普通化学授课教师

普通化学General大学印刷与包装系2010授课教师：夏江化学院化南::教学大第1化第2章化学反应的基本

3学6学化学反应的方向和吉布斯函化学反应进行的程度和化学化学反第3章水化 6学溶液的通水溶液中的单相离子平难溶电解质的多相离子平胶体与界面化学绪第4章电化学 第5章物质结构基 6学第6章元素化学与无机材 4学第7章高分子化合物与材料6学期期中复习考期末复习考4学4学溶液的通定义溶液特性：热力学性质是相同或连分类气态溶 液态溶

溶液

电解非电解质溶本章主要讨论液态的非溶剂（solvent）A和溶质(solute)对于气体或固体溶于某液体构成的溶液，量少的液体叫溶质。质量浓质量浓质量分物质的量浓摩尔分体积分质量摩尔浓摩尔11B的质量浓度BV单位：kg·m-2B的质量分数BBB的百倍质量分数：[%B100B100B3B的物质的量浓度cB单位：mol·m-44B的摩尔分数BnxB多用于液相组By多用于气相组BB5B的体积分数 x*BB x*Am,A6B的质量摩尔浓度bB或m)nBB单位：mol·kg-mA7B的摩尔比rBnA3.1.2稀溶液的依数稀溶液：溶质浓度很低，可略溶质—溶质 被溶剂包围在等，P的溶解度有关，而与溶质的性质无关依数性：体系某些性质只与数量有关，而与溶质的本性无

前提：溶质是不挥发的，相仅为溶剂，不生成固溶蒸气压降依数冰点依数沸点升渗透溶剂对对于二组分稀溶液，加入非挥发性溶质B以后，溶剂的蒸气压会下降ppp x pppp x 结结论：稀溶液的蒸气压下降值，仅与溶质的数量有（尿素CO(NH2)2的分子量为PPxP*B P*nBABnA

溶

3167.73

利用此关系式也可求溶质或沸点所升高，且其升高值与溶质浓度成正比，而与溶质种类无关即：

Tb b

KbbB Kb

R(TbvapH

M ee纯液Kb——沸点纯液Kb——沸点升高常这是稀溶液蒸气压下降的必然结果T[Tb（H2O）=373.0K(100℃解：经查表得Kb=0.52(Kb是与溶剂有关的值bbBm AMBmA64.81

Tb

用此关系式也可以求MB的分凝固点降低（只析出纯溶剂实验表明：溶p溶剂有所降低，其降低值与溶质浓度成正比，而与溶质种类无关即：pfTTf

KfbB

纯溶溶Kf

R(T*)2 fusH

TTTT KKf称为凝固点降低系数（freezingpointcoefficients），沸点升高及凝固点降低的应用意义(1)考查液体纯度，测量杂质含量(2)测定溶质分子量：bBnB/mAmB/MG,BmA3利用凝固点降低，造－浴氯化钙－冰的混合物，凝固点可达55、防冻液、低 合金等；(4)利用沸点升高，可制造热盐浴(NaOH、NaNO2的水将2.76g甘油溶于200水中，计算溶液的凝固点约为多少？(甘油分子量为92，水的凝固点为解：查Kf（水）=fK 1.862.76921.860.15Tf

答：该溶液的凝固点为272.721K将8.40g的二苯甲酮溶于16.2g醋酸中fffb MBBfWAMBMB

289.6MB渗透压的测==*AT+A=（T）+*AA+A渗透压例如：左边为水，右边A=A=P*A A'A=A（T）+RTLnA<A溶剂A渗A<AA↓A结果：溶剂A渗透到右边，' A↓A=AA直到 达到渗透平=AA渗透压π=P2- P2=P+所施加的压力与纯溶剂受的压力差由渗透平衡：μ=μ右

