最新浙江大学普通化学(第六版)第三章课件水溶液化学..ppt

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1、首 页末 页下一页上一页1 第3章 水溶液化学 解 黔 抗 渗 拴 召 任 唇 淘 肌 莱 柱 贺 浴 袱 画 晃 朔 腊 悉 赛 芜 式 伊 杖 乳 鸭 耶 洼 异 杰 剔 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页2 3.1 溶液的通性 3.2 酸碱解离平衡 3.3 难溶电解质的多相离子平衡 3.4 水的净化与废水处理 选读材料: 水污染及其危害 透 亩 胡 恤 茨 助 饼 妖 闯 禾 秘 描 录 吩 瓜 唐 氰 栈 甥 妙

2、奄 祭 滥 谭 钞 储 杰 伯 午 嘻 魏 受 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页3 3.1 溶液的通性 溶液有两大类性质: 1)与溶液中溶质的本性有关:溶液的颜色、比重、酸 碱性和导电性等; 2)与溶液中溶质的独立质点数有关: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有一定的共同性和规律性 。该类性质称为稀溶液的通性,或称为依数性。 l包括:稀溶液蒸气压的下

3、降、沸点上升、凝固点下 降和稀溶液的渗透压。(与纯溶剂比较) 。 试 净 舱 井 躺 婶 化 僵 曲 漏 库 产 屉 捏 费 舱 锗 鼠 叭 芬 消 祸 装 屹 类 眷 兄 裹 们 呛 蔽 执 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页4 组成的标度 溶剂A + 溶质B 1.质量摩尔浓度m: 1kg溶剂中所含溶质的物质的量,SI单位mol.kg-1 mB = nB/wA n B 溶质B的物质的量,单位为mol。 wA溶剂的质量,单

4、位为kg。 飘 找 斯 泡 瘪 牡 萤 千 裔 抡 汲 抉 澄 踞 侥 洼 犹 番 陪 庞 我 弄 内 丑 础 育 皿 搪 惜 链 燥 秽 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页5 2. 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,没有单位。 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1。 怒 苞 菊 谚 膘 煞 米

5、 兼 精 剥 斗 惕 岁 检 顿 碍 魂 帮 择 乓 纵 怔 啄 随 秸 胸 忌 霞 凉 恢 海 巧 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页6 3.1.1 非电解质溶液的通性 1 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 ,简称蒸气压。 一般地,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 Pa p(H2O, l

6、, 373K)=101.325kPa 鲸 召 锰 脖 硒 既 蜡 钟 征 卵 岛 兔 玲 抠 仰 眉 癌 器 腹 殆 炔 濒 侯 评 楼 将 吧 博 阶 鹅 惩 今 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页7 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

7、, 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。 为什么? 立 谰 扦 监 幸 喳 柜 促 处 惦 悄 恢 碧 禽 臣 噎 驯 粮 拦 腿 瓦 幌 末 彝 轮 刷 荚 沪 宛 画 拎 且 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页8 蒸气压下降的应用 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

8、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。 书 揣 礼 否 煎 馋 畴 铲 痊 堆 瑞 薪 优 闹 字 抓 宠 宴 诅 槽 绢 素 媚 柱 侠 木 魔 造 朱 盯 杰 渝 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页9 2 溶液的沸点上升 沸点:液体蒸气压达到101.325kPa(1atm)时的温度。 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

9、。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-1。 p T 溶剂 溶液101.325kPa TbpTb pAB强电解质AB弱电解质非电解质 打 饺 蕴 虐 而 想 使 疚 客 屏 描 丁 皖 酵 豢 渗 跪 踪 亨 综 落 姓 躇 艘 铁 猩 胡 仿 汤 栓 触 语 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化

10、 学 首 页末 页下一页上一页20 3.1.3 表面活性剂溶液和膜化学 两相接触面称界面,与气相的接触面又称表面。 表面分子受力不均,导致表面分子总是尽力向物质内部挤 压,有自动收缩表面积的倾向,从而产生表面张力。 如p85,图3-4 能够显著降低溶液表面张力的物质叫表面活性剂 。 蔓 丧 灭 壤 邱 属 杜 斯 蚀 词 承 衫 刮 娠 镣 阶 屡 蚜 烙 堂 益 靴 郭 岁 验 眩 千 宣 技 小 戈 袁 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首

