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/Ka´≥20，c∙Ka≥20Kw时,3aa[HO]K'K一元弱碱：cb∙Kb≥20Kw，cb/Kb≥500时，bb[OH]cK多元弱酸：ca∙Ka1≥20Kw且ca/Ka1≥500时，3aa1[HO]cK多元弱碱：cb∙Kb1≥20Kw且cb/Kb1≥500时，bb1[OH]cK一元弱酸：ca∙Ka≥20Kw，ca/Ka≥500时，3aa[HO]cK水的质子自递平衡平衡常数Kw=[H3O+][OH–]常温时，Kw=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(01)ac弱酸(弱碱)的解离平衡平衡常数Ka（Kb）Ka（Kb）表示弱酸（弱碱）解离程度越大，其弱酸（弱碱）的强度就越强。Ka（Kb）与温度与有关，与浓度无关共轭酸碱对：Ka∙Kb=Kw=1.0×10-14解离平衡的移动同离子效应盐效应解离度100%100%已解离的分子数已解离的浓度电解质分子总数电解质总浓度（三）难溶电解质的沉淀溶解平衡1.溶度积2.溶度积规则三、知识背景1.应用化学平衡知识分析水的质子自递平衡、弱电解质的解离平衡以及难溶电解质的沉淀溶解平衡。水的质子自递平衡、弱电解质的解离平衡以及难溶电解质的沉淀溶解平衡都属于化学平衡，所以Kw、Ka、Kb以及Ksp都属于平衡常数，它们的数值都与温度有关，与物质的浓度无关。缓冲作用的原理缓冲溶液中有足够浓度的抗碱成分和抗酸成分，当外加少量强酸、强碱时，可以通过解离平衡的移动，来保持溶液pH基本不变。缓冲容量缓冲比缓冲液的总浓度选择适当的缓冲对要有一定的总浓度使缓冲比接近1缓冲溶液的配制缓冲溶液缓冲溶液的pHbaapHplgcKc缓冲范围pKa−1~pKa+1当Q=Ksp时，溶液为饱和溶液，达到沉淀溶解平衡溶度积规则当QKsp时，溶液为过饱和溶液，析出沉淀，直至达到沉淀溶解平衡。沉淀的生成与溶解分步沉淀沉淀的转化溶度积规则的应用AmBn型的溶度积常数表达式：Ksp=[Aa+]m∙[Bb-]n溶度积常数与溶解度的关系：nmnmspnmKs溶度积常数当QKsp时，溶液为不饱和溶液，沉淀溶解，直至达到沉淀溶解平衡。应用化学平衡知识分析理解弱电解质的同离子效应，以及难溶电解质的沉淀溶解平衡，它们都属于平衡移动的问题。2.缓冲溶液在分析化学、药物分析的应用缓冲溶液常应用两方面。一是用作控制溶液的酸度，通常由弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸组成；二是用作标准缓冲溶液用作酸度计的参比液，由一种或两种物质组成，pH由实验测得。在分析化学、药物分析以及生物科学等方面，缓冲溶液都具有很重要的意义。如在分析土壤中成分，因为含有NaH2PO4-Na2HPO4和H2CO3-NaHCO3以及其他有机酸与其共轭碱组成的复杂缓冲体系，使土壤保持一定的pH，农作物才得以正常生长；在人体体液内，也存在一个缓冲系统，通过缓冲系的作用保持在一定的pH稳定，人体内各种生化反应才能正常进行；在药剂生产、药物稳定性、物质的溶解等方面通常需要选择适当的缓冲系来稳定其pH。如葡萄糖、安乃近等注射液，经过灭菌后pH可能发生改变，常用盐酸、枸椽酸、酒石酸、枸椽酸钠等物质的稀溶液进行调节，使pH维持在4～9之间。药用维生素C溶液、滴眼剂等药物制剂的配制时，需要缓冲溶液，一方面可增加药物溶液的稳定性，同时又能避免pH不当引起的人体局部的疼痛。3.溶度积规则在药物分析中的应用在分析药物含量时，常用沉淀滴定分析法。首先把要测定的药物制成溶液，再加入沉淀剂和被测药物中的某种离子进行反应，使之生成沉淀，最后根据消耗沉淀剂的体积和浓度，计算出被测药物中某种离子的含量。