V

RTCBπ=π=说明也 方程式（Van’t-适用于稀溶CB为溶质的体积摩尔浓渗透压法最灵敏，准确至10-如：20℃，水溶液，浓度mB=VRTVRTWB/MBV

π=渗透压的应本节小

四者均与bB数有关，与溶质的本质无关→

K

这是难挥发、非电解质稀溶液的性质

3.23.2.1酸碱理论概布朗斯

物质叫酸；有涩味，使红色石蕊变蓝的物质叫碱。Arrhenius酸碱电离理论Brφnsted--Lowry酸碱质子理论Lewis酸碱电子理论Pearson软硬酸碱理论Arrhenius酸碱电离理论凡是在水溶液中能够电离产生H+的物质叫作酸acid：并非只有含OH−的物质才具有碱性，如Na3PO4等的水溶液也呈碱性仅局限于水溶液体系，对非水体系的酸碱为力。例如，在液氨中NH4Cl和NaNH2的反NH4++ 2Brφnsted--Lowry酸碱质子理论酸:反应中能给出质子的分子或离子，即质子给予体碱:反应中能接受质子的分子或离子，即质子接受酸碱反应指质子酸碱反应指质子由给予体向接受体的转移过 、H4+、HCO3−等都是酸；而OH−、 H++共轭酸碱对：显然，酸给出质子后余下的那部分就是碱，碱接受质子后就成为酸。这种酸与碱的相互依存关系，叫作共轭关系，上述方程式中左边的酸是右边碱的共轭酸(conugateacid)acid)，而右边的碱则是左边酸的共轭碱(conugatebasebase)，彼此联系在一起叫作共轭酸碱对。半反应(Halfreaction)的概4H2O(l)NH3OH(aq)4

它的一个半反应是作为酸的O分子给出质子生成它的共轭碱njugatebase)O: O H+ +O– 另一个半反应是作为碱的3分子接受质子生成它的共轭酸njuaeacid): H++ H 酸给出质子的趋势越强，生成的共轭碱越弱，反之亦然；碱接受质子的趋势越强，生成的共轭酸碱质子理论的特点酸和碱是通过给出和接受质子的共轭关系相互依存和相互转化的，每一个酸要表现出它的酸性必须有另一个碱同时存在才行，反之碱亦如此。可用““有酸才有碱，有碱才有酸，酸中有碱，碱可变酸””来描述酸碱关系。这是该理论与enius酸碱理论的区别之一。大大扩大了酸碱的范围。盐的概念似乎需要重新认识，例如l中的是酸，c中的c是碱。盐的水解实际上就是组成它的酸或碱与溶剂H2O分子的质子传递过程。从质子理论看，也是酸碱电离反应酸和碱既可以是分子型的，也可以是离子型的。还有一些两性电解质(ampholte)，既能给出质子作为酸，也能接受质子作为碱，简称两性物。例如，S即为两性物：弱酸、弱碱与溶剂水分子间的质子传递反应，称为弱酸和弱碱的电离平衡(ioniztionequilibrium。酸碱反应的实两个两个共轭酸碱对之间的质子传酸越强，其共轭碱越弱；碱越强，其共轭酸越反应总是由相对较强的酸和碱向生成相对较弱的酸和碱的方向进行对于某些物种，是酸是碱取决于参与的具体反酸碱反应的类酸和碱的解离反酸和碱的中和反H3OH3O 4 3 H3O●盐的水解 OH OH 3 32 ++ Cu(H3 32 HO(l)HO4质子质子酸或碱的强度是指它们给出或接受质子的能力。因此，凡容易给出或接受质子的是强酸或强碱；反之，是弱O通常在水溶液中都是与水进行比较，可写成下列形式OKa [Ka [碱][HO其其平

碱

33由van’tHoff等温式，-GTө＝2.30RT 可得电离化学上也常用电离度α表示弱电解质的相对强n电离度的大小与浓度有关类似于化学反应的转化率，明弱酸或弱碱电离的本质和能力。两者的简化关系式为α在碱溶液种有下列平衡Kb [碱其平

酸酸碱强度的划分并 界限。一般酸碱的强度pKa或pKb的关系可用下pKa或 酸或碱的强度与pKa或pKb的关共轭酸碱对Ka和Kb的关设共轭酸碱对中的酸在水溶液中的解离常数为，它的共轭碱的解离常数为b。4例如4NH3

H2O

NHOHNH4

H2O

O3O3KKaKb KW[NH][HO][NH][OH[NH4[NH3pKapKapKbpKw电离常数表使用说aKaKaKaK(Strong

θ值小于，a，的酸叫弱酸(Weakacid)aa表中的θ 24个数量级，aaapKθapKθlgK

pK

代替aapHpH＝－lg{c(H3O+)/mol·dm-pOH＝－lg{c(OH-)/mol·dm-酸碱反应有利于从较强的酸和较强的碱向生成酸和较弱的碱的方向进反应的相应常数: 3+H223+HO3+θ(H2CO3)Ka2Ka424+H3θ(H3PO4)2.2Ka3Ka对反

H2O(l)+(酸 (碱

OH-(aq)+(共轭碱 (共轭酸＝{c(H3O+)/mol·dm-3}·{c(OH–)/mol·dm–KwKw不同温度下水的K KT/ 0.13×10-0.36×10-0.74×10-KwKw不同温度下水的K KT/ 0.13×10-0.36×10-0.74×10-1.00×10-1.27×10-3.80×10-water),pKpKθlgKWw

