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水溶液中的化学平衡;(1)氧化还原反应(含化合、分解、歧化等)
例:C+O2??CO2
H2O(电解)??H2+1/2O2
HClO(加热)??HCl+HClO3
氧化:失电子。常用氧化剂:O2,H2O2,KMnO4,Cl2
还原:得电子。常用还原剂:H2,CO
;(2)标准电极电势(水溶液中)
氧化剂还原剂
氢标:H++e??1/2H2E?=0
Na++e??NaE?=?2.71V
Zn2++2e??ZnE?=?0.76V
Cl2+2e??2Cl?E?=1.36V
F2+2e??2F?E?=2.87V
电池反应:Zn(s)+Cu2+(aq)??Zn2+(aq)+Cu(s)(化学镀)
;E?(cell)=E?(正极)-E?(负极)=0.34?(?0.78)=1.1V
2Fe3++Cu??2Fe2++Cu2+(烂板液)
E?(cell)=E?(正极)-E?(负极)=0.77?(0.34)=0.33V
K与电池的电动势E?的关系
nE?F=RTlnK
lnK=;对于非标准态,浓度对氧化还原方向的影响和氧化还原反应的方向可用Nernst方程表示:;电池反应:aox1+cred1=bred2+dox2的Nernst方程为:;;1.质子酸碱和酸碱平衡
提供质子的为酸,消耗质子的为碱
例如:
碱:NaOH??Na++OH?
OH?+H+H2O
碱酸
Na2CO3CO32?+H2OOH?+HCO3?消耗质子(水中的质子)
碱酸碱酸
;NaHCO3HCO3?+H2OOH?+H2CO3
碱酸
NaCNCN?+H2OOH?+HCN
碱酸
NH4ClNH4++H2ONH4OH+H+
酸碱;;酸碱平衡常数(弱酸和弱碱而言)Ka,Kb
HacH++Ac?
Ka==1.8?10-5;计算0.1mol.dm?3Na2CO3的水溶液的pH值
CO32?+H2OOH?+HCO3?;缓冲溶液(buffer)
弱酸和共轭碱组成的酸碱对
CH3COOH和CH3COONa
H2PO4-和HPO42-(肾脏)
H2CO3和HCO3-(血液);溶度积常数Ksp(对难溶物而言)和沉淀溶解平衡
AgCl的溶解:AgClAg++Cl?;部分难溶盐的溶度积常数;胃肠的钡餐造影图;Chapt.19.9;例如:含Cr废水的处理,Cr(III)的毒性只有Cr(VI)的0.5%,化学方法处理:Fe2+,SO2,Na2SO3还原为Cr(III),已知Cr(OH)3的Ksp=[Cr3+][OH?]3=6?10?31,若Cr的浓度为0.01mmol.dm?3问在pH多大时,Cr(OH)3开始沉淀?
(0.01?10?3)x3=6?10?31
x=7.7???10?9
pOH=8.1
pH=5.9即用碱调节pH值,使其大于5.9,可有氢氧化铬沉淀生成。;BaCO3,BaSO4分别在HCl中的溶解计算:
BaCO3+2H++2Cl???Ba2++2Cl?+H2O+CO2;沉淀的溶解和转化
沉淀平衡和酸碱平衡
沉淀平衡和络合平衡
沉淀平衡和氧化还原平衡
沉淀平衡、酸碱平衡、络合平衡和氧化还原同时平衡
例如:Mg(OH)2,BaCO3,PbCl2,AgCl,AgI,
ZnS,CdS
HgS
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