普通化學第二版課件 教學課件 ppt 作者 陳東旭 吳衛(wèi)東 主編 胡莉蓉 副主編6第六章電解質(zhì)溶液

1、普通化學,化學工業(yè)出版社,課件制作：湖南化工職業(yè)技術(shù)學院 胡莉蓉,第六章 電解質(zhì)溶液,學習目標：1.理解和掌握強弱電解質(zhì)概念；2.掌握弱電解質(zhì)的電離平衡、溶液的酸堿性和 pH值；3.正確書寫離子方程式。4.了解鹽類的水解；5.了解氧化還原反應(yīng)和電化學的聯(lián)系；6.理解原電池與電解池的原理及應(yīng)用。,學習內(nèi)容,第一節(jié) 強電解質(zhì)與弱電解質(zhì),第二節(jié) 水的電離和溶液的pH值,第三節(jié) 離子反應(yīng)和離子方程式,第四節(jié) 鹽類的水解,第

2、五節(jié) 氧化還原反應(yīng)和電化學基礎(chǔ),第一節(jié) 強電解質(zhì)與弱電解質(zhì),電解質(zhì)：,凡是在水溶液中或熔融狀態(tài)下，能導電的化合物。,非電解質(zhì)：,凡是在水溶液中或熔融狀態(tài)下，都不能導電的化合物。,本質(zhì)：凡是在水溶液中或熔融狀態(tài)下，本身能電離出離子。,本質(zhì)：在水溶液中或熔融狀態(tài)下，本身不能電離出離子。,舉例：蔗糖、酒精、甘油等有機物,舉例：酸、堿、鹽,電解質(zhì)：,強電解質(zhì)：,弱電解質(zhì)：,在水溶液中能完全電離成離子,表示：,,在水溶液中只能部分電離,弱堿,

3、強堿,強酸,大多數(shù)的鹽,表示：,弱酸,H2O H+ + OH-,水,,一、 強弱電解質(zhì),二、弱電解質(zhì)的電離平衡,在一定條件下，當電解質(zhì)分子電離成離子的速率等于離子結(jié)合成分子的速率時，未電離的分子和離子間就建立起的動態(tài)平衡。,（一）電離平衡,（二）電離常數(shù),達到電離平衡時，離子濃度的乘積與未電離的分子濃度之比 是個常數(shù)，稱為電離平衡常數(shù)。,表示：弱酸Ka、弱堿Kb,醋酸,氨水,電離平衡常數(shù)的意義：表明弱電解質(zhì)的電離能力

4、,對同類型、同濃度的弱電解質(zhì)而言，電離常數(shù)愈大，說明電離達到平衡時，溶液中離子的濃度愈大，弱電解質(zhì)的電離能力愈強；反之，電離常數(shù)愈小，表示其電離能力愈弱。,注意：電離常數(shù)不隨濃度而改變，隨溫度變化不顯著，在常溫下，研究電離平衡，可不考慮溫度對Ki的影響。,第二節(jié) 水的電離和溶液的pH值,一、水的離子積常數(shù),實驗測得：295K時，1LH2O中解離部分為1×10-7mol，故,Kw = [H+][OH-] = 1.0×

5、10—14,Kw：水的離子積常數(shù)(離子積)，表明溫度一定時，純水中[H+]與[OH-]之積為一常數(shù)。,注意：水的離子積會隨溫度的變化而變化，但在室溫附近變化很小，一般都以Kw=l×10-14進行計算。,二、溶液的酸堿性和pH值,Kw = [H+][OH-] = 1.0×10—14,水的離子積常數(shù)也適用于較稀的水溶液，它反映了水溶液中H+與OH-濃度之間相互制約關(guān)系。,中性溶液： [H+]=[0H-]=1×

6、;10-7酸性溶液： [H+]>[0H-] [ H+]>1×10-7 堿性溶液： [H+]<[OH-] [H+]<1×10-7,定義: PH = -lg[H+],PH7酸性 中性堿性,通常，當溶液的c(H+)=1~10-14 mol·L-1之間時，使用PH值表示溶液的酸堿性，對應(yīng)的PH值在0~14之間。,分析上述關(guān)

7、系可以得出：[H+]越大， pH就越少，溶液的酸性就越強；[H+]越小，pH就越大，溶液的堿性越強。溶液的pH相差1個單位，[H+]就相差10倍。,變色范圍 酸色 中間色 堿色甲基橙3.1 ~ 4.4 紅橙 黃酚 酞8.0 ~ 10.0 無色 粉紅 紅石 蕊3.0 ~ 8.0 紅紫 藍,三、酸堿指示劑,酸堿指示劑是指能以顏

8、色的改變，指示溶液酸堿性的物質(zhì)。指示劑發(fā)生顏色變化的pH值范圍叫指示劑的變色范圍。,第三節(jié) 離子反應(yīng)和離子方程式,一、離子反應(yīng)和離子方程式,溶液中離子之間的反應(yīng)，稱為離子反應(yīng)。,例：硫酸鈉溶液與硝酸鋇溶液起反應(yīng)，生成硝酸鈉和白色硫酸鋇沉淀。,在溶液中電離的物質(zhì)寫成離子的形式，把難溶的物質(zhì)用化學式表示，如下：,反應(yīng)前后保持不變的鈉離子和硝酸根離子：,,離子方程式：用實際參加反應(yīng)的離子的符號表示離子反應(yīng)的式子。,書寫離子方程式的步驟(以A

