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1、第三章 水化学与水污染主要内容： 1.了解溶液的通性（蒸气压下降、沸点上升、凝固点 下降及渗透压）； 2.明确酸碱的近代概念、酸碱的解离平衡和缓冲溶液 的概念，能进行同离子效应及溶液 pH的有关计算，了解配离子的解离平衡及其移动； 3.初步掌握溶度积和溶解度的基本计算，了解溶度 积规则及其应用； 4.了解胶体的聚沉、保护及表面活性剂的结构和应用； 5.了解水体的主要污染物的来源及其危害。3.1 溶液的通性溶液是环境、生活、化学研究、化工生产中重要的介质。 溶液的类型： 固体溶液 (固溶体合金、玻璃)液体溶液 (l-g, l-l, l-s分散)气体溶液 (分压定律)物质的分散状态与溶液 （1nm
2、=10-9 m）分散状态 粒径 / nm例 如特 征相系粗100泥水、牛奶不透明、不稳定 不穿过滤纸多胶体1-100溶胶、水玻璃 (纳米材料)微浑浊 半透明 或 不浑浊 透明, 有Tyndal现 象多溶液0.101硫酸、盐水 不沉降、稳定, 穿过滤纸单溶液含溶质的量(浓度) 表示方法：溶质B的量浓度M溶质B的质量摩尔浓度m溶质B的摩尔分数/量分数x溶质B的量浓度M3.1.3 非电解质溶液的通性根据实验结果得知：由难挥发的非电解质所形成的稀溶液的 性质（溶液的饱和蒸气压下降 、沸点升高、凝固点下降 和有 渗透压 ）与一定量溶剂中所溶解溶液的数量（物质的量）成正 比，而与溶质的本性无关，故称为依数
3、性，又称为稀溶液定律 或依数性定律。 1.溶液的蒸气压下降液体 水挥发在密闭容器中, 在纯溶剂的单位表面上， 单位时间里 ，有 N0 个分子蒸发到上方空间 中。随着上方空间里溶剂分子个数的增加， 密度的增加， 分子凝聚， 回到液相的机会增 加.当密度达到一定数值时，凝聚的分子的个 数也达到 N0 个。这时上方空间的蒸气密度不 再改变， 保持恒定。此时， 蒸气的压强也不 再改变， 称为该温度下的饱和蒸汽压， 用 P0 表示。（1)纯溶剂的饱和蒸气压纯溶剂的饱和蒸气压 (P(P0 0) )达到平衡. 当蒸气压小于 P0 时，平衡右移， 继续气化； 若蒸气 压大于 P0 时, 平衡左移， 气体液化。
4、 譬如， 改变上方的空间体 积， 即可使平衡发生移动。 （2) 溶液的蒸气压溶液pp*当溶液中溶有难挥发的溶质时, 则有部分溶液表 面被这种溶质分子所占据,于是, 在溶液中, 单位 表面在单位时间内蒸发的溶剂分子的数目 N 要 小于 N0 。 凝聚分子的个数当然与蒸气密度有 关. 当凝聚的分子数目达到 N, 实现平衡时, 蒸 气压已不会改变. 这时, 平衡状态下的饱和蒸气 压为:P P0 ,对溶液来讲, 蒸气压大于 P而 液化； 蒸气压小于P而气化。纯水p*溶液温度T冰蒸气压下降p遵守拉乌尔定律:即溶液的p与溶质的量分数x成正比2.溶液的沸点上升和凝固点下降沸点: 液体的饱和蒸气压达到给定外界
5、压力时的温度Tb凝固点: s、l、g三相共存的温度Tf比冰的饱和蒸气压(O)p*/ kPa101.325TOTfTbTbTfBDCA溶液的蒸气压下降，引起：溶液的沸点上升和凝固点下降在原沸点Tb时，p在A点 101325 Pa ，只有升温至Tb时，蒸气压p才达到外压 冒泡/沸腾首先，析出的总是能量低的纯冰, 如冰棍 对应OD线不变。但在原Tf时, 溶液的 蒸气压在C点， 低, 不能三相共存 只有在CD与OD相交 的Tf才能共存.沸点升高公式沸点升高公式凝固点下降公式凝固点下降公式kf 为 凝固点降低常数， H2O的kf = 1.86kb 为沸点升高常数, 不同的溶剂, kb 值不同. 最常见的
6、溶剂是H2O, 其kb= 0.512 由热力学还可得到：例：已知20时, C6H6的饱和蒸气压为9999 Pa, 向90 g该溶剂中加 入1.0 g某种不挥发的有机溶质并溶解后, 测得溶液的蒸气压为9479 Pa, 计算溶质的相对分子质量解：由Raoult定律 代入已知数据得：3.渗透压渗透压 渗透现象渗透现象 l在 U 形管中，用半透膜将等体积的 H2O和糖水分开， 放置一段l时间， 会发生什么现象?一段时间后， 糖水的液面升高； 而H2Ol的液面降低。这种溶剂透过半透膜， 进入溶液的现象。l产生的原因: 在两侧静水压相同的前提下， 由于半透膜两侧透过l的H2O分子的数目不等， 在单位时间里
7、， 进入糖水的H2O分子l多些。渗透压公式渗透压公式渗透压渗透压渗透现象发生以后 1. H2O柱的高度降低， 静压减小，使右行的H2O分子数目减少； 2. 糖水柱升高,使左行的H2O分子数目增加； 3. 糖水变稀， 膜右侧的H2O分子的分数增加， 亦使左行的H2O 分子数目增加.当过程进行到一定程度时, 右行和左行的H2O分子 数目相等， 这时达到平衡， 即H2O柱不再下降； 同时， 糖 水柱不再升高。 液面高度差造成的静压，称为溶液的渗透压，用表示，单位为Pa。 具有渗透是溶液的依数性质，它产生的根本原因也是相变界面 上可发生变化的分子个数不同引起的。 经过长期研究， 人们 发现： 1. 温
8、度相同时， 和溶液的体积摩尔浓度成正比； 2. 浓度相同时， 和温度 T 成正比。 测得比例系数和气体常数R 相同， 则公式写成: V = nRT应用举例致冷剂致冷剂冰盐混合物可用来使实验室局部致冷,将 NaCl和冰混合， 可做成制冷剂， 获得零 下低温 混合物从外界吸热， 冰部分融化 吸热水， 冰水共存， 应为零度， 水将 NaCl溶解， 形成溶液， 冰点低于零度， 故冰将继续融化吸热变成水。 理论上可达 到低共熔点的温度 -22C；用CaCl2 和冰 的混合物, 可以获得 -55 C的低温；用 CaCl2 、 冰和丙酮的混合物， 可以致冷 到 - 70 C以下。3.1.2电解质溶液的通性电解质溶液，或者浓度较大的非电解质溶液也与非电解质稀溶 液一样具有蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降及渗透压等性 质。日常生活中随处可见这样的实例。如：
