第五章 电解质溶液
电解质溶液习题答案
第五章 电解质溶液1. 写出下列分子或离子的共轭碱：H 2O 、H 3O +、H 2CO 3、HCO - 3、NH + 4、NH + 3CH 2COO -、H 2S 、HS -。
写出下列分子或离子的共轭酸：H 2O 、NH 3、HPO 2- 4、NH - 2、[Al(H 2O)5OH]2+、CO 2- 3、NH + 3CH 2COO -。
答：(1)酸H 2O H 3O + H 2CO 3 HCO 3- NH 4+ NH 3+CH 2COO - H 2S HS -共轭碱 OH - H 2O HCO 3- CO 32- NH 3 NH 2CH 2COO - HS - S 2- (2)碱H 2ONH 3HPO 42- NH 2- [Al(H 2O) 5OH] 2+ CO 32-NH 3+CHCOO - 共轭酸 H 3O + NH 4+ H 2PO 4- NH 3 [Al(H 2O) 6] 3+ HCO 3-NH 3+CH 2COOH2. 在溶液导电性试验中，若分别用HAc 和NH 3·H 2O 作电解质溶液，灯泡亮度很差，而两溶液混合则灯泡亮度增强，其原因是什么？答：HAc 和NH 3·H 2O 为弱电解质溶液，解离程度很小；混合后反应形成NH 4Ac 为强电解质，完全解离，导电性增强。
3. 说明：(1) H 3PO 4溶液中存在着哪几种离子?请按各种离子浓度的大小排出顺序。
其中H 3O +浓度是否为 PO 3- 4浓度的3倍？(2) NaHCO 3和NaH 2PO 4均为两性物质，为什么前者的水溶液呈弱碱性而后者的水溶液呈弱酸性？答：(1) 若c (H 3PO 4)=O.10mol·L -1，则溶液中各离子浓度由大到小为：离子 H + H 2PO 4- HPO 42- OH - PO 43- 浓度/mol·L -1 2.4×10-2 2.4×10-2 6.2×10-8 4.2×10-13 5.7×10-19 其中H +浓度并不是PO 43-浓度的3倍。
电解质溶液 ppt课件
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
一、强电解质和弱电解质
二、弱电解质的电离平衡和电离度
三、同离子效应
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一、强电解质和弱电解质
如：25ºC时，0.1 mol•L-1 HAc的 = 1.34%，表示在 该溶液中每10000个HAc中约有134个分子电离成H+和 Ac–1 （CH3COO-）。
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二、同离子效应和盐效应
演
示
HAc
H+ + Ac-1
实 验
Ac-1 + Na+ NaAc
结果分析： [Ac-1] HAc电离平衡 向左移动[H+] ， [HAc] ， HAc 电离度减小，溶液由红变黄。 若向NaAc溶液中加入其它易溶的醋酸 盐，也会得到相同的结果。
（一）强电解质
1.电解质：是其水溶液或在熔融状态下能导电的 化合物。
{ 电解质 强电解质：在水中完全电离，无分子形式存 在。 弱电解质：在水中少部分电离为阴、阳离子，
大部分以分子状态存在。有电离平
衡现象。
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电解质可分为强电解质和弱电解质两 类。在水溶液中能完全解离成离子的
化合物就是强电解质。例如
如碳酸（H2CO3）的电离常数: Ka1=4.3 ╳10-7 ,Ka2= 5.61 ╳10-11
电离常数与弱电解质的本性及温度有关，而与浓度无关。
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（二）电离度
电离度：电离度是指在一定温度下当电离达到平衡时已 电离的弱电解质分子数与电离前分子总数的比 率，用符号表示：
《电解质溶液》PPT课件_OK
氧化数：整数、分数，可能超过化合价的值。
决定电子得失数，如：Fe3O4→ FeO
Fe：+(8/3) → +2 ， (8/3) -2 = 2/3 ， 3×(2/3) = 2
Fe3O4 + 2e- + 2H+ === 3FeO +H2O 氧化数高的状态：氧化态
