




版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
1Chapter4Acid-BaseEquilibriaThreeissues:溶液理論Acid-BaseTheoryAcid-BaseEquilibria21.Solutions
1.1Concentrationunits
(1)
Molarity(M)
(2)Molality(m)
3(3)Molefraction(X)XA+XB+…=1
4
1-2Colligativepropertiesofnonelectrolytesolutions
Thosesolutionpropertieswhichdependprimarilyontheconcentrationofsoluteparticlesratherthantheirnaturearecalledcolligativeproperties(依數性).Fourphysicalpropertiesofsolutionsarethesameforallnonvolatilesolutes:vaporpressureloweringboilingpointelevationfreezingpointdepressionosmoticpressure
56(1)Vaporpressurelowering
“在一定溫度下,稀溶液的蒸氣壓等與純溶液的蒸氣壓與溶劑摩爾數的乘積。”P=PA0XA=PA0(1-XB)7(2)Boilingpointelevation
ΔTb=T溶液-T溶劑
=Kb
mm:溶液的質量摩爾濃度單位:mol·kg-1,Kb:溶劑的沸點上升常數,單位K·kg·mol-1,是溶質的質量摩爾濃度為1mol·kg-1
時所引起的溶液沸點上升的數值。8(3)FreezingpointdepressionΔTf=Tf溶劑-Tf溶液=Kf
mKf:溶劑的摩爾凝固點下降常數,單位K·kg·mol-1,即m=1mol·kg-1時所引起的溶液凝固點的下降值。例如:Kf(H2O)=1.68K·kg·mol-19例:汽車的散熱冷卻水,冬季加入乙二醇(或甲醇?甘油),可防止結凍,凍裂水箱。求:在1kg水中,加入甘油989g,可使溶液的凝固點下降多少度?(甘油的分子量:MC3H8O3=92g/mol)解:ΔTf=Kf
mKf(H2O)=1.86K·kg·mol-1
m=(989
92)?1kg=10.75mol·kg-1
ΔTf=1.86
10.75=20(K)ΔTf=273-Tf溶液Tf溶液=253K10(4)Osmoticpressure
111213Л=nRT?V=CRTP=nRT?V141-3強電解質溶液互吸理論
問題:電解質溶液“依數性”反常解釋:完全電離,且離子互吸
15強電解質溶液的互吸理論要點:(1)強電解質在水中完全電離,電離度а=100%.(2)(只考慮正負離子靜電作用,不考慮離子的水合,離子溶劑作用)形成“離子氛”每個離子周圍異號離子多于同號離子,凈結果是在每個離子周圍形成球形對稱的“離子氛”,離子氛的電荷在數值上等于中心離子的電荷,符號相反。16
(3)活度:溶液中實際發揮作用的離子濃度,叫有效濃度,或稱活度。
(4)“活度”的根源在于離子間作用力(m、Z越大,作用力越大)用離子強度來衡量
單位:mol/kg17(5)25℃,稀溶液(I
0.01m)1923年,德拜-休克爾的極限公式(Debye–Hückel’slimitinglaw)
18例1:0.1mol·kg-1鹽酸和0.1molkg-1CaCl2溶液等體積混和,計算該溶液的I及aH+。解:mH+=0.05mol·kg-1mca2+=0.05mol·kg-1mcl-=0.15mol·kg-1∴I=1/2∑mizi2=1/2(0.05×12+0.05×22+0.15×12)=0.2mol·kg-1㏒f±(HCl)=-0.509∣1×1∣0.2.1/2=-0.2276f±=0.519=f+=f-∴aH+=f+mH+/m0=0.59×0.05=0.0295,誤差較大。
㏒f±(HCl)=-0.509∣1×1∣0.2.1/2/(1+0.2.1/2)=-0.1573f±=0.70∴aH+=0.70×0.05=0.03519例2:I=1.0×10-4mol·kg-1,計算NaCl溶液,MgSO4溶液的f±。
解:一價離子NaCl㏒f±=-0.059∣1×1∣(1.0×10–4)1/2=-0.00509,f±=0.99二價離子MgSO4㏒f±=-0.059∣2×2∣(1.0×10–4)1/2=-0.02036,f±=0.95三價離子
㏒f±=-0.059∣3×3∣(1.0×10–4)1/2=-0.0458,f±=0.90四價離子
