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1、2019/2/28,1,第三章 水化学和 水污染,2019/2/28,2,目 录,3-1 溶液的通性,3-2 水的解离反应和溶液的酸碱性,3-3 弱电解质的解离反应,3-4 沉淀反应,2019/2/28,3,第一节 溶液的通性,2019/2/28,4,溶液浓度的表示方法,（1）质量摩尔浓度： mB = 溶质的物质量 / 溶剂的质量 （molkg-1）,（2）物质的量浓度： CB= nB/V = 溶质的物质量/溶液体积（moldm-3）,（3）质量分数：w = m溶质 / m溶液,（4）摩尔分数： XB= nB / n总，混合物中各物质的摩尔分数之和等于1,（5）体积分数：B= VB / V总,
2、2019/2/28,5,1 溶液的蒸气压下降p (1)溶剂的蒸气压：,H2O（l）,H2O（g）,液-气平衡时蒸气的 压力:,p(H2O)称为水的（饱和）蒸气压，其值受温度影响。,=p(H2O)/p,K,y,3.1 非电解质溶液的通性,2019/2/28,6,(2)溶液的蒸气压下降,溶剂的蒸气压为po，溶液的蒸气压为p。,实验表明p po 其差值 p=po-p 为溶液的蒸气压下 降。,适用范围：难挥发、非电解质、稀溶液,p = po x B,其规律反映于 拉乌尔定律：,2019/2/28,7,2 溶液的沸点上升、 凝固点下降,(1)液体的沸点：,液-气平衡时的温度，如：,H2O（l）,H2O（
3、g）,100时,p（H2O,l）=P(外）=101325Pa,(2)液体的凝固点（冰点）：,固-液平衡时的温度，如:,H2O（S）,H2O（l）,0时，p（H2O,l)=610.6Pa=p(H2O，s),2019/2/28,8,(3)溶液的沸点上升和凝固点下降:,Kbp、Kfp 分别称为沸点上升常数、凝 固点下降常数，是仅与溶剂有关的常数。,Tbp=KbpmB,Tfp=KfpmB,溶液的沸点上升和凝固点下降可以由 水、水溶液、冰的蒸气压曲线予以说明：,2019/2/28,9,溶液的蒸汽压总是低于溶剂,为使溶液的蒸汽压 与外压相等，必须提高温度,所提高的温度就是沸点上升,为使溶液的蒸气 压与固相
4、的相同 必须降低温度,所降低的温度 就是凝固点下降,2019/2/28,10,3 溶液的渗透压,半透膜：仅允许溶剂分子而不允许溶 质分子通过的薄膜。,渗透压：被半透膜隔开的溶液，溶剂会通过膜而进入较浓的溶液一侧。浓溶液 变稀，液面上升，直至渗透平衡。,2019/2/28,11,浓溶液一侧由于 液面升高而增加 的压力即为渗透 压 。,范特霍夫公式：,或,=cBRT,V=nBRT,2019/2/28,12,反渗透：在浓溶液一侧增加较大的压力可使溶剂进入稀溶液（或溶剂）。依此可实现溶液的浓缩和海水的淡化。,P,渗 透,反渗透,2019/2/28,13,4 依数定律（稀溶液定律）,难挥发、非电解质、稀
5、溶液的蒸汽压下 降、沸点上升、凝固点下降、渗透压是与一定量溶剂中溶质的物质的量成正比。即与溶质的粒子数成正比。,按此定律可以计算相对分子质量；可以计算 稀溶液的Tbp、Tfp；可以近似判断一般溶液的 p、Tbp、Tfp、 的相对高低。,2019/2/28,14,解：溶液的凝固点决定于：溶剂（Kfp）和粒子 （分子或离子）浓度。 糖为非电解质，不解离；醋酸为弱电解质，部分解离；氯化钠为强电解质，100%解离。 各溶液中实际粒子浓度bNaCl bHAC b糖 ， bB越大，Tfp越低。 因此,凝固点由高到低的顺序是(1)(2)(3),例题1：下列溶液凝固点的高低顺序： 0.1mol.kg-1糖的水