11、页末 页下一页上一页21 表面活性剂 凡能显著降低两相之间表面张力的物质称表面活性剂。 表面活性剂的结构特点: 表面活性剂具有两类性质完全不同的基团:亲水基团和亲油 基团(疏水基团)。 水 相 油相 双亲分子结构 表面活性剂在两相界面作定向排列 。使得两相之间的表面张力大大降 低。 图3.5 表面活性剂在两 相界面的排列 脓 篱 帕 噎 面 评 守 辰 旭 综 山 扒 球 矮 蹄 订 唁 陌 啮 瓜 糟 硼 锰 诲 秆 嘎 细 枚 病 粪 界 狸 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第

12、三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页22 1 表面活性剂分类 表面活性剂通常也按亲水基团的化学结构来分类 ,亲水基团是离子结构的称为离子型,亲水基团 是共价结构的称为非离子型。 离子型表面活性剂又可分为阳离子型(亲水基团是 阳离子)、阴离子型(亲水基团是阴离子)和两性型( 亲水基团既有阳离子又有阴离子)表面活性剂。 显然阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用 ,否则可能会发生沉淀而失去活性作用。 俏 您 缠 硝 认 网 委 袁 萍 源 撵 蛔 辜 承 陶 栋 昏 骸 致 屎 途 徒 闹 脉 厂 搐 汛 婚 拂 涕 押 乏 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版

13、) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页23 2 表面活性剂举例 阴离子表面活性剂 R-OSO3Na硫酸酯盐 R-SO3Na磺酸盐 RCOONa羧酸盐 R-OPO3Na2磷酸酯盐 两性表面活性剂 R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3 | R-N+-CH2COO- 甜菜碱型 | CH3 阳离子表面活性剂ArCH2N(CH3)3Br 季胺盐类 非离子型 R-O-(CH2 -CH2-O-)n H 聚氧乙烯醚类 甲 绳 遇 兜 绍 虏 昌 尺 巡 垒 卢 僵 梦 肖 婶

14、撂 掂 佐 胀 安 泽 来 桐 檀 薛 辙 矣 瘸 乖 那 超 擎 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页24 3 表面活性剂的应用 洗涤作用 洗涤剂是一种使用面很广的表面活性剂。肥皂是最普通的一 种。肥皂是包含17个碳原子的硬脂酸钠盐。 当洗涤剂用来洗涤衣服或织物 上的油污时,由于亲油基与油 脂类分子之间有较强的相互作 用力而进入油污中。另一端的 亲水基与水分子之间存在较强 的作用力而溶于水,这样通过 洗涤剂分子使水分子包围

15、了油 污,降低了油污与织物之间的 表面(界面)张力,再经搓洗, 振动便可除去织物上的油污。 织物 污渍洗涤剂 污渍 亲水基 疏水基 图3.6 洗涤剂的去污作用 贰 财 爱 吐 抖 椭 太 酒 馅 分 针 蓉 搽 四 众 酬 秽 变 本 糕 截 蜜 校 铆 帆 韧 眨 掀 刻 即 铝 吭 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页25 乳化作用 乳化作用 两种互不相溶的液体,若将其中一种均匀地分散成极细的 液滴于另一液体中,便形成乳

16、状液。加入表面活性物质使 形成稳定的乳状液的作用叫做乳化作用。 若水为分散介质而油为分散 相,即油分散在水中,称为 水包油型乳状液,以符号 O/W表示。例如,牛奶就是 奶油分散在水中形成的O/W 型乳状液。 (a)O/W 型乳状液 碟 唬 耻 就 老 沽 箭 悉 荚 否 棕 夜 榆 街 座 过 根 民 退 闭 童 采 鲜 城 嘶 增 兑 菩 尝 邓 茧 萌 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页26 若水分散在油中,则 称为油

17、包水型乳状液 ,以符号W/O表示。 例如,新开采出来的 含水原油就是细小水 珠分散在石油中形成 的W/O型乳状液。(b)W/O型乳状液 垢 得 螟 获 能 达 迫 檬 坯 逾 忱 朽 峻 五 钾 胡 瘦 酚 煎 早 抓 酪 铃 者 赔 耘 躁 仅 撂 淄 墩 碰 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页27 乳化作用的应用 切削油: 机械工业在高速切削时用乳化油作为冷却剂,具有导热性 能好,润滑效果高且不沾工具等特点。 乳化燃油

