大学化学(2)20102

1、21:16:001比较溶剂的挥发速率比较溶剂的挥发速率三三. . 溶液的通性溶液的通性第二章第二章 溶液与离子平衡溶液与离子平衡纯溶剂纯溶剂溶液溶液溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降溶液的沸点上升溶液的沸点上升溶液的凝固点下降溶液的凝固点下降溶液的渗透压溶液的渗透压第一节第一节 溶液的通性溶液的通性21:16:012 溶解是一个物理化学过程。溶解作用的结果不仅使溶质的性质发生了变化，也使溶剂的一些性质发生改变，如蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低以及渗透现象等。这些性质只与溶质、溶剂微粒数的比值有关，而与溶质的本性无关。把这些性质称为依数性。稀溶液的依数性有明显的规律。稀溶液的依数性，尤其是溶液的

2、渗透压力对生命科学极为重要。21:16:013 1、溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降 11蒸气压蒸气压 在在密闭容器密闭容器中注入纯水，在一定温度下，一部分动能较高的水分子中注入纯水，在一定温度下，一部分动能较高的水分子将自水面逸出，扩散到水面上部的空间，形成气相，这一过程称为将自水面逸出，扩散到水面上部的空间，形成气相，这一过程称为蒸发蒸发。同时，气相的水分子也会接触到水面并被吸引到液相中，这。同时，气相的水分子也会接触到水面并被吸引到液相中，这一过程称为一过程称为凝结凝结。开始阶段，蒸发过程占优势，但随着水蒸气密度。开始阶段，蒸发过程占优势，但随着水蒸气密度的增加，凝结的速率增大，最后蒸发

3、速率与凝结速率相等，气相和的增加，凝结的速率增大，最后蒸发速率与凝结速率相等，气相和液相达到平衡：液相达到平衡：H2O（1）H2O（g） 这时水蒸气的密度不再改变，它具有压力也不再改变。我们将这时水蒸气的密度不再改变，它具有压力也不再改变。我们将与液相处于平衡时的蒸气所具有的压力称为该温度下的与液相处于平衡时的蒸气所具有的压力称为该温度下的饱和蒸气压饱和蒸气压，简称简称蒸气压蒸气压，用符号表示，单位是，用符号表示，单位是Pa（帕）或（帕）或kPa(千帕千帕)。21:16:014 蒸气压是液体的特征之一，它与液体量的多少蒸气压是液体的特征之一，它与液体量的多少和在液体上方的蒸气体积无关。但不同温

4、度下每和在液体上方的蒸气体积无关。但不同温度下每一种液体的蒸气压是不同的，例如一种液体的蒸气压是不同的，例如20时水的蒸时水的蒸气压是气压是234kPa，乙醇是，乙醇是583kPa，乙醚是，乙醚是587kPa。 当温度升高时，液体分子中能量高、速率快的分当温度升高时，液体分子中能量高、速率快的分子百分数增多，表层分子逸出液面的机会增多，子百分数增多，表层分子逸出液面的机会增多，随之蒸气分子返回液面的数目逐渐增多，直到建随之蒸气分子返回液面的数目逐渐增多，直到建立一个新的平衡状态，总的效果是使蒸气压增大立一个新的平衡状态，总的效果是使蒸气压增大。 21:16:025几种液体蒸气压与温度的关系 2

5、1:16:026 液体的蒸气压表达了一定温度下，液体蒸液体的蒸气压表达了一定温度下，液体蒸发的难易程度。它是液体分子问作用力大发的难易程度。它是液体分子问作用力大小的反映。一般来说，液体的分子间力越小的反映。一般来说，液体的分子间力越弱，液体越容易蒸发，其蒸气压越高。弱，液体越容易蒸发，其蒸气压越高。21:16:027溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降21:16:028由于溶质加入，必然会降低单位体积溶液内所含溶剂分子的数目，由于溶质加入，必然会降低单位体积溶液内所含溶剂分子的数目，溶液的部分表面也被难挥发的溶质分子所占据，因此单位时间内逸溶液的部分表面也被难挥发的溶质分子所占据，因此单位时间内

6、逸出液面的溶剂分子数相应减少，这样蒸气中含有较少的溶剂分子已出液面的溶剂分子数相应减少，这样蒸气中含有较少的溶剂分子已能和溶液处于平衡状态，所以溶液的蒸气压要比纯溶剂的蒸气压低能和溶液处于平衡状态，所以溶液的蒸气压要比纯溶剂的蒸气压低21:16:029 大量的实验证明，含有难挥发性溶质溶大量的实验证明，含有难挥发性溶质溶液的蒸气压总是低于同温度纯溶剂的蒸液的蒸气压总是低于同温度纯溶剂的蒸气压。气压。 溶液中难挥发性溶质浓度愈大，溶剂的溶液中难挥发性溶质浓度愈大，溶剂的摩尔分数愈小，蒸气压下降愈多。摩尔分数愈小，蒸气压下降愈多。 拉乌尔定律：拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发非在一定温度下，难挥发

7、非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质在溶电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质在溶液中的摩尔分数成正比，而与溶质本性液中的摩尔分数成正比，而与溶质本性无关无关。)(*)()()(*BxpBnAnBnPP21:16:0210例 已知293K时水的饱和蒸气压为2.338kPa,将6.840g蔗糖（C12H22O11）溶于100.0g水中，蔗糖溶液的质量摩尔浓度是多少，蒸气压是多少？解 蔗糖的摩尔质量为342.0g mol-1，所以溶液的质量摩尔浓度为 200. 00 .1001000molg0 .342840. 611 -gkgggbB9964. 0)mol 0 200. 049.55(49.550mol 2

8、00. 002.18100002.18100011molmolggmolggxA996. 0338. 20kPaxppA蔗糖溶液的蒸气压为：4=2.330kPa水的摩尔分数为 molkg-121:16:0211蒸发的三个特点蒸发的三个特点 （1）可以在任何温度下进行；）可以在任何温度下进行； （2）只发生在液体表面；）只发生在液体表面； （3）吸热有致冷作用）吸热有致冷作用21:16:0212蒸发有致冷作用的原因蒸发有致冷作用的原因 液体蒸发吸热是一个比较复杂的过程，这是因为热液体蒸发吸热是一个比较复杂的过程，这是因为热传递不但可以在温度不同的两个物体之间进行，也可传递不但可以在温度不同的两个

