，离子氛是球形对称的；4)离子氛不固定，是瞬息万变的。++－++++++－－－－－－－离子氛示意图：(2)D-H公式稀溶液中单个离子的活度系数公式:平均离子活度系数公式:在298.15K水溶液中：A=0.509(mol-1.kg)1/

6、2D-H公式的实验验证：图7.4.1(p19)，由图可知：1)D-H公式只适用于强电解质的稀溶液；2)不同价型电解质，(低价型)>(高价型)；3)相同价型电解质，只与I有关，与离子性质无关例7.4.4试用德拜-休克尔极限公式计算25℃时，b=0.005mol·kg-1ZnCl2水溶液中，ZnCl2平均离子活度因子γ±。解：溶液中有两种离子，b(Zn2+)=0.005mol·kg-1，z(Zn2+)=2，b(Cl-)=2b=0.01mol·kg-1，z(Cl-)=-1在298.15K水溶液中：A=0.509(mol-1.kg)1/2根据德拜-休克尔极限公式，得：

7、这样利用德拜—休克尔公式，我们便可从理论上计算稀溶液中电解质的平均离子活度系数，至于γ±的实验测定，后面将讨论。习题：P3567.11