普通化学第五版第3章-课件.ppt

首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页1 第第3章章 水化学与水污染水化学与水污染首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页2本章学习要求本章学习要求v 了解溶液的通性v 明确酸碱的近代概念，酸碱的解离平衡和缓冲溶液的概念，掌握有关pH的计算;了解配离子的解离平衡及其移动；v 掌握沉淀与溶解平衡、溶度积规则及其有关计算；v 了解胶体的聚沉、保护及表面活性剂的结构和应用；v 了解水体的主要污染物的来源及其危害首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页33.1 溶液的通性3.2 水溶液中的单相离子平衡3.3 难溶电解质的多相离子平衡3.4 胶体与界面化学3.5 水污染及其危害首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页43.1 溶液的通性溶液的通性溶液有两大类性质：1）与与溶溶液液中中溶溶质质的的本本性性有有关关：溶液的颜色、密度、酸碱性和导电性等；2）与与溶溶液液中中溶溶质质的的独独立立质质点点数数有有关关：而与溶质的本身性质无关溶液的依数性，如溶液的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压等l难挥发的非电解质稀溶液难挥发的非电解质稀溶液有一定的共同性共同性和规律性规律性该类性质称为稀溶液的通性通性，或称为依数性依数性。

l包括：稀稀溶溶液液蒸蒸气气压压的的下下降降、沸沸点点上上升升、凝凝固固点点下下降降和稀溶液的渗透压稀溶液的渗透压与纯溶剂比较）首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页5组成的标度组成的标度 溶剂A+溶质B1.质量摩尔浓度m：1kg溶剂中所含溶质的物质的量，SI单位molkg-1mB=nB/wA nB 溶质B的物质的量，单位为molwA溶剂的质量，单位为kg首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页62.摩尔分数(或物质的量分数)以溶液中的总物质的量除任何一物质的量，即为该物质的摩尔分数，是单位为一的量设有双组分溶液，溶剂A和溶质B的物质的量分别为nA和nB，则注意：无论有若干种物质，摩尔分数之和总是等于注意：无论有若干种物质，摩尔分数之和总是等于1首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页73.1.1 非电解质溶液的通性非电解质溶液的通性1.蒸气压下降蒸气压下降在一定温度下，液体及其蒸气达到相平衡时，蒸气所具有的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压饱和蒸气压，简称蒸气压蒸气压思考思考：蒸气压与温度有什么关系？答：不同溶剂蒸气压不同，相同溶剂温度升高，蒸气压增大例如：p(H2O,l,298K)=3167 Pap(H2O,l,373K)=101.325kPa首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页8溶液中溶剂的蒸气压下降溶液中溶剂的蒸气压下降法国物理学家拉乌尔据实验得出以下定量关系：在一定温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压下降p与溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。

即：p=pAxB其中xB是溶质B在溶液中的摩尔分数，pA是纯溶剂的蒸汽压若溶液的质量摩尔浓度为mB，则 式中，k为只与溶剂性质有关的常数2)(2)溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降溶剂的蒸气压为溶剂的蒸气压为p po o，溶液的蒸气压为溶液的蒸气压为p p适用范围：难挥发、非电解质、稀溶液适用范围：难挥发、非电解质、稀溶液p p=p po ox x B B 其规律反映于其规律反映于拉乌尔定律：拉乌尔定律：首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页10蒸气压下降的应用蒸气压下降的应用测定溶质分子的相对摩尔质量测定溶质分子的相对摩尔质量设质量为WB的溶质溶于质量为WA的溶剂中，则有：干燥剂工作原理干燥剂工作原理CaCl2、NaOH、P2O5等易潮解的固态物质，常用作干燥剂因其易吸收空气中的水分在其表面形成溶液，该溶液蒸气压较空气中水蒸气的分压小，使空气中的水蒸气不断凝结进入溶液而达到消除空气中水蒸气的目的首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页112.2.溶液的沸点上升溶液的沸点上升沸点沸点：液体蒸气压达到101.325kPa(1atm)时的温度沸腾温度沸腾温度：液体蒸气压与外界压力相等时的温度。