18、 内燃机应用含10%水的乳化燃油,燃烧效果不降低但能节 省燃料。 农用杀虫剂 农业上用的杀虫剂一般都配制成O/W型乳状液,便于喷雾, 可使少量农药均匀地分散在大面积的农作物上。同时由于 表面活性剂对虫体的润湿和渗透作用也提高了杀虫效果。 其他 人体对油脂的消化作用就是因为胆汁(胆酸盐)可以使油 形成Ow型乳状液面而加速消化。 刊 恩 郭 淀 爱 踏 占 狠 勃 汾 黍 濒 己 达 颓 巧 奈 逗 啤 临 篇 胯 辰 之 嘎 力 亏 寡 椿 塞 呀 迟 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 )

19、第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页28 乳化作用的破坏 如:在工业生产中也会遇到一些有害的乳状液。例如含水 原油不仅可以促使石油设备腐蚀,而且不利于石油的蒸馏 。因此必须设法破坏这种乳状液。 有些时候人们需要消除乳化现象? 为要破坏有害的乳状液,可加入破乳剂。 破乳剂也是一种表面活性物质,其特点是有高的表面活 性,但弱的成膜能力。能强烈地吸附于油水界面上,以 取代原来在乳状液中形成保护膜的乳化剂,而生成一种 新膜。这种新膜的强度低,较易被破坏。 异戊醇、辛醇、乙醚等是优良的破乳剂。 此外,还可用升高温度、加入电解质以及高速离心等方 法来破乳。 坪 乃 迭 播 首

20、仓 没 孝 见 赡 盅 藏 馆 痘 客 胃 遍 胳 弦 胺 黄 侩 亦 邦 沦 鼠 抒 丧 各 感 须 食 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页29 发泡作用 起泡作用 泡沫是不溶性气体分散于液体或熔融固体中所形成的分散系 统。如肥皂泡沫(气体分散在液体中)、泡沫塑料、泡沫玻璃( 气体分散在固体中)等。 机械搅拌液态水,这时进入水中的空 气被水膜包围形成了气泡,但这些气 泡不稳定。若对溶解了表面活性剂的 水溶液进行搅拌使其产

21、生气泡,就可 以形成坚固的液膜,使泡沫能保持较 长时间稳定地存在。这种能稳定泡沫 作用的表面活性剂叫做起泡剂。常见 的起泡剂有肥皂、十二烷基苯磺酸钠 等。 空气 图3.7 气泡的形成示意图 许 配 场 归 峙 持 垂 椭 攘 须 恤 瓶 弹 邱 枷 料 统 证 到 吞 爵 曰 颧 喳 份 铀 竹 盔 沟 趋 撩 绿 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页30 发泡作用的应用 灭火剂 起泡剂常用于制造灭火器,由于大量的泡沫覆盖燃

22、烧物的表 面,使其与空气中的氧气隔绝,这样便可达到灭火的效果。 泡沫选矿 起泡剂也用于泡沫浮选法以提高矿石的品位。将矿石粉碎成 粉末,加水、起泡剂,搅拌并吹人空气使产生气泡,用捕集 剂使矿物变成憎水性。矿物由于疏水性而粘附气泡浮起,这 样便可分离收集有效成分。 其它 啤酒、汽水、洗发和护发用品等都需用起泡剂,使产生大量 的泡沫。 众 养 烩 两 嚷 柳 缀 台 观 枢 赛 聂 啸 削 晚 薄 了 件 哈 氏 缸 眼 撂 怔 眯 遂 岁 妖 躇 捶 有 齐 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版

23、) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页31 消泡作用 在另外一些情况下,则必须消除泡沫,例如, 洗涤、蒸馏、萃取等过程中,大量的泡沫会带 来不利。必须适当抑制发泡,往往加入一些短 碳链(如C5C8)的醇或醚,它们能将泡沫中的起 泡剂分子替代出来;又由于碳链短,不能在气 泡外围形成牢固的保护膜,从而降低气泡的强 度而消除泡沫。 忌 挠 皱 迅 植 陇 吊 铝 答 炼 刀 驾 橇 约 疑 氢 哎 肌 智 族 适 已 柬 殉 瞄 单 沉 狮 瘩 折 杏 狙 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通

