普化水化學與水污染學習教案

1、會計學1普化普化(p hu)水化學與水污染水化學與水污染第一頁，共68頁。第1頁/共68頁第二頁，共68頁。第2頁/共68頁第三頁，共68頁。第3頁/共68頁第四頁，共68頁。 例如，H2O（l）與 H2O（g）在一定溫度下達到(d do)如下相平衡 H2O（g）所具有的壓力 p ( H2O ) 即為該溫度(wnd)下的蒸氣壓。 在100時， p ( H2O ) 101.325 kPa。第4頁/共68頁第五頁，共68頁。第5頁/共68頁第六頁，共68頁。).(13ABABppnnp 上式表明上式表明(biomng), (biomng), 在在一定溫度下一定溫度下, , 難揮發(fā)的非電解難揮發(fā)的非

2、電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降值等于質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降值等于稀溶液中溶質(zhì)的稀溶液中溶質(zhì)的“物質(zhì)的量分物質(zhì)的量分數(shù)數(shù)”與純?nèi)軇┱魵鈮旱某朔e與純?nèi)軇┱魵鈮旱某朔e, , 而與溶質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。而與溶質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。 第6頁/共68頁第七頁，共68頁。第7頁/共68頁第八頁，共68頁。 一切可形成晶體的純物質(zhì)，在給定條件下，都有一定(ydng)的凝固點和沸點。第8頁/共68頁第九頁，共68頁。第9頁/共68頁第十頁，共68頁。第10頁/共68頁第十一頁，共68頁。3.滲透壓滲透壓4.（1）半透膜）半透膜5.只允許溶劑（水）透過而不允許水中的溶質(zhì)透只允許溶劑（水）透過而不允許水中的溶質(zhì)透過的薄膜過的薄膜 , 稱

3、為半透膜。稱為半透膜。6.天然半透膜：動植物細胞膜、動物膀胱天然半透膜：動植物細胞膜、動物膀胱, 腸衣等腸衣等 ；7.人工合成半透膜：硝化纖維人工合成半透膜：硝化纖維(xinwi)膜、醋酸纖膜、醋酸纖維維(xinwi)膜、聚砜纖維膜、聚砜纖維(xinwi)膜等。膜等。8.（2）滲透）滲透9.若半透膜隔開的兩邊溶液的濃度不等，則溶劑若半透膜隔開的兩邊溶液的濃度不等，則溶劑水會透過半透膜擴散到較濃溶液中，使溶液稀釋的現(xiàn)水會透過半透膜擴散到較濃溶液中，使溶液稀釋的現(xiàn)象象 , 稱為滲透。稱為滲透。第11頁/共68頁第十二頁，共68頁。用反滲透法可以用反滲透法可以(ky)制取純凈制取純凈水。水。第12頁

4、/共68頁第十三頁，共68頁。RTVncRT（溶質(zhì)）滲透壓)(（4 4）反滲透）反滲透如果外加在溶液上的壓力超過了滲透壓，則反而會如果外加在溶液上的壓力超過了滲透壓，則反而會使溶液中的溶劑向純?nèi)軇┓较蛄鲃邮谷芤褐械娜軇┫蚣內(nèi)軇┓较蛄鲃?lidng)(lidng)，使純?nèi)埽辜內(nèi)軇┑捏w積增加。這個過程叫做反滲透。劑的體積增加。這個過程叫做反滲透。難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與溶液的濃度及難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與溶液的濃度及熱力學溫度成正比。熱力學溫度成正比。第13頁/共68頁第十四頁，共68頁。（5）滲透壓的重要意義）滲透壓的重要意義有機體的細胞膜大多具有半透膜的性質(zhì)，滲透壓有機體的細

5、胞膜大多具有半透膜的性質(zhì)，滲透壓是引起水在生物體中運動的重要推動力。是引起水在生物體中運動的重要推動力。等滲溶液：滲透壓與人體內(nèi)等滲溶液：滲透壓與人體內(nèi)(t ni)的基本相等的的基本相等的溶液。溶液。 （6）反滲透的應(yīng)用）反滲透的應(yīng)用海水淡化、制純凈水、污水處理、溶液濃縮等。海水淡化、制純凈水、污水處理、溶液濃縮等。第14頁/共68頁第十五頁，共68頁。 NH3H20 NH4+ + OH- 堿堿HAc H+ + Ac- 酸酸第15頁/共68頁第十六頁，共68頁。HAc H+ + Ac- HAc 給出 H+是酸 Ac- 接受(jishu) H+是堿 NH3 + H+ NH4+ NH3 接受(ji

