浙江大學(xué)普通化學(xué)(第六版)第三章課件 水溶液化學(xué)

1、首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)1第第3章章 水溶液化學(xué)水溶液化學(xué)首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)23.1 溶液的通性3.2 酸堿解離平衡3.3 難溶電解質(zhì)的多相離子平衡3.4 水的凈化與廢水處理選讀材料： 水污染及其危害首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)33.1 溶液的通性溶液的通性溶液有兩大類(lèi)性質(zhì)：1）與溶液中溶質(zhì)的本性有關(guān)與溶液中溶質(zhì)的本性有關(guān)：溶液的顏色、比重、酸堿性和導(dǎo)電性等；2）與溶液中溶質(zhì)的獨(dú)立質(zhì)點(diǎn)數(shù)有關(guān)與溶液中溶質(zhì)的獨(dú)立質(zhì)點(diǎn)數(shù)有關(guān)：而與溶質(zhì)的本身性質(zhì)無(wú)關(guān)溶液的依數(shù)性，如溶液的蒸氣壓、凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)和滲透壓等。l難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液難揮發(fā)的非電解

2、質(zhì)稀溶液有一定的共同性共同性和規(guī)律性規(guī)律性。該類(lèi)性質(zhì)稱(chēng)為稀溶液的通性通性，或稱(chēng)為依數(shù)性依數(shù)性。l包括：稀溶液蒸氣壓的下降稀溶液蒸氣壓的下降、沸點(diǎn)上升沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降凝固點(diǎn)下降和稀溶液的滲透壓。稀溶液的滲透壓。（與純?nèi)軇┍容^） 。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)4組成的標(biāo)度組成的標(biāo)度 溶劑A + 溶質(zhì)B1.質(zhì)量摩爾濃度m：1kg溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量，SI單位mol.kg-1mB = nB/wA nB 溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，單位為mol。 wA溶劑的質(zhì)量，單位為kg。 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)52. 摩爾分?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

3、量，即為該物質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)，沒(méi)有單位。設(shè)有雙組分溶液，溶劑A和溶質(zhì)B的物質(zhì)的量分別為nA和nB，則總nnnnnxBBABB注意：無(wú)論有若干種物質(zhì)，摩爾分?jǐn)?shù)之和總是等于注意：無(wú)論有若干種物質(zhì)，摩爾分?jǐn)?shù)之和總是等于1?？俷nnnnxABAAA1BA xx首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)63.1.1 非電解質(zhì)溶液的非電解質(zhì)溶液的通性通性1 蒸氣壓下降蒸氣壓下降在一定溫度下，液體及其蒸氣達(dá)到相平衡時(shí)，蒸氣所具有的壓力稱(chēng)為該溫度下液體的飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱(chēng)蒸氣壓蒸氣壓。一般地，不同溶劑蒸氣壓不同，相同溶劑溫度升高，蒸氣壓增大。例如：p(H2O, l , 298K)=3167 Pap(H2

4、O, l, 373K)=101.325kPa首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)7溶液中溶劑的蒸氣壓下降溶液中溶劑的蒸氣壓下降 法國(guó)物理學(xué)家拉烏爾據(jù)實(shí)驗(yàn)得出以下定量關(guān)系：在一定溫度下，難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降p與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)。即：p = pAxB其中xB是溶質(zhì)B在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)， pA是純?nèi)軇┑恼羝麎?。若溶液的質(zhì)量摩爾濃度為mB，則 式中，k為只與溶劑性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)。BABAAAABAABABABABA)(mkwnMpMwnpnnpnnnpxpp為什么？首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)8蒸氣壓下降的應(yīng)用蒸氣壓下降的應(yīng)用干燥劑工作原理干

5、燥劑工作原理CaCl2、NaOH、P2O5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。 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)92 2 溶液的沸點(diǎn)上升溶液的沸點(diǎn)上升沸點(diǎn)沸點(diǎn)：液體蒸氣壓達(dá)到101.325kPa(1atm)時(shí)的溫度。沸騰溫度沸騰溫度：液體蒸氣壓與外界壓力相等時(shí)的溫度。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。難揮發(fā)物質(zhì)的溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)，二者之差為：Tbp = Tbp Tb = kbpm kbp稱(chēng)為