6、溶液; 0.1mol.kg-1醋酸的水溶液； 0.1mol.kg-1氯化钠的水溶液；,2019/2/28,15,5、应用 1.通过溶液的P、Tbp、Tfp、:测定高分子化合物的分子量; 2.应用凝固点下降原理:汽车水箱防冻剂;北方冬季消雪剂(除雪剂) 3.金属加工过程:热处理、盐浴（防止金属氧化脱碳）; 4.利用渗透压原理在医学上的应用:静脉注射、等渗溶液; 5.利用反渗透原理:溶液的浓缩、海水淡化、水处理。,2019/2/28,16,小结：,本节主要介绍了难挥发的非电解质的稀溶液的通性（依数性定理）。熟悉溶液浓度的表示方法；重点掌握溶液的蒸气压下降；着重理解渗透压中半透膜的作用；了解溶液的通
7、性在实际中的应用。,练习：P157 4 作业：P157 6,2019/2/28,17,第二节 水的解离反应 和溶液的酸碱性,2019/2/28,18,3-2-1 酸碱理论,酸碱电离理论,阿仑尼乌斯酸碱理论认为：,2019/2/28,19,阿仑尼乌斯, 酸碱反应的实质是 H+ + OH- = H2O,（2）优缺点： Arrhenius电离理论简单，是第一个电解质溶液理论，对溶液理论的发展具有重要作用； 缺点是把酸碱的概念局限于水溶液系统内，难于解释非水系统进行的反应。例如， NH3与 HCl在气相或者在苯中反应也生成NH4Cl，电离理论就不能解释。,2019/2/28,20,(1923年，丹麦J
8、.N.Brnsted 和英国Lowry提出),布朗斯特,酸碱的质子理论,（1）要点 反应中任何能给出质子的分子或离子，即质子给予体叫做酸. 反应中任何能接受质子的分子或离子，即质子接受体叫做碱. 酸碱反应是质子由质子给予体向质子接受体的转移过程.,2019/2/28,21,（2）质子理论的特点 该定义不涉及发生质子转移的环境，故而在气相和任何溶剂中均通用. 质子理论中无盐的概念，电离理论中的盐，在质子理论中都是离子酸或离子碱，如NH4Cl中的NH4+是离子酸， Cl是离子碱. 得失质子的物质组成共轭酸碱对 HB = H+ + B- 酸质子+共轭碱,酸 H+ + 碱,例：HAc的共轭碱是Ac-
9、， Ac-的共轭酸是HAc， HAc和Ac-为一对共轭酸碱。,2019/2/28,22, 酸碱可以是分子、阴离子、阳离子， 如Ac-是离子碱， 是离子酸；,（2） 酸碱反应的实质： 两个共轭酸碱对之间的质子传递。,H+,2019/2/28,23,1923年，Lewis提出 （1）理论要点： 凡可以接受电子对的分子、原子团、离子为酸（electron pair acceptor）； 凡可以给出电子对的物质为碱（electron pair donor）。,酸碱电子理论,2019/2/28,24,3-2-2 水的解离反应和溶液的酸碱性,水的解离反应,2019/2/28,25,溶液的酸碱性和pH,20
10、19/2/28,26,例,pH值越大，溶液酸性越弱，碱性越强。,pH=-lgc(H+)/c =-lg1.3410-3=2.87,pH=14-pOH=14-lgc(OH-)/c =14-lg(1.3210-3)=11.12,2019/2/28,27,酸碱指示剂,石蕊 红 5.0 紫 8.0 蓝,pH试纸在不同的pH溶液中显不同的颜色,2019/2/28,28,第三节 弱电解质的解离反应,2019/2/28,29,3-3-1 解离平衡和解离常数,弱电解质在水溶液中部分解离，存在解离平衡。,解离平衡,2019/2/28,30,解离常数,2019/2/28,31,3-3-2 解离度和稀释定律,解离度,