9、物体之间进行，也可以在同一物体的两个部分之间进行液体蒸发时，由以在同一物体的两个部分之间进行液体蒸发时，由于自身的一部分吸收了另一部分的热，使一部分液体于自身的一部分吸收了另一部分的热，使一部分液体变成了气体，剩下液体的温度就会降低，当它的温度变成了气体，剩下液体的温度就会降低，当它的温度低于周围物体的温度时液体就会从周围物体那里吸低于周围物体的温度时液体就会从周围物体那里吸热，因此液体蒸发吸热，有致冷作用热，因此液体蒸发吸热，有致冷作用21:16:02132、 溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的沸点升高和凝固点降低21溶液的沸点升高溶液的沸点升高 液体的沸点液体的沸点 液体的沸点：是液体的蒸气

10、压等于外压时的温液体的沸点：是液体的蒸气压等于外压时的温度。液体的正常沸点是指外压为度。液体的正常沸点是指外压为101.3Kpa的沸的沸点。例如水的正常沸点是点。例如水的正常沸点是373.15K。没有专门。没有专门注明压力条件的沸点通常都是指正常沸点。注明压力条件的沸点通常都是指正常沸点。21:16:0214液体的沸点与压强有关液体的沸点与压强有关 压强增大时，液体的沸点也将增高；反之压强降低液体压强增大时，液体的沸点也将增高；反之压强降低液体的沸点将减小例如在西藏高原上的沸点将减小例如在西藏高原上,由于空气稀薄由于空气稀薄,气压气压偏低只有低海拔地区的一半偏低只有低海拔地区的一半,大气压力为

11、大气压力为57.329kPa,水的水的沸点为沸点为84。饭煮不熟，只有用高压锅煮饭，由于高。饭煮不熟，只有用高压锅煮饭，由于高压锅被密闭，水蒸气出不去，锅内压强会升高，沸点也压锅被密闭，水蒸气出不去，锅内压强会升高，沸点也跟着被提高，当压强达到跟着被提高，当压强达到0.2MPa时沸点达到时沸点达到120,饭饭就很容易煮熟了。就很容易煮熟了。21:16:0215溶液的沸点升高溶液的沸点升高 实验表明，实验表明，溶液溶液的沸点要的沸点要高于高于纯溶纯溶剂剂的沸点，这一现象称为溶液的沸的沸点，这一现象称为溶液的沸点升高。点升高。 溶液沸点升高的原因是溶液的蒸气溶液沸点升高的原因是溶液的蒸气压低于纯溶

12、剂的蒸气压。压低于纯溶剂的蒸气压。21:16:021621:16:0217溶液的沸点升高溶液的沸点升高与溶质的质量摩尔浓度与溶质的质量摩尔浓度的关系为的关系为 bTBbBbbbbbKTTT0bK式中式中为溶剂的质量摩尔沸点升高常数，它只与溶为溶剂的质量摩尔沸点升高常数，它只与溶剂的本性有关。从上式可以看出，难挥发性的非电解剂的本性有关。从上式可以看出，难挥发性的非电解质稀溶液的沸点升高只与溶质的质量摩尔浓度有关，质稀溶液的沸点升高只与溶质的质量摩尔浓度有关，而与溶质的本性无关。而与溶质的本性无关。21:16:0218根据液体沸点与外压有关的性质，根据液体沸点与外压有关的性质，在提取和精制对热不

13、稳定的物质时，常在提取和精制对热不稳定的物质时，常采用减压蒸馏方法以降低蒸发温度，防采用减压蒸馏方法以降低蒸发温度，防止高温加热对这些物质的破坏。而对热止高温加热对这些物质的破坏。而对热稳定的注射液的对某些医疗器械的灭菌稳定的注射液的对某些医疗器械的灭菌时，则常采用热压灭菌法，即在密闭的时，则常采用热压灭菌法，即在密闭的高压消毒器内加热，通过提高水蒸气的高压消毒器内加热，通过提高水蒸气的温度来缩短来灭菌时间并提高来菌效果。温度来缩短来灭菌时间并提高来菌效果。21:16:0219提高沸点炖肉的方法 炆火21:16:0220 液体分子间的作用力赿强，蒸气液体分子间的作用力赿强，蒸气压赿低，沸点高。

14、压赿低，沸点高。 同类型分子，相对分子质量赿大，同类型分子，相对分子质量赿大，分子间作用力赿强分子间作用力赿强21:16:02212.2溶液的凝固点降低溶液的凝固点降低纯液体的凝固点纯液体的凝固点凝固点是物质的固相纯溶凝固点是物质的固相纯溶剂的蒸气压与它的液体蒸气压剂的蒸气压与它的液体蒸气压相等时的温度相等时的温度21:16:0222曲线（1）为纯水的理想冷却曲线。从a点处无限缓慢地冷却，达到b点（273K）时，水开始结冰。在结冰过程中温度不再变化，曲线上出现一段平台bc，此时液体的晶体平衡共存。如果继续冷却，全部水将结成冰后，温度再下降。在冷却曲线上，这个不随时间而变的平台相对应的温度Tf

15、0称为该液体的凝固点 21:16:0223 曲线（2）是实验条件下的水的冷却曲线。因为实验做不到无限慢地冷却，而是较快速强制冷却，在温度降下Tf 0时不凝固，出现过冷现象。一旦固相出现，温度又回升而出现平台。（物质内部从无序到有序，要放出热量）21:16:0224曲线（3）是溶液的理想冷却曲线。与曲线（1）不同，当温度由a处冷却，达到Tf时，溶液中才开始结冰。TfTf 0。随着冰的析出，溶液浓度不断增大，溶液的凝固点不断不降，于是bc并不是一段平台，而是一段缓慢下降的斜线。因此，溶液的凝固点是指刚有溶剂固体析出（即b点）的温度Tf 。21:16:0225曲线（4）是实验条件下的溶液冷却曲线，可