氧化数低的状态：还原态
6
二、氧化还原反应的概念
解质的溶液的电导，用Λm表示。
Λm
c
在SI制中摩尔电导率的单位是S·m2·mol-1，c的单
位为mol·m-3，而物质的量浓度习惯上常用
mol·dΛmm-3，故：c103
注意：摩尔电导率是指摩尔电荷的电导率；
摩尔浓度是指摩尔物质量；
两者可能不相等。
23
如：浓度为1mol·dm-3的MgCl2水溶液，其正、负 离子（Mg2+，Cl-）所带的电荷均为2mol·dm-3，故
3. 共价化合物中，元素的氧化数等于其电子 偏移个数，电负性大的元素的氧化数为负， 电负性小要氧化数为正。
4. 结构未知的化合物中，某元素的氧化数可 按如下规则求得：中性分子中各元素氧化 数的代数和等于零；复杂离子中各元素氧 化数的代数和等于该离子的电荷数。
5
例：K2MnO4、KMnO4、Cr2O72-、HClO中各原 子的氧化数各为多少？
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κ/(Sm-1)
80 H2SO4
60 KOH
KCl 40
20
MgSO4
CH3COOH
0
5
10
15
c/(moldm-3)
298K 电导率与浓度的关系
强酸、强碱的电 导率较大，其次 是盐类，它们是 强电解质；而弱 电解质， CH3COOH 等为最低。
第五章 电解质溶液 (教师内容)
第五章电解质溶液 (教师内容)第五章 电解质溶液一、学习目的本章将主要介绍酸碱质子理论、一元弱酸(碱)和多元弱酸(碱)的解离平衡及有关计算、缓冲溶液的酸碱性及配制、难溶电解质沉淀溶解平衡等内容。
为第八章配位化合物的学习奠定理论基础，同时也为分析化学的酸碱滴定及药物化学、药物分析等课程打基础。
知识要求1．掌握共轭酸碱对解离平衡常数之间的关系；掌握一元弱酸(碱)、多元弱酸（碱）和两性物质溶液的pH 计算；掌握缓冲溶液的组成、配制及其相关计算；掌握溶度积规则和难溶电解质溶液中各离子浓度的计算。
2．熟悉酸碱质子论的基本理论；熟悉缓冲作用原理；熟悉难溶电解质沉淀溶解平衡的特点。
3．了解活度、活度系数、离子强度的概念；了解缓冲溶液在医药上的应用。
能力要求1．能够熟练应用电解质的解离平衡理论，对一元弱酸（碱）、多元弱酸（碱）、缓冲溶液以及两性物质溶液的pH 进行熟练的计算。
2．能够熟练运用溶度积规则，判断沉淀溶解平衡的方向。
3．学会缓冲溶液的配制和精密试纸的应用。
二、重点串解本章主要介绍了酸碱理论；溶液的酸碱平衡以及各类酸碱溶液pH 的计算；缓冲溶液的概念、缓冲原理、pH 计算以及缓冲液的配制；难溶电解质的沉淀溶解平衡、溶度积常数、溶度积规则及其应用等内容，为学习药物化学、药物分析等后续课程奠定基础。
（一）酸碱理论 1. 酸碱理论2. 溶液的酸碱平衡酸碱电离理论：电离时所产生的阳离子全部是 H +的化合物是酸；电离时所产生的阴离子全部是OH −的化合物是碱。
酸碱质子理论：凡能给出质子的物质是酸；凡能接受质子的物质是碱。
分类（二）缓冲溶液缓冲溶液：能够抵抗外加少量强酸、强碱或稀释，而保持溶液pH 基本不变的作用称为缓冲作用，具有缓冲作用的溶液称为缓冲溶液。
酸碱溶液pH的计算两性物质：c /K a ´≥20，c ∙K a ≥20 K w 时, 3a a[H O ]K 'K +=⋅一元弱碱：c b ∙K b ≥20K w ，c b /K b ≥500时， b b [OH ]c K -=⋅多元弱酸：c a ∙K a1≥20K w 且c a /K a1≥500时， 3a a1[H O ]c K +=⋅多元弱碱：c b ∙K b1≥20K w 且c b /K b1≥500时， b b1[OH ]c K -=⋅一元弱酸：c a ∙K a ≥20K w ，c a /K a ≥500时， 3a a [H O ]c K +=⋅水的质子自递平衡平衡常数 K w = [H 3O +] [OH –]常温时，K w= 1.0×10−14活度和活度系数 离子强度：反映离子间相互作用力的强弱强电解质溶液 (0<1)a c =⋅≤γγ弱酸(弱碱)的解离平衡平衡常数 K a （K b ） K a （K b ）表示弱酸（弱碱）解离程度越大，其弱酸（弱碱）的强度就越强。
05章_电解质溶液