6、shu) H+是堿 NH4+給出 H+是酸第16頁/共68頁第十七頁，共68頁。酸與堿之間存在下列共軛關(guān)系酸與堿之間存在下列共軛關(guān)系 酸酸 質(zhì)子質(zhì)子(zhz) + 堿堿如：如： HCl = H+ + Cl- H2S H+ + HS- HS- H+ + S2- H2O H + + OH- H3O+ H+ + H2O 注意：根據(jù)酸堿質(zhì)子注意：根據(jù)酸堿質(zhì)子(zhz)理論的定義，理論的定義，HS- 和和H2O既是酸又是堿。既是酸又是堿。 在酸堿質(zhì)子在酸堿質(zhì)子(zhz)理論中，沒有鹽的概念。理論中，沒有鹽的概念。第17頁/共68頁第十八頁，共68頁。通常通常(tngchng)簡寫為簡寫為 HA (aq)

7、 H +(aq) + A-(aq)（1）一元弱酸）一元弱酸 根據(jù)化學平衡的基本原理，對于一元弱酸的解離根據(jù)化學平衡的基本原理，對于一元弱酸的解離平衡有：平衡有： HA (aq)+ H2O(l) H3O +(aq) + A-(aq) 第18頁/共68頁第十九頁，共68頁。/caq)(HA,c/caq),(Acc/caq),(Hc(HA)Keqeqeqa上式可簡寫上式可簡寫(jinxi)為：為：(HA)c)(Acc)(Hc(HA)Keqeqeqa Ka 越大，表示(biosh)該電解質(zhì)越強第19頁/共68頁第二十頁，共68頁。 解離解離(ji l)度：弱電解質(zhì)溶液中，解離度：弱電解質(zhì)溶液中，解離(

8、ji l)平衡達到時，已解離平衡達到時，已解離(ji l)了的了的弱電解質(zhì)分子數(shù)與弱電解質(zhì)總分子數(shù)之比。用弱電解質(zhì)分子數(shù)與弱電解質(zhì)總分子數(shù)之比。用表示。表示。對于(duy)弱電解質(zhì)溶液，當初始濃度為 c，達到平衡時解離出來的部分的濃度為 x 時，則可推出： x = c %100解離前的分子總數(shù)已解離的分子數(shù)第20頁/共68頁第二十一頁，共68頁。Kac2對于初始濃度為 c 的一元(y yun)弱電解質(zhì) HA 溶液，則： HA = H + + A- 初始濃度 c 0 0 平衡濃度 c - x x x c - c c c 則1)(HK222ccccAa/cKa當當很小時很小時(xiosh)，11，

9、則：，則：第21頁/共68頁第二十二頁，共68頁。Kac2cKc)(Hcaeq稀釋稀釋(xsh)定律定律一元弱酸一元弱酸(ru sun)氫離子濃氫離子濃度度計算公式計算公式/cKa 稀釋定律說明，弱電解質(zhì)的濃度越小，稀釋定律說明，弱電解質(zhì)的濃度越小，其解離度越大。其解離度越大。 根據(jù)稀釋定律、解離度定義及相關(guān)平衡根據(jù)稀釋定律、解離度定義及相關(guān)平衡(pnghng)概念，可推出下式：概念，可推出下式：第22頁/共68頁第二十三頁，共68頁。HA (aq) H +(aq) + A-(aq)cK)(Hcaeq對于對于(duy)弱酸，濃度較小時，弱酸，濃度較小時， c - x c，則，則：xcxx)A(

10、HKa一元一元(y yun)弱酸氫離子濃度弱酸氫離子濃度計算公式計算公式x 為達到平衡時溶為達到平衡時溶液中液中H + 的濃度。的濃度。cxxAa)(HK第23頁/共68頁第二十四頁，共68頁。)OH(Ac)OH(c)A(c)OH(AKeqeqeqb/cKbcKc)(ceqbOH稀釋稀釋(xsh)定定律律一元一元(y yun)弱堿氫氧根離子弱堿氫氧根離子濃度濃度計算公式計算公式第24頁/共68頁第二十五頁，共68頁。例例3.1 計算計算0.10 molL-1 HAc 溶液溶液(rngy)中的中的H+濃度濃度及其及其pH。解：查表得，解：查表得，HAc的的Ka=1.7610-588. 2)103

