《化学反应原理》课件.pptVIP

*************************************3.10化学平衡的应用1234工业合成氨合成氨反应N?+3H??2NH?是一个放热反应，根据化学平衡原理，采用高压（增加压力使平衡向氨方向移动）、中温（平衡温度和反应速率）和铁催化剂（加快平衡建立）的条件优化生产。硫酸生产接触法制硫酸中的关键反应2SO?+O??2SO?是放热反应，工业上采用低温高压和V?O?催化剂的条件，同时采用多段转化器设计，逐步降温增加转化率。生物体系平衡生物体内的许多反应都处于动态平衡状态，如血液中的碳酸氢盐缓冲系统、氧合血红蛋白的形成等。这些平衡对维持生命活动至关重要。环境科学应用大气、水体和土壤中的许多化学过程都涉及化学平衡。了解这些平衡有助于解决环境污染问题，如酸雨形成、水体富营养化等。第四章：溶液中的离子平衡1复杂离子平衡沉淀溶解、络合物形成和氧化还原反应中的离子平衡2弱电解质平衡水的电离、酸碱平衡、缓冲溶液和盐的水解3基础理论电解质溶液理论、强弱电解质概念和电离平衡基础溶液中的离子平衡是化学反应原理的重要组成部分，涉及多种类型的化学平衡。离子平衡研究的是溶液中各种离子之间的相互作用及其所导致的化学平衡现象。理解离子平衡有助于解释和预测溶液中发生的各种化学现象，如酸碱反应、沉淀溶解、复杂离子形成等。本章将系统介绍溶液中各种离子平衡的基本原理和应用，包括电解质溶液基础知识、弱电解质的电离平衡、水的电离平衡、酸碱平衡、盐的水解、缓冲溶液、沉淀溶解平衡、络合平衡等内容，为后续的化学分析和研究奠定基础。4.1电解质溶液电解质定义电解质是指溶解或熔融状态下能够导电的物质，其导电性归因于电解质分子分解产生的带电离子。电解质在水溶液中会发生电离，形成阴离子和阳离子，使溶液具有导电性。根据电离程度的不同，电解质可分为强电解质和弱电解质。电解质溶液特性电解质溶液具有导电性、渗透压异常、沸点升高和凝固点降低等特性。这些性质与溶液中离子的数量和性质有关。电解质溶液的这些特性偏离理想溶液行为，需要通过活度系数进行修正。范特霍夫系数i可用来衡量溶液性质的异常程度。电解质溶液理论阿伦尼乌斯电离理论是最早解释电解质溶液性质的理论，认为电解质在溶液中解离为离子。德拜-休克尔理论进一步考虑了离子间的相互作用，引入了离子氛概念，能更准确地描述电解质溶液的行为，特别是离子强度对活度系数的影响。4.2强电解质和弱电解质强电解质特点强电解质在水溶液中几乎完全电离，电离度α接近1。强电解质包括强酸（如HCl,H?SO?,HNO?）、强碱（如NaOH,KOH）和大多数可溶性盐（如NaCl,CaCl?）。强电解质溶液中存在大量自由移动的离子，因此具有较强的导电性。弱电解质特点弱电解质在水溶液中仅部分电离，电离度α远小于1。弱电解质包括弱酸（如CH?COOH,H?CO?）、弱碱（如NH?·H?O）和难溶电解质。弱电解质的电离是一个可逆过程，遵循质量作用定律，可以用电离常数K来表征其电离程度。电离平衡比较强电解质的电离几乎是不可逆的，溶液中主要存在离子形态；而弱电解质的电离是可逆的，溶液中同时存在分子形态和离子形态，并且两者之间存在动态平衡。弱电解质的电离度受到溶液浓度、温度以及共同离子效应等因素的影响。4.3弱电解质的电离平衡电解质浓度(mol/L)电离度弱电解质在溶液中只部分电离，其电离是一个可逆过程，可用化学平衡原理进行研究。以弱酸HA为例，其电离平衡可表示为：HA?H?+A?。根据质量作用定律，弱酸的电离常数Ka=[H?][A?]/[HA]，Ka的大小反映了弱酸的酸强度。电离度α是表示弱电解质电离程度的重要参数，定义为电离的分子数与溶解的总分子数之比。对于浓度为c的弱酸溶液，电离度α与电离常数Ka之间存在关系：Ka=cα2/(1-α)。当α很小时，可简化为α=√(Ka/c)，表明电离度随浓度的增加而减小，这就是稀释定律。温度升高通常会增加弱电解质的电离度。4.4盐效应1盐效应定义盐效应是指向弱电解质溶液中加入不含共同离子的强电解质（盐）时，弱电解质的电离度增大的现象。例如，向醋酸溶液中加入氯化钠，会导致醋酸的电离度增加。这是因为加入的盐增加了溶液的离子强度，影响了离子活度系数。2理论解释盐效应可以通过德拜-休克尔理论解释。加入盐后，溶液中离子浓度增加，离子间的静电相互作用增强，导致离子活度系数降低。根据热力学平衡原理，为保持电离常数Ka不变，弱电解质的电离程度必须增加，以补偿活度系数的减小。3实际应用盐效应在分析化学和生物化学中有重