,相应的

12.60×10-路易布朗斯特酸碱概念的系于分子或离子间的质子转移，显然无法对不涉及质子转移、但却具有酸碱特征的反应做解释。这一不足在布朗斯特概念同年由化学家路易斯另一个更广的酸碱概念所弥补，但后者直到20世纪30年代才开始在化学界产生影响。LewisG物理化学定

路易斯酸(Lewisacid)是指能作为电子对接受体(Electronpairacceptor)的原子、分子或离子路易斯碱(Lewisbase)则指能作为电子对给予体(Electronpairdonor)的原子、分子或酸碱反应是电子对接受体与电子对给予体之间形成配位共价键的反应。+4++++++++++++++++4NH32第一 第二 第三(路易斯酸 路易斯 配合物第一第二第三++4++++2++(路易斯酸路易斯配合3.2.2水溶液中酸碱平衡的计水的自耦电离平按sed酸碱质子理论，溶剂分子之间的质子传递反应称为溶剂自耦电离平衡（也称质子自递平衡）。例如H2O+ H3O++NH3+ NH4++HAc+ H2Ac++H2O(l)+H2O H3O+(aq)+OH−fΔG −237.19 f =Kθ=[H3O+][OH−]= (T=∵[H3O+]=[OH- ∴

3O+]=1.0×10-7

不同KwK该值即为水的电离平衡常数，称为水

T/K

0.13×10-0.36×10-用Kw表

0.74×10-1.00×10-1.27×10-3.80×10-溶液酸度和碱度的常用表示法丹麦化学家Sörenson引入pH值，为[H+]对数负值，pHlog[H+]。pOH=-lg[OH-]溶液的酸度和碱度分别指水溶液中的净和[O，常用和pO表示。而酸或碱的浓度则包括未电离和已电离浓度之总和。Kwθ=[H3O+][OH-pKwθ=pH+pOH=pHpH和pOH的使用范围一般在014之间。在这个范围以酸碱变色范酸中间碱甲基3.1~红橙黄酚8.0~无粉红石3.0~红紫蓝弱酸、弱碱的解离平衡，缓弱酸、弱碱与溶剂水分子之间的质子传递反应，统称为弱酸OO的弱酸碱分别称为一元弱酸弱碱或多元弱酸弱碱。HAc+ H3O++一元弱酸、弱碱的电离计算0.1mol/LHAc水溶液的酸度HAc(aq)+H2O H3O+(aq)+Ac−设[H3O+]= 水的电离可忽略不计当电离度很小(≤5%或弱酸：x水的电离可忽略不计当电离度很小(≤5%或弱酸：xH3O+弱碱：x[OH−电离度=1.3×10−3/0.10= 缓冲溶液的概加入1滴加入1滴1mol·dm-3加入1滴1mol·dm-350 纯水pHpH=50 纯水pH50mLHAc—[c50mLHAc—[c(HAc)=pH=

pH=溶液适当稀释，而溶液本身pH缓冲作用与缓冲溶液含有“共轭酸碱对”如c和c的混合溶液能缓解外加少量酸碱或水的影响，而保持溶液值不发生显著变化的作用叫作缓冲作用，具有这种缓冲能力的溶液叫缓冲溶液。缓冲溶液的组成一定量的弱酸与其共轭碱的混合溶液， 和一定量的弱碱与其共轭酸的混合溶液，如NH3⋅H2O缓冲溶液的缓冲原对HAc—NaAc溶液 H缓冲溶液pH的计KKaθ{c(H3O)/moldm3}{c(Ac)/mol{c(HAc)/mol c(H3O)/molKaθc(HAc)/molc(Ac)molpHpHlg{c(H3 )/mol }pKaθc(HAc)/molc(Ac)/mol混合溶液 和aAc的浓度均为0.10mol·dm-，试计算该溶液的pH于体积为1dm3的该溶液中加入0.005molNaOH于1dm3纯水中加入0.005molNaOH(假定体不变)，溶液的pH是多少（1）pH＝－lg(1.8×10-5)－lg(0.10/0.10)=pKw（2）pH＝－lg(1.8×10-5)－lg(0.095/0.105)pKw －pOH=14.00+lg(0.005)=分精确，近似计算足矣。对弱酸及其共轭碱成的缓冲系统进行计算时分别使用下列通 c(酸)/mol c(碱molpOHpKb c(共轭酸mol欲使甲酸(HCOOH)与甲酸钠(HCOONa)组成pH=3.80的缓冲溶液，c(HCOO-)与c(HCOOH)的比值应是多(甲酸

