電解質(zhì)溶液課件

電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液是化學(xué)中至關(guān)重要的概念，在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，例如生物化學(xué)、化學(xué)工程和材料科學(xué)。什么是電解質(zhì)?定義電解質(zhì)是指在水中或其他極性溶劑中能夠解離成離子的物質(zhì)。導(dǎo)電性電解質(zhì)溶液中自由移動(dòng)的離子能夠?qū)щ?，因此電解質(zhì)溶液具有導(dǎo)電性。電解質(zhì)溶液的特點(diǎn)導(dǎo)電性電解質(zhì)溶液能夠?qū)щ?，因?yàn)槿芤褐写嬖诳梢苿?dòng)的離子。電化學(xué)反應(yīng)電解質(zhì)溶液可以參與電化學(xué)反應(yīng)，例如電解和電鍍?；瘜W(xué)性質(zhì)電解質(zhì)溶液的化學(xué)性質(zhì)會(huì)受到溶液中離子的影響。電解質(zhì)溶液的分類1強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中幾乎完全電離的電解質(zhì)。2弱電解質(zhì)在溶液中部分電離的電解質(zhì)。強(qiáng)電解質(zhì)溶液完全電離在溶液中，強(qiáng)電解質(zhì)幾乎完全電離成離子。高電導(dǎo)率由于完全電離，強(qiáng)電解質(zhì)溶液具有很高的電導(dǎo)率。例子常見的強(qiáng)電解質(zhì)包括強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和大部分鹽。弱電解質(zhì)溶液部分電離弱電解質(zhì)在溶液中僅部分電離，形成離子，并保持部分未電離分子。電離平衡電離和結(jié)合過程達(dá)到平衡，溶液中離子濃度保持穩(wěn)定。影響因素溫度、濃度和溶劑性質(zhì)等因素影響弱電解質(zhì)的電離程度。電離平衡1可逆反應(yīng)電解質(zhì)在溶液中電離是一個(gè)可逆反應(yīng)，既有電離過程，也有生成過程2動(dòng)態(tài)平衡當(dāng)電離速率等于生成速率時(shí)，溶液中離子濃度不再改變，達(dá)到平衡狀態(tài)3平衡常數(shù)電離平衡可以用平衡常數(shù)來表示，衡量電解質(zhì)的電離程度電離平衡常數(shù)H+OH-其他電離平衡常數(shù)(Ka)反映了弱電解質(zhì)在溶液中電離程度的大小。Ka越大，電離程度越高。電離平衡計(jì)算1冰浴法利用冰浴來降低反應(yīng)速率，使反應(yīng)體系達(dá)到平衡狀態(tài)2平衡常數(shù)法通過測量平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度，計(jì)算平衡常數(shù)3數(shù)值計(jì)算利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行數(shù)值模擬，求解電離平衡方程離子強(qiáng)度定義溶液中所有離子濃度與其電荷數(shù)平方的乘積的總和的一半公式I=1/2ΣciZi2單位mol/L或mol/dm3活度系數(shù)1理想溶液離子間無相互作用力，活度系數(shù)為1。0.8真實(shí)溶液離子間存在相互作用力，活度系數(shù)小于1。0.5濃度較高離子間相互作用力增強(qiáng)，活度系數(shù)更小。0.1高離子強(qiáng)度溶液中離子濃度高，活度系數(shù)更小。電導(dǎo)率1電解質(zhì)溶液中可移動(dòng)離子導(dǎo)電2電導(dǎo)率測量電解質(zhì)溶液導(dǎo)電能力導(dǎo)電機(jī)理1離子遷移電解質(zhì)溶液中，帶電離子在電場作用下定向移動(dòng)，形成電流。2離子碰撞離子在遷移過程中會(huì)與溶劑分子和其它離子發(fā)生碰撞，導(dǎo)致速度減慢。3電阻率離子碰撞會(huì)導(dǎo)致電阻率增加，降低溶液的導(dǎo)電能力。摩爾電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率是指在無限稀釋條件下，每摩爾電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率。