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2020/7/26
电导测定的应用-电导滴定
用NaOH标准溶液滴定HCl 用NaOH标准溶液滴定HAc
终点前:Λm∞(H+)>Λm∞(Na+),κ↓ 终点后:离子数目增加, κ↑
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Λm∞(NaAc)>Λm∞(HAc), κ↑ 离子数目增加, κ↑
Λm:电解质的摩尔电导率(部分电离，若解离度小，
离子间作用可忽略)
m m
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2020/7/26
例题
298K时0.1mol/dm-3 HAc溶液的摩尔电导率为5.2×10-4 S·m2·mol-1，则其电离度α=?，已知H+及Ac-的Λm∞分别为 349.8×10-4 和40.9×10-4 S·m2·mol-1。
Cl-离子迁移速率:v-，所迁移的电量为 Q-
t+＝Q+/Q= v+ /(v++v-); t-＝v-/(v++v-); t++ t- ＝1
迁移数与离子本性(离子半径、电荷)、共存离子本性、 溶剂性质、温度、浓度等因素有关。但与外加电压无 关。
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2020/7/26
离子的电迁移率(离子淌度)
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2020/7/26
摩尔电导率(Λm)与浓度(c)的关系
由于溶液中导电 物质的量固定为1mol， 所以当浓度降低时， 离子之间相互作用减 弱，离子迁移速率加 快，摩尔电导率升高。
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2020/7/26
强电解质的Λm与c的关系
电解质溶液课件
电导的定义与测量
总结词
电导是衡量电解质溶液导电能力的物理量，其测量方法包括 电导率仪直接测量和电导池法。
详细描述
电导是电解质溶液导电能力的量度，定义为单位时间内通过 电导池的两个电极之间的电流与电位差的比值。电导率则是 指电解质溶液的电导值与其截面积和长度之比。
电导率与电导的关联
详细描述
在工业上，电导可用于监测和控制电解、电镀等工业过程，保证产品质量和节约能源。在环保领域， 电导可用于水质监测，评估水体的污染程度。在医疗领域，电导可用于研究生物体的生理和病理状态 ，如监测病人电解质平衡和肾功能等。
PART 05
电极过程动力学
REPORTING
电极过程动力学基础
定义
电极过程动力学是研究电极反应 速度以及影响电极反应速度因素
电解质溶液的性质
总结词
电解质溶液的性质主要包括导电性、离子反应和渗透压等。
详细描述
导电性是电解质溶液最基本的性质，其导电能力与电解质的种类、浓度和温度等因素有关。离子反应是电解质溶 液中的离子之间相互作用的过程，涉及到离子之间的结合、交换和分离等。渗透压是指电解质溶液对于半透膜的 压强，与电解质的种类和浓度有关，对于维持细胞内外平衡具有重要意义。
解离平衡常数（Ka或Kb）是描述解离平衡的重要参数，其值越大，解离程度越大。
解离常数
解离常数是平衡常数的一种，表 示电解质在水中解离成离子的平
衡状态。
解离常数的大小取决于电解质的 性质和温度，是判断电解质强弱
的重要依据。
解离常数的应用广泛，可以用于 计算电解质的浓度、比较不同浓
度电解质溶液的解离程度等。
温度对电极反应速率的影响比较复杂。一 般来说，温度越高，电极反应速率越快， 但也有例外情况。
第五章电解质溶液
第五章电解质溶液5.1本章学习要求1．了解电解质溶液的导电机理，掌握Faraday 电解定律。
2．掌握电导、电导率、摩尔电导率的基本概念、计算公式及测定方法。
3．掌握离子独立移动定律及其应用。
4．了解离子迁移数的概念及其测定原理。
5．掌握强电解质的离子平均活度系数的意义及计算。
5.2内容概要5.2.1离子的电迁移1. 电解质溶液导电机理在外电源电场的作用下，电解质溶液 (electrolyte solution) 中的正负离子分别向两个电极移动，迁移到电极附近的离子分别在两个电极上进行氧化或还原作用。
