第章 水化學(xué)與水污染

1、第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 第第3章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 3.1 溶液的通性溶液的通性 3.2 水溶液中的單相離子平衡水溶液中的單相離子平衡 3.5 水污染及其危害（自學(xué)）水污染及其危害（自學(xué)） 3.4 膠體與界面化學(xué)（自學(xué)）膠體與界面化學(xué)（自學(xué)） 3.3 難溶電解質(zhì)的多相離子平衡難溶電解質(zhì)的多相離子平衡 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 溶液：溶液：由溶質(zhì)和溶劑組成。凡兩種以上的物質(zhì)混由溶質(zhì)和溶劑組成。凡兩種以上的物質(zhì)混 和形成的均勻穩(wěn)定的分散系統(tǒng)，叫做和形成的均勻穩(wěn)定的分散系統(tǒng)，叫做溶液溶液。 氣體溶液、固體溶液、液體溶液氣體溶液、固體溶液、液體溶

2、液 由不同的溶質(zhì)和水或其他溶劑組成的溶液有不同由不同的溶質(zhì)和水或其他溶劑組成的溶液有不同 的性質(zhì)。的性質(zhì)。 溶液的形成伴隨著能量、體積、顏色的變化等，溶液的形成伴隨著能量、體積、顏色的變化等， 是由溶液的本性決定的。溶液的另外一些性質(zhì)，如蒸是由溶液的本性決定的。溶液的另外一些性質(zhì)，如蒸 氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)等與溶質(zhì)的本性無關(guān)，只與溶質(zhì)氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)等與溶質(zhì)的本性無關(guān)，只與溶質(zhì) 的數(shù)量有關(guān)，稱為的數(shù)量有關(guān)，稱為溶液的依數(shù)性溶液的依數(shù)性。 溶液：電解質(zhì)溶液、非電解質(zhì)溶液溶液：電解質(zhì)溶液、非電解質(zhì)溶液 3.1 溶液的通性溶液的通性 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 組成的標(biāo)度組成的標(biāo)度

3、 溶劑溶劑A + 溶質(zhì)溶質(zhì)B 1. 質(zhì)量摩爾濃度質(zhì)量摩爾濃度m： 1 kg溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量，溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量，SI單位單位 molkg-1 mB = nB/wA n B 溶質(zhì)溶質(zhì)B B的物質(zhì)的量，單位為的物質(zhì)的量，單位為mol。 wA溶劑的質(zhì)量，單位為溶劑的質(zhì)量，單位為kg。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 2. 摩爾分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù)( (或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)) ) 以溶液中的總物質(zhì)的量除任何一物質(zhì)的量，即以溶液中的總物質(zhì)的量除任何一物質(zhì)的量，即為為 該該物質(zhì)的摩爾物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)，是單位為一的量。分?jǐn)?shù)，是單位為一的量。 設(shè)有雙組分溶液，溶劑設(shè)有雙組分溶液，溶劑

4、A和溶質(zhì)和溶質(zhì)B的物質(zhì)的量分的物質(zhì)的量分 別為別為nA和和nB，則，則 總 n n nn n x B BA B B 注意：無論有若干種物質(zhì)，摩爾分?jǐn)?shù)之和總是等于注意：無論有若干種物質(zhì)，摩爾分?jǐn)?shù)之和總是等于1 1。 總 n n nn n x A BA A A 1 BA xx 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 3.1 溶液的通性溶液的通性 一、非電解質(zhì)稀溶液的通性非電解質(zhì)稀溶液的通性 1溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降 2. 沸點(diǎn)上升沸點(diǎn)上升 3. 凝固點(diǎn)下降凝固點(diǎn)下降 4. 滲透壓滲透壓 5. 稀溶液的依數(shù)性稀溶液的依數(shù)性 二、電解質(zhì)稀溶液的通性電解質(zhì)稀溶液的通性 第第 3 章章 水

5、化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 稀溶液的依數(shù)性定律：稀溶液的依數(shù)性定律： 難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的性質(zhì)只與溶液難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的性質(zhì)只與溶液 的的濃度濃度有關(guān)，而與溶質(zhì)的有關(guān)，而與溶質(zhì)的本性本性無關(guān)。無關(guān)。 這些性質(zhì)包括：這些性質(zhì)包括：溶液的蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、溶液的蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、 凝固點(diǎn)下降及溶液滲透壓等凝固點(diǎn)下降及溶液滲透壓等。 3.1 溶液的通性溶液的通性 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 在液體中，靠近液面的具有高能量的分子克服在液體中，靠近液面的具有高能量的分子克服 了周圍分子對它的引力而從液面逸出，這就是了周圍分子對它的引力而從液面逸出，這就是蒸發(fā)蒸發(fā) 或氣

6、化作用或氣化作用。 蒸發(fā)或氣化的結(jié)果是使液體的溫度降低了，因蒸發(fā)或氣化的結(jié)果是使液體的溫度降低了，因 為高能量分子的逸失使液體中剩余分子的平均動能為高能量分子的逸失使液體中剩余分子的平均動能 降低，周圍環(huán)境及時向液體傳遞熱量使該液體的溫降低，周圍環(huán)境及時向液體傳遞熱量使該液體的溫 度保持恒定，使高能量分子的個數(shù)得以恢復(fù)，蒸發(fā)度保持恒定，使高能量分子的個數(shù)得以恢復(fù)，蒸發(fā) 過程就可以繼續(xù)進(jìn)行直到液體全部蒸發(fā)完全。過程就可以繼續(xù)進(jìn)行直到液體全部蒸發(fā)完全。 蒸發(fā)或氣化作用蒸發(fā)或氣化作用 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 (1) 蒸氣壓蒸氣壓 例如：例如： 20時，時，p(H2O)2.339

7、 kPa 100時，時，p(H2O)101.325 kPa 在封閉系統(tǒng)中，一定溫度下，當(dāng)液體的蒸發(fā)速率和其在封閉系統(tǒng)中，一定溫度下，當(dāng)液體的蒸發(fā)速率和其 蒸氣凝聚的速率相等時的蒸氣壓力叫做該溫度下蒸氣凝聚的速率相等時的蒸氣壓力叫做該溫度下液體液體 的飽和蒸氣壓的飽和蒸氣壓，簡稱簡稱蒸氣壓蒸氣壓。 或：在一定溫度下，液體及其蒸氣達(dá)到相平衡時，蒸或：在一定溫度下，液體及其蒸氣達(dá)到相平衡時，蒸 氣所具有的壓力稱為該溫度下液體的氣所具有的壓力稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓，簡，簡 稱稱蒸氣壓蒸氣壓。 思考思考：蒸氣壓與溫度有什么關(guān)系？蒸氣壓與溫度有什么關(guān)系？ 不同溶劑蒸氣壓不同，相同溶劑溫度升

