大学普通化学第六版第3章精品课件

1、 第第3章章 水化学与水污染水化学与水污染一一. 溶液的通性溶液的通性二二.水溶液中的单相离子平衡水溶液中的单相离子平衡三三. 难溶电解质的多相离子平衡难溶电解质的多相离子平衡(四四.胶体与界面化学胶体与界面化学)*五五.水污染及其危害水污染及其危害主要内容主要内容:3.1 溶液的通性溶液的通性u溶液的依数性溶液的依数性: :溶液的溶液的蒸气压下降蒸气压下降、溶液的、溶液的沸点升高沸点升高溶液的溶液的凝固点降低凝固点降低、溶液的、溶液的渗透压渗透压。1. 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降蒸汽压（饱和蒸汽压蒸汽压（饱和蒸汽压) )：一定温度下，一定温度下，液液体与蒸气达到相平衡时，蒸气的压力。体

2、与蒸气达到相平衡时，蒸气的压力。一一.非电解质溶液的通性非电解质溶液的通性 试验证明试验证明: 难挥发物质的难挥发物质的溶液蒸溶液蒸汽压总是低于纯溶剂的蒸汽压。汽压总是低于纯溶剂的蒸汽压。 溶液的蒸汽压下降：溶液的蒸汽压下降： p = pAPpA：纯溶剂的蒸汽压纯溶剂的蒸汽压。P：溶液的蒸汽压：溶液的蒸汽压纯水蒸发纯水蒸发溶液蒸发溶液蒸发法国物理学家拉乌尔据实验得出以下定量关系：法国物理学家拉乌尔据实验得出以下定量关系： p = pAxB拉乌尔定律：拉乌尔定律：一定温度下，一定温度下，难挥发的非电难挥发的非电解质稀溶液解质稀溶液的蒸气压下降的蒸气压下降p与溶质的摩尔与溶质的摩尔分数分数xB成正

3、比，而与溶质的本性无关。成正比，而与溶质的本性无关。xB: 溶质溶质B在溶液中的摩尔分数，在溶液中的摩尔分数， pA: 纯溶剂的蒸汽压。纯溶剂的蒸汽压。pT溶剂溶液101.325kPaTobTb 图3.1 沸点上升示意图2. 2. 溶液的沸点上升溶液的沸点上升溶液的沸点上升溶液的沸点上升: :难挥难挥发物质的溶液的沸点总发物质的溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点是高于纯溶剂的沸点.Tb =T Tb b T To ob bT Tb b :溶液沸点溶液沸点 ；Tob：纯溶剂沸点：纯溶剂沸点pT溶剂溶液溶剂的液-固平衡线Tf图3.2 凝固点下降示意图溶液的凝固点下降溶液的凝固点下降: :溶液的凝固点总是

4、低于纯溶溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点剂的凝固点.Tf = TofTfTof：纯溶剂凝固点：纯溶剂凝固点；T Tf f :溶液凝固点溶液凝固点 Tof3. 3. 溶液的溶液的凝固点下降凝固点下降拉乌尔定律：拉乌尔定律：难挥发非电解质稀溶液难挥发非电解质稀溶液的沸的沸点上升（点上升（TTb b）和凝固点下降（）和凝固点下降（TTf f）与溶液）与溶液的质量摩尔浓度（的质量摩尔浓度（m m）成正比。）成正比。Tb = kbm Tf= kfmkb：溶剂的摩尔沸点上升常数。：溶剂的摩尔沸点上升常数。 kf：溶剂的摩尔：溶剂的摩尔凝固点下降凝固点下降常数常数。 单位为单位为Kkgmol-14. 溶液

5、的渗透压溶液的渗透压渗透现象渗透现象溶剂通过溶剂通过半透膜进入溶液或溶剂从半透膜进入溶液或溶剂从稀溶液通过半透膜进入浓稀溶液通过半透膜进入浓溶液的现象（单向扩散）溶液的现象（单向扩散）渗透压渗透压阻止渗透进阻止渗透进行所施加的最小外压行所施加的最小外压,用用表示。表示。图3.3 溶液渗透压示意图cRTnRTV二二. .电解质溶液的通性电解质溶液的通性1.电解质溶液不服从电解质溶液不服从拉乌尔拉乌尔定律定律.2.电解质溶液电解质溶液的的蒸汽压、沸点、熔点的改蒸汽压、沸点、熔点的改变和渗透压数值都变和渗透压数值都比非电解质大比非电解质大。 3.溶液依数性的一般规律：溶液依数性的一般规律：A2B(A