6、溶劑的摩爾沸點(diǎn)上升常數(shù)，單位為Kkgmol-1。 pT溶劑溶液101.325kPaTbpTb pAB強(qiáng)電解質(zhì)強(qiáng)電解質(zhì)AB弱電解質(zhì)弱電解質(zhì)非電解質(zhì)非電解質(zhì)首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)203.1.3 表面活性劑溶液和膜化學(xué)表面活性劑溶液和膜化學(xué)兩相接觸面稱(chēng)界面界面，與氣相的接觸面又稱(chēng)表面表面。表面分子受力不均，導(dǎo)致表面分子總是盡力向物質(zhì)內(nèi)部擠壓，有自動(dòng)收縮表面積的傾向，從而產(chǎn)生表面張力表面張力。如如p85，圖，圖3-4能夠顯著降低溶液表面張力的物質(zhì)能夠顯著降低溶液表面張力的物質(zhì)叫表面活性劑。叫表面活性劑。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)21表面活性劑表面活性劑凡能顯著降

7、低兩相之間表面張力的物質(zhì)稱(chēng)表面活性劑。表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：表面活性劑具有兩類(lèi)性質(zhì)完全不同的基團(tuán)：親水基團(tuán)和親油基團(tuán)（疏水基團(tuán)）。水相油相 雙親分子結(jié)構(gòu)表面活性劑在兩相界面作定向排列。使得兩相之間的表面張力大大降低。圖3.5 表面活性劑在兩相界面的排列首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)221 表面活性劑分類(lèi)表面活性劑分類(lèi)表面活性劑通常也按親水基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)分類(lèi)，親水基團(tuán)是離子結(jié)構(gòu)的稱(chēng)為離子型離子型，親水基團(tuán)是共價(jià)結(jié)構(gòu)的稱(chēng)為非離子型非離子型。離子型表面活性劑又可分為陽(yáng)離子型陽(yáng)離子型(親水基團(tuán)是陽(yáng)離子)、陰離子型陰離子型(親水基團(tuán)是陰離子)和兩性型兩性型(親水基團(tuán)既

8、有陽(yáng)離子又有陰離子)表面活性劑。顯然陽(yáng)離子型和陰離子型的表面活性劑不能混用，否則可能會(huì)發(fā)生沉淀而失去活性作用。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)232 表面活性劑舉例表面活性劑舉例陰離子表面活性劑陰離子表面活性劑R-OSO3Na硫酸酯鹽R-SO3Na磺酸鹽RCOONa羧酸鹽R-OPO3Na2磷酸酯鹽兩性表面活性劑兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3 |R-N+-CH2COO- 甜菜堿型 | CH3陽(yáng)離子表面活性劑陽(yáng)離子表面活性劑ArCH2N(CH3)3Br 季胺鹽類(lèi)非離子型非離子型 R-O-(CH2 -CH2-O-)n H 聚氧乙烯醚類(lèi) 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)

9、下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)243 表面活性劑的應(yīng)用表面活性劑的應(yīng)用 洗滌作用洗滌作用 洗滌劑是一種使用面很廣的表面活性劑。肥皂是最普通的一種。肥皂是包含17個(gè)碳原子的硬脂酸鈉鹽。當(dāng)洗滌劑用來(lái)洗滌衣服或織物當(dāng)洗滌劑用來(lái)洗滌衣服或織物上的油污時(shí)，由于親油基與油上的油污時(shí)，由于親油基與油脂類(lèi)分子之間有較強(qiáng)的相互作脂類(lèi)分子之間有較強(qiáng)的相互作用力而進(jìn)入油污中。另一端的用力而進(jìn)入油污中。另一端的親水基與水分子之間存在較強(qiáng)親水基與水分子之間存在較強(qiáng)的作用力而溶于水，這樣通過(guò)的作用力而溶于水，這樣通過(guò)洗滌劑分子使水分子包圍了油洗滌劑分子使水分子包圍了油污，降低了油污與織物之間的污，降低了油污與織物之間的表面表面