固体表面的分子也能蒸发，具有一定的蒸气压固体与其蒸气在密闭容器中可达到平衡难挥发物质的溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点，二者之差为：Tbp=Tbp Tb=kbpm kbp称为溶剂的摩尔沸点上升常数，单位为Kkgmol-1pT溶剂溶液101.325kPaTbpTb pAB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首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页243.23.2 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酸、碱的解离平衡及配离子的解离平衡两类根据解离度的大小，将电解质分为强电解质和弱电解质两类强电解质在水中全部解离，而弱电解质在水溶液中只有部分解离，大部分仍以分子形式存在弱电解质在水溶液中存在解离平衡首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页253.2.13.2.1 酸碱在水溶液中的解离平衡酸碱在水溶液中的解离平衡 1.酸碱的概念酸碱的概念按先后次序，酸碱理论主要有以下几种：v 酸碱电离理论（阿氏水离子论）酸碱电离理论（阿氏水离子论）在水溶液中解离时所生成的正离子全部是H+的化合物是酸酸；所生成的负离子全部是OH的化合物是碱碱酸碱中和反应的实质是H+OH=H2O。

酸碱电离理论的缺陷：酸碱电离理论的缺陷：把酸、碱的定义局限于以水为溶剂的系统无法解释NH3、Na2CO3均不含OH，也具有碱性首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页26酸碱质子理论酸碱质子理论凡能给给出出质质子子的物质都是酸酸；凡能结结合合质质子子的物质都是碱碱酸、碱可以是分子，也可以是离子酸给出质子后可以再结合质子，因此酸给出质子后就变为碱：酸酸 质子质子 +碱碱 (质子给予体）质子给予体）(质子接受体）质子接受体）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 +碱首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页27共轭酸碱概念共轭酸碱概念酸与对应的碱的这种相互依存、相互转化的关系称为酸碱共轭关系酸失去质子后形成的碱被称为该酸的共轭碱；共轭碱；碱结合质子后形成的酸被称为该碱的共轭酸共轭酸与它的共轭碱一起称为共共轭酸碱对轭酸碱对例如:共轭酸碱对 HAc+H2O H3O+Ac-(电离)HAc/Ac-,H3O+/H2OH3O+NH3 H2O+NH4 (中和)NH4/NH3,H3O+/H2OH2O+CN-OH-+HCN (水解)HCN/CN-,H2O/OH-H2O+CO3 HCO3 +OH(水解)HCO 3/CO3,H2O/OH-2-+2-首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页28酸碱质子理论扩大了酸碱的范围，它比电离理论更广泛，其酸碱的定义只以H+为判据，与溶剂无关，可以解释NH3、Na2CO3以及NH4Cl等的酸碱性。

两性物质:H2O,HCO3 (所有酸式根)无盐的概念:NH4Cl (酸碱复合物)酸碱质子理论是概念的一场革新：酸碱质子理论是概念的一场革新：首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页292.2.酸碱离子平衡及酸碱离子平衡及pH计算计算除少数强酸、强碱外，大多数酸和碱溶液都存在解离平衡，其平衡常数称为解离常数解离常数Ka或Kb，其值可由热力学数据求算，也可由实验测定同类型弱酸(碱)的相对强弱可由解离常数值的大小得出，如HF(3.5310-4)和HAc(1.7610-5)均为一元弱酸，但HF的酸性比HAc强HF,H2SO3,HNO2,H3PO4 一般称为中强酸v 一元弱酸和一元弱碱一元弱酸和一元弱碱HAc(aq)=H+(aq)+Ac(aq)首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页30一元弱酸和一元弱酸和一元弱碱的电离一元弱碱的电离设一元弱酸HA的浓度为c,解离度为 HA=H+A-起始浓度c00平衡浓度 c(1-)caca因此同理，对于一元弱碱：溶液的酸度(H+离子浓度)常用pH表示，pH=lgc(H+/c),溶液的碱度(OH离子浓度)可用pOH表示首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页31例题例题附例附例3.1 已知HAc的Ka=1.7610-5，计算3.0%米醋(含HAc浓度为0.50 moldm-3)的pH。