㏒f±=-0.059∣4×4∣(1.0×10–4)1/2=-0.0814,f±=0.83結論:I一定時,Z越小,f越大
1.20例3:分別計算濃度為
1.0×10-2mol·kg-1
,1.0×10-3mol·kg-1和1.0×10-4mol·kg-1NaCl溶液中Na+,Cl-的活度系數及活度。
解:I=Σ0.5miZi2=0.5×0.01×12+0.5×0.01×12=0.01mol·kg-1
logf±=-0.509∣1×1∣×0.01?=-0.0509∴f±=0.89=f+=f-
aNa+=aCl-=0.89×0.01=0.0089同樣可得,m=1.0×10-3mol·kg-1
即I=1.0×10-3mol·kg-1時,f±=0.96m=1.0×10-4mol·kg-1時,I=1.0×10-4mol·kg-1,f±=0.99結果表明,m越稀,I越小,
(I=1.0×10-4mol·kg-1),f
1.212Acid-BaseTheory
2-1ArrheniusDefinitionofAcidsandBasesAcidsarecompoundsthatalltheircationsinaqueoussolutionsareprotons(H+).Eg.HCl,HAc.Basesarecompoundsthatalltheiranionsinaqueoussolutionsarehydroxides(OH-).Eg.NaOH,KOH22Theacid/basestrengthcanbescaledbyionizationextent(α).Ifαofanacidequalsto100%,itiscalledstrongacid,itsionizationiscompletedanditiscalledstrongacid.Ifαofanacidismuchlessthan100%,itsionizationispartialanditiscalledweakacid.
23Theessenceofacidsandbasesreactionistheneutralizationreaction:H++OH-=H2O△rHmo=
-55.84KJ/mol
24Theheatofmixingdilutesaltsolutionsiszero.
Itcaneasilyexplainthattheheatofneutralizationreactionsofallstrongacidsandstrongbasesisequalto-55.84KJ/molandtheheatofneutralizationreactionsofallweakacidsandweakbasesislessthan55.84KJ/mol25Insum,itmaketheaqueoussolutionchemistrysystematicalandtheoretical.However,itlimitedtheconceptofacidsandbasesinaqueoussolutionsanditcannotexplainthesamekindofproblemsinnon-aqueoussolutionornon-solventsystem.262-2Bronsted-LowryDefinitionofAcidsandBasesAcidsarespeciesthatdonateaproton(H+).Basesarespeciesthatacceptaproton.Accordingtothisdefinition,acidandbasehaveconjugatedbaseandacid.Theyareconjugatedacid-basepair.Acid=Base+H+HCl=Cl-+H+NH4+=NH3+H+27CommentsAcid/Basecanbeamolecule,acationandananion.Acidandbasecanbetransformed.Acompoundthatcanactaseitheranacidorabaseiscalledamphiprotic.
Thereisnoconceptofsalts.28TheBronsted-Lowrydefinitionofacidsandbasesdoesnotencompassallchemicalcompoundsthatexhibitacidicandbasicproperties.292-3LewisAcidsandBasesALewisacidisanelectron-pairacceptor.ALewisbaseisanelectron-pairdonor.