8、高，蒸氣壓增大。不同溶劑蒸氣壓不同，相同溶劑溫度升高，蒸氣壓增大。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 (1887年，法國物理學(xué)家年，法國物理學(xué)家) ABA B pxp n n p 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 如實驗測定，如實驗測定，25 C時，時，水的飽和蒸氣壓水的飽和蒸氣壓: p (H2O) = 3167.7 Pa； 0.5 mol kg-1 糖水的蒸氣壓則為糖水的蒸氣壓則為: p (H2O) = 3135.7 Pa； 1.0 mol kg-1 糖水的蒸氣壓為糖水的蒸氣壓為: p (H2O) = 3107.7 Pa。 溶液的蒸氣壓比純?nèi)軇┑?，溶液濃度溶液的蒸氣?/p>

9、比純?nèi)軇┑停芤簼舛?越大，蒸氣壓下降越多。越大，蒸氣壓下降越多。 對于稀溶液，溶劑物質(zhì)的量對于稀溶液，溶劑物質(zhì)的量nA 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溶質(zhì)物質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于溶質(zhì)物質(zhì) 的量的量nB ，即，即nA nB /)/ BBBABA xnnnnn（ / 55.5 A ppmpk m 設(shè)溶液的濃度以設(shè)溶液的濃度以1000g溶劑溶劑(水水)中含的溶質(zhì)物質(zhì)的量中含的溶質(zhì)物質(zhì)的量nB 為單位為單位, 則溶液的質(zhì)量摩爾濃度則溶液的質(zhì)量摩爾濃度m為：為： m = nB(mol kg-1) nA = 1000/18 = 55.5 mol xB = nB / nA = m/55.5 BA xpp 難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液，蒸氣壓下

10、難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液，蒸氣壓下 降數(shù)值只取決于溶劑的本性降數(shù)值只取決于溶劑的本性(k)及溶液的質(zhì)量摩及溶液的質(zhì)量摩 爾濃度爾濃度m。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 BBAA BB A / / MWMW MW pp (3) 蒸氣壓下降的應(yīng)用蒸氣壓下降的應(yīng)用 測定溶質(zhì)分子的相對摩爾質(zhì)量測定溶質(zhì)分子的相對摩爾質(zhì)量 設(shè)質(zhì)量為設(shè)質(zhì)量為WB的溶質(zhì)溶于質(zhì)量為的溶質(zhì)溶于質(zhì)量為WA的溶劑中，則有：的溶劑中，則有： 干燥劑工作原理干燥劑工作原理 CaCl2、NaOH、P2O5等易潮解的固態(tài)物質(zhì)，常等易潮解的固態(tài)物質(zhì)，常 用作干燥劑。因其易吸收空氣中

11、的水分在其表面形成用作干燥劑。因其易吸收空氣中的水分在其表面形成 溶液，該溶液蒸氣壓較空氣中水蒸氣的分壓小，使空溶液，該溶液蒸氣壓較空氣中水蒸氣的分壓小，使空 氣中的水蒸氣不斷凝結(jié)進(jìn)入溶液而達(dá)到消除空氣中水氣中的水蒸氣不斷凝結(jié)進(jìn)入溶液而達(dá)到消除空氣中水 蒸氣的目的。蒸氣的目的。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 液體的飽和蒸氣壓與外界壓強(qiáng)相等時的溫度液體的飽和蒸氣壓與外界壓強(qiáng)相等時的溫度 稱為該液體的稱為該液體的沸點(diǎn)沸點(diǎn)。在此溫度下，氣化在整個液。在此溫度下，氣化在整個液 體中進(jìn)行，產(chǎn)生氣泡，稱之為液體的體中進(jìn)行，產(chǎn)生氣泡，稱之為液體的沸騰沸騰。在低。在低 于此溫度下的氣化，僅限于

12、在液體表面上進(jìn)行，于此溫度下的氣化，僅限于在液體表面上進(jìn)行， 不會產(chǎn)生氣泡，這是不會產(chǎn)生氣泡，這是蒸發(fā)蒸發(fā)。 這就是在沸點(diǎn)時和在沸點(diǎn)以下時液體氣化的區(qū)別。這就是在沸點(diǎn)時和在沸點(diǎn)以下時液體氣化的區(qū)別。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 在沸騰時液體的溫度恒定不變。液體的沸點(diǎn)隨在沸騰時液體的溫度恒定不變。液體的沸點(diǎn)隨 外界氣壓而變，外界氣壓升高，液體的沸點(diǎn)升高；外界氣壓而變，外界氣壓升高，液體的沸點(diǎn)升高； 外界氣壓降低，液體的沸點(diǎn)也隨之下降。當(dāng)外界氣外界氣壓降低，液體的沸點(diǎn)也隨之下降。當(dāng)外界氣 壓為壓為101.325 kPa (1atm)時，液體的沸點(diǎn)稱為時，液體的沸點(diǎn)稱為正常沸正常沸

13、 點(diǎn)點(diǎn)。 注意：注意：固體表面的分子也能蒸發(fā)，具有一定的蒸氣固體表面的分子也能蒸發(fā)，具有一定的蒸氣 壓。固體與其蒸氣在密閉容器中可達(dá)到平衡。壓。固體與其蒸氣在密閉容器中可達(dá)到平衡。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 kbp:溶劑沸點(diǎn)上升常數(shù)溶劑沸點(diǎn)上升常數(shù)，決定于溶劑的本性，決定于溶劑的本性,與溶劑的與溶劑的 摩爾質(zhì)量、沸點(diǎn)、汽化熱有關(guān)。其摩爾質(zhì)量、沸點(diǎn)、汽化熱有關(guān)。其單位為單位為Kkgmol-1 。 可以理解為：可以理解為：溶液的濃度溶液的濃度m = 1 mol kg-1時的溶液沸點(diǎn)時的溶液沸點(diǎn) 升高值。升高值。 mkT bpbp 2沸點(diǎn)上升沸點(diǎn)上升 溶液的蒸氣壓總是低于純?nèi)軇┑?/p>