10、( (界面界面) )張力，再經(jīng)搓洗，張力，再經(jīng)搓洗，振動(dòng)便可除去織物上的油污。振動(dòng)便可除去織物上的油污?？椢镂蹪n洗滌劑污漬親水基疏水基圖3.6 洗滌劑的去污作用首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)25乳化作用乳化作用 乳化作用乳化作用兩種互不相溶的液體，若將其中一種均勻地分散成極細(xì)的液滴于另一液體中，便形成乳狀液。加入表面活性物質(zhì)使形成穩(wěn)定的乳狀液的作用叫做乳化作用。若水為分散介質(zhì)而油為分散相，即油分散在水中，稱(chēng)為水包油型乳狀液，以符號(hào)O/W表示。例如，牛奶就是奶油分散在水中形成的O/W型乳狀液。（a）O/W 型乳狀液首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)26若水分散在油中，則稱(chēng)

11、為油包水型乳狀液，以符號(hào)W/O表示。例如，新開(kāi)采出來(lái)的含水原油就是細(xì)小水珠分散在石油中形成的W/O型乳狀液。（b）W/O型乳狀液首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)27乳化作用的應(yīng)用乳化作用的應(yīng)用 切削油切削油：機(jī)械工業(yè)在高速切削時(shí)用乳化油作為冷卻劑，具有導(dǎo)熱性能好，潤(rùn)滑效果高且不沾工具等特點(diǎn)。 乳化燃油乳化燃油內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用含10%水的乳化燃油，燃燒效果不降低但能節(jié)省燃料。 農(nóng)用殺蟲(chóng)劑農(nóng)用殺蟲(chóng)劑農(nóng)業(yè)上用的殺蟲(chóng)劑一般都配制成O/W型乳狀液,便于噴霧，可使少量農(nóng)藥均勻地分散在大面積的農(nóng)作物上。同時(shí)由于表面活性劑對(duì)蟲(chóng)體的潤(rùn)濕和滲透作用也提高了殺蟲(chóng)效果。 其他其他人體對(duì)油脂的消化作用就是因?yàn)槟懼?/p>

12、(膽酸鹽)可以使油形成Ow型乳狀液面而加速消化。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)28乳化作用的破壞乳化作用的破壞如：在工業(yè)生產(chǎn)中也會(huì)遇到一些有害的乳狀液。例如含水原油不僅可以促使石油設(shè)備腐蝕，而且不利于石油的蒸餾。因此必須設(shè)法破壞這種乳狀液。有些時(shí)候人們需要消除乳化現(xiàn)象？為要破壞有害的乳狀液，可加入破乳劑為要破壞有害的乳狀液，可加入破乳劑。破乳劑也是一種表面活性物質(zhì)，其特點(diǎn)是有高的表面活性，但弱的成膜能力。能強(qiáng)烈地吸附于油水界面上，以取代原來(lái)在乳狀液中形成保護(hù)膜的乳化劑，而生成一種新膜。這種新膜的強(qiáng)度低，較易被破壞。異戊醇、辛醇、乙醚等是優(yōu)良的破乳劑。此外，還可用升高溫度、加入電解

13、質(zhì)以及高速離心等方法來(lái)破乳。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)29發(fā)泡作用發(fā)泡作用 起泡作用起泡作用泡沫是不溶性氣體分散于液體或熔融固體中所形成的分散系統(tǒng)。如肥皂泡沫(氣體分散在液體中)、泡沫塑料、泡沫玻璃(氣體分散在固體中)等。機(jī)械攪拌液態(tài)水，這時(shí)進(jìn)入水中的空氣被水膜包圍形成了氣泡，但這些氣泡不穩(wěn)定。若對(duì)溶解了表面活性劑的水溶液進(jìn)行攪拌使其產(chǎn)生氣泡，就可以形成堅(jiān)固的液膜，使泡沫能保持較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地存在。這種能穩(wěn)定泡沫作用的表面活性劑叫做起泡劑。常見(jiàn)的起泡劑有肥皂、十二烷基苯磺酸鈉等。空氣圖3.7 氣泡的形成示意圖首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)30發(fā)泡作用的應(yīng)用發(fā)泡作用