16、以看出，适当的过冷使溶液凝固点的观察变得容易（温度降到Tf以下b点又回升的最高点b）。21:16:0226 难挥发性非电解质溶液的凝固难挥发性非电解质溶液的凝固点总是比纯溶剂凝固点低。这一现点总是比纯溶剂凝固点低。这一现象被称为溶液的凝固点降低象被称为溶液的凝固点降低这是由于溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压这是由于溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低造成的低造成的21:16:0227 和沸点升高一样，对难挥发性的非电解质稀溶液来和沸点升高一样，对难挥发性的非电解质稀溶液来说，凝固点降低正比于溶液的质量摩尔浓度而与溶质的说，凝固点降低正比于溶液的质量摩尔浓度而与溶质的本性无关，即本性无关，即 式中式中Kf

17、Kf称为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数。称为溶剂的质量摩尔凝固点降低常数。KfKf只与溶只与溶剂本性有关。剂本性有关。 利用溶液的沸点升高和凝固点降低都可测定溶质的利用溶液的沸点升高和凝固点降低都可测定溶质的相对分子质量。相对分子质量。 因大多数溶剂的因大多数溶剂的KfKf大于大于KbKb值，固同一溶液的凝固点值，固同一溶液的凝固点降低值比沸点的升高值大，测量子的灵敏度高，常用于降低值比沸点的升高值大，测量子的灵敏度高，常用于医学和生物学实验中。医学和生物学实验中。BffffbKTTT021:16:0228例题例题2-12.6g尿素尿素CO(NH2)2溶于溶于50g水中水中,计算此溶计算此溶液的

18、凝固点和沸点。液的凝固点和沸点。解解尿素尿素CO(NH2)2摩尔质量为摩尔质量为60gmol-12.6g尿素的物质的量尿素的物质的量n=2.6g/60gmol-1=0.043mol1kg溶剂中尿素的物质的量溶剂中尿素的物质的量n=0.043mol/50g1000g=0.86mol尿素的质量摩尔浓度尿素的质量摩尔浓度b=0.86molkg-1tbp=KbpbB=0.52kgmol-10.86molkg-1=0.45tfp=KfpbB=1.86kgmol-10.86molkg-1=1.60溶液的沸点溶液的沸点100+0.45=100.45溶液的凝固点溶液的凝固点01.60=1.60答答溶液的沸点为

19、溶液的沸点为100.45，溶液的凝固点为，溶液的凝固点为1.6021:16:0229溶液凝固点下降的应用 盐和冰的混合物可作冷却剂 汽车水箱中加入防冻剂乙二醇、甘油、酒精等。21:16:02303溶液的渗透压溶液的渗透压31 渗透现象和渗透压 为维持只允许溶剂通过的膜所隔开为维持只允许溶剂通过的膜所隔开的溶液与溶剂之间的渗透平衡而需的溶液与溶剂之间的渗透平衡而需要的超额压力称为渗透压力。要的超额压力称为渗透压力。 渗透压力的符号为渗透压力的符号为，单位为，单位为Pa或或kPa。渗透压力是溶液的又一种依数。渗透压力是溶液的又一种依数性。性。21:16:023121:16:023221:16:02

20、3321:16:0234荷兰化学家范特霍夫提出与理想气体方程相似的稀溶液的渗透压荷兰化学家范特霍夫提出与理想气体方程相似的稀溶液的渗透压力方程式：力方程式：（1）（2）式式中中为溶液中非电解质的物质的量，为溶液中非电解质的物质的量，V为溶液的体积，为溶液的体积，为物质的为物质的量浓度（量浓度（molL-1）,T为绝对温度为绝对温度。式（。式（2）称为范特霍夫定律。）称为范特霍夫定律。它它表明稀溶液渗透压力的大小仅与单位体积溶液中深质质点数的多少表明稀溶液渗透压力的大小仅与单位体积溶液中深质质点数的多少有关，而与溶质的本性无关。因此，渗透压力也是溶液的依数性。有关，而与溶质的本性无关。因此，渗透

21、压力也是溶液的依数性。有趣的是，常数有趣的是，常数R的数值上与气体常数值一样，为的数值上与气体常数值一样，为8.314JK-1mol-1。溶液愈稀，由实验测得的。溶液愈稀，由实验测得的值愈接近计算值。值愈接近计算值。RTnMRTmVBBBRTCVRTnBBBnBC21:16:023521:16:0236 对于相同对于相同CB的非电解质溶液，在一定温度下，因为的非电解质溶液，在一定温度下，因为单位体积溶液中所含溶质的粒子（分子）数目相等，所以单位体积溶液中所含溶质的粒子（分子）数目相等，所以渗透压是相同的。如渗透压是相同的。如0.3mol/L葡萄糖溶液与葡萄糖溶液与0.3mol/L蔗糖蔗糖溶液的

22、渗透压相同。溶液的渗透压相同。但是，相同但是，相同CB的电解质溶液和非电解质溶液的渗透压的电解质溶液和非电解质溶液的渗透压则不相同。例如，则不相同。例如，0.3mol/LNaCl溶液的渗透压约为溶液的渗透压约为0.3mol/L葡萄糖溶液渗透压的葡萄糖溶液渗透压的2倍。这是由于在倍。这是由于在NaCl溶液溶液中，每个中，每个NaCl粒子可以离解成粒子可以离解成1个个Na+和和1个个Cl。而葡萄。而葡萄糖溶液是非电解质溶液，所以糖溶液是非电解质溶液，所以0.3mol/LNaCl溶液的渗透溶液的渗透压约为压约为0.3mol/L葡萄糖溶液的葡萄糖溶液的2倍。倍。由此可见，渗透压公式中，对电解质溶液来说

23、由此可见，渗透压公式中，对电解质溶液来说,nB是是1升溶液中能产生渗透效应的溶质分子与离子总物质的量升溶液中能产生渗透效应的溶质分子与离子总物质的量.21:16:0237例例将将2.00g蔗糖（蔗糖（C12H22O11）溶于水，配成）溶于水，配成50.0ml溶液，求溶液溶液，求溶液在在37时的渗透压力。时的渗透压力。解解C12H22O11的摩尔质量为的摩尔质量为342gmol-1，则，则=从这个例子可以看出，从这个例子可以看出，的蔗糖（的蔗糖（C12H22O11）溶液在）溶液在37可产生可产生302kPa的渗透压力，相当于的渗透压力，相当于30.8米的水柱高的压力米的水柱高的压力。这。这一点表