θ=1.77×10-aHCOOH+ HCOO-+apH=3.80，c(H3O+)＝1.6×10-4mol·dm-1.6×10-4=(1.77×10-4)×————————— 1.77×10-—————————

=—————=1.1缓冲溶液的缓冲缓冲容量(Buffercapacity)指缓冲溶液的缓冲能力。不同缓冲溶液有其各自的缓冲范围(Bufferrange缓冲范围对弱酸-共轭碱组成的有效缓冲溶液，c(酸)/c(共轭碱的比值应处于1/10和10/1之间

pHpKθa同样，对弱碱-共轭abpOHpKθbpH(0.034mol·kg-(0.050mol·kg-0.025mol·kg-1KH2PO4+0.025mol·kg-1Na2HPO4(0.010mol·kg-甲酸 硼砂(H3BO3H2BO3+NH43.2.3.配合物平离形成常数、逐级形成常数和累积形成常形成常数(稳定常数Cu(NH3)2Cu(NH3)24Cu24NH3Kdθc(Cu2)c4(NH3c(Cu(NH3)24Cu24NH3Cu(NH3)2Cu24NH3Cu(NH3)24Kf θ c(Cu(NH3)2 c(Cu2)c4(NH31KθdKff使用Kθ值的大小比较配位实f的稳定性时,应注意什么▲只能在配位体数目相同的配位实体之间进行f▲对同类型的配位实体而言,f

θ增大,其稳定逐级形成常Cu2+离子实际存在的形式是[Cu(H2O)4]2+,这意味着NH3分子配位时不是进入Cu2+离子的空配位层,而是取代原来配位层中的H2O分子,而且是分步进行的:[Cu(H2O)4]2++NH3[Cu(H2O)3NH3]2++NH3[Cu(H2O)2(NH3)2]2++NH3[Cu(H2O)(NH3)3]2++

[Cu(H2O)3NH3]2++H2O[Cu(H2O)2(NH3)2]2++[Cu(H2O)(NH3)3]2++H2O[Cu(NH3)4]2++H2O与反应对应的形成常数叫逐级形成常数，分别KKKKKKK θf{c([Cu(H2O)3NH3]2)/mol1{c([Cu(HO) )/mol }{c(NH)/mol 243 θ{c([Cu(H2O)2(NH3)2]2)/molf2{c([Cu(HO)NH )/mol }{c(NH)/mol 2333 θ{c([Cu(H2O)(NH3)3]2)/molf3{c([Cu(HO)(NH) )/mol }{c(NH)/mol 2233 θ{c([Cu(NH3)4]2)/molf4{c([Cu(HO)(NH) )/mol }{c(NH)/mol 233累积形成常累积形成常数表示配位实体的形成平衡，表示同一平衡体系时形成常数、逐级形成常数和累积形成常数之间具有一定的关系:{c([Cu(H2O)3(NH3)]2)/moldm-3 β1{c(Cu(H2O)2)/moldm-3}{c(NH)/mol 4343{c([Cu(H2O)2(NH3)2]2)/moldm-3 β2

-3}{c(NH3)/mol

{c([Cu(H2O)(NH3)3]2)/moldm-3

f fβ3

-3}{c(NH3)/mol

{c([Cu(NH3)4]2)/moldm-3

β4

-3}{c(NH3)/mol

室温下，0.010mol的AgNO3(s)1.0L0.030mol·L-1NH3·H2O中（设体积不变），计算该溶液中游离的Ag+、和Ag(NH)

KθKθ ))1.67107f 很大，可假

·HO

0.0100x 0.0100x0.0300.0300.0102x2反应前c/mol反应后c/mol平c/mol00.0100.0100.010x(0.0102x)2Kθ1.67f0.010x0.0102xx1.67x6.0c(Ag)6.0106molc(NH3)c(Ag(NH3))0.010mol2配位 配离子ML(n-x)+、金属离子M+和配位体L 如向溶液中加入各种试剂包括酸、碱、沉淀剂，氧化还原或其它配合剂，由于这些试剂与金属离子或配离子可能发生各种化学反应，导致上述配位平衡发生移动，其结果是原溶液中各组分的浓度发生变动。难溶电解质的多相离子平衡(沉淀-溶解平衡溶度积常数和溶解1物质的溶解度是指在一定温度和压力下，固液达到平衡状时，饱和溶液里的物质浓度。常表示为g·dm-3或mol/dm-342.溶度 4