14、蒸氣壓；溶液的蒸氣壓總是低于純?nèi)軇┑恼魵鈮?；溶液溶?的沸點(diǎn)升高與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，即的沸點(diǎn)升高與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，即 幾種溶劑的沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)幾種溶劑的沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)kbp、 、 kfp的數(shù)值見 的數(shù)值見P114表表3-2。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 純純液體蒸氣壓和它的固相蒸氣壓相等液體蒸氣壓和它的固相蒸氣壓相等 時的溫度稱為該物質(zhì)的凝固點(diǎn)。時的溫度稱為該物質(zhì)的凝固點(diǎn)?；蛞簯B(tài)純物質(zhì)與其固或液態(tài)純物質(zhì)與其固 態(tài)純物質(zhì)平衡共存的溫度。態(tài)純物質(zhì)平衡共存的溫度。 fpfp Tkm 特點(diǎn)：特點(diǎn)：kfp, kbp只與溶劑種類

15、有關(guān)；同種溶劑只與溶劑種類有關(guān)；同種溶劑 kfp kbp kfp：溶劑的摩爾凝固點(diǎn)下降常數(shù)；溶劑的摩爾凝固點(diǎn)下降常數(shù)； m： 溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度。溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度。 溶液蒸氣壓總是低于純?nèi)軇┑恼魵鈮?，溶液蒸氣壓總是低于純?nèi)軇┑恼魵鈮?，溶液凝固溶液凝?點(diǎn)會下降。點(diǎn)會下降。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 測定分子的相對摩爾質(zhì)量測定分子的相對摩爾質(zhì)量 以凝固點(diǎn)下降應(yīng)用較多以凝固點(diǎn)下降應(yīng)用較多 kfpkbp，TfpTbp 實實 驗誤差較小，且凝固時有結(jié)晶析出，易于觀察。驗誤差較小，且凝固時有結(jié)晶析出，易于觀察。 當(dāng)溶質(zhì)的相對摩爾質(zhì)量當(dāng)溶質(zhì)的相對摩爾質(zhì)量MB很大時很大時，由于，由于T

16、f 太小，太小， 準(zhǔn)確性差準(zhǔn)確性差, 因此只適用于因此只適用于MB較大的情況。較大的情況。 防凍劑工作原理防凍劑工作原理 冬天為防止汽車水箱結(jié)冰，可加入甘油、乙二冬天為防止汽車水箱結(jié)冰，可加入甘油、乙二 醇等以降低水的凝固點(diǎn)，避免因結(jié)冰、體積膨脹而醇等以降低水的凝固點(diǎn)，避免因結(jié)冰、體積膨脹而 使水箱破裂。使水箱破裂。 沸點(diǎn)和凝固點(diǎn)測定的應(yīng)用沸點(diǎn)和凝固點(diǎn)測定的應(yīng)用 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 冷凍劑工作原理冷凍劑工作原理 工業(yè)冷凍劑：如在冰水中加氯化鈣固體工業(yè)冷凍劑：如在冰水中加氯化鈣固體,由于溶液中水的蒸氣由于溶液中水的蒸氣 壓小于冰的蒸氣壓壓小于冰的蒸氣壓,使冰迅速熔化而大

17、量吸熱使冰迅速熔化而大量吸熱,使周圍物質(zhì)的溫使周圍物質(zhì)的溫 度降低。度降低。 食鹽食鹽-冰冰 30g NaCl + 100g H2O(s) -22 CaCl2-冰冰 42.5g CaCl2 + 100g H2O(s) -55 低熔合金的制備低熔合金的制備 利用固態(tài)溶液凝固點(diǎn)下降原理，可制備許多有很大的實利用固態(tài)溶液凝固點(diǎn)下降原理，可制備許多有很大的實 用價值的合金。如用價值的合金。如33%Pb(mp 327.5)與與67%Sn(mp 232)組組 成的焊錫，熔點(diǎn)為成的焊錫，熔點(diǎn)為180，用于焊接時不會使焊件過熱，還用，用于焊接時不會使焊件過熱，還用 作保險絲。又如自動滅火設(shè)備和蒸汽鍋爐裝置的伍

18、德合金，作保險絲。又如自動滅火設(shè)備和蒸汽鍋爐裝置的伍德合金， 熔點(diǎn)為熔點(diǎn)為70，組成為，組成為Bi：50%、Pb：25%、Sn： 12.5%、Cd： 12.5%。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 (1) 半透膜半透膜： 可以允許溶劑分子自由通過而不允許溶質(zhì)分可以允許溶劑分子自由通過而不允許溶質(zhì)分 子通過。子通過。 若被半透膜隔開的兩邊溶液的濃度不等（即若被半透膜隔開的兩邊溶液的濃度不等（即 單位體積內(nèi)溶劑的分子數(shù)不等），則可發(fā)生滲透單位體積內(nèi)溶劑的分子數(shù)不等），則可發(fā)生滲透 現(xiàn)象。溶劑透過半透膜進(jìn)入溶液的趨向取決于溶現(xiàn)象。溶劑透過半透膜進(jìn)入溶液的趨向取決于溶 液濃度的大小，溶液濃

19、度大，滲透趨向大。液濃度的大小，溶液濃度大，滲透趨向大。 4滲透壓滲透壓 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 滲透現(xiàn)象滲透現(xiàn)象溶劑通過半溶劑通過半 透膜進(jìn)入溶液或溶劑從稀透膜進(jìn)入溶液或溶劑從稀 溶液通過半透膜進(jìn)入濃溶溶液通過半透膜進(jìn)入濃溶 液的現(xiàn)象（單向擴(kuò)散）液的現(xiàn)象（單向擴(kuò)散） 滲透壓滲透壓阻止?jié)B透阻止?jié)B透 進(jìn)行所施加的最小外進(jìn)行所施加的最小外 壓壓,用用表示。在數(shù)值表示。在數(shù)值 上，上， cRTRT V n nRTV 或或 圖圖3.3 溶液滲透壓示意圖溶液滲透壓示意圖 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 ： 由于半透膜兩邊的溶液單位體積內(nèi)水分子數(shù)由于半透膜兩邊的溶液單位

20、體積內(nèi)水分子數(shù) 目不同而引起稀溶液溶劑分子滲透到濃溶液中的目不同而引起稀溶液溶劑分子滲透到濃溶液中的 傾向。為了阻止發(fā)生滲透所需施加的壓力，叫溶傾向。為了阻止發(fā)生滲透所需施加的壓力，叫溶 液的液的滲透壓滲透壓。 在一定溫度下，在一定溫度下，滲透壓滲透壓只和一定體積中所含只和一定體積中所含 溶質(zhì)的粒子數(shù)成正比，即與溶質(zhì)的濃度成正比，溶質(zhì)的粒子數(shù)成正比，即與溶質(zhì)的濃度成正比， 而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 與理想氣體方程無本質(zhì)聯(lián)系。與理想氣體方程無本質(zhì)聯(lián)系。 滲透壓；滲透壓；V溶液體積；溶液體積；R氣體常數(shù)；氣體常數(shù)； n溶質(zhì)物質(zhì)的量；溶質(zhì)