6、B2)强电解质强电解质AB强电解质强电解质AB弱电解质弱电解质非电解质非电解质例例3.1 将质量摩尔浓度均为将质量摩尔浓度均为0.10 molkg-1的的BaCl2, HCl, HAc, 蔗糖水溶液的粒子数、蒸气蔗糖水溶液的粒子数、蒸气压、沸点、凝固点和渗透压按从大到小次序压、沸点、凝固点和渗透压按从大到小次序排序排序:解：解：按从大到小次序排序如下：按从大到小次序排序如下：粒子数粒子数 BaCl2 HCl HAc 蔗糖蔗糖蒸气压蒸气压 蔗糖蔗糖 HAc HCl BaCl2凝固点凝固点 蔗糖蔗糖 HAc HCl BaCl2沸点沸点 BaCl2 HCl HAc 蔗糖蔗糖渗透压渗透压 BaCl2

7、HCl HAc 蔗糖蔗糖3.23.2 水溶液中的单相离子平衡水溶液中的单相离子平衡 水溶液中的单相离子平衡一般分为水溶液中的单相离子平衡一般分为:一一.酸、碱的解离平衡酸、碱的解离平衡;二二.配离子的解离平衡配离子的解离平衡。 一一. .酸碱在水溶液中的解离平衡酸碱在水溶液中的解离平衡 酸碱质子理论酸碱质子理论1. 酸碱的概念酸碱的概念酸碱电离理论（阿氏水离子论）酸碱电离理论（阿氏水离子论）酸碱电子理论酸碱电子理论(1)(1)酸碱质子理论酸碱质子理论酸酸:凡能凡能给出质子给出质子的物质都是酸；的物质都是酸；碱碱:凡能凡能结合质子结合质子的物质都是碱。的物质都是碱。酸酸 质子质子 + 碱碱 (质

8、子给予体）质子给予体） (质子接受体）质子接受体）共轭酸与它的共轭碱一起称为共轭酸与它的共轭碱一起称为共轭酸碱对共轭酸碱对如在水溶液中 HCl(aq） H+(aq) +Cl-(aq) HAc(aq) H+(aq) +Ac(aq) NH4+(aq) H+(aq) +NH3(aq) HCO3-(aq) H+(aq) + CO32-(aq) Al(H2O)63+ H+(aq)+ Al(H2O)5(OH-)2+ 酸 质子 + 碱2.2. 酸碱离子平衡及酸碱离子平衡及pH计算计算(1) 一元弱酸和一元弱碱一元弱酸和一元弱碱HA(aq) = H+(aq) + A(aq)ccccccK/ )HA(/ )A(

9、/ )H()HA(a称为酸的解离常数；aa)HA()A()H()HA(KcccK设一元弱酸设一元弱酸HA的浓度为的浓度为c, 解离度为解离度为 HA = H+ + A-起始浓度起始浓度 c 0 0平衡浓度平衡浓度 c(1-)c c；)1 ()1 (2ccccKa当酸很弱当酸很弱(Ka10-4), 1- 1, 一元弱酸解离一元弱酸解离2.cKaaaCK浓度下降浓度下降, , 升高即浓度越稀升高即浓度越稀, ,解离度越大解离度越大aaCKHC.)(一元弱酸的一元弱酸的H H浓度计算公式：浓度计算公式：一元弱碱的一元弱碱的OHOH：一元弱碱的浓度为一元弱碱的浓度为C Cb b；解离常数为；解离常数为