BaSO4

4{c(Ba2)/moldm-3}{c(SO2)/moldm-34K{c(BaSO4)/moldm-34对通 4MmBn

m

nK {c(M)/moldm-3}m{c(B)/moldm-3}nK溶解与沉淀过溶度积和溶解度之间有，Ksp与溶解度概念应，Ksp质的溶解度

只用来表示难spK不受离子浓度的影响，而溶解度则不spKspK 比较难溶电解spK物之间进行，溶解度则比较直观298K时铬酸银Ag2CrO4的溶度积常数为2.0×10-求该温度下的溶解度CrO2

离子的浓度xmol·dm-3，则代 溶度积常数表达式得Kθ(Ag

)={c(Ag+)/mol·dm-3}2{c(Cr2O

sp

(2x)2·x=3{Kθ3{Kθ(Ag )/4}7.924溶液中CrO2

离子的浓度为7.9×10-5mol·dm-3,也是 Ag2CrO4以mol·dm-3为单位的溶解离子积:沉淀形成与沉淀溶解的判1.离子对通 mM(aq)+n 溶度积规KspQ 不饱和溶液，无Ksp出，若原来有沉淀存在，则沉淀溶KspQKspKspQ Ksp332对已达到平衡的分别给其加入HCl、BaCl2Na2CO3溶液，结果怎样①加 23BaCO3的溶解3②加 或CO3 23 23促使BaCO3的生成沉淀-溶解平衡的移外加共同离子对在难溶电解质饱和溶液中加入含有共同离子(即一种构晶离子)的强电解质时导致难溶电解质溶解度降低的现象叫同离子效应commonioneect。沉淀的溶解和转一、沉淀在酸中的溶Fe3+离子沉淀完全所需要的pH Fe3++1×10- 由Ksp=[Fe3+][OH-]31×10-5×ｙ3=1.1×10-解得:ｙ=[OH-]=4.79×10-11mol·L-由Kw可求得[H+]=2.09×10-4mol·L-答：欲使0.011Fe离子开始沉淀的值为2.68,完全沉淀的值为368。spsp3CuS(s)3Cu(NO3)23S(s)2NO(g)4H2OKθ(CuS)1.2S2S(s)，c(S2)，Ksp典型的氧化—配位Kspθ(HgS)典型的氧化—配位Ksp

12HCl(浓)2HNO3(浓

3H2HgCl

2NO(g)3S(s)

44

使Hg2Kθ使 Q spKθ沉淀例 通过计算说明，在含有SO沉淀溶液中加入aSO溶液能否将SrCO转化为SrO？ SrCO3(s)+SO SrSO(s) 解SrCO3饱和溶液胶体是一定分散范围内物质存在的一种状态，而不是物质固有的特性。胶体是高度分散的体系，具有很大的表面有扩散慢和不能透过半透膜，推断胶体溶液中的质不是以小分子而是以大粒子形式分散在介质胶体粒子在重力场重不沉降或沉降速度极慢，推断分散质点不会太大，约n1μm胶体化学研究的三个领分子胶体（亲液溶胶缔合胶体（表面活性剂胶束溶液粗分散体系和溶胶（憎液溶胶胶体分散体系分液溶胶：分散介质为液灭 （G→L）；牛奶（L→L）；墨水固溶胶：分散介质为固塑料（G→S）；珍珠气溶剂：分散介质为气雾（L→G）尘胶体化学与界面化学的相关胶体的基本特性特有的分散程度、多相性、聚结不稳定性研究物质的界面特性——界面化学表面润湿等研究一群质点所构成的分散体系的性质——胶体化动力性质、电性质、光学性、流变性质、胶体的聚结与稳定性等现代胶体科学的研究内——研究对象与研究内分散分散体纳米材光学智能流体、电磁流变分散体系的形成与稳界面现生物膜、仿生膜、溶液生物膜、仿生膜、溶液有序胶体的性质及结胶粒的带电特吸由于胶粒颗粒度小,具有巨大的表面能,因此有附分散介质中的离子,以降低其表面能的趋势具具有与胶粒化学组成相同的离子优先被吸附例 AgNO3+KI→AgI+AgNO3过量，则AgI胶粒吸附Ag而带正电KI过量，则AgI胶粒吸附I－而带负电。电SiO2溶胶表面水SiO2＋H2O→若溶液显酸2H2SiO3→HSiO++2OH－进入溶液，而使胶粒带正若溶液显碱H2SiO3→HSiO3++H＋进入溶溶胶的胶团结

AgNO3+KI→AgI+KNO3KI胶胶胶[(AgI)mnI-,(n-x)K+]x-紧密 扩散胶体的稳定与聚胶体由于具有巨大的表面能，因此是热力学不稳定体系但在某些条件下，也能稳定的存在一段时间。胶体的稳定是相对的、暂时的和有条件的，而不稳定则是 。溶胶的稳定影影响溶胶稳定性的因溶胶