14、的應(yīng)用 滅火劑滅火劑起泡劑常用于制造滅火器，由于大量的泡沫覆蓋燃燒物的表面，使其與空氣中的氧氣隔絕，這樣便可達(dá)到滅火的效果。 泡沫選礦泡沫選礦起泡劑也用于泡沫浮選法以提高礦石的品位。將礦石粉碎成粉末，加水、起泡劑，攪拌并吹人空氣使產(chǎn)生氣泡，用捕集劑使礦物變成憎水性。礦物由于疏水性而粘附氣泡浮起，這樣便可分離收集有效成分。 其它其它啤酒、汽水、洗發(fā)和護(hù)發(fā)用品等都需用起泡劑，使產(chǎn)生大量的泡沫。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)31消泡作用消泡作用在另外一些情況下，則必須消除泡沫，例如，洗滌、蒸餾、萃取等過(guò)程中，大量的泡沫會(huì)帶來(lái)不利。必須適當(dāng)抑制發(fā)泡，往往加入一些短碳鏈(如C5C8)的醇或

15、醚，它們能將泡沫中的起泡劑分子替代出來(lái)；又由于碳鏈短，不能在氣泡外圍形成牢固的保護(hù)膜，從而降低氣泡的強(qiáng)度而消除泡沫。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)324 膜化學(xué)膜化學(xué)膜是二維結(jié)構(gòu)的伸展體，是兩親分子組成的有序排列的集合體。它的基本功能是從物質(zhì)群中有選擇地透過(guò)或輸送特定的物質(zhì) (分子、離子、電子和光子等)。 膜是一種重要的基礎(chǔ)功能材料，它具有分離分離功能功能、生物功能生物功能和能量轉(zhuǎn)換功能能量轉(zhuǎn)換功能等。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)33分離膜分離膜具有分離功能的膜稱(chēng)為分離膜，是一種能有效分離提取所需物質(zhì)的功能膜。根據(jù)分離膜中微孔的大小及其疏密性的不同，通?？梢詫⒛し?/p>

16、為致密膜、多孔膜和纖維質(zhì)膜。 致密膜中聚合物的填充方式是分子狀，孔徑為01.5nm，適用于反滲透，滲析，電滲析等操作使用。 多孔膜孔徑5nm1m，孔的大小與膠體粒子的大小一般，適用于超過(guò)濾，膜過(guò)濾等操作使用； 纖維質(zhì)膜孔徑2m以上，用于對(duì)更大分散質(zhì)的過(guò)濾操作。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)34分離膜的應(yīng)用分離膜的應(yīng)用膜應(yīng)用氣體透過(guò)膜富氧制取，富集氦 離子交換膜海水談化，硬水軟化，電解隔膜 反滲透膜 海水淡化，鹽水脫鹽，超純水制備超濾膜 膠體分離，廢液處理，溶液濃縮透析膜人工腎等人工器官 釋放控制膜緩釋性藥劑 表3.2 常見(jiàn)分離膜及其應(yīng)用首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)

17、35能量轉(zhuǎn)化功能膜能量轉(zhuǎn)化功能膜能量轉(zhuǎn)化功能膜是當(dāng)今重要的研究課題之一。將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的重要應(yīng)用之一是光解水，產(chǎn)生氫和氧。將光能轉(zhuǎn)化為電能關(guān)鍵工作是制造出性能穩(wěn)定的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池。大面積利用太陽(yáng)能一定需要大面積利用太陽(yáng)能一定需要用膜的形式。用膜的形式。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)36LB膜膜v LB膜簡(jiǎn)介膜簡(jiǎn)介L(zhǎng)B膜是由美國(guó)科學(xué)家蘭繆爾(I. Langmuir)和勃洛杰脫(K. B. Blodgett) 建立的一種在固體表面上沉積的多層單分子膜?？稍诮M成上、次序上作任意安排，其層數(shù)與厚度皆可以在分子水平上控制。v LB膜的應(yīng)用膜的應(yīng)用 在生物膜的功能模擬研究中，以葉綠素