因此，正负离子分别向两个电极迁移以及电极反应这两个过程缺一不可。
2.Faraday 定律 ( Faraday′s law )数学表达式为：q = n∣Z∣F式中n 为电极上发生反应的物质的量 (mol) ，q 为通过的电量 (C) ，∣ Z∣为离子的电荷数的绝对值，F 为Faraday 常数，通常取值为F ·mol。
1 = 96485C电极上所通过的电量一般从电解过程中电极上析出或溶解的物质的量来精确推算，所用装置称为电量计或库仑计。
常用的有铜电量计、银电量计和气体电量计等。
3. 离子的电迁移 (ionic electromigration )（1）离子淌度（又称离子迁移率，ionic mobility ）当电场稳定时，离子的迁移速率( υ与电势梯度 E l)呈正比，即υ=U E l ) (d /d · d /d式中 U 称为离子淌度，其物理意义是电势梯度为单位数值时的离子迁移速率，单位是 m · V · s 。
（2）离子迁移数 (transference number of ion)因为正、负离子移动的速率不同，所带电荷不等，所以每种离子迁移的电量不同，正、负离子共同承担导电的任务。
电解质溶液中各种离子迁移电量的百分数称为离子迁移数，用 t 表示，即t其中 q 为某种离子传输的电量，q 为通过溶液的总电量。
电解质溶液课件
欢迎来到本节课程，今天我们将会深入学习有关电解质溶液的基础知识，从 而更好地理解这一科学领域。
什么是电解质溶液
1
定义
电解质溶液是指在水中能够导电的溶液，其中电解质通过在水中能够完全离解分为强电解质、弱电解质和不完全电离电解质。
3
性质
电解质溶液具有比非电解质溶液更加复杂的物理化学性质，如比热、密度和折射率等。
电解质在应用于医疗保健、 能源和化工领域时，表现出 不同的化学和物理性质。
电解质溶液的实验 方法
通过电导率测量、浓度计算 和化学反应等实验方法，可 以更好地观察和学习电解质 溶液的性质。
通过多种不同的布局方式， 可以使演示课程内容更具吸 引力和趣味性。
许多日常消费品，如清洁剂、口腔漱口液 和浴室用品等，也都含有电解质溶液成分。
总结和要点
电解质溶液的基础 知识
电解质溶液是指能导电的溶 液，其中的电解质以离子的 形式存在。
电解质溶液具有一些独特的 物理化学性质，如电导率、 密度和比热等。
电解质溶液的多重 分类
电解质可以按照离子浓度、 电荷、半径和完全离解部分 等因素进行分类。
电解质溶液的浓度计算
摩尔浓度
摩尔浓度是指溶液中溶质摩尔数与溶液体积 的比值，通常用mol/L来表示。
体积浓度
体积浓度是指溶液中溶质体积与溶液总体积 的比值，通常用mL/L或mL/mL来表示。
质量浓度
质量浓度是指溶液中溶质质量与溶液体积的 比值，通常用g/L或mg/mL来表示。
百分浓度
百分浓度是指溶液中溶质质量与溶液总质量 的比值，通常用%来表示。
电解质溶液的应用
1 医疗保健
2 能源领域
许多医用溶液都是电解质溶液，如盐水和 葡萄糖溶液等，可以帮助人体保持水分和 电解质的平衡。
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● 反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸 和碱的方向进行。 ● 对于某些物种，是酸是碱取决于参与的具体反应。
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酸碱反应的类型
● 酸和碱的解离反应
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● 酸和碱的中和反应
H+
H 3O (aq) OH (aq) H 2O(l) H 2O(l)
可看到, 质子理论中的酸碱强度是相对的, 有前提条件的,
平常说的强酸强碱或弱酸弱碱是以H2O为溶剂而言。
该理论的局 限是什么？
一定要有质子的转移。
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Question 2
用拉平效应概念讨论水溶液中的碱 2 O2－, ClO , NO CO 3 , 4 3 (1) 哪些碱性太强以致无法用实验研究？ (2) 哪些碱性太弱以致无法用实验研究？ (3) 哪些可直接测定其强度？
HCl + HAc