21、物質(zhì)的量； c體積摩爾濃度；體積摩爾濃度；m質(zhì)質(zhì) 量摩爾濃度；量摩爾濃度； T溫度；溫度； R = 8.314 J mol-1 K- 1 VnRT cRTmRT 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 給患者輸液的濃度；給患者輸液的濃度； 植物的生長；植物的生長； 人的營養(yǎng)循環(huán)。人的營養(yǎng)循環(huán)。 注意：注意：即使是稀溶液，其滲透壓也是相當(dāng)大的。例如，即使是稀溶液，其滲透壓也是相當(dāng)大的。例如， 298K時，某溶液的濃度時，某溶液的濃度c = 0.10moldm 3，其滲透壓 ，其滲透壓 為：為： = cRT =（0.101038.314298.15）Pa = 248103 Pa （相當(dāng)于（相

22、當(dāng)于25米高水柱的壓力）米高水柱的壓力） 一般植物細(xì)胞汁的滲透壓約可達(dá)一般植物細(xì)胞汁的滲透壓約可達(dá)2000 kPa, 所以，所以， 水分可以從植物的根部運(yùn)送到數(shù)十米高的頂端。水分可以從植物的根部運(yùn)送到數(shù)十米高的頂端。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 測定分子的相對摩爾質(zhì)量測定分子的相對摩爾質(zhì)量 滲透壓有較大數(shù)值，容易測定，因此可以準(zhǔn)確測定滲透壓有較大數(shù)值，容易測定，因此可以準(zhǔn)確測定 化合物的相對摩爾質(zhì)量?；衔锏南鄬δ栙|(zhì)量。 例如：濃度為例如：濃度為0.00100molkg-1的某高分子物質(zhì)（如蛋的某高分子物質(zhì)（如蛋 白質(zhì)）的水溶液，其沸點(diǎn)升高的數(shù)值為白質(zhì)）的水溶液，其沸點(diǎn)升高

23、的數(shù)值為T f p = 0.00186K，因此用沸點(diǎn)升高的方法測定是十分困難的。，因此用沸點(diǎn)升高的方法測定是十分困難的。 若用滲透壓法，則若用滲透壓法，則 = cRT =（0.001001038.314298.15）Pa = 2.48103 Pa 此數(shù)值可以很精確地測定。此數(shù)值可以很精確地測定。 (3) 滲透壓測定的應(yīng)用滲透壓測定的應(yīng)用 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 等滲溶液等滲溶液 人體血液的滲透壓約為人體血液的滲透壓約為780kPa，病人注射或輸，病人注射或輸 液時，使用液時，使用0.9%的的NaCl溶液（溶液（0.16 moldm-3）或）或5% 的葡萄糖溶液的葡萄糖溶液

24、(0.28moldm-3)，這兩種溶液與紅細(xì)胞和，這兩種溶液與紅細(xì)胞和 血漿都是等滲溶液（即滲透壓相等）。血漿都是等滲溶液（即滲透壓相等）。 反滲透反滲透 若外加在溶液上的壓力大于滲透壓，則會使溶液中若外加在溶液上的壓力大于滲透壓，則會使溶液中 的溶劑向純?nèi)軇┓较蛄鲃樱辜內(nèi)軇w積增加，該過的溶劑向純?nèi)軇┓较蛄鲃?，使純?nèi)軇w積增加，該過 程叫程叫反滲透反滲透。廣泛用于海水淡化、工業(yè)廢水或污水的。廣泛用于海水淡化、工業(yè)廢水或污水的 處理及溶液的濃縮等，關(guān)鍵在于耐高壓半透膜的制備。處理及溶液的濃縮等，關(guān)鍵在于耐高壓半透膜的制備。 (4) 等滲溶液與反滲透等滲溶液與反滲透 第第 3 章章 水化學(xué)與水

25、污染水化學(xué)與水污染 結(jié)論：結(jié)論： 蒸氣壓下降，沸點(diǎn)上升，凝固點(diǎn)下降，蒸氣壓下降，沸點(diǎn)上升，凝固點(diǎn)下降， 滲透壓都是難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的通性；滲透壓都是難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的通性； 它們只與溶劑的本性和溶液的濃度有關(guān)（或與它們只與溶劑的本性和溶液的濃度有關(guān)（或與 一定量溶劑中溶質(zhì)分子的數(shù)目成正比），而與一定量溶劑中溶質(zhì)分子的數(shù)目成正比），而與 溶質(zhì)的本性無關(guān)。溶質(zhì)的本性無關(guān)。 這種性質(zhì)稱為這種性質(zhì)稱為稀溶液的依數(shù)性稀溶液的依數(shù)性或或依數(shù)定律依數(shù)定律。 凡符合依數(shù)定律的溶液叫做凡符合依數(shù)定律的溶液叫做理想溶液理想溶液。 5. 稀溶液的依數(shù)性稀溶液的依數(shù)性 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)

26、與水污染 濃溶液中溶質(zhì)的微粒數(shù)較多，溶質(zhì)微粒間的相濃溶液中溶質(zhì)的微粒數(shù)較多，溶質(zhì)微粒間的相 互作用及溶質(zhì)微粒與溶劑分子間的相互作用復(fù)雜，互作用及溶質(zhì)微粒與溶劑分子間的相互作用復(fù)雜， 使稀溶液依數(shù)定律的定量關(guān)系產(chǎn)生偏差。而在電解使稀溶液依數(shù)定律的定量關(guān)系產(chǎn)生偏差。而在電解 質(zhì)溶液中，由于電解質(zhì)的解離，使得稀溶液定律的質(zhì)溶液中，由于電解質(zhì)的解離，使得稀溶液定律的 定量關(guān)系不適用。定量關(guān)系不適用。 思考思考：相同濃度的電解質(zhì)溶液的蒸氣壓與非電解質(zhì)比相同濃度的電解質(zhì)溶液的蒸氣壓與非電解質(zhì)比 如何變化？如何變化？ 其蒸氣壓下降，沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降，以及溶液其蒸氣壓下降，沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降，以及溶液

27、滲透壓的數(shù)值變化均比同濃度的非電解質(zhì)大。滲透壓的數(shù)值變化均比同濃度的非電解質(zhì)大。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 例：例：已知已知20C時水的蒸氣壓為時水的蒸氣壓為2333Pa，將，將17.1g 某易某易 溶難揮發(fā)非電解質(zhì)溶于溶難揮發(fā)非電解質(zhì)溶于100g 水中，溶液的蒸氣壓為水中，溶液的蒸氣壓為 2312Pa，試計算該物質(zhì)摩爾質(zhì)量。，試計算該物質(zhì)摩爾質(zhì)量。 解：解：設(shè)該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為設(shè)該物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M，則溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃，則溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃 度為：度為： 17.11000171 () () 100 m MM 2333231221 A pppPa 5 .55 1 .17 23