24、明渗透压力是一种强大的推动力，要用普通半透膜精确测定一点表明渗透压力是一种强大的推动力，要用普通半透膜精确测定渗透压力是较困难的，除非这种膜有很的机械强度，否则难以胜任渗透压力是较困难的，除非这种膜有很的机械强度，否则难以胜任。1 -1 -112212Lmol117. 00500. 0mol34200. 2)(LggVnOHCckPaKmolKJLmolRTcB302310314. 8117. 01111117. 0Lmol21:16:0238 利用稀溶液的依数性可以测定利用稀溶液的依数性可以测定溶质的相对分子质量，但是测定小溶质的相对分子质量，但是测定小分子溶质的相对分子质量用测定渗分子溶质

25、的相对分子质量用测定渗透压力的方法则相当困难，多用凝透压力的方法则相当困难，多用凝固点降低法测定。而测定蛋白质等固点降低法测定。而测定蛋白质等高分子化合物的相对分子质量时，高分子化合物的相对分子质量时，用渗透压力法要比凝固点降低法灵用渗透压力法要比凝固点降低法灵敏得多，见下例敏得多，见下例。21:16:0239例题例题血红素血红素1.0g，溶于，溶于100cm3水配成溶液。此溶水配成溶液。此溶液在液在20时的渗透压为时的渗透压为366Pa。计算血红素的相对分。计算血红素的相对分子质量。子质量。解解MB=mBRT/V=1.0g8.314Pam3K-1mol-1(273+20)K366Pa100(

26、10-2)3m3=6.66104gmol-1答答血红素的相对分子质量为血红素的相对分子质量为6.66104。21:16:0340渗透压渗透压在医学上的意义 等渗、低渗、高渗溶液 渗透压渗透压相等的两种溶液称为等渗溶液。渗透压渗透压不同的两种溶液，把渗透压渗透压相对高的溶液叫做高渗溶液，把渗透压渗透压相对低的溶液叫做低渗溶液。对同一类型的溶质来说，浓溶液的渗透压渗透压比较大，稀溶液的渗透压渗透压比较小。因此，在发生渗透作用时，水会从低渗溶液（即稀溶液）进入高渗溶液（即浓溶液），直至两溶液的渗渗透压透压达到平衡为止。 在医疗实践中，溶液的等渗、低渗或高渗是以血浆总渗透压渗透压为标准。即溶液的渗透压

27、渗透压与血浆总渗透压渗透压相等的溶液为等渗溶液。溶液的渗透压渗透压低于血浆总渗透压渗透压的溶液为低渗溶液。溶液的渗透压渗透压高于血浆总渗透压渗透压的溶液为高渗溶液。21:16:0341 给伤病员进行大量补液时，常用与血浆给伤病员进行大量补液时，常用与血浆等渗的等渗的0.154mol/LNaCl溶液（生理盐溶液（生理盐水），而不能用水），而不能用0.256mol/LNaCl的高渗的高渗溶液或溶液或0.068mol/LNaCl的低渗溶液。的低渗溶液。 下面讨论红细胞分别在这三种下面讨论红细胞分别在这三种NaCl溶液溶液中所产生的现象。中所产生的现象。21:16:0342 将红细胞放到将红细胞放到0

28、.068mol/LNaCl溶液中，在显微镜下可以看溶液中，在显微镜下可以看到红细胞逐渐膨胀，最后破裂。医学上称这种现象为溶血。这是到红细胞逐渐膨胀，最后破裂。医学上称这种现象为溶血。这是因为红细胞内液的渗透压因为红细胞内液的渗透压(0.154mol/L)大于大于0.068mol/LNaCL溶液溶液渗透压渗透压,因此因此,水分子就要向红细胞内渗透水分子就要向红细胞内渗透,使红细胞膨胀使红细胞膨胀,以致破裂以致破裂.如将红细胞放到如将红细胞放到0.256mol/LNaCL溶液中溶液中,在显微镜下可以看到红在显微镜下可以看到红细胞逐渐皱缩细胞逐渐皱缩,这种现象称为胞浆分离这种现象称为胞浆分离.因为这

29、时红细胞内液的渗因为这时红细胞内液的渗透压小于透压小于0.256mol/LNaCL溶液的渗透压溶液的渗透压,因此因此,水分子由红细胞内水分子由红细胞内向外渗透向外渗透,使红细胞皱缩使红细胞皱缩.如将红细胞放到生理盐水中如将红细胞放到生理盐水中,在显微镜下在显微镜下看到红细胞维持原状看到红细胞维持原状.这是因为红细胞与生理盐水渗透压相等这是因为红细胞与生理盐水渗透压相等,细细胞内外达到渗透平衡的缘故胞内外达到渗透平衡的缘故.21:16:034321:16:034421:16:0345细胞在不同浓度NaCL溶液中的形态图。21:16:0346近视眼和吃糖的关系近视眼和吃糖的关系 糖吃多了，血糖含量

30、增加，会引糖吃多了，血糖含量增加，会引起房水、晶状体渗透压改变，当房水起房水、晶状体渗透压改变，当房水的渗透压低于晶状体的渗透压时，房的渗透压低于晶状体的渗透压时，房水就会进入晶状体内，促使晶状体变水就会进入晶状体内，促使晶状体变凸，引起近视眼的发生。凸，引起近视眼的发生。21:16:034721:16:0348反向渗透反向渗透 若选用一种高强度且耐高压的半透膜反纯溶剂的若选用一种高强度且耐高压的半透膜反纯溶剂的溶液隔开，此时如在溶液施加的外压大于渗透压溶液隔开，此时如在溶液施加的外压大于渗透压力，则溶液中将有更多的溶剂分子通过半透膜进力，则溶液中将有更多的溶剂分子通过半透膜进入溶剂一侧。这种