H2Ac+ + Cl-
pKaө=8.8
H2SO4 +HAc H2Ac+ + HSO4
pKaө=8.2
pKaө=9.4 pKaө=5.8
HNO3 +HAc
H2Ac+ + NO3-
HClO4 +HAc H2Ac+ + ClO4
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5.1.1 Arrenius 酸碱理论 Arrhenius acid-base concept
★ 酸(acid)指在水中电离出的阳离子全部为H+ H2SO4 = HSO4 + H+ ★ 碱(base)指在水中电离出的阴离子全部为OH-
NaOH = Na+ + OH★ 中和反应的实质 H+ + OH- = H2O
1. 定义
路 易 斯 酸 ( Lewis acid) 是 指 能 作 为 电 子 对 接 受 体 (Electron pair acceptor)的原子、分子或离子;
路 易 斯 碱 ( Lewis base) 则 指能 作 为 电子 对 给 予体 (Electron pair donor)的原子、分子或离子； 酸碱反应是电子对接受体与电子对给予体之间形成 配位共价键的反应。 2+
气相中 溶剂中 HF(g) + H2O(l) →H3O+(aq) + F–(aq)
+ HF(aq) + NH3(aq) → NH4 (aq) + F– (aq)
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酸 碱 HB B- + H+ 分子酸: HAc Ac- + H+ H2CO3 HCO3- + H+ HCl Cl- + H+ H2O OH- + H+ 阳离子酸: NH4+ NH3 + H+ [Al(H2O)6]3+ [Al(H2O)5OH]2+ + H+
hydronium ion 由于质子对负离子和极性共价分子负端极强的吸引
力，因而在任何溶剂中都不可能以“裸质子”形式存在 。水合高氯酸HClO4· 2O晶体结构测定结果证实, 其中 H 的H+以H3O+ 形式存在。H3O+是NH3 的等电子体。另一 个被确定了结构的物种是固体水合物 HBr· 2O中的 4H H9O4+。普遍的看法是, 水溶液中水合氢离子的形式随 116 条件变化而不同。
(a) 前者, 中心离子电荷高, 对O的极化能力大, H＋易解离；
(b) 前者, 中心离子半径小, 对O的极化能力大, H＋易解离；
(c) 前者, 中心离子半径小, 对O的极化能力大, H＋易解离； (d) 、 (e)、 (f) 均为后者，非羟基氧原子多。
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酸碱反应的实质
两个共轭酸碱对之间的质子传递
显然这几种酸在冰HAc中都为弱酸, 且有强弱之分, 冰HAc就是HCl, H2SO4,HNO3, HClO4的示差溶剂(分辨试剂), 对它们产生示差效应(分辩效应)。
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若以液氨NH3(L)为溶剂, 其接受H+的能力比H2O强,即使是
HAc在液氨中也能完全电离, 使其为强酸。
HAc + NH3(L) NH4+ + Ac因此, 液氨是HAc, HCl, H2SO4, HNO3等的拉平溶剂。
★ 水溶液中电解质部分电离
已电离的溶质粒子数 100 % 原有溶质的粒子数
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Svante August Arrhenius 瑞典化学家
★ 该理论仅局限于水溶液中, 并且对水介质中质子的状态,行 为问题没有解决。
★ 由于离子与极性水分子之间有明显的静电作用, 离子都是 水化的。 对于H+, 其有很强的正电场, 与H2O的静电作用 更强, 水化程度更大。 因此认为酸是在水中离解出”自由” 质子是不恰当的。
o
H
pm 110 O
o
H
100 -120
pm O 110
116o 105o
H pm 259
H o
OH2
250pm
H2 O
H
259pm
H
H2 O
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水溶液中H+以何种形式存在？