當(dāng)量電導(dǎo)率定義當(dāng)溶液中含有1克當(dāng)量的電解質(zhì)時(shí)，在1厘米的兩個(gè)平行電極之間所測得的電導(dǎo)率符號(hào)Λ單位S·cm2/mol意義反映電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電能力當(dāng)量電導(dǎo)率的測定1溶液制備首先，需要制備一定濃度的電解質(zhì)溶液。2電導(dǎo)率測量使用電導(dǎo)率儀測量溶液的電導(dǎo)率。3當(dāng)量電導(dǎo)率計(jì)算根據(jù)測量的電導(dǎo)率和溶液的濃度，計(jì)算當(dāng)量電導(dǎo)率。電離度1定義表示弱電解質(zhì)在溶液中電離成離子的程度。2公式電離度=電離的分子數(shù)/溶解的分子總數(shù)3影響因素溫度、濃度、溶劑極性4應(yīng)用評(píng)價(jià)弱電解質(zhì)電離程度，預(yù)測溶液性質(zhì)。電離度的計(jì)算定義電離度是指弱電解質(zhì)在溶液中電離成離子的百分比。公式α=(電離后的離子濃度)/(弱電解質(zhì)的總濃度)方法通過測量溶液的電導(dǎo)率或pH值，可以計(jì)算出電離度。弱電解質(zhì)的PH計(jì)算1電離平衡首先要確定弱電解質(zhì)的電離平衡常數(shù)（Ka或Kb）。2冰浴圖利用冰浴圖計(jì)算電離后的氫離子濃度（[H+]）。3pH值最后根據(jù)pH=-log[H+]計(jì)算弱電解質(zhì)溶液的pH值。酸堿反應(yīng)中的電離酸的電離酸在水中電離生成氫離子(H+)和酸根離子。堿的電離堿在水中電離生成金屬離子(M+)和氫氧根離子(OH-)。電離平衡酸堿電離是一個(gè)可逆過程，在一定條件下達(dá)到平衡。中和反應(yīng)1酸堿反應(yīng)酸和堿之間的反應(yīng)2生成鹽和水中和反應(yīng)生成鹽和水3溶液pH值變化反應(yīng)前后溶液的pH值發(fā)生改變酸堿指示劑指示劑本身為弱酸或弱堿，在不同pH值下，其電離狀態(tài)不同，顏色也不同。通過指示劑顏色的變化，可以判斷溶液的酸堿性。不同的指示劑變色范圍不同，選擇合適的指示劑很重要。酸堿緩沖溶液抵抗pH變化緩沖溶液可以抵抗少量酸或堿的加入，保持pH值穩(wěn)定。生命重要性生物體內(nèi)的許多反應(yīng)都需要特定的pH環(huán)境，緩沖溶液保證了這些反應(yīng)順利進(jìn)行。酸堿緩沖區(qū)pH值緩沖作用緩沖溶液具有抵抗外來少量酸或堿加入而使其pH值保持相對(duì)穩(wěn)定的能力。緩沖范圍緩沖溶液的pH值維持在一個(gè)特定的范圍內(nèi)，緩沖范圍取決于緩沖溶液的性質(zhì)和濃度。緩沖液的pH值計(jì)算亨德森-哈塞爾巴赫方程pH=pKa+log([堿]/[酸])pKa值弱酸或弱堿的電離常數(shù)的負(fù)對(duì)數(shù)濃度比緩沖溶液中弱酸或弱堿及其共軛堿或酸的濃度之比溶解度積定義難溶性電解質(zhì)在飽和溶液中，其金屬陽離子濃度和陰離子濃度乘積，稱為該難溶性電解質(zhì)的溶解度積常數(shù)，簡稱溶解度積表達(dá)式對(duì)于難溶性電解質(zhì)AmBn(s)?mAn+(aq)+nBm?(aq)應(yīng)用溶解度積可以用來判斷沉淀是否生成，預(yù)測沉淀的溶解度，以及計(jì)算溶液中金屬離子的濃度沉淀生成條件1離子積大于溶解度積2過飽和溶液中溶質(zhì)濃度超過飽和溶解度3外界條件溫度、壓力、pH等離子強(qiáng)度對(duì)溶解度的影響溶解度增加在某些情況下，增加離子強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致溶解度的增加。這與離子間相互作用有關(guān)，當(dāng)存在其他離子時(shí)，離子會(huì)相互吸引，從而減少了它們與固體之間的相互作用，導(dǎo)致更多的固體溶解。溶解度降低然而，在大多數(shù)情況下，增加離子強(qiáng)度會(huì)導(dǎo)致溶解度的降低。這是因?yàn)槿芤褐性黾拥碾x子會(huì)與溶質(zhì)離子相互作用，減少了溶質(zhì)離子與溶劑之間的相互作用，導(dǎo)致溶解度降低。反向滲透膜分離技術(shù)反向滲透是一種膜分離技術(shù)，利用半透膜將溶液中的溶質(zhì)和溶劑分離。壓力驅(qū)動(dòng)通過施加大于滲透壓的壓力，將水分子從高濃度