31、使渗透作用逆向进行的过程称入溶剂一侧。这种使渗透作用逆向进行的过程称为反向渗透。反向渗透常用于从海水中快速提取为反向渗透。反向渗透常用于从海水中快速提取淡水，成本仅为城市自来水的三倍。反向渗透还淡水，成本仅为城市自来水的三倍。反向渗透还可用于废水治理中除去有毒有害物质。可用于废水治理中除去有毒有害物质。21:16:034921:16:0350盐差能是以化学能形态出现的海洋能。盐差能是以化学能形态出现的海洋能。 在淡水与海水之间有着很大的渗透压力差（相当于在淡水与海水之间有着很大的渗透压力差（相当于240m的水头）。从理论上讲，如果这个压力差能利用的水头）。从理论上讲，如果这个压力差能利用起来，

32、从河流流入海中的每立方英尺的淡水可发起来，从河流流入海中的每立方英尺的淡水可发0.65kwh的电。一条流量为的电。一条流量为1m3s的河流的发电输出功的河流的发电输出功率可达率可达2340kw。从原理上来说，可通过让淡水流经一。从原理上来说，可通过让淡水流经一个半渗透膜后再进入一个半渗透膜后再进入一个盐水水池的方法来开发这种个盐水水池的方法来开发这种理论上的水头。如果在这一过程中盐度不降低的话，产理论上的水头。如果在这一过程中盐度不降低的话，产生的渗透压力足可以将水池水面提高生的渗透压力足可以将水池水面提高240m，然后再把，然后再把水池水泄放，让它流经水轮机，从而提取能量。水池水泄放，让它流

33、经水轮机，从而提取能量。在死海，淡水与咸水间的渗透压力相当于在死海，淡水与咸水间的渗透压力相当于5000m的的水头，而大洋海水只有水头，而大洋海水只有240m的水头。的水头。21:16:0351水压塔渗透压系统水压塔渗透压系统 水水 压塔渗透压系统主要由水压塔、半透膜、海水泵、水轮机一压塔渗透压系统主要由水压塔、半透膜、海水泵、水轮机一发电机组等组成。其中水压塔与淡水问由半发电机组等组成。其中水压塔与淡水问由半 透膜隔开，而塔与透膜隔开，而塔与海水之间通过水泵连通）系统的工作过程如下：先由海水泵向水海水之间通过水泵连通）系统的工作过程如下：先由海水泵向水压塔内充入海水，由压塔内充入海水，由 于

34、渗透压的作用，淡水从半透膜向水压塔于渗透压的作用，淡水从半透膜向水压塔内渗透，使水压塔内水位上升。当塔内水位上升到一定高度后，内渗透，使水压塔内水位上升。当塔内水位上升到一定高度后，便从便从 塔顶的水槽溢出，冲击水轮机旋转，带动发电机发电。为塔顶的水槽溢出，冲击水轮机旋转，带动发电机发电。为了使水压塔内的海水保持一定的盐度、必须用海水泵了使水压塔内的海水保持一定的盐度、必须用海水泵 不断向塔不断向塔内打入海水，以实现系统连续工作，扣除海水泵等的动力消耗，内打入海水，以实现系统连续工作，扣除海水泵等的动力消耗，系统的总效率约为系统的总效率约为2020左右。左右。 21:16:0352一一. .

35、一元弱电解质的解离平衡一元弱电解质的解离平衡第二节第二节 弱电解质溶液中的解离平衡弱电解质溶液中的解离平衡HAcH+AcbHAcbbAcbbHbK/ )()/ )(/ )()1(此平衡常数称解离平衡常数。对于弱酸记为此平衡常数称解离平衡常数。对于弱酸记为 ，对于弱碱记，对于弱碱记为为 。aKbK其平衡常数表达式为 21:16:0353 式中， =1.0molkg-1OHNHOHNH423bOHNHbbOHbbNHbKb/ )(/ )(/ )(234b解离平衡常数值在一定温度下不因离子或分子的质量摩尔解离平衡常数值在一定温度下不因离子或分子的质量摩尔浓度的改变而改变浓度的改变而改变， 21:16

36、:0354水是弱电解质，纯水中也存在着解离平衡： H2O H+OH此时其解离常数称水的离子积常数离子积常数： 在22时，纯水中，所以 =/ )(/ )(bOHbbHbKW1710)()(kgmolOHbHbWK14100 . 121:16:0355溶液的的酸度通常pH值表示：pH= （2-12） 碱度则用pOH表示pOH= （2-13）pH+ pOH=14。所以也可以用pH值来表示溶液的碱度。pH=14 - pOH/ )(1bOHbg/ )(1bHbg21:16:0356 这个概念是这个概念是19091909年年由丹麦生物化学家彼由丹麦生物化学家彼得得. .索伦森索伦森Peter Srense

37、nPeter Srensen提出。提出。p p代表代表德语德语potenzpotenz，意思是力量或浓度，意思是力量或浓度，H H代表代表氢离子（氢离子（H H+ +）。）。21:16:035721:16:0358一些常见物质的一些常见物质的pH值值21:16:0359各物质各物质pH值的人体感觉值的人体感觉 胃酸胃酸1.2-3.0 柠檬柠檬2.2-2.4 可口可乐可口可乐2.5 醋醋2.9 苹果苹果2.9-3.5 泡菜泡菜3.5 葡萄葡萄3.5-4.5 梨梨4.2 蕃茄蕃茄4.0-4.4 香蕉香蕉4.6 炼乳炼乳6.0 猪肉猪肉6.1 黄油黄油6.2 牛奶牛奶6.3-6.6 玉米粥玉米粥6.