11、解离度可表示弱电解质解离程度的大小 在温度、浓度相同条件下, 越小，电解质越弱。,2019/2/28,32,稀释定律,2019/2/28,33,3-3-3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算,2019/2/28,34,3-3-3 弱酸或弱碱溶液中离子浓度计算,c(OH-) c,2019/2/28,35,例,计算0.100molL-1氨水溶液中的c(OH-)、pH和氨水的解离度。,平衡浓度/(molL-1) 0.100-x x x,2019/2/28,36,例,计算0.100molL-1氨水溶液中的 c(OH-)、pH和氨水的解离度。,pH=-lg(7.510-12)=11.12,2019/2/28,
12、37,3-3-4 多元弱酸的分步解离,2019/2/28,38,例,已知常温、常压下H2S的溶解度为 0.10molL-1，计算H2S饱和溶液中c(H+)、 c(S2-)和H2S的解离度。,0.10-x0.10,x= 9.5410-5,c(H+)= 9.5410-5 molL-1,2019/2/28,39,2019/2/28,40,2019/2/28,41,常温下, H2S饱和溶液中, c(H2S)=0.10molL-1,调节H2S溶液的酸度，可控制c(S2-)。,2019/2/28,42,3-3-5 解离平衡的移动 同离子效应,2019/2/28,43,例,在0.100molL-1NH3H2
13、O溶液中，加入固体NH4Cl，使其浓度为0.100molL-1，计算溶液中c(H+)、NH3H2O的解离度。,2019/2/28,44,平衡浓度/(molL-1) 0.100-x 0.100+x x,c(OH-)=1.810-5 molL-1,利用同离子效应: 可调节溶液的酸碱性; 控制弱酸溶液中酸根离子浓度， 达到离子分离、提纯的目的。,2019/2/28,45,3-3-6 缓冲溶液,NaAc:抵消H+物质；HAc：抵消OH-物质。,2019/2/28,46,2019/2/28,47,例,试计算含0.100molL-1HAc、0.100 molL-1NaAc溶液的c(H+)、 pH值。,20
14、19/2/28,48,定量计算：,弱酸-弱酸盐,弱碱-弱碱盐,练习：P157 8 作业：P157 11 P158 17,2019/2/28,49,3-3-7配离子的解离平衡,实验,CuSO4溶液 (浅蓝色),适量氨水,Cu2(OH)2SO4 (蓝色),2Cu2+SO42-+2NH3H2O Cu2(OH)2SO4+2NH4+,Cu2(OH)2SO4 +8NH3H2O 2Cu(NH3)42+ + 8H2O + 2OH- + SO42-,配合物的定义,2019/2/28,50,实验,CuSO4溶液 (浅蓝色),适量氨水,Cu2(OH)2SO4 (蓝色),2019/2/28,51,2019/2/28,
15、52,1. 形成体中心离子或中心原子,如 Fe3+、Cu2+、Co2+、Ni2+、Ag+,配合物的组成,为具有能接受配位键的原子或离子,2019/2/28,53,2. 配体及配位原子,如 Cu(NH3)42+ Fe(CO)5 配体 NH3 CO,常见的配体 阴离子：X-、OH-、CN- 中性分子：NH3、H2O,即能提供配位键的分子或离子,2019/2/28,54,常见的配位原子：N、O、S、C、卤素原子,如 Cu(NH3)42+ Fe(CO)5 配体 NH3 CO 配位原子 N C,2019/2/28,55,2019/2/28,56,3. 配位数与一个形成体成键的配位 原子总数,2019/2/28,57,配合物的组成,Cu(NH3)4,SO4,2019/2/28,58, Fe ( CO )5 ,2019/2/28,59,配位平衡及其平衡常数,2019/2/28,60,配离子解离平衡的移动,加入H2SO4，平衡向右移动，更多的Cu(NH3)42+发生解离。,2019/2/28,61,另外，在配离子反应中，一种配离子可以转化为另一种更稳定的配离子，即平衡向生成更难解离的配离子方向移动