30Lewisacid+Lewisbase=Acid-basecomplexEg.H++OH-=H2OH++NH3=NH4+Ag++2NH3=Ag(NH3)2+Cu+4NH3=Cu(NH3)42+BF3+F-=BF4-Al3++6H2O=Al(H2O)63+Ag++Cl-=AgClHCl+NH3=NH4Cl313.Acid-BaseEquilibria——TheProtonTransferinAqueousSolutionKeyissue:Calculationof[H+]323-1Theionproductforwater----KwH2O
H++OH-
rHm=55.84KJ/molKw=[H+][OH-]T
,Kw
33
Kwatdifferenttemperature
Temperature,
CKw01.153
10-15206.87
10-15221.0
10-14251.012
10-14505.31
10-1410054.95
10-14
34acidicsolution:[H+]>[OH-]neutralsolution:[H+]=[OH-]basicsolution:[H+]<[OH-]
ThepHscale:pH=-log[H+]
353-2Weak-acid/baseEquilibria
(1)TheWeak-acid/baseHAc+H2O
H3O++Ac-
rHm=-0.46KJ/molHAc
H++Ac-t0c000tec0-xxxKa=x2/(c0-x)36Ifc0/Ka>400,c0–x
c0,[H+]=
Kac0
=
Ka/c0
Astheinitialacidconcentrationdecreases,thepercentdissociationoftheacidincreases.(DilutionLaw)HAc+H2O
H3O++Ac-Asforweakbase,[OH-]==
Kbc0
37SummaryKa/Kbstandsforthedissociationextentofacid/base,Ka
,thestrengthoftheacid.Sincethe
rHmissmall,Ka/Kbchangeverylittlewiththetemperature.Themainfactorthataffectacid-baseequilibriaisconcentration.CommonIonEffectSaltEffect38Solution:[H+]=1.3
10-3M,
=1.3%[H+]=7.16
10-6M,
=71.6%(needtobecalculatedexactly)[H+]=9.0
10-6M,
=0.009%[H+]=1.9
10-3M,
=1.9%Example1:Calculatethe[H+]and
ofthefollowingsolutions:(a)0.1MHAc(b)1.0
10-5MHAc(c)AddNaAc(s)to0.1MHAc,keeping[NaAc]=0.20M(d)AddNaCl(s)to0.1MHAc,keeping[NaCl]=0.20M39(2)TheDissociationofPolyproticAcidsAcidswithmorethanoneionizableprotonarepolyproticacids.Diproticacid:H2S,H2SO3,H2CO3,H2C2O4Triproticacid:H3PO440H2S
HS-+H+Ka1=1.3
10-7HS-
S2-+H+Ka2=7.1
10-15Ka1>Ka2,Successiveaciddissociationconstantstypicallydifferbyseveralordersofmagnitude.ThisfactsimplifiespHcalculationsinvolvingpolyproticacids,
becausewecanusuallyneglecttheH+comingfromthesubsequentdissociations.41Solution:H2S
HS-+H+t00.100te0.1-x
0.1xxx=[H+]=[HS-]=
Kac0=1.14
10-4MHS-
S2-+H+t01.14
10-401.14
10-4te1.14
10-4-yy1.14
10-4+y
1.14
10-4
1.14
10-4
Ka2=y=7.1
10-15MH2O
H++OH-x+y+[OH-]
x[OH-][OH-]=Kw/x=8.8
10-11MExample2:CalculatethesaturatedH2Saqueoussolution(0.1M).42Conclusion:[H+]=
Ka1c0
433-3.HydrolysisofSaltsWhensaltsdissolveinwater,thepHofthesolutionisaffected.NaCl,NaAc,NH4Cl,NH4Ac,NaHCO344(1)NaAcAc-+H2O