18、、維生索、磷脂和膽固醇等物質(zhì)形成的LB膜，可用以研究生物膜中的電子傳遞、能量傳遞、生物膜電現(xiàn)象、物質(zhì)跨膜輸運(yùn)過(guò)程等。 利用LB膜可制成仿生薄膜，作為仿生傳感器。 光色互變的LB膜可作為光記憶材料。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)373.23.2 酸堿解離平衡酸堿解離平衡 水溶液中的單相離子平衡一般分為酸、堿的解離平衡及配離子的解離平衡兩類(lèi)。 根據(jù)解離度的大小，將電解質(zhì)分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)兩類(lèi)。強(qiáng)電解質(zhì)在水中全部解離，而弱電解質(zhì)在水溶液中只有部分解離，大部分仍以分子形式存在。弱電解質(zhì)在水溶液中存在解離平衡。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)383.2.13.2.1 酸堿的

19、概念酸堿的概念 按先后次序，酸堿理論主要有以下幾種：v 酸堿電離理論（阿氏水離子論酸堿電離理論（阿氏水離子論 ArrheniusArrhenius）在水溶液中解離時(shí)所生成的正離子全部是H+的化合物是酸酸；所生成的負(fù)離子全部是OH的化合物是堿堿。酸堿中和反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是H+ + OH = H2O。酸堿電離理論的缺陷：酸堿電離理論的缺陷： 把酸、堿的定義局限于以水為溶劑的系統(tǒng)。無(wú)法解釋NH3、Na2CO3均不含OH，也具有堿性。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)39酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論 （重點(diǎn)）（重點(diǎn)）凡能給出質(zhì)子給出質(zhì)子的物質(zhì)都是酸酸；凡能結(jié)合質(zhì)子結(jié)合質(zhì)子的物質(zhì)都是堿堿。(Bronst

20、ed and Lowry)酸、堿可以是分子，也可以是離子。酸給出質(zhì)子后可以再結(jié)合質(zhì)子，因此酸給出質(zhì)子后就變?yōu)閴A：酸酸 質(zhì)子質(zhì)子 + 堿堿 (質(zhì)子給予體）質(zhì)子給予體） (質(zhì)子接受體）質(zhì)子接受體）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 質(zhì)子 + 堿首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)40共軛酸堿概念共軛酸堿概念酸與對(duì)應(yīng)的堿的這種相互依存、相互轉(zhuǎn)

21、化的關(guān)系稱(chēng)為酸堿共軛關(guān)系。酸失去一個(gè)質(zhì)子一個(gè)質(zhì)子后形成的堿被稱(chēng)為該酸的共軛堿；共軛堿；堿結(jié)合該質(zhì)子后形成的酸被稱(chēng)為該堿的共軛酸。共軛酸。共軛酸與它的共軛堿一起稱(chēng)為共軛酸堿對(duì)。共軛酸堿對(duì)。例如: 共軛酸堿對(duì) HAc + H2O H3O+ +Ac- (電離) 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 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)41酸

22、堿質(zhì)子理論擴(kuò)大了酸堿的范圍，它比電離理論更廣泛，其酸堿的定義只以H+為判據(jù)，與溶劑無(wú)關(guān)，可以解釋NH3、Na2CO3以及NH4Cl等的酸堿性。兩性物質(zhì): H2O, HCO3- (所有酸式酸根)首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)42酸堿電子理論酸堿電子理論凡能接受電子對(duì)的物質(zhì)是酸，凡能給出電子對(duì)的物質(zhì)是堿,也稱(chēng)為路易斯酸堿理論。 Lewis H + ?OH = H2O 酸 + 堿 = 酸堿加合物 (1) H3BO3 H+ + H2BO3? (錯(cuò)誤) H3BO3 + H2O B(OH)4 + H+ （硼酸是路易斯酸）(2) Cu2+ + 4NH3 Cu(NH3)42+ 深蘭色 酸 堿 加