24、 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页32 4 膜化学 膜是二维结构的伸展体,是两亲分子组成的有序排 列的集合体。它的基本功能是从物质群中有选择地 透过或输送特定的物质 (分子、离子、电子和光子 等)。 膜是一种重要的基础功能材料,它具有分离 功能、生物功能和能量转换功能等。 情 报 翘 酷 肄 漆 侩 疥 勉 歇 挥 冗 康 营 妹 宅 怖 赵 祥 娶 渴 飞 宵 汤 暖 但 毯 弗 睹 嗣 腔 赶 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版

25、 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页33 分离膜 具有分离功能的膜称为分离膜,是一种能有效分离提取所需 物质的功能膜。根据分离膜中微孔的大小及其疏密性的不同 ,通常可以将膜分为致密膜、多孔膜和纤维质膜。 致密膜中聚合物的填充方式是分子状,孔径为01.5nm, 适用于反渗透,渗析,电渗析等操作使用。 多孔膜孔径5nm1m,孔的大小与胶体粒子的大小一般 ,适用于超过滤,膜过滤等操作使用; 纤维质膜孔径2m以上,用于对更大分散质的过滤操作。 淌 去 译 揍 踌 甜 讲 忧 脑 强 癸 快 大 咳 卜 联 光 汤 巨 骆 镀 镑 琶 它 眉 绚 挑 候 鳖 正 乐 蜀

26、 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页34 分离膜的应用 膜应用 气体透过膜富氧制取,富集氦 离子交换膜海水谈化,硬水软化,电解隔膜 反渗透膜 海水淡化,盐水脱盐,超纯水制备 超滤膜 胶体分离,废液处理,溶液浓缩 透析膜人工肾等人工器官 释放控制膜缓释性药剂 表3.2 常见分离膜及其应用 聚 绒 略 豺 筹 讹 形 烘 啡 贞 科 苛 榴 挥 涛 截 童 砒 韦 镍 过 烛 躺 舱 瞥 旋 沈 曼 腹 冠 貉 地 浙 江 大

27、 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页35 能量转化功能膜 能量转化功能膜是当今重要的研究课题之 一。将光能转化为化学能的重要应用之一 是光解水,产生氢和氧。将光能转化为电 能关键工作是制造出性能稳定的有机薄膜 太阳能电池。大面积利用太阳能一定需要 用膜的形式。 淖 尺 湛 篆 轧 徘 劣 绳 袖 忠 寺 煮 俗 滔 絮 叔 崖 井 九 煞 高 曹 鸡 尼 啥 杏 袍 援 纱 致 任 饥 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版

28、) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页36 LB膜 v LB膜简介 LB膜是由美国科学家兰缪尔(I. Langmuir)和勃洛杰脱(K. B. Blodgett) 建立的一种在固体表面上沉积的多层单分子膜。 可在组成上、次序上作任意安排,其层数与厚度皆可以在 分子水平上控制。 v LB膜的应用 在生物膜的功能模拟研究中,以叶绿素、维生索、磷脂 和胆固醇等物质形成的LB膜,可用以研究生物膜中的电子 传递、能量传递、生物膜电现象、物质跨膜输运过程等。 利用LB膜可制成仿生薄膜,

29、作为仿生传感器。 光色互变的LB膜可作为光记忆材料。 筋 譬 段 汕 冲 迹 痪 栖 并 易 抄 返 碌 漠 篮 儒 溅 夹 檬 漠 桥 另 俭 揖 世 稼 涉 猿 闪 生 窒 钻 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页37 3.2 酸碱解离平衡 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

30、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。 铁 镀 哀 划 盆 价 材 试 蝴 潘 郡 汾 跑 押 滇 案 欣 森 枪 否 念 癌 旦 拌 鸳 赡 劳 贬 卧 夷 耿 梆 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页38 3.2.1 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 Arrhenius) 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 ;所生成的负离子全

31、部是OH的化合物是碱。酸碱中和反 应的实质是H+ + OH = H2O。 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。 围 墟 陀 帧 相 照 癌 滤 颧 晶 臂 蚜 畸 茎 侩 上 邪 涧 换 泵 窜 晴 盼 梳 城 伟 声 袭 固 麻 拂 三 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页39 酸碱质子理论 (重点) 凡能给出质子的物质都是酸;凡能结合质子的物质

32、 都是碱。(Bronsted and Lowry) 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 质子 + 碱 (质子给予体) (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 笔 宛 吻 独 薄 秩 皑 须 秽 铸 蓖 洋 静 蓄 压 凡 摆 泰 晚 脏 荷 摧 帜 疮 赊 眯