HAc+OH-t0c000tec0-xxxKh=Kb=[HAc][OH-][H+]/[Ac-][H+]=Kw/Ka=5.6
10-10
x=[OH-]=
Khc0=
Kwc0/Kah=[OH-]/c0=
Kw/Kac045Solution:(a)Ac-+H2O
HAc+OH-t00.0100te0.01-x
0.01xxx=[OH-]=
Khc0=
Kwc0/Ka
=2.37
10-6M[H+]=4.23
10-9M,pH=8.37h=[OH-]/c0=0.0237%Example3:CalculatethepHandhofthefollowingsaltsolutions:0.010MNaAc(Ka=1.8
10-5)0.010MNaCN(Ka=4.93
10-10)pH=10.65,h=4.5%結論:Ka越小(酸越弱),[OH-]和h越大。46NaAc[OH-]=
Khc0=
Kwc0/Ka
Na2CO3[OH-]=
Kh1c0=
Kwc0/Ka2
NH4Cl[H+]=
Khc0=
Kwc0/Kb
NH4Ac[H+]=
KwKa/Kb
47(2)NaHCO3NaHCO3(c0)
Na+(c0)+HCO3-(
c0)Twotrends:HCO3-
H++CO32-Ka2=5.6
10-11HCO3-+H2O
OH-+H2CO3Kh2=Kw/Ka1=2.4
10-8[OH-]=[H2CO3]–[CO32-]Kw/[H+]=[H+][HCO3-]/Ka1-Ka2[HCO3-]/[H+][H+]2[HCO3-]/Ka1=Kw+Ka2[HCO3-][H+]2=Ka1(Kw+Ka2[HCO3-])/[HCO3-]
[H+]=
Ka1(Kw+Ka2c0)/c0IfKa2c0>>Kw,[H+]=
Ka1Ka2
48
Solution:(a)[H+]=
Ka1Ka2(b)[H+]=
Ka1Ka2(c)[H+]=
Ka2Ka3=1.66
10-10pH=9.78Example4:CalculatethepHof0.1Msolutions:(a)
NaHCO3(b)
NaH2PO4(c)
Na2HPO449Practice:RankthefollowingsaltsinorderofincreasingpHoftheiraqueoussolutions:(a)
KNO3,K2SO3,K2S,Fe(NO3)2(b)NH4NO3,NaHSO4,NaHCO3,Na2CO3
50(3)Thefactorsthataffectthehydrolysisofsalts:C:h=[OH-]/c0=
Kh/c0c0
,h
T:
rHm>0
T
,Kh
Applications:可通過控制溶液pH來控制水解。
Eg.SnCl2/concentratedHClKCN/KOH51
3-4
BufferSolution(1)Definition,ComponentsandPrinciple
TheCommon–IonEffectAbufferisasolutionofaconjugateacid-basepairinwhichthesecomponentsoccurinsimilarconcentrations.52HAc–Ac-
HAc
H++Ac-t0ca0csteca–x
caxcs+x
csKa=xcs/ca[H+]=x=Kaca/cspH=pKa–lgca/cs
TheHenderson–HasselbalchEquation
53CT=ca+csca/cs[H+]Add0.01molacidTheincreasedpercentof[H+]GivenV=1L,
nT=na+nsca/cs=na/ns[H+]=Kana/ns[H+]’[H+]’=Ka(na+0.01)/(ns-0.01)([H+]’-[H+])/[H+]2mol1:1Ka1.02Ka2%2mol1:100
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業或盈利用途。
- 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 軌道設備轉讓協議書
- 解除執行委托協議書
- 老年護理心理課程設計與實踐
- 進校攜帶手機協議書
- 雇傭合同解約協議書
- 轉運承包服務協議書
- 項目入股投資協議書
- 飲料展柜投放協議書
- 贈與房產抵押協議書
- 魯能足球培訓協議書
- 樹立正確就業觀課件
- 2024年百聯集團有限公司招聘筆試沖刺題(帶答案解析)
- 血氣分析詳解
- ISO TR 15608-2017-中英文版完整
- 家政保潔培訓課件
- 《在馬克思墓前的講話》課件+2023-2024學年統編版高中語文必修下冊
- 安防監控系統維保表格完整
- 第24屆世界奧林匹克數學競賽WMO省級測評五年級試卷【含答案】
- 服飾項目經濟效益分析報告
- 孕前和孕期保健指南版
- 2024Web網站滲透測試報告模板
評論
0/150
提交評論