9、gNO3和NaCl反應(yīng)為例)：,(2)把易溶于水、易電離的物質(zhì)寫成離子形式；難溶的物質(zhì)、難電離的物質(zhì)(如水)以及氣體等仍用化學式表示：,(3)消去等式兩邊不參加反應(yīng)的相同離子，得離子方程式為：,(1)根據(jù)化學反應(yīng)，寫出通常的化學反應(yīng)方程式：,↓,,↓,(4)檢查離子方程式兩邊各元素的原子個數(shù)和電荷數(shù)是否相等。,二、離子反應(yīng)發(fā)生的條件,(1)生成難溶物質(zhì),,(2)生成易揮發(fā)物質(zhì),例：硝酸鈉固體與濃硫酸加熱反應(yīng),例：KCl溶液與AgN03溶

10、液反應(yīng),離子方程式為：,(3)生成水或其他弱電解質(zhì),例：鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),離子方程式為：,具備三個條件之一，離子反應(yīng)就能進行,第四節(jié) 鹽類的水解,一、鹽類的水解,酸的水溶液顯酸性，堿的水溶液顯堿性，那么鹽的水溶液是否顯中性呢？,NaCl溶液中性CH3COONa溶液堿性NH4Cl溶液酸性CH3COONH4溶液中性,分析討論：某些鹽溶液中，組成鹽的離子與水電離出來的少量的H+或OH-發(fā)生反應(yīng)，生成弱電解質(zhì)，使溶液中

11、H+和OH-的濃度不再相等，鹽溶液便呈現(xiàn)出一定的酸堿性。,（一）強堿和弱酸所生成的鹽水解,NaAc、NaF、NaCN、Na2S，水溶液呈酸性,定義：鹽的離子與溶液中水解離出的離子作用生成弱酸或弱堿的反應(yīng)，稱為鹽類的水解。,（二）強酸和弱堿所生成的鹽水解,NH4Cl、FeCl3.Al2(SO4)3：水溶液呈酸性,NH4Ac、NH4F、NH4CN：水溶液分別呈中性、酸性、堿性,溶液酸堿性的判斷：當Ka=Kb時，溶液為中性；當Ka>

12、;Kb時，溶液呈酸性；當Ka<Kb時，溶液呈堿性。,（三）弱酸和弱堿所生成的鹽水解,（四）強酸和強堿所生成的鹽水解,不發(fā)生水解，溶液呈中性。,鹽的水解反應(yīng)可看成是酸堿中和反應(yīng)的逆反應(yīng),二、 鹽類水解的應(yīng)用,2.藥品的配置與保存配制FeCl3 、SnCl2溶液時，通常將它們?nèi)苡谳^濃的 鹽酸 中,然后再用水稀釋到所需濃度， 。,抑制FeCl3 、SnCl2水解,3.選擇制備鹽的途徑時需考慮鹽的

13、水解,①硫化鋁遇水發(fā)生完全水解,因此不能在濕態(tài)下獲得硫化鋁，只能由單質(zhì)直接反應(yīng)制取.,②AlCl3 、 FeCl3.MgCl2直接蒸發(fā)不能制得AlCl3和FeCl3 、MgCl2 固體：　　AlCl3+ 3H2O Al(OH)3 + 3HCl可在蒸發(fā)水分時不斷通入干燥的HCl氣體。,第五節(jié) 氧化還原反應(yīng)和電化學基礎(chǔ),一、氧化還原反應(yīng),（一）氧化還原反應(yīng),從化合價升降觀點分析氧化還原反應(yīng),物質(zhì)所含元素化合價升高的反應(yīng)是氧化

14、反應(yīng),物質(zhì)所含元素化合價降低的反應(yīng)是還原反應(yīng),從電子得失的觀點分析氧化還原反應(yīng),化合價升降的本質(zhì)：電子轉(zhuǎn)移,失去電子的反應(yīng)就是氧化反應(yīng),得到電子的反應(yīng)就是還原反應(yīng),（二）氧化劑和還原劑,氧化還原反應(yīng)中得到電子的物質(zhì)是氧化劑，氧化劑具有氧化性；失去電子物質(zhì)是還原劑；原劑具有還原性。,H2是還原劑，CuO是氧化劑,常見的氧化劑：有活潑的非金屬(如X2)、Na202.H202.HClO、KCl03.HNO3.KＭnO4.濃H2S04.K2Cr

15、2O7等，,常見的還原劑：有活潑的金屬及C、H2.CO、H2S等,二、原電池,（一）原電池的工作原理,把一塊鋅放入 CuSO4溶液中，鋅開始溶解，而銅從溶液中析出。反應(yīng)的離子方程式 Zn（s）+ Cu2+（aq） Zn2+（aq）+ Cu（s）,實驗一：,實驗二：,如果在兩個燒杯中分別放入 ZnSO4和 CuSO4溶液，在盛有ZnSO4溶液的燒杯中放入Zn片，在盛有CuSO4溶液的燒杯中放入Cu片，將兩個燒杯的溶液用一個鹽橋