11、3. 1lg()(Hlgc1033. 1100. 01076. 1cK)(Hc3eq335aeqpHLmol 例例 已知已知NH3 H2O的的Kb= 1.7510-5。計算。計算(j sun)0.50 molL-1 氨水溶液中的氨水溶液中的H+ 濃度及其濃度及其pH。解：解：47.11)1038. 3lg()(Hlgc1038. 31096. 2100 . 1)H(c)(Hc1096. 250. 01075. 1cK)H(c12eq312314eqeq335eqpHLmolOKLmolOWb第25頁/共68頁第二十六頁，共68頁。HS- H+ + S2-S)(Hc)(HSc)(HcS)(HK2

12、eqeqeq21a)S(Hc)S(c)(Hc)S(HKeq2eqeq22a第26頁/共68頁第二十七頁，共68頁。由多項平衡(pnghng)規(guī)則: H2S 2H+ + S2- 結(jié)論：多元弱酸解離平衡體系中的結(jié)論：多元弱酸解離平衡體系中的H+ 濃度，只濃度，只考慮第一級解離中的考慮第一級解離中的H+ 濃度，其酸根濃度，其酸根(sungn)濃度濃度在數(shù)值等于最后一級解離常數(shù)。在數(shù)值等于最后一級解離常數(shù)。S)(Hc)(Sc)(HcS)(HK2eq2eq2eq2a2a1a2aKKS)(HK第27頁/共68頁第二十八頁，共68頁。 例例3.2 已知已知H2S的的Ka，1=9.110-8。計算。計算0.1

13、0 molL-1 H2S溶液溶液(rngy)中的中的H+濃度及其濃度及其pH。解：解：0 . 4)105 . 9lg()(Hlgc105 . 9100. 0101 . 9cK)(Hc5eq3581a,eqpHLmol多元弱酸溶液在計算(j sun)其H+濃度及pH值時，可當做一元弱酸來進行近似計算(j sun)。第28頁/共68頁第二十九頁，共68頁。同離子效應(yīng)：在弱電解質(zhì)溶液中，加入與其(yq)含有相同離子的易溶強電解質(zhì)而使弱電解質(zhì)的解離度降低的現(xiàn)象。HAc(aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + Ac(aq) 3 緩沖溶液和緩沖溶液和pH的控制的控制(kngzh)（1）同離子效

14、應(yīng)和緩沖溶液）同離子效應(yīng)和緩沖溶液Ac(aq) 4NHNH4Ac(aq) NH4+(aq) +平衡移動方向第29頁/共68頁第三十頁，共68頁。 緩沖溶液：具有能保持本身pH值相對穩(wěn)定性能的溶液（即不因加入少量強酸(qin sun)或強堿而顯著改變pH值的溶液）。 實例：在實例：在50ml50ml純水中加入純水中加入(jir)1 (jir)1 滴滴(0.05ml) 1 (0.05ml) 1 molL-1 HClmolL-1 HCl，溶液的，溶液的pH pH 由由 7 7 變?yōu)樽優(yōu)?3 3；若加入；若加入(jir)(jir)的是的是 1 1 滴滴 1 molL-1 NaOH 1 molL-1 N

15、aOH，溶液的，溶液的pH pH 由由 7 7 變?yōu)樽優(yōu)?11 11。 在 50 mL HAc NaAc c(HAc) = c(NaAc) = 0.10molL-1 溶液(rngy)中，加入1 滴(0.05ml) 1 molL-1 HCl，溶液(rngy)的pH 由 4.74變?yōu)?4.73；若將加入的HCl 改為NaOH ，溶液(rngy)的pH 由 4.74變?yōu)?4.75； HAc NaAc 混合液就是一種緩沖溶液?；旌弦壕褪且环N緩沖溶液。第30頁/共68頁第三十一頁，共68頁。HA (aq) H +(aq) + A-(aq)xcxcxAaba)()(HK 對于濃度分別為對于濃度分別為 ca

16、 及及 cb 的弱酸的弱酸(ru sun) HA 及其鹽及其鹽NaA 組成的混合溶液組成的混合溶液第31頁/共68頁第三十二頁，共68頁。xcxcxAaba)()(HK)(HlgKbaaccApH故弱酸故弱酸(ru sun)弱酸弱酸(ru sun)鹽型緩沖溶鹽型緩沖溶液的液的pH計算公式為：計算公式為：baaccAxH)(HK由于由于(yuy)同離子效應(yīng)，同離子效應(yīng)， ca x ca ， cb + x cb 則：則：abaccxA)(HKbaaccpKpHlg第32頁/共68頁第三十三頁，共68頁。 弱酸弱酸(ru sun)弱酸弱酸(ru sun)鹽：鹽：緩沖溶液緩沖溶液(hun chn rn