28、3321 M 1 molg 342 M 5 .55 m pp A 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 阿侖尼烏斯根據(jù)電解質(zhì)溶液不服從稀溶液定律的阿侖尼烏斯根據(jù)電解質(zhì)溶液不服從稀溶液定律的 現(xiàn)象，提出了電離理論?，F(xiàn)象，提出了電離理論。19031903年他獲得了諾貝爾化學(xué)年他獲得了諾貝爾化學(xué) 獎。電離理論認(rèn)為電解質(zhì)分子在水溶液中解離成離子，獎。電離理論認(rèn)為電解質(zhì)分子在水溶液中解離成離子， 使得溶液中的微粒數(shù)增大，故它們的蒸汽壓、沸點(diǎn)、使得溶液中的微粒數(shù)增大，故它們的蒸汽壓、沸點(diǎn)、 熔點(diǎn)的改變和滲透壓數(shù)值都比非電解質(zhì)大。熔點(diǎn)的改變和滲透壓數(shù)值都比非電解質(zhì)大。 解離度解離度溶液中已解離的電解

29、質(zhì)的分子數(shù)與電解溶液中已解離的電解質(zhì)的分子數(shù)與電解 質(zhì)總分子數(shù)之比：質(zhì)總分子數(shù)之比： %100 電解質(zhì)的起始濃度電解質(zhì)的起始濃度 已解離的電解質(zhì)濃度已解離的電解質(zhì)濃度 解離度解離度 二、二、電解質(zhì)溶液的通性電解質(zhì)溶液的通性 電解質(zhì)溶液可分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)溶液兩種。電解質(zhì)溶液可分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)溶液兩種。 強(qiáng)電解質(zhì)強(qiáng)電解質(zhì) - 理論上理論上100電離電離 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 電解質(zhì)溶液也具有溶液蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、電解質(zhì)溶液也具有溶液蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、 凝固點(diǎn)下降和滲透壓等性質(zhì)，但非電解質(zhì)稀溶液的依凝固點(diǎn)下降和滲透壓等性質(zhì)，但非電解質(zhì)稀溶液的依 數(shù)性不適用

30、于電解質(zhì)溶液，會產(chǎn)生偏差，可引入一個數(shù)性不適用于電解質(zhì)溶液，會產(chǎn)生偏差，可引入一個 修正系數(shù)修正系數(shù) i 予以修正。予以修正。 對于對于AB型的強(qiáng)電解質(zhì)溶液型的強(qiáng)電解質(zhì)溶液, 如如KNO3、NaCl，i 接近接近 2； 對對A2B型的強(qiáng)電解質(zhì)溶液，如型的強(qiáng)電解質(zhì)溶液，如K2SO4, i 介于介于 23 之間；之間； 對弱電解質(zhì)溶液，如對弱電解質(zhì)溶液，如HAc，i 略大于略大于 1。 濃度相同時，沸點(diǎn)高低或滲透壓大小的順序為：濃度相同時，沸點(diǎn)高低或滲透壓大小的順序為： A2B或或AB2型強(qiáng)電解質(zhì)型強(qiáng)電解質(zhì) AB型強(qiáng)電解質(zhì)型強(qiáng)電解質(zhì) 弱電解質(zhì)弱電解質(zhì) 非電解質(zhì)溶液非電解質(zhì)溶液 蒸氣壓或凝固點(diǎn)的順序

31、則與上述順序相反。蒸氣壓或凝固點(diǎn)的順序則與上述順序相反。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 從部分電解質(zhì)的從部分電解質(zhì)的0.1 molkg-1溶液的凝固點(diǎn)下降數(shù)值溶液的凝固點(diǎn)下降數(shù)值 與理論值的比較可以得到電解質(zhì)溶液的與理論值的比較可以得到電解質(zhì)溶液的偏差偏差 i 值值 電解質(zhì)電解質(zhì) 實測實測Tf / K 計算計算 Tf / Ki = Tf / Tf NaCl0.3480.186 1.87 HCl0.3550.186 1.91 K2SO40.4580.186 2.46 CH3COOH0.1880.186 1.01 可以看出，產(chǎn)生的偏差有以下規(guī)律可以看出，產(chǎn)生的偏差有以下規(guī)律： A2

32、B(AB2)強(qiáng)電解質(zhì)強(qiáng)電解質(zhì)AB強(qiáng)電解質(zhì)強(qiáng)電解質(zhì)AB弱電解質(zhì)非電解質(zhì)弱電解質(zhì)非電解質(zhì) 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 例例. 將質(zhì)量摩爾濃度均為將質(zhì)量摩爾濃度均為 0.10 molkg-1的的BaCl2， HCl， HAc，蔗糖水溶液的粒子數(shù)、蒸氣壓、沸點(diǎn)、，蔗糖水溶液的粒子數(shù)、蒸氣壓、沸點(diǎn)、 凝固點(diǎn)和滲透壓按從大到小次序排序凝固點(diǎn)和滲透壓按從大到小次序排序: 解解：按從大到小次序排序如下：按從大到小次序排序如下： 粒子數(shù)粒子數(shù) BaCl2 HCl HAc 蔗糖蔗糖 蒸氣壓蒸氣壓 蔗糖蔗糖 HAc HCl BaCl2 沸點(diǎn)沸點(diǎn) BaCl2 HCl HAc 蔗糖蔗糖 凝固點(diǎn)凝固點(diǎn)

33、蔗糖蔗糖 HAc HCl BaCl2 滲透壓滲透壓 BaCl2 HCl HAc 蔗糖蔗糖 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 解釋：解釋： 1923年，年，Debye 及Hckel提出離子氛（ionic atmosphere）概念。 觀點(diǎn)：觀點(diǎn)：強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中是完全電強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中是完全電 離的，但是由于離子間的相互作用離的，但是由于離子間的相互作用 ，每一個離子都受到相反電荷離子，每一個離子都受到相反電荷離子 的束縛，這種離子間的相互作用使的束縛，這種離子間的相互作用使 溶液中的離子并不完全自由，其表溶液中的離子并不完全自由，其表 現(xiàn)是：現(xiàn)是：溶液導(dǎo)電能力下降，電離度溶液導(dǎo)電能