23、合物酸堿電子理論擺脫了酸必須含有H的限制，包括的范圍更廣。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)433.2.23.2.2 酸和堿的解離平衡酸和堿的解離平衡除少數(shù)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿外，大多數(shù)酸和堿溶液都存在解離平衡，其平衡常數(shù)稱(chēng)為解離常數(shù)解離常數(shù)Ka或Kb，其值可由熱力學(xué)數(shù)據(jù)求算，也可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。（見(jiàn)附表4、5）同類(lèi)型弱酸(堿)的相對(duì)強(qiáng)弱可由解離常數(shù)值的大小得出，如HF(3.5310-4)和HAc(1.7610-5)均為一元弱酸，但HF的酸性比HAc強(qiáng)。 HF,H2SO3,HNO2,H3PO4 一般稱(chēng)為中強(qiáng)酸。v 一元弱酸和一元弱堿一元弱酸和一元弱堿HAc(aq) = H+(aq) + Ac(aq

24、)ccccccK/ )HAc(/ )Ac(/ )H()HAc(a首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)44一元弱酸和一元弱酸和一元弱堿的電離一元弱堿的電離設(shè)一元弱酸HA的濃度為c, 解離度為 HA = H+ + A-起始濃度c00平衡濃度 c(1-)caca222)1 ()1 ()(caacccKacKaa/cKcaca)H(因此同理，對(duì)于一元弱堿： cKcb)OH(溶液的酸度(H+離子濃度)常用pH值表示， pH = lgc(H+/c ), 溶液的堿度(OH離子濃度)可用pOH表示。Ka / c10-41-a=1首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)45例題例題附例附例3.1 已

25、知HAc的Ka =1.7610-5，計(jì)算3.0%米醋(含HAc濃度為0.50 moldm-3)的pH值。 解解：設(shè)米醋溶液中H+的平衡濃度為x moldm-3, 則HAc(aq) = H+(aq) + Ac-(aq) 平衡濃度/moldm-3 0.50 xxxKa = 1.7610-5Ka / c10-4 0.50 x 0.5 52a1076. 15 . 0)(xK351097. 25 . 01076. 1x-33-3dmmol1097. 2dmmol)H(xcpH = lg c( H+)/c = lg(2.9710-3) = 3 0.47 = 2.53首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上

26、一頁(yè)46例題例題例例3.23.2 計(jì)算0.100 moldm-3 NH4Cl溶液中H+濃度及其pH值。 解解： NH4Cl(aq) = NH4+(aq) + Cl(aq) NH4+(aq) + H2O(l) = NH3(aq) + H3O+ (aq) Ka =5.6510-10)dm(mol1052. 71 . 01065. 5)H(-3610acKcpH = lg c( H+) = lg(7.5210-6) = 5.12 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)473 多元弱酸和多元弱堿多元弱酸和多元弱堿多元弱酸(堿)的解離是分級(jí)進(jìn)行的，每一級(jí)解離都有一個(gè)解離常數(shù),以磷酸為例：34342

27、1 ,1052. 7)POH()POH()H(cccKa(aq)POH(aq)H(aq)POH4243一級(jí)解離： 8412412, a1025. 6)POH()POH()H(cccK(aq)HPO(aq)H(aq)POH2442二級(jí)解離： 1324343,102 . 2)HPO()PO()H(cccKa(aq)PO(aq)H(aq)HPO3424三級(jí)解離： 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)48說(shuō)明說(shuō)明式中，Ka,3 K a,2 K a,1，每級(jí)解離常數(shù)差36個(gè)數(shù)量級(jí)。因此， H+濃度的計(jì)算以一級(jí)解離為主。 計(jì)算H+濃度時(shí)，當(dāng)Ka,2 / K a,1103時(shí)，可忽略二、三級(jí)解離平衡。