38、8-8.0 蛋白蛋白7.6-8.0人体的味觉人体的味觉能辨认出酸碱的不同，能辨认出酸碱的不同，酸性物质尝起来是酸的，酸性物质尝起来是酸的，而碱性物质则是一种粘而碱性物质则是一种粘滑感且带苦涩味的。滑感且带苦涩味的。 21:16:0360常見食物的酸碱性常見食物的酸碱性 強強酸性酸性 ： 蛋蛋黃黃、乳酪、白糖、西点、柿子、乳酪、白糖、西点、柿子、烏魚烏魚子、柴子、柴魚魚等。等。 中酸性中酸性 ： 火腿、鸡肉、火腿、鸡肉、鮪魚鮪魚、猪肉、猪肉、鰻魚鰻魚、牛肉、面包、小、牛肉、面包、小麥麥、奶油、奶油、馬馬肉等。肉等。 弱酸性弱酸性 ： 白米、花生、啤酒、油炸豆腐、海苔、文蛤白米、花生、啤酒、油炸豆

39、腐、海苔、文蛤( (蜆蜆) )、章章魚魚、泥、泥鰍鰍等。等。 弱碱性弱碱性 ： 紅紅豆、萝卜、苹果、甘蓝菜、洋葱、豆腐等。豆、萝卜、苹果、甘蓝菜、洋葱、豆腐等。 中碱性中碱性 ： 大豆、胡萝卜、番茄、香蕉、橘子、番瓜、草莓、大豆、胡萝卜、番茄、香蕉、橘子、番瓜、草莓、梅干、柠檬、菠菜等。梅干、柠檬、菠菜等。 強強碱性碱性 ： 葡萄、茶叶、葡萄酒、海葡萄、茶叶、葡萄酒、海帶帶、天然绿藻类。、天然绿藻类。 21:16:0361 酸性食物酸性食物 含硫、磷、氯等矿物质较多的食物，在含硫、磷、氯等矿物质较多的食物，在体内的最终代谢产物长呈酸性，如肉、蛋鱼体内的最终代谢产物长呈酸性，如肉、蛋鱼等动物食品

40、及豆类和谷类等。与呈碱食物适等动物食品及豆类和谷类等。与呈碱食物适当搭配，有助于维持体内酸碱平衡。当搭配，有助于维持体内酸碱平衡。 碱性食物碱性食物 含钾、钠、钙、镁等矿物质较多的食物，含钾、钠、钙、镁等矿物质较多的食物，在体内的最终的代谢产物常呈碱性，如，蔬在体内的最终的代谢产物常呈碱性，如，蔬菜、水果、乳类、大豆和菌类食物等。与呈菜、水果、乳类、大豆和菌类食物等。与呈碱食物适当搭配，有助于维持体内酸碱平衡。碱食物适当搭配，有助于维持体内酸碱平衡。21:16:0362 人体组织细胞在代谢中不断产酸产碱，在正常饮食条件下，人体组织细胞在代谢中不断产酸产碱，在正常饮食条件下，酸多于碱。人体酸性物

41、质来源甚广，大多由代谢产生，少量来酸多于碱。人体酸性物质来源甚广，大多由代谢产生，少量来自食物、药物。糖、脂肪、蛋白质、核酸等成酸食物在体内彻自食物、药物。糖、脂肪、蛋白质、核酸等成酸食物在体内彻底氧化分解均可产生二氧化碳（底氧化分解均可产生二氧化碳（COCO2 2），在碳酸酐酶催化下），在碳酸酐酶催化下COCO2 2与水结合产生碳酸，成人每天约产生与水结合产生碳酸，成人每天约产生300300400400升升COCO2 2，相当于，相当于1515摩尔碳酸。碳酸可由肺呼出，故称挥发酸。碳酸产量居首位，摩尔碳酸。碳酸可由肺呼出，故称挥发酸。碳酸产量居首位，是体内产量最高、最主要的酸。成酸食物在代谢

42、中还可产生许是体内产量最高、最主要的酸。成酸食物在代谢中还可产生许多酸性物质，如丙酮酸、乳酸、乙酰乙酸等，正常情况下，这多酸性物质，如丙酮酸、乳酸、乙酰乙酸等，正常情况下，这些酸可继续氧化；而硫酸、尿酸、磷酸等常产量不多，可从尿些酸可继续氧化；而硫酸、尿酸、磷酸等常产量不多，可从尿中排中。中排中。 21:16:0363 体液酸碱度体液酸碱度pHpH值值 小于小于7.357.35时，称体液酸化，酸时，称体液酸化，酸性体质。产生酸性体质的因素主要是：营养过剩、性体质。产生酸性体质的因素主要是：营养过剩、运动较少、压力过大和环境污染。其中最主要的运动较少、压力过大和环境污染。其中最主要的因素是营养过

43、剩，体内摄入过多的酸性食物酸性因素是营养过剩，体内摄入过多的酸性食物酸性食物，无法排出体外，其酸性分解产物导致体液食物，无法排出体外，其酸性分解产物导致体液酸化，如蛋白质分解出尿酸，脂肪分解出乙酸，酸化，如蛋白质分解出尿酸，脂肪分解出乙酸，糖类分解出丙酮酸、乳酸。糖类分解出丙酮酸、乳酸。 21:16:0364 德国著名医学家、德国著名医学家、19311931年诺贝尔医学奖获得者年诺贝尔医学奖获得者OttoHeinrichWarburgOttoHeinrichWarburg（古博格）教授发现，当人体（古博格）教授发现，当人体组织细胞中的氧含量低于正常值的组织细胞中的氧含量低于正常值的6565时，

44、缺氧的组时，缺氧的组织细胞就容易癌变，从而创立了缺氧致病（癌）学。织细胞就容易癌变，从而创立了缺氧致病（癌）学。 OttoHeinrichWarburgOttoHeinrichWarburg的理论指出，健康的细胞的理论指出，健康的细胞在缺氧的环境下，可使该细胞变成癌细胞，而体液酸在缺氧的环境下，可使该细胞变成癌细胞，而体液酸化正好导致溶氧量下降，他因以试验证明了该论点，化正好导致溶氧量下降，他因以试验证明了该论点，而荣获诺贝尔奖。而荣获诺贝尔奖。21:16:0365 弱碱性的细胞，在累积酸性废物的附近通常弱碱性的细胞，在累积酸性废物的附近通常会死亡，但是有不惜改变染色体以求在酸性会死亡，但是有

45、不惜改变染色体以求在酸性环境中生存，这就是癌的开始。环境中生存，这就是癌的开始。 预防癌症的秘诀十分简单，就是常吃碱性食预防癌症的秘诀十分简单，就是常吃碱性食物以防止酸性废物的累积，因为酸化的体液物以防止酸性废物的累积，因为酸化的体液环境，是正常细胞癌变的肥沃土壤，调整体环境，是正常细胞癌变的肥沃土壤，调整体液酸碱平衡，被学者认为第三种防止癌种的液酸碱平衡，被学者认为第三种防止癌种的有效途径。有效途径。 21:16:0366酸性体质者体内的激素分泌、神经调节及脏器酸性体质者体内的激素分泌、神经调节及脏器功能都受到一定程度的抑制，将会发生钙盐缺功能都受到一定程度的抑制，将会发生钙盐缺乏，血液色泽