H++ H 2O→H3O+, DH q= -761.5 kJ.mol-1 此时c（H+）≈10-130 mol · -3，若 dm 要在 l mol · -1 H+ 的水溶液中找到一 L 个未水合的H+ ，则体积要大到可容纳 1070个地球。
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酸 阴离子酸: HCO3H2PO4-
碱
CO3- + H+ HPO42- + H+
HCl + H2O 酸1 碱2
H3O+ + Cl酸2 碱1
共轭酸碱对
酸1与碱1～HCl－Cl-
酸2与碱2～H3O+ － H2O
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OH (aq)
NH 3 (aq)
H+
[Cu(H2O)4 ]2+
+ H 2O(l) == H 3O + (aq) + [Cu(OH)(H2O)3 ]+ (aq)
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拉平效应
对一个酸, 给出质子的能力与其本性有关, 还应与其作
用的碱的接受质子的能力有关。
一般说水溶液中的酸是以溶剂为质子接受体－碱。 对于HCl, H2SO4,HNO3, HClO4等, 它们的本质是不同的, 但都属于强酸, 这意味着介质水是比较强的质子接受体，使 这些酸在水介质中能几乎百分之百地给出H+，区分不出强弱 差别。 因此说，溶剂水把这些酸的强弱拉平了，即溶剂水对它们
H2O + H2O H3O+ + OH
酸1
碱2
酸2
碱1
可见H2O为两性物质
液氨NH3也为两性物质：
NH3 + NH3
酸1 碱2
NH4+ + NH2酸2 碱1
共轭酸碱对：CH3NH3+— CH3NH2， NONH2 — NONH3+， HCNO —CNO-， ClNH2 —ClNH3+
第三列 [Fe(OH2)6]3+ [Cu(NH3)4]2+ H3O+ F3BNH3 [AlCl4]– [SiF6]2– HCO3– (CH3)2COI2 配合物)
(路易斯酸 +
2. 路易斯酸的分类
★ 配位化合物中的金属阳离子，例如[Fe(H2O)6]3+和
[Cu(NH3)4]2+中的Fe3+离子和Cu2+离子。
在水溶液中或熔融状态下能导电的物质称为电解 质，不能导电的物质称为非电解质.根据水溶液中导电 能力的强弱可分为强电解质(strong electrolyte) 和弱电解质(weak electrolytro) 强电解质： 弱电解质： 酸、碱、等无机化合物。
其中强酸、强碱和典型的盐
弱酸、弱碱和某些盐。有机化合物 中的羧酸、酚和胺等
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5.1.2 Brǒnsted酸碱质子理论 Brǒnsted’s proton theory of acid-base
酸:为给出质子的分子或离子, 即酸为质子的给予体
(proton doner);
碱:为接受质子的分子或离子, 即碱为质子的接受体
(proton aceptor)。 给出质子的倾向越强, 酸性越强; 接受质子的倾向越强, 碱性越强。
2+ NH3 Cu2+ + 4 [NH3] NH3 Cu NH3
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Solution
(1) 在水中，O2－的碱性太强以致无法用实验研究;
(2) 在水中， 4和 NO 的碱性太弱以致无法用实验 ClO 3 研究；
CO 3 (3) 在水中， 2可直接测定其强度。
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5.1.3 酸碱电子理论(Lewis酸碱理论) The lewis acid-base model
产生了拉平效应，水是这些酸的拉平溶剂。
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对于HCl和HAc，它们的酸强度有差别，也即
水不能把HCl和HAc的强度拉平，
则水为HCl和HAc的示差溶剂(分辨试剂)，对它 们产生示差效应(分辩效应)。