解解：设米醋溶液中H+的平衡浓度为x moldm-3,则HAc(aq)=H+(aq)+Ac-(aq)平衡浓度/moldm-3 0.50 xxxKa=1.7610-5Ka/c10-4 0.50 x 0.5 pH=lg c(H+)/c =lg(2.9710-3)=3 0.47=2.53首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页32例题例题例例3.2 计算0.100 moldm-3 NH4Cl溶液中H+浓度及其pH解解：NH4Cl(aq)=NH4+(aq)+Cl(aq)NH4+(aq)+H2O(l)=NH3(aq)+H3O+(aq)Ka=5.6510-10pH=lg c(H+)/c =lg(7.5210-6)=5.12 首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页333 多元弱酸和多元弱碱多元弱酸和多元弱碱多元弱酸(碱)的解离是分级进行的，每一级解离都有一个解离常数,以磷酸为例：一级解离：二级解离：三级解离：首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页34说明说明式中，Ka,3 K a,2 K a,1，每级解离常数差36个数量级因此，H+浓度的计算以一级解离为主计算H+浓度时，当Ka,2/K a,1103时，可忽略二、三级解离平衡。

比较多元弱酸的酸性强弱时，只需比较它们一级解离常数值即可思考思考：根据反应式 H2S(aq)=2H+(aq)+S2，H+浓度是S2 离子浓度的两倍，此结论是否正确？+3是是错错误误的的，H2S(aq)以一级电离为主，因因此此H2S溶溶液液中中c(H+)c(HS)首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页35例题例题思考思考：当Ka,1Ka,2时，二价酸根的浓度是否都等于Ka,2附例附例3.3 已知 H2CO3的 Ka,1=4.3010-7，K a,2=5.6110-11,计算0.0200 moldm-3 H2CO3溶液中H+和 的浓度及pH解解：Ka,2Ka,1，求c(H+)只需考虑一级电离 pH=lg 9.2710 5=4.03H2CO3 H+HCO3HCO3 H+CO32 第一步解离生成的H+抑制了第二步解离，因此 c(H+)c(HCO3)9.2710-5 moldm-3 c(CO32)=Ka,2c =5.6110-11 moldm-3首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页36共轭酸碱解离常数之间关系共轭酸碱解离常数之间关系根据已知弱酸(碱)的解离常数Ka(Kb)，可计算得其共轭离子碱(酸)的Kb(Ka)。

以Ac为例Ac(aq)+H2O(l)=HAc(aq)+OH(aq)常温时，Kw=1.0 10 14即 K a K b=Kw,Kw称为水的离子积常数离子积常数Ac的共轭酸是HAc：HAc(aq)=H+(aq)+Ac(aq)首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页37思考思考1：对于共轭酸碱的概念，若其共轭酸越强，则其共轭碱越弱此结论正确吗？Ka、Kb互成反比，体现了共轭酸碱之间的强度对立统互成反比，体现了共轭酸碱之间的强度对立统一的辨证关系一的辨证关系思考思考2：设有一个二元酸，其一 级和二级解离常数分别为Ka,1和Ka,2，共轭碱的一 级和二级解离常数分别为Kb,1和Kb,2，它们之间有何关系？已已知知Ka或或Kb，可可求求共共轭轭酸酸碱碱对对中中另另一一个个碱碱或或酸酸的的Kb或或Ka的值在本题中，的值在本题中，Ka,1 Kb,2=Kw，Ka,2 Kb,1=Kw首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页38多。