46、加深、黏度增大，引发疲劳、记乏，血液色泽加深、黏度增大，引发疲劳、记忆力减退、失眠、便秘、高血压、动脉硬化等。忆力减退、失眠、便秘、高血压、动脉硬化等。尿毒症病人发生严重的酸中毒，就是肾脏病变尿毒症病人发生严重的酸中毒，就是肾脏病变严重、肾小管功能遭到破坏、大量酸性物质在严重、肾小管功能遭到破坏、大量酸性物质在体内存留的结果。体内存留的结果。酸性体质者体内免疫能力下降，使少量的癌细胞不能酸性体质者体内免疫能力下降，使少量的癌细胞不能被扼杀。被扼杀。21:16:0367 多吃碱性食物可保持血液呈弱碱性，使得血液中多吃碱性食物可保持血液呈弱碱性，使得血液中乳酸、尿素等酸性物质减少，并能防止其在血管

47、乳酸、尿素等酸性物质减少，并能防止其在血管壁上沉积，因而有软化血管的作用。壁上沉积，因而有软化血管的作用。近年来，医学研究发现，人体体液的酸碱度与智近年来，医学研究发现，人体体液的酸碱度与智商水平有密切关系。在体液酸碱度允许的范围内，商水平有密切关系。在体液酸碱度允许的范围内，酸性偏高者智商较低，碱性偏高则智商较高。科酸性偏高者智商较低，碱性偏高则智商较高。科学家测试了数十名学家测试了数十名6 6至至1313岁的男孩，结果表明，岁的男孩，结果表明，大脑皮层中的体液大脑皮层中的体液PHPH值大于值大于7.07.0的孩子，比小于的孩子，比小于7.07.0的孩子的智商高出的孩子的智商高出1 1倍之多

48、。倍之多。21:16:0368人体气味与饮食的关系人体气味与饮食的关系 一般说来，欧美人体味浓烈，亚洲人体味清淡。这除了和遗传有一般说来，欧美人体味浓烈，亚洲人体味清淡。这除了和遗传有关外，饮食习惯不同也是一个重要因素。即使在同一人种中，偏关外，饮食习惯不同也是一个重要因素。即使在同一人种中，偏重肉食与偏重素食都的体味是有差别的。重肉食与偏重素食都的体味是有差别的。 偏重肉食者，血液中的酸性物质多，这些酸性物质能随汗液通偏重肉食者，血液中的酸性物质多，这些酸性物质能随汗液通过皮肤排出体外，导致体味加重。而素食中的绿叶蔬菜类、根茎过皮肤排出体外，导致体味加重。而素食中的绿叶蔬菜类、根茎类、豆类及

49、海产品等食物能导致人体内碱性物质增多，减少了血类、豆类及海产品等食物能导致人体内碱性物质增多，减少了血液中酸性物质的含量，使体味变淡。比利时的一位医生曾对世界液中酸性物质的含量，使体味变淡。比利时的一位医生曾对世界各地居民的饮食习惯和体味进行了多年的研究，他发现生活水平各地居民的饮食习惯和体味进行了多年的研究，他发现生活水平较高的欧美各国不论男女，由于进食大量的肉类，都有较浓而各较高的欧美各国不论男女，由于进食大量的肉类，都有较浓而各异的体味。如美国人的体味如水牛，希腊人的体味如非洲大象。异的体味。如美国人的体味如水牛，希腊人的体味如非洲大象。 而进食蔬菜或以其他素食为主的人，身上的味儿却清淡

50、得多而进食蔬菜或以其他素食为主的人，身上的味儿却清淡得多21:16:0369营养误区营养误区 经常感冒，常认为是体质不好，于是拼命增加营养，经常感冒，常认为是体质不好，于是拼命增加营养，大鱼大肉不断，可效果还是不好。大鱼大肉不断，可效果还是不好。 实际上，孩子经常感冒往往与饮食不合理有关。人实际上，孩子经常感冒往往与饮食不合理有关。人体的免疫力大多取决于遗传基因，但是环境的影响体的免疫力大多取决于遗传基因，但是环境的影响也很大，其中与饮食习惯关系密切。人的正常体质也很大，其中与饮食习惯关系密切。人的正常体质呈弱碱性，只有在弱碱性环境中机体的免疫系统才呈弱碱性，只有在弱碱性环境中机体的免疫系统才

51、能正常的发挥作用。能正常的发挥作用。 人类人类70%的疾病与酸性体质有关。多病的孩子体质的疾病与酸性体质有关。多病的孩子体质多呈酸性。多呈酸性。21:16:0370 真正的健康来于强健的免疫系统，当免疫真正的健康来于强健的免疫系统，当免疫系统功能正常时，人体几乎可以克服所有的疾病。系统功能正常时，人体几乎可以克服所有的疾病。营养免疫学营养免疫学就是通过均衡的植物性营养来滋养免就是通过均衡的植物性营养来滋养免疫系统，它着重研究：疫系统，它着重研究： 那一类的植物对免疫系统比较好那一类的植物对免疫系统比较好 植物的哪一个阶段收成对免疫系统比较好植物的哪一个阶段收成对免疫系统比较好 植物的哪个部位对

52、免疫系统比较好植物的哪个部位对免疫系统比较好 植物怎样加工制造对免疫系统比较好植物怎样加工制造对免疫系统比较好21:16:0371二、多元弱电解质的解离平衡二、多元弱电解质的解离平衡多元弱酸的解离平衡比一元弱酸的解离平衡多元弱酸的解离平衡比一元弱酸的解离平衡要复杂些。多元弱酸（如要复杂些。多元弱酸（如H H2 2COCO3 3，H H2 2S S，H H3 3POPO4 4）的解离是分级（步）进行的。每）的解离是分级（步）进行的。每一级解离都有相应的解离平衡和解离常数一级解离都有相应的解离平衡和解离常数21:16:0372硫化氢的分级解离为硫化氢的分级解离为式中的式中的 和和 分别表示分别表示