16、聯(lián)通。,原電池：借助于氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生電流的裝置。,,,,鋅（電子流出）,氧化反應(yīng),,,,,還原反應(yīng),,銅（電子流入）,總反應(yīng)：,電子通過導線轉(zhuǎn)移由Zn轉(zhuǎn)移給 Cu2+。這樣由于電子定向運動，從而產(chǎn)生了電流，也就實現(xiàn)了化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?,（二）有關(guān)原電池的幾個基本概念,(2)電極：組成半電池的導體叫電極。流出電子的是負極，用符號“-”表示；流進電子的是正極，用符號“+”表示。,(1)半電池：,銅鋅原電池中鋅片為負極。銅片為正極

17、,(3)電極反應(yīng)和電池反應(yīng)：在電極上發(fā)生的氧化或還原反應(yīng)，稱為該電極的電極反應(yīng)，或叫原電池的半反應(yīng)。,銅鋅原電池的電池反應(yīng)：,(4)原電池符號原電池的裝置可用符號表示。如銅鋅原電池表示為：,,(-)Zn|ZnSO4‖CuSO4|Cu(+),(+)、(-)：電極符號，習慣上負極寫左邊，正極寫右邊。Zn和Cu表示兩個電極，ZnSO4和CuSO4表示電解質(zhì)溶液?！皘”：電極與電解質(zhì)溶液之間的接觸界面?！啊保蝴}橋，寫在中間。,電解：電

18、流通過電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)引起的氧化還原的過程。電解是一種電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能的過程。電解池或電解：進行電解的裝置。,,三、電解,電解裝置,,,,,,,,,,,,,,,水溶液,+,-,陽極,陰極,,,,,,,,,,,,,,電 解 池,直流電源,M+,X-,,,（一）電解的原理,借助于外加直流電源使氧化還原反應(yīng)得以實現(xiàn)的過程稱為電解。進行電解的裝置稱電解池。電解過程是將電能轉(zhuǎn)變成化學能。 在電解池內(nèi)，陽極與電源正極相連，發(fā)生氧化

19、反應(yīng)；陰極與電源負極相連，發(fā)生還原反應(yīng)。,正負離子在電極上得失電子的過程稱放電。正負離子在電極上得失電子是同時進行的。,（二）電解的應(yīng)用,1.電解飽和食鹽水,工業(yè)上用電解飽和食鹽水來制取燒堿、氯氣和氫氣。,2.電冶,應(yīng)用電解原理從金屬化合物中制取金屬的過程叫電冶。,例：電解熔融NaCl時， 陰極上可析出金屬鈉。,電鍍、金屬的電解精煉等,金屬腐蝕：,金屬（或合金）跟周圍接觸到的氣體（或液體）反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。,四、金屬的腐蝕與防護,

20、（一） 金屬的腐蝕,（普遍常見）,本質(zhì)：,1.化學腐蝕,金屬直接與周圍介質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的金屬腐蝕。,特點：發(fā)生在金屬表面；隨溫度升高加快。,舉例： 金屬與干燥的氣體(如O2.S02.H2S、C12等)相接觸時，在金屬表面上生成相應(yīng)的化合物 ； 金屬與非電解質(zhì)溶液相接觸（原油中的有機硫化物對金屬輸油管道及容器 的腐蝕）。,2.電化學腐蝕,當金屬和電解質(zhì)溶液接觸時，由電化學作用而引起的腐蝕叫做電化

21、學腐蝕。電化學腐蝕的原理實質(zhì)上就是原電池原理。,例：鋼鐵制品在潮濕的空氣中的腐蝕。,在潮濕的空氣中，鋼鐵的表面吸附水汽，形成一層極薄的水膜（電解質(zhì)溶液）。,鋼鐵中除了鐵以外，還含有C、Si、P、S、Mn等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)能導電，比鐵的電極電勢高，即不容易失去電子。由于雜質(zhì)顆粒極小，又分散在鋼鐵各處，因此在金屬表面就形成無數(shù)微小的原電池（微電池）。,鋼鐵表面形成的微小原電池示意圖,析氫腐蝕（酸性水溶液）,,,正極上H2不斷析出，H+濃度減小

22、，使得水膜中0H-也越來越大。,紅褐色鐵銹的主要成分,,,吸氧腐蝕（中性溶液）,,注：鋼鐵等金屬的腐蝕主要都是吸氧腐蝕。,脫水成為鐵銹,（二）防止金屬腐蝕的方法,⑴改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)：如將Cr、Ni等金屬加進鋼里制成合金鋼。,(2)隔離法：在金屬表面覆蓋致密保護層使它和介質(zhì)隔離開來,涂刷油漆、油脂等，電鍍Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保護層。,(3)電化學保護法,形成原電池反應(yīng)時，讓被保護金屬做正極，不反應(yīng)，起到保護作