34、力下降，電離度 下降（小于下降（小于100），依數(shù)性異常。），依數(shù)性異常。 實驗測得的解離度叫做實驗測得的解離度叫做表觀解離度表觀解離度。溶液濃度越濃或。溶液濃度越濃或 離子電荷越大，表觀解離度越小。離子電荷越大，表觀解離度越小。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 活度與活度系數(shù)活度與活度系數(shù) 活度：活度：是指有效濃度，即單位體積電解質(zhì)溶液是指有效濃度，即單位體積電解質(zhì)溶液 中表現(xiàn)出來的表觀離子有效濃度，亦即扣除了中表現(xiàn)出來的表觀離子有效濃度，亦即扣除了 離子間相互作用的濃度。以離子間相互作用的濃度。以 a (activity)表示表示: a y c y：活度系數(shù)活度系數(shù)。稀溶液中

35、。稀溶液中, y 10-7molL-1 c(OH-), pH 7 pOH 中性中性 c(H+)10-7molL-1 c(OH-), pH = 7 = pOH 堿性堿性 c(H+) 10-7molL-1 7 pOH pH僅適用于僅適用于表示表示c(H+) 或或c(OH ) 1 molL-1，則，則pH 1, 則 則pH 14。此時，直接用。此時，直接用 c(H+)或或 c(OH-) 而不用而不用pH表示這類溶液的酸堿性。表示這類溶液的酸堿性。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 例例10.1mol dm 3 HCl溶液中，溶液中， H+ = 0.1mol dm 3 pH = lg(0.

36、1mol dm 3/1 mol dm 3) = 1.0 pOH = 14.0 1.0 = 13.0 例例20.1mol dm 3 NaOH溶液中，溶液中， OH = 0.1mol dm 3 pOH = lg(0.1mol dm 3/1mol dm 3) = 1.0 pH = 14.0 1.0 = 13.0 如何測定如何測定pH？ 酸堿指示劑、酸堿指示劑、pH試紙、試紙、pH計。計。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 溶液的溶液的pH 改變時，由于質(zhì)子轉(zhuǎn)移引起指示劑的改變時，由于質(zhì)子轉(zhuǎn)移引起指示劑的 分子或離子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使其在可見光范圍內(nèi)發(fā)生分子或離子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使其在可見光范

37、圍內(nèi)發(fā)生 了吸收光譜的變化，因而呈現(xiàn)不同的顏色。了吸收光譜的變化，因而呈現(xiàn)不同的顏色。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 三、弱酸、弱堿的解離平衡三、弱酸、弱堿的解離平衡 1. 一元弱酸、弱堿的解離平衡一元弱酸、弱堿的解離平衡 2. 多元弱酸的解離平衡多元弱酸的解離平衡 3. 鹽溶液的酸堿平衡鹽溶液的酸堿平衡 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 強(qiáng)電解質(zhì)如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)電解質(zhì)如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、NaCl、KCl等在等在水水溶液溶液 中完全解離成正、負(fù)離子。而對弱酸、弱堿，在水溶中完全解離成正、負(fù)離子。而對弱酸、弱堿，在水溶 液中僅小部分解離成正、負(fù)離子，大部分以分子形式液中僅小

38、部分解離成正、負(fù)離子，大部分以分子形式 存在。存在。 若弱酸分子只能解離出一個若弱酸分子只能解離出一個H+，則稱為，則稱為單質(zhì)子酸單質(zhì)子酸 或或一元弱酸一元弱酸；解離出兩個或兩個以上質(zhì)子的，稱為；解離出兩個或兩個以上質(zhì)子的，稱為多多 質(zhì)子酸質(zhì)子酸或或多元弱酸多元弱酸。H2S，H2CO3等。等。 若弱堿分子只能接受一個若弱堿分子只能接受一個H+，則稱為，則稱為單質(zhì)子堿單質(zhì)子堿或或 一元弱堿一元弱堿；能接受兩個或兩個以上質(zhì)子的，稱為；能接受兩個或兩個以上質(zhì)子的，稱為多質(zhì)多質(zhì) 子堿子堿或或多元弱堿多元弱堿。如。如NH2-NH2, Al(OH)3 某些鹽中的正或負(fù)離子與水反應(yīng)，或者給出質(zhì)子某些鹽中的正

39、或負(fù)離子與水反應(yīng)，或者給出質(zhì)子 或者接受質(zhì)子，稱為或者接受質(zhì)子，稱為離子酸離子酸或或離子堿離子堿。如。如NaAc， NH4Cl等。等。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 1. 一元弱酸、弱堿的解離平衡一元弱酸、弱堿的解離平衡 (1) 一元弱酸的解離平衡一元弱酸的解離平衡 或簡寫成：或簡寫成： ()() () () a HAc HAc HAc cc K c 23 HAc(aq)H O(l)H O (aq)Ac (aq) 開始濃度：開始濃度：c0(HAc) 0 0 平衡濃度：平衡濃度：c(HAc) c(H+) c(Ac-) )HAc( )Ac()H( )HAc( cc cccc K a

40、 (aq)A(aq)H HA(aq) - 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 ()() () () a HA HA HA cc K c 對任意一元弱酸的解離平衡：對任意一元弱酸的解離平衡： (aq)A(aq)H HA(aq) - 在相同溫度下，由在相同溫度下，由Ka的大小可比較酸的相對強(qiáng)弱。的大小可比較酸的相對強(qiáng)弱。 Ka大，酸性強(qiáng)；反之，亦然。大，酸性強(qiáng)；反之，亦然。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 ()() ( ) ( ) b BHOH B B cc K c 對任意一元弱堿的解離平衡：對任意一元弱堿的解離平衡： 2 B(aq) + H O( )BH (aq) OH

41、(aq) l 如如25時，時，HF(3.5310-4)和和HAc(1.7610-5)均均 為一元弱酸，但為一元弱酸，但HF的酸性比的酸性比HAc強(qiáng)。強(qiáng)。 HF, H2SO3, HNO2, H3PO4 一般稱為中強(qiáng)酸。一般稱為中強(qiáng)酸。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 例例3.1 計算計算25時，時，0.100molL-1 HAc溶液中的溶液中的H 、 、Ac 、 、 HAc，OH 的濃度、 的濃度、pH及及HAc的解離度。的解離度。 23 HAc(aq)H O(l)H O (aq)Ac (aq) 初始濃度初始濃度/molL-1 0.100 0 0 平衡濃度平衡濃度/molL-1 0

42、.100 x x x 解：解： 當(dāng)當(dāng) c/Ka 400, 0.10 x 0.10 x2 = ka0.10， x =1.3310 3 H+ = x = 1.3310 3moldm-3 ， ，OH = ? 5 ()1.76 10 0.10 2 a HAc x K x 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 解離度解離度(a) %100%100 0 eq0 c cc 初初始始濃濃度度 已已解解離離的的濃濃度度 c(H3O+) = c(Ac ) = 1.33103 molL-1 c(HAc) = (0.101.310 3) molL-10.10 molL-1 c(OH) =7.521012 mo