28、 比較多元弱酸的酸性強(qiáng)弱時(shí)，只需比較它們一級(jí)解離常數(shù)值即可。 思考思考：根據(jù)反應(yīng)式 H2S(aq) = 2H+(aq) + S2 ，H+濃度是S2 離子濃度的兩倍，此結(jié)論是否正確？是錯(cuò)誤的，是錯(cuò)誤的， H2S(aq)以一級(jí)電離為主，因此，因此H2S溶液中溶液中c(H+) c(HS)。 -首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)49例題例題所以所以：當(dāng)當(dāng)Ka,1Ka,2時(shí)，二價(jià)酸根的濃度等于時(shí)，二價(jià)酸根的濃度等于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(jì)算0.0200 moldm-3 H2CO3溶液中H+和 的濃度及

29、pH值。 -23CO解解：Ka,2Na2CO3NaCNNaAc KaKb=KwH3PO4 HAc (HAc + NaAc) NaAc Na2CO3 Ks，設(shè)c(OH) = xc(Cr3+) c(OH)3 = 0.010 x3 6.310-31 ，得 x 4.010-10 moldm-32) 7.710-5x3 6.310-31, 解得 x 2.010-9 moldm-3pOH = lg c(OH) Ks，例如在AgCl飽和液中加入NaCl時(shí)，由于Cl離子的大量存在，使AgCl的溶解度下降。AgCl(s) = Ag+ + ClNaCl = Na+ + Clc(Cl)上升，使得Qc Ks(AgCl

30、)，此時(shí)c(Ag+)下降即AgCl的溶解度下降。思考:AgCl(s)在0.01mol.dm-3下列溶液中的溶解度比水大的有 ( ) (1)KCN (2)AgNO3 (3)NH3 (4)NaCl首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)73附例附例3.8：計(jì)算BaSO4在0.100 moldm-3 Na2SO4溶液中的溶解度，并與其在水中的溶解度比較。Ks (BaSO4) =1.0810-10解：解：設(shè)s moldm-3為BaSO4在0.1 moldm-3 Na2SO4溶液中的溶解度BaSO4(s) = Ba2+ + SO42-平衡濃度/moldm-3 s s + 0.1Ks = s (s +

31、 0.1) 0.1s = 1.0810-10解得：s =1.0810-9BaSO4在純水中的溶解度為somoldm-3so = =1.0410-5溶解度降低了約104 (一萬(wàn)) 倍。sK首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)74同離子效應(yīng)的應(yīng)用同離子效應(yīng)的應(yīng)用 工業(yè)上生產(chǎn)工業(yè)上生產(chǎn)Al2O3 的過(guò)程的過(guò)程Al3+ + OH Al(OH)3 Al2O3 加入適當(dāng)過(guò)量的沉淀劑Ca(OH)2，可以使溶液中Al3+沉淀完全。思考： 過(guò)量沉淀劑改為NaOH行嗎？ 鉛用作陽(yáng)極材料鉛用作陽(yáng)極材料又如，在硫酸或硫酸鹽介質(zhì)中進(jìn)行電鍍或其他電化學(xué)處理時(shí)，?？梢杂昧畠r(jià)的鉛電極取代昂貴的鉑電極用作陽(yáng)極材料。就是

32、由于存在大量的硫酸根離子，因同離子效應(yīng)使得鉛電極表面的硫酸鉛極難溶解。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)754 沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀的轉(zhuǎn)化一種沉淀向另一種更難溶的沉淀轉(zhuǎn)化的過(guò)程稱(chēng)為沉淀的轉(zhuǎn)化沉淀的轉(zhuǎn)化，如： PbCl2 + 2I = PbI2+ 2Cl 白黃Ks(PbCl2) = 1.610-5 Ks(PbI2) = 1.3910-8沉淀轉(zhuǎn)化應(yīng)用：沉淀轉(zhuǎn)化應(yīng)用：鍋爐中的鍋垢的主要成分為CaSO4(Ks =7.1010-5 ),由于 CaSO4不溶于酸，難以除去。若用Na2CO3溶液處理，可轉(zhuǎn)化為更難溶但質(zhì)地疏松、易溶于酸的物質(zhì)CaCO3 (K s =4.9610-9 ) ，從而可以容易地用