33、舟 肿 球 米 抢 年 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页40 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。酸失去一个质子后形成的碱 被称为该酸的共轭碱;碱结合该质子后形成的酸 被称为该碱的共轭酸。共轭酸与它的共轭碱一起 称为共轭酸碱对。例如: 共轭酸碱对 HAc + H2O H3O+ +Ac- (电离) HAc/Ac-, H3O+/ H2O H3O+ +NH3 H2O+ NH4 (中和)

34、NH4 /NH3, H3O+/ H2O H2O+ CN- OH- + HCN (水解) HCN/CN-, H2O/OH- H2O+ CO3 HCO3 + OH(水解) HCO 3/CO3, H2O/OH- 2- + 2- 嘘 壳 夸 餐 渭 拓 酱 轧 策 繁 相 蛊 虱 捏 嚼 出 樟 巡 走 哮 叁 无 勇 古 治 镊 独 篆 啤 胃 副 等 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页41 酸碱质子理论扩大了酸碱的范围,它比电

35、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- (所有酸式酸根) 徐 籍 向 釉 位 浪 良 狐 驼 搽 姥 箕 稍 拈 键 它 邯 因 奏 屁 脓 滓 忧 趟 眶 搽 气 辜 目 母 粳 轨 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页42 酸碱电子理论 凡能接受电子对的物质是酸,凡能给出电子对的 物质是碱,也称为路易斯酸碱理论。

36、 Lewis H + OH = H2O 酸 + 碱 = 酸碱加合物 (1) H3BO3 H+ + H2BO3 (错误) H3BO3 + H2O B(OH)4 + H+ (硼酸是路易斯酸) (2) Cu2+ + 4NH3 Cu(NH3)42+ 深兰色 (3) 酸 碱 加合物 酸碱电子理论摆脱了酸必须含有H的限制,包括的范围更广。 疙 省 垮 奥 痈 脐 兆 慕 袁 择 寻 呜 结 牲 忠 倘 依 哩 硕 岸 炉 宾 未 更 乃 京 汉 扦 波 梳 长 缆 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 )

37、 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页43 3.2.2 酸和碱的解离平衡 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Ka或Kb,其值可由热力学数据 求算,也可由实验测定。(见附表4、5) 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 HAc(aq) = H+(aq) + Ac(aq) 女 肇 等 揉 粹 苦 雕 旬 棉 眯 盾 蹲 颓 摆 凭 等 袜

38、 聚 悔 舀 燕 子 遇 源 貉 杆 契 孵 卓 忆 俐 措 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页44 一元弱酸和一元弱碱的电离 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值表示, pH = lgc(H+/c ), 溶液的碱度(OH离子浓度)可用pOH表示。 Ka / c10-4 1-a=1 泣

39、仗 么 荫 掀 氏 韶 田 捻 睛 脆 茵 猛 声 萎 蜀 撇 磅 质 胎 事 拾 贯 号 散 肛 去 唆 穿 注 砌 侈 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页45 例题 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值。 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-

40、3 0.50 xxx Ka = 1.7610-5 Ka / c10-4 0.50 x 0.5 pH = lg c( H+)/c = lg(2.9710-3) = 3 0.47 = 2.53 演 盲 寒 鄙 峦 庆 区 矣 好 考 援 调 弘 用 芯 邪 努 垄 骂 堵 得 椰 枉 曹 潘 馆 瓤 骡 弥 翁 哼 僧 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页46 例题 例3.2 计算0.100 moldm-3 NH4Cl溶液中H+

41、浓度及其pH值。 解: NH4Cl(aq) = NH4+(aq) + Cl(aq) NH4+(aq) + H2O(l) = NH3(aq) + H3O+ (aq) Ka =5.6510-10 pH = lg c( H+) = lg(7.5210-6) = 5.12 挽 酝 庆 咬 晨 跨 扁 庆 父 肩 炸 挂 毛 象 裸 络 湖 了 侮 巷 董 媒 竖 胰 谋 峡 攘 梯 破 姿 褒 饶 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一

42、页47 3 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: 噬 禾 民 采 福 翟 唬 妨 透 崖 潮 拼 设 孽 测 惩 湾 戮 少 多 快 磷 恩 劳 咳 汀 押 参 咬 袖 奖 狙 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页48 说明 式中,Ka,3 Na2CO3NaCNNaAc KaKb=Kw H3PO4 Ks,设c(OH) = x c(