43、lL-1 2.88 3 pHlg(H O )c 3 1.33 10 100%1.33% 0.10 醋酸的解離度 w3 (H O )(OH )Kcc 由由 10-14 可求得可求得 HA (aq) H+(aq) + A(aq) 初始濃度c 0 0 平衡濃度c c c c 2 2 1 HA40011 HA HA (H )HA a a a a a c K c K K Kc c ccKc 當(dāng)（）或很小時， （） （） 與與 的關(guān)系：的關(guān)系： a K 稀釋定律：在一定溫度下（稀釋定律：在一定溫度下（ 為定值），為定值），溶液溶液的解離度的解離度 與其濃度的平方根成反比。與其濃度的平方根成反比。溶液溶液越

44、越稀稀，解離度越，解離度越大大。 a K 解：解： c 0.200 0 0 平衡時平衡時 c c c c ceq 0.200(1 0.95%) 0.2000.95% 0.2000.95% (2) 一元弱堿的解離平衡：一元弱堿的解離平衡： 例：已知例：已知25時，時， 0.200molL-1氨水的解離度為氨水的解離度為 0.95%，求，求c(OH ), pH值和氨的解離常數(shù)。 值和氨的解離常數(shù)。 )aq(OH (aq)NH O(l)H (aq)NH 423 3 3 3 2 4 3 5 ()0.200 0.95%1.90 10 14( lg1.90 10 )11.27 ()()(1.90 10 )

45、 () ()0.200 1.90 10 1.82 10 b3 3 OH pH14 pOH NHOH NH NH c cc K c 特點(diǎn)：特點(diǎn)：解離分步進(jìn)行解離分步進(jìn)行 以二元弱酸以二元弱酸H2S的電離平衡為例：的電離平衡為例： 第一步：第一步： H2S = H+ + HS- (1) ）(18 1019 S)(H )(HS)(H 8 2 - 1 . c cc K a 第二步：第二步： HS- = H+ + S2- (2) ）(18 1011 )(HS )(S)(H 12 - -2 2 . c cc K a (1) + (2): H2S = 2H+ + S2- ）(18 10011 S)(H )(

46、S)(H S)(H 19 2 -2 212 . c cc KKK aaa 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 又如磷酸，又如磷酸，Ka1 7.52 10-3， Ka2 =6.25 10-8，Ka3= 2.2 10-13 (由由P397附錄附錄6可查得）可查得） 由于由于Ka1 Ka2 Ka3 ，多元弱酸的解離以第一，多元弱酸的解離以第一 步為主，其步為主，其 H+濃度可按一級解離計算。濃度可按一級解離計算。 A)(H)(H n1 cKc a 飽和飽和H2S水溶液，水溶液，H2S = 0.1 moldm 3 可求出不同可求出不同pH下的下的S2 ，對沉淀硫化物很重要。，對沉淀硫化物很重

47、要。 即當(dāng)即當(dāng)c(HnA)/Ka 400, 在在H2S溶液中同時存在溶液中同時存在H2S、HS 、 H+、S2 ）(18 1001. 1 S)(H )(S)(H S)(H 19 2 -2 2 c cc Ka 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 P123 例例3.2 已知已知H2S的的Ka1 9.1 10-8，Ka2 = 1.1 10-12。 計算在計算在0.10moldm-3 H2S溶液中的溶液中的H+濃度、濃度、 pH、 S2 濃度和濃度和pOH。 解：解：因為因為Ka1 Ka2 ，且且H2S /Ka1 400， 8 1 53 5 ()9.1 100.10 9.5 10 () lg

48、 ()lg(9.5 10 )4.02 a c HKc mol dm pHc H S2 Ka2 1.1 10-12 為什么？為什么？ 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 H2S H+ + HS- 起始濃度起始濃度 0.1 0 0 平衡濃度平衡濃度 0.1x x x 因為 c/Ka1 400, 所以 0.1x 0.1 x2/0.1 = Ka1 x = H+ = HS- =9.5 10-5 moldm3 由二級平衡由二級平衡: HS- H+ + S2- 平衡濃度平衡濃度: 9.5 10-5 9.5 10-5 y Ka2 = H+S2-/HS- = 1.1 10-12 y = Ka2 = 1

49、.1 10-12 H+OH- = Kw OH- = 1.05 10-10 moldm3 pOH = 9.98 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 結(jié)論：結(jié)論： 多元弱酸的解離是分步進(jìn)行的，一般有多元弱酸的解離是分步進(jìn)行的，一般有 ，溶液中的，溶液中的 H+主要來自于主要來自于 弱酸的第一步解離，計算弱酸的第一步解離，計算 c(H+)或或 pH 時可只考慮第一時可只考慮第一 步解離。步解離。 123 KKK 對于二元弱酸對于二元弱酸 ，當(dāng)，當(dāng) 時，酸根離子的時，酸根離子的 濃度濃度 而與弱酸的初始濃而與弱酸的初始濃 度無關(guān)。度無關(guān)。 -2-3 22 (A )(H A)mol dm ,

50、a cK 12 KK 對于二元弱酸，若對于二元弱酸，若 c(H2A)一定時，一定時，c(A-)與與 c2(H3O+)成反比。成反比。 A)(H )(A)(H A)(H 2 -2 2 c cc K a (4) 比較多元弱酸的酸性強(qiáng)弱時，只需比較它們一級解比較多元弱酸的酸性強(qiáng)弱時，只需比較它們一級解 離常數(shù)值即可。離常數(shù)值即可。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 例例. 在在0.3 mol dm-3的鹽酸溶液中通入的鹽酸溶液中通入H2S氣體至飽和，氣體至飽和， 求溶液中的求溶液中的HS-和和S2- 解：解： H2S H+ + HS- 起始濃度起始濃度 0 0.3 0 平衡濃度平衡濃度

51、0.1 0.3 x xHS- =K1 0.1/0.3 = 3.03 10-8 moldm 3 由二級平衡由二級平衡: HS- H+ + S2- 平衡濃度平衡濃度: 3.03 10-8-y 0.3+y y S2- = y = 1.1 10-12 3.03 10-8 0.3 =1.11 10-19 moldm 3 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 思考思考：當(dāng)Ka,1Ka,2時，二價酸根的濃度是否都等于Ka,2。 附例附例3.33.3 已知H2CO3的Ka,1= 4.3010-7， K a,2 = 5.6110-11。 計算0.0200 moldm-3 H2CO3溶液中H+和 的濃度及