33、醋酸等弱酸清除。實(shí)際中不用醋酸，用鹽酸。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)76沉淀的轉(zhuǎn)化的應(yīng)用沉淀的轉(zhuǎn)化的應(yīng)用廢水處理廢水處理含Hg2+廢水可以用硫化物進(jìn)行處理，但若用易溶硫化物如Na2S等進(jìn)行處理時(shí)，處理后的水中存在大量的硫離子，造成新的污染。利用沉淀轉(zhuǎn)化的方法，如用FeS處理含Hg2+廢水，則可以解決這個(gè)問(wèn)題。FeS(s) + Hg2+(aq) = HgS(s) + Fe2+(aq), K =7.9 1033因過(guò)量的FeS不溶于水，可以過(guò)濾除去。首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)773.4 水的凈化與廢水處理水的凈化與廢水處理一級(jí)處理：物理處理法一級(jí)處理：物理處理法二級(jí)

34、處理：生物處理法二級(jí)處理：生物處理法（微生物代謝）（微生物代謝）三級(jí)處理：三級(jí)處理：化學(xué)反應(yīng)法、離子交換化學(xué)反應(yīng)法、離子交換法、反法、反 滲透法、臭氧氧滲透法、臭氧氧化法、活性炭化法、活性炭 吸附法、吸附法、氯化法氯化法水是一種寶貴的自然資源，是人類(lèi)生活、動(dòng)植物生長(zhǎng)和工農(nóng)業(yè)水是一種寶貴的自然資源，是人類(lèi)生活、動(dòng)植物生長(zhǎng)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的物質(zhì)。生產(chǎn)不可缺少的物質(zhì)。 P103，表，表3.8 我國(guó)生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)生活飲用水標(biāo)準(zhǔn) 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)78廢水常用處理方法廢水常用處理方法 1. .混凝法混凝法 常用混凝劑：鋁鹽、鐵鹽常用混凝劑：鋁鹽、鐵鹽 中和膠體雜質(zhì)的電荷

35、中和膠體雜質(zhì)的電荷 黏結(jié)膠體雜質(zhì)微粒黏結(jié)膠體雜質(zhì)微粒 吸附膠體雜質(zhì)吸附膠體雜質(zhì) 助凝劑：細(xì)黏土、膨潤(rùn)土助凝劑：細(xì)黏土、膨潤(rùn)土 影響因素影響因素:pH:pH、溫度、攪拌強(qiáng)度、溫度、攪拌強(qiáng)度2.2.化學(xué)法化學(xué)法 （1 1）沉淀反應(yīng)）沉淀反應(yīng) FeS(s) + Hg2+ (aq) = HgS(s) + Fe2+(aq) 常用沉淀劑：常用沉淀劑：Na2CO3、CaO、Na2S 首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)79（2）氧化還原法）氧化還原法 Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ = 2Cr3+ + 6Fe3+ +7H2O加加NaOH，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH為6-8，生成Cr(OH)3沉淀沉淀

36、 常用氧化劑常用氧化劑: O2 (空氣空氣)、Cl2、H2O2、O3 常用還原劑：常用還原劑： FeSO4、Fe粉、粉、SO2、Na2SO33.3.離子交換法離子交換法 陽(yáng)離子交換樹(shù)脂陽(yáng)離子交換樹(shù)脂 R-SO3H + M+ = R-SO3 M + H+ 陰離子交換樹(shù)脂陰離子交換樹(shù)脂 R-N(CH3)OH + R-N(CH3)X + OH+首首 頁(yè)頁(yè)末末 頁(yè)頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)上一頁(yè)上一頁(yè)804. 電滲析法和反滲透法電滲析法和反滲透法反滲透是一種利用高分子膜進(jìn)行物質(zhì)分離的過(guò)程，可以從水中反滲透是一種利用高分子膜進(jìn)行物質(zhì)分離的過(guò)程，可以從水中除去除去90%90%以上的溶解鹽類(lèi)及以上的溶解鹽類(lèi)及99%99%以上的膠體、微生