10、K Kb bbbCKOHC)(例例3.1 已知已知HAc的的Ka =1.7610-5，计算，计算HAc浓度为浓度为0.100 moldm-3溶液的溶液的pH及及HAc的解的解离度。离度。 3354a/1033. 1100. 01076. 1.)(,10KdmmolCKHCaa当解解： 直接利用近似公式直接利用近似公式pH = lg c( H+) = lg(1.3310-3) = 3 0.47 = 2.8833.1033. 1)(dmmolxHC%34. 1100. 01076. 15CKa%34. 1%100100. 0)(%100)(HCCHC或(2)(2) 多元弱酸和多元弱碱多元弱酸和多元

11、弱碱343421 ,1052. 7)POH()POH()H(ccccKa(aq)POH(aq)H(aq)POH4243一级解离： 8412412, a1025. 6)POH()POH()H(ccccK(aq)HPO(aq)H(aq)POH2442二级解离： 1324343 ,102 . 2)HPO()PO()H(ccccKa(aq)PO(aq)H(aq)HPO3424三级解离： 说明说明 当当Ka,2 / K a,1Ks= 5.61x10Ks= 5.61x10-12-12故有沉淀生成故有沉淀生成2. 同离子效应同离子效应 在难溶电解质饱和溶液中，加入含有在难溶电解质饱和溶液中，加入含有与难溶物

12、组成中相同离子的强电解质，与难溶物组成中相同离子的强电解质，使难溶电解质的使难溶电解质的溶解度降低溶解度降低的现象称为的现象称为同离子效应同离子效应。在在AgCl饱和液中加入饱和液中加入NaCl时，时， AgCl(s) = Ag+ + Cl NaCl = Na+ + ClCl离子的大量存在，使离子的大量存在，使AgCl的溶解度下降。的溶解度下降。例例 ：计算计算BaSO4在在0.100 moldm-3 Na2SO4溶溶液中的溶解度，并与其在水中的溶解度比较。液中的溶解度，并与其在水中的溶解度比较。Ks (BaSO4) =1.0810-10解：解：BaSO4在纯水中的溶解度为在纯水中的溶解度为s

13、omoldm-3sKso = =1.0410-5 moldm-3设设 BaSO4在在 Na2SO4溶液中的溶解度为溶液中的溶解度为s moldm-3 BaSO4(s) = Ba2+ + SO42-平衡浓度平衡浓度/moldm-3 s s + 0.1溶解度降低了约溶解度降低了约104 (一万一万) 倍。倍。Ks = s (s + 0.1) 0.1s = 1.0810-10解得：解得：s =1.0810-9 moldm-3 3.3. 沉淀的溶解沉淀的溶解 利用酸碱反应利用酸碱反应碳酸盐：碳酸盐：CaCO3(s) Ca2+ + CO32-+ H+ H2O + CO2金属硫化物：金属硫化物：FeS、Z

14、nS、MnS、NiS等能溶于稀酸等能溶于稀酸 ZnS + 2H+ Zn2+ + H2S 减少构晶离子浓度，减少构晶离子浓度，QKsQKa2Ka3，以一级解离为主。因此以处理一元酸碱溶液的方法来计算其pH值。v 同离子效应在弱酸的溶液中加入该酸的共轭碱，或在弱碱的溶液中加入该碱的共轭酸，使得弱酸或弱碱的解离度大大下降的现象，称为同离子效应。v 缓冲溶液弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸所组成的溶液对外加的酸和碱具有缓冲能力。当溶液的pH值在pKa附近时，具有最强的缓冲能力。续v 配离子解离平衡配离子是由中心离子或中心原子和若干个中性分子或它种离子所组成的复杂离子，在水溶液中存在解离平衡。稳定常数和不稳定常数之间存在互为倒数的关系。改变溶液的酸度,会引起配离子解离平衡的移动。一种配离子可以转化为更稳定的配离子。v 多相离子平衡难溶电解质在水溶液中，存在固体和溶液中离子之间的的多相离子平衡。当溶液中浓度商大于溶度积常数时生成难溶盐，反之难溶盐溶解。因加入含有共同离子的强电解质，而使难溶电解质溶解度降低的现象也叫同离子效应。一种难溶的电解质可以转化为更难溶的电解质。利用酸碱反应，配位反应，氧化还原反应可以使沉淀溶解。v 胶体粒子由胶粒和带相反电荷的离子组成，胶体属于热