52、pH值。 -2 3 CO 解解：Ka,2Ka,1，求c(H+)只需考慮一級電離 )dmmol(1027. 90200. 01030. 4)H( 357 1 , ccKc a pH = lg 9. 2710 5 = 4 .03 H2CO3 H+ + HCO3HCO3 H+ + CO32 第一步解離生成的H+抑制了第二步解離，因此 c(H+) c (HCO3) 9.2710-5 moldm-3 cc cc cc K/ )CO( )HCO( )CO()H( 2 3 3 2 3 a,2 c (CO32) = Ka,2c = 5.6110-11 moldm-3 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污

53、染 1）強(qiáng)酸弱堿鹽（離子酸）強(qiáng)酸弱堿鹽（離子酸） () ()() ()() 33w a4 4b3 H ONH OH (NH ) NHOH(NH ccKc K ccK (1) + (2) = (3) 則則 4 () 2 H O(l) 44 223w 32 b 42 NH Cl(s) NH (aq) Cl (aq) H O (l) H O (l) OH (aq) H O (aq) (1) 1 NH (aq) OH (aq) NH aqH O(l) (2) NH (aq) H O(l) K K () 33a NH aqH O (aq) (3) K H+ 3. 鹽溶液的酸堿平衡鹽溶液的酸堿平衡 第第

54、3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 0 0 100% 100% eq cc c 水解平衡時鹽水解部分的濃度 水解度 鹽的初始濃度 0 2514 w aabw b abw ab 4 ppp C , pp NH K KKKK K KKK KK 通式 ：即： 兩邊分別取負(fù)對數(shù) 的解離度就是所謂的鹽類的水解度。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 2) 弱酸強(qiáng)堿鹽（離子堿）弱酸強(qiáng)堿鹽（離子堿） NaAc , NaCN一元弱酸強(qiáng)堿鹽的水溶液成堿一元弱酸強(qiáng)堿鹽的水溶液成堿 性，因為弱酸性，因為弱酸負(fù)負(fù)離子在水中發(fā)生水解反應(yīng)。如在離子在水中發(fā)生水解反應(yīng)。如在 NaAc水溶液中：水溶液中： 多元

55、弱酸強(qiáng)堿鹽也呈堿性，它們在水中解離產(chǎn)生的多元弱酸強(qiáng)堿鹽也呈堿性，它們在水中解離產(chǎn)生的 負(fù)離子都是多元離子堿，它們的水解都是分步進(jìn)行的。負(fù)離子都是多元離子堿，它們的水解都是分步進(jìn)行的。 () () () ()() () 2 w b a b Ac (aq)H O(l) HAc(aq)OH (aq) HAcOH Ac AcHAc AcAcAc Kcc K cK K 是質(zhì)子堿的解離常數(shù)，也就是 的水解常數(shù)。 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 3*) 酸式鹽酸式鹽 解離大于水解，解離大于水解， NaH2PO4溶液顯弱酸性；相反，溶液顯弱酸性；相反， Na2HPO4溶液解離小于水解，溶液解離小

56、于水解， 顯弱堿性。顯弱堿性。 4 8 14 12 3 ()6.25 10 1.0 10 )1.3 10 (7.52 10 2 2243 a234 24234 3 w b34 a134 H PO (aq) H O(l) HPO (aq) H O (aq) H PO H PO (aq) H O (l) H PO (aq) OH (aq) (PO H PO ) K K K K 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 4) 弱酸弱堿鹽弱酸弱堿鹽 4 5 5 6.9 10 1.8 10 1.8 10 ab4a b32 ab4a NH F (HF) (NHH O) NH Ac (HAc) KKK

57、K KKK K 酸性 中性 5 10 5 1.8 10 5.8 10 1.8 10 b32 ab4a b32 (NHH O) NH CN (HCN) (NHH O) KKK K 堿性 aq()() 44 4232 NH Ac()NHAc NHAcH O NHH OHAc aqaq 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 3 3 4333 ab24 44 32 ab4 ab NH ClAlClFeCl NaH PO NH F NH HCOO NaCl,KNOBaI NH Ac NaAcNaCNNa CO Na HPO KK KK KK 2 2 強(qiáng)酸弱堿鹽 ， 酸性 酸式鹽 弱酸弱堿鹽，（）

58、 強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽 ， 中性 弱酸弱堿鹽 弱酸強(qiáng)堿鹽， 堿性 酸式鹽 5 23 1.8 10 ) b32 44 NaHCO (NHH O) NH CN (NHCO K 3 ， 弱酸弱堿鹽， 鹽溶液的酸堿性的一般規(guī)律概括如下：鹽溶液的酸堿性的一般規(guī)律概括如下： 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 5) 影響鹽類水解的因素影響鹽類水解的因素 鹽的濃度：鹽的濃度： c鹽 鹽 , 水解度增大。 水解度增大。可用稀釋定律解釋。可用稀釋定律解釋。 有些鹽類有些鹽類, 如如Al2S3, (NH4)2S 可以完全水解?？梢酝耆狻?總之，加熱和稀釋都有利于鹽類的水解?？傊訜岷拖♂尪加欣邴}類的水解。

59、 溶液的酸堿度：溶液的酸堿度： 加酸可引起鹽類水解平衡的加酸可引起鹽類水解平衡的 移動，例如加酸能抑制下述水解產(chǎn)物的生成。移動，例如加酸能抑制下述水解產(chǎn)物的生成。 3 () ) () () 22 3233 32 SnClH O Sn(OH)Cl(s)HCl Bi(NOH O BiONO (s)2HNO SbClH O SbOCl(s)2HCl aq aq aq 溫度：溫度：水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)， 0 ，T, ，水解度增大。，水解度增大。 mrH a K 第第 3 章章 水化學(xué)與水污染水化學(xué)與水污染 例例. 計算下列各濃度的計算下列各濃度的HAc溶液的溶液的H+ 和電離度和電離

60、度 （1） 0.1 mol dm-3 (2) 1.0 10-5 mol dm-3 解：（解：（1）x2/0.1-x = Ka = 1.8 10-5 c/K 400， 0.1x 0.1 H+ 1.3 10-3 moldm-3 = 1.3% (2) c/K 1g /100g水水; 難溶物難溶物： 平衡向左移動，有沉淀析出；平衡向左移動，有沉淀析出； Q = 處于平衡狀態(tài)，飽和溶液；處于平衡狀態(tài)，飽和溶液； Q Ks，平衡向生成，平衡向生成BaSO4(s)沉淀的方向移動，沉淀的方向移動， 直到建立新的平衡。此時，溶液中直到建立新的平衡。此時，溶液中SO42 的濃度降低 的濃度降低 了，亦即降低了了，