17、 y)pH值的計算值的計算例HAcNaAc，H2CO3NaHCO3)()(lg)(AHAHAppHaccK此式為計算弱酸此式為計算弱酸(ru sun)-(ru sun)-弱弱酸酸(ru sun)(ru sun)鹽型緩沖溶液的鹽型緩沖溶液的計算公式計算公式第33頁/共68頁第三十四頁，共68頁。弱堿弱堿(ru jin) 弱堿弱堿(ru jin)鹽型鹽型 NH3 H2O NH4Cl )N()N(lgp14pH43bHcHcK此式為計算此式為計算(j sun)(j sun)弱堿弱堿- -弱堿鹽型緩沖溶液的計算弱堿鹽型緩沖溶液的計算(j sun)(j sun)公式公式第34頁/共68頁第三十五頁，共6

18、8頁。 例：計算由例：計算由 0.1mol L-1 HAc 0.1mol L-1 HAc 和同濃度的和同濃度的 NaAc NaAc 等體積混合組成等體積混合組成(z chn)(z chn)的溶液的的溶液的 pH pH 值。值。解：兩溶液等體積混合后，各物質(zhì)解：兩溶液等體積混合后，各物質(zhì)(wzh)(wzh)濃度為濃度為 c(HAc) = c(Ac-) = 0.050 mol L-1 c(HAc) = c(Ac-) = 0.050 mol L-1 )Ac()HAc(lg)HAc(ppHaccK混合混合(hnh)(hnh)溶液為緩溶液為緩沖溶液沖溶液050. 0050. 0lg74. 4= 4.74

19、第35頁/共68頁第三十六頁，共68頁。第36頁/共68頁第三十七頁，共68頁。(CH3)2N(CH3)2N=N=N H=NNSO3-SO3-OH- H+ 紅紅3.1-4.0(橙橙)-4.4黃黃pKa=3.4（1） 作用原理作用原理(yunl): 酸形和堿形具有不同的顏色酸形和堿形具有不同的顏色.第37頁/共68頁第三十八頁，共68頁。甲基橙甲基橙酚酞酚酞(fn ti)3.1 4.44.0 pT8.0 9.69.0常用單一常用單一(dny)酸堿指示劑酸堿指示劑 (要記住要記住)百里酚藍百里酚藍: 紅色紅色(hngs)2.8 黃色黃色2.9 8.0 藍色藍色9.6第38頁/共68頁第三十九頁，共

20、68頁。二、二、pH 試紙試紙 pH 試紙是將多種酸堿指示劑按一定比例混合浸制而試紙是將多種酸堿指示劑按一定比例混合浸制而成，能在不同的成，能在不同的pH值時顯示不同的顏色，從而值時顯示不同的顏色，從而(cng r)較較為準確地確定溶液的酸度。為準確地確定溶液的酸度。 pH 試紙可分為廣泛試紙可分為廣泛pH試紙和精密試紙和精密 pH 試紙兩類。試紙兩類。第39頁/共68頁第四十頁，共68頁。三、三、pH 計（酸度計）計（酸度計） 專門用來測量溶液專門用來測量溶液(rngy) pH 的儀器。的儀器。 第40頁/共68頁第四十一頁，共68頁。第41頁/共68頁第四十二頁，共68頁。 難溶電解質(zhì)的多

21、相離子平衡討論(toln)的是難溶的強電解質(zhì)溶液中的溶解沉淀平衡第42頁/共68頁第四十三頁，共68頁。第43頁/共68頁第四十四頁，共68頁。第44頁/共68頁第四十五頁，共68頁。第45頁/共68頁第四十六頁，共68頁。第46頁/共68頁第四十七頁，共68頁。第47頁/共68頁第四十八頁，共68頁。第48頁/共68頁第四十九頁，共68頁。 在本章內(nèi)容中溶解度的單位規(guī)定為在本章內(nèi)容中溶解度的單位規(guī)定為mol L-1,mol L-1,用用字母字母 s s 表示；表示； 不同不同(b tn)(b tn)類型的化合物類型的化合物 Ksp Ksp與與 s s 的關(guān)系的關(guān)系不同不同(b tn)(b tn)：AB(1:1AB(1:1型）：型）：平衡方程：平衡方程： AB(s) A+(aq) + B-(aq) AB(s) A+(aq) + B-(aq)平衡濃度平衡濃度(mol.dm-3) s s (mol.dm-3) s s Ksp(AB)= seq(A+) seq(B-)= s2 Ksp(AB)= seq(A+) seq(B-)=