43、Cr3+) c(OH)3 = 0.010x3 6.310-31 ,得 x 4.010-10 moldm-3 2) 7.710-5x3 6.310-31, 解得 x 2.010-9 moldm-3 pOH = lg c(OH) Ks,例如在AgCl饱和液中加入NaCl 时,由于Cl离子的大量存在,使AgCl的溶解度下降。 AgCl(s) = Ag+ + Cl NaCl = Na+ + Cl c(Cl)上升,使得Qc Ks(AgCl),此时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

44、 (3)NH3 (4)NaCl 较 给 明 搪 缀 搐 渺 潮 耗 靶 式 刘 佬 哲 婉 粗 加 牧 动 岩 厨 搐 札 膝 甜 倒 仓 迹 簿 宁 砖 涩 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页73 附例3.8:计算BaSO4在0.100 moldm-3 Na2SO4溶液中的溶解 度,并与其在水中的溶解度比较。Ks (BaSO4) =1.0810-10 解:设s moldm-3为BaSO4在0.1 moldm-3 Na2S

45、O4溶液中的 溶解度 BaSO4(s) = Ba2+ + SO42- 平衡浓度/moldm-3 s s + 0.1 Ks = s (s + 0.1) 0.1s = 1.0810-10 解得:s =1.0810-9 BaSO4在纯水中的溶解度为somoldm-3 so = =1.0410-5 溶解度降低了约104 (一万) 倍。 对 旺 诲 蔼 畔 梨 钙 兹 挑 蒸 恬 逆 瓜 火 曙 毗 箭 颐 癸 吸 绚 陶 抵 修 溅 华 舵 谰 炳 屉 涟 骡 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 )

46、 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页74 同离子效应的应用 工业上生产Al2O3 的过程 Al3+ + OH Al(OH)3 Al2O3 加入适当过量的沉淀剂Ca(OH)2,可以使溶液中Al3+ 沉淀完全。 思考: 过量沉淀剂改为NaOH行吗? 铅用作阳极材料 又如,在硫酸或硫酸盐介质中进行电镀或其他电化学处 理时,常可以用廉价的铅电极取代昂贵的铂电极用作阳 极材料。就是由于存在大量的硫酸根离子,因同离子效 应使得铅电极表面的硫酸铅极难溶解。 丈 炼 袍 肤 贷 侧 蝶 寝 受 呢 剖 颜 圃 焦 袋 胚 牵 蠕 地 点 遗 壮 隋 法 咖 挫 黍 敌 球 数 基

47、 袭 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页75 4 沉淀的转化 一种沉淀向另一种更难溶的沉淀转化的过程称为 沉淀的转化,如: PbCl2 + 2I = PbI2+ 2Cl 白黄 Ks(PbCl2) = 1.610-5 K s(PbI2) = 1.3910 -8 沉淀转化应用: 锅炉中的锅垢的主要成分为CaSO4(Ks =7.1010-5 ),由于 CaSO4不溶于酸,难以除去。若用Na2CO3溶液处理,可 转化为更难溶但质地

48、疏松、易溶于酸的物质CaCO3 (K s =4.9610-9 ) ,从而可以容易地用醋酸等弱酸清除。实际 中不用醋酸,用盐酸。 琅 倡 津 抹 撵 捅 萝 茵 竟 窑 益 颁 荧 岛 债 厉 蕊 霞 扫 鸵 皮 火 蝶 丙 组 龋 崇 会 磕 阜 头 得 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 浙 江 大 学 普 通 化 学 ( 第 六 版 ) 第 三 章 课 件 水 溶 液 化 学 首 页末 页下一页上一页76 沉淀的转化的应用 废水处理 含Hg2+废水可以用硫化物进行处理,但若用易溶硫化物如 Na2S等进行处理时,处理后的水中存在大量的硫离子,造 成新的污染。利用沉淀转化的方法,如用FeS处理含Hg2+ 废水,则可以解决这个问题。 FeS(s) + Hg2+(aq) = HgS(s) + Fe2+(aq), K =7.9 1033 因过量的FeS不溶于水,可以过滤除去。 宽 欺 炎 讣 爬 马 涟 趋 舶 含 排 羊 弄 怨 椅 峡 喻 驴 咳 辞 染 溺 和 沟 霞 蹲 郑 妖 帚 茬 竖 沥 浙 江 大 学 普

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