53、 的一级和二解离常数。的一级和二解离常数。一般情况下，二元弱酸的一般情况下，二元弱酸的 HSHSH2821101 . 9/ )(/ )(/ )(bSHbbHSbbHbK2SHHS1222101 . 1/ )(/ )/ )(bHSbbSbHbK1K2KSH21K2K21:16:0373例题例题2-3已知已知18时时H2S饱和溶液饱和溶液的浓度为的浓度为0.1molkg-1，计算此溶液，计算此溶液中中H+、OH-、HS-、S2-的质量摩尔的质量摩尔浓度和溶液的浓度和溶液的pH值值。21:16:0374解解先计算溶液中的先计算溶液中的b(H+)、b(OH-)、b(HS-)和和pH值。值。设设b(HS

54、-)=xmolkg-1。因因)SH(2a1K)SH(2a2K，)SH(2a1KWK，所以溶液，所以溶液中中 H3O+的主要反应是的主要反应是 H2S 第一步解离反应：第一步解离反应： H2S(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+HS-(aq)平衡浓度平衡浓度 0.1-xxx 1Lmol0241059100511059101bKb1059bb1059 102910bbbK511051415582232a1.pHkgmolHOHkgmolHSHxxxS)(H)(HS)O(H SHW .log)(.)()(.)()(.)(21:16:0475S2-是第二步中解离产生的：是第二步中解离产生的： H

55、S-(aq)+H2O(l) H3O+(aq)+S2-(aq)平衡浓度平衡浓度 1Lmol )(HS)(S)O(H)SH(-232bbbKa25105 . 9-y+yy 5105 . 91122121255101 . 1)(b101 . 1101 . 1105 . 9105 . 9kgmolSyyyy）（答答b(H+)、b(HS-)分别为分别为9.510-5molkg-1，b(OH-)为为1.0510-10molkg-1，b(S2-)为为1.110-12molkg-1，溶液的溶液的pH=4.02。21:16:0476三三. .同离子效应同离子效应第二节第二节 弱电解质溶液中的解离平衡弱电解质溶液

56、中的解离平衡同离子效应同离子效应向弱电向弱电解质溶液中加入与该解质溶液中加入与该弱电解质含有相同组弱电解质含有相同组成离子的强电解质，成离子的强电解质，使得弱电解质的电离使得弱电解质的电离度减小的现象。度减小的现象。HAcH+Ac-100%cK100%cx100% )( )( (HA)的的量量碱碱原原来来弱弱酸酸的的量量碱碱已已解解离离的的弱弱酸酸解解离离度度NaAcNa+Ac-HClH+Cl-21:16:0477例题例题2-4某溶液中氨和氯化铵的质量摩尔浓度都是某溶液中氨和氯化铵的质量摩尔浓度都是0.20molkg-1。计算该溶液中。计算该溶液中OH-的浓度、的浓度、pH值和值和NH3H2O

57、的解离度。将计算结果与的解离度。将计算结果与0.20molkg-1氨氨溶液中的相应数值进行比较。溶液中的相应数值进行比较。21:16:0478解解设此溶液中设此溶液中b(OH-)=xmolkg-1,可建立如下关系：可建立如下关系：解离平衡式解离平衡式NH3H2ONH4+OH-0.200.2001kgmol起起始始浓浓度度0.20 x0.20 xx1kgmol平平衡衡浓浓度度1555343kgmol1079. 1)OH(1079. 1x1079. 1x2 . 0)x2 . 0(x)(NH)(NH)(OH)NH(b bbbKbpOH14pH25. 91079. 1log145O)H(NH)(OH2

58、3bb%009. 02 . 01079. 1521:16:0479答答此溶液中此溶液中b（OH-）为）为1.7910-5molkg-1，pH值为值为9.25，氨的解离度为，氨的解离度为0.009。计算可知计算可知，在，在0.20molkg-1氨溶液中，氨溶液中，b(OH-)=1.910-3molkg-1，pH值为值为11.3，解离度为，解离度为0.95。两者比较表明：有同离子效应时两者比较表明：有同离子效应时NH3H2O的解离度降低的解离度降低到大约只有原来的百分之一。到大约只有原来的百分之一。21:16:0480缓冲溶液缓冲溶液 弱酸及弱酸盐（弱碱及弱碱盐）的混合溶液的弱酸及弱酸盐（弱碱及弱

59、碱盐）的混合溶液的pH值能在一定范围内不因稀释或外加的少量值能在一定范围内不因稀释或外加的少量强酸或强碱而发生显著变化，这种溶液叫做缓强酸或强碱而发生显著变化，这种溶液叫做缓冲溶液。冲溶液。 缓冲溶液为什么会有抵御外来酸、碱影响的能缓冲溶液为什么会有抵御外来酸、碱影响的能力呢？力呢？ 弱电解质弱电解质HAc和强电解质和强电解质NaAc的解离可写成的解离可写成如下式：如下式： 21:16:0481弱酸弱酸共轭碱共轭碱HAcAc-；H3PO4H2PO4-；H2PO4-HPO42-弱碱弱碱共轭酸共轭酸NH3NH4+1. 作用原理作用原理HAcH+Ac-OH-+H2O加碱时加酸时2.缓冲溶液组成缓冲溶

60、液组成21:16:0482当加入了大量的强酸或强碱，当加入了大量的强酸或强碱，溶液中的溶液中的HAc或或Ac-消耗殆尽时，缓消耗殆尽时，缓冲溶液就不再具有缓冲能力了。所冲溶液就不再具有缓冲能力了。所以缓冲溶液的缓冲能力是有限的。以缓冲溶液的缓冲能力是有限的。21:16:0483缓冲溶液缓冲溶液)(BH(B)logp14pH)(BH(B)logppOH00(B)00(B)ccKccK pH计算公式计算公式)(A(HA)logppH00(HA)ccK弱碱弱碱共轭酸共轭酸弱酸弱酸共轭碱共轭碱21:16:04844. pH计算公式的推导计算公式的推导4-0(HA)4-0(HA)00(HA)10 )(A