奇妙的水分子和水資源

奇妙的水分子和水資源第1頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一水分子的極性和氫鍵4.1水分子的結(jié)構(gòu)和冰第2頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一水的性質(zhì)水的蒸發(fā)熱大：

40.67kJ·mol-1(101.3kPa)水的等壓熱容：

75.30J·mol-1·K-1水的沸點(diǎn)：100℃密度反常：4℃為最大良好的溶劑：極性，氫鍵水的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第3頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一幾種常見物質(zhì)的熱容(J/g·K)Ammonia,NH34.70Liquidwater,H2O4.184Ethyleneglycol,C2H6O22.42Ice,H2O2.01Watervapor,H2O2.0Aluminum,Al0.90Iron,Fe0.451Silver,Ag0.24Gold,Au0.13第4頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一冰浮在水面上1g冰，水，水蒸汽的體積隨溫度的變化第5頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.2液態(tài)水的行為4.2.1液體的性質(zhì)（1）粘度：與液體流動(dòng)性有關(guān)。受分子間作用力影響，還受分子大小和形狀影響（2）水分子間內(nèi)聚力：范德瓦爾斯力和氫鍵（3）表面張力：與分子間作用力有關(guān),表現(xiàn)在表面第6頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一露珠的形成落在物體表面的水滴是否能潤(rùn)濕物體的表面取決于兩種力的競(jìng)爭(zhēng)，內(nèi)聚力和附著力內(nèi)聚力是同種物質(zhì)中相同分子間的相互作用力。附著力是不同種物質(zhì)中不同分子間的相互作用力。如果內(nèi)聚力大于附著力，液滴就以圓球形狀存在于物體材料的表面；叫不潤(rùn)濕,露珠的形成就是這樣.如果內(nèi)聚力小于附著力，液滴就能潤(rùn)濕物體材料的表面;叫能潤(rùn)濕,水在干凈的玻璃上就是這樣.第7頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一潤(rùn)濕潤(rùn)濕角的示意圖：第8頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一玻璃管中的毛細(xì)現(xiàn)象水分子與水分子之間的內(nèi)聚力向下，玻璃與水分子之間的附著力向上提拉，內(nèi)聚力<附著力時(shí)，液面上升并形成凹面4.2.2毛細(xì)現(xiàn)象第9頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一玻璃管中的水銀內(nèi)聚力>附著力時(shí)，液面下降并形成凸面凸面附加合力向下剖面圖4.2.2毛細(xì)現(xiàn)象第10頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一溶液及其性質(zhì)物質(zhì)的三態(tài)：氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。1.氣態(tài)：無序、熱運(yùn)動(dòng)氣體分子的特點(diǎn)及處理方式和狀態(tài)方程。2.液態(tài)：短程有序，長(zhǎng)程無序純液體的性質(zhì)：液體分子之間的作用力；液體表面與中間分子受力的情況不同；表面分子有逃逸出液體的傾向，液體上空的分子也有回到液面的傾向，即蒸發(fā)與凝聚的過程；3.固態(tài)：對(duì)于晶體，有序及各項(xiàng)異性晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及與物性的關(guān)系。物質(zhì)的三態(tài)第11頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.3.1熔化和凝固溫度降低，液體分子平均動(dòng)能下降，當(dāng)其比其他分子對(duì)他的吸引力小的時(shí)候，分子間滑動(dòng)停止，失去流動(dòng)性，這種現(xiàn)象就叫凝固；發(fā)生凝固的溫度就是該物質(zhì)的凝固點(diǎn)溫度升高，固體變成了液體，這一過程叫熔化或融解。這個(gè)溫度就是該物質(zhì)的熔點(diǎn)。物體熔點(diǎn)的高低主要取決于物質(zhì)內(nèi)部微粒之間的相互作用力--范德瓦耳斯力、氫鍵。

4.3水的相變第12頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.3.2蒸發(fā)和凝聚

位于液體表面的分子就能獲得足夠能量克服分子間力的束縛跑到液面以外的空間成為氣態(tài)分子，這一過程就叫蒸發(fā)或氣化.冷凝或凝聚是與蒸發(fā)相反的一個(gè)過程，氣體分子撞擊液體的表面，該分子不是反彈回氣態(tài)而是附著在液體的表面第13頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一蒸氣壓飽和蒸氣壓:處于密閉容器中的液體,某溫度下,冷凝的速度等于揮發(fā)的速度時(shí)液體表面氣體分子形成的壓力.是蒸氣壓的一個(gè)情況.蒸氣壓:某溫度下,液體表面氣體分子形成的壓力注意以后提到的蒸氣壓都是指飽和蒸氣壓第14頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.3.3液體的蒸氣壓(飽和蒸氣壓)只與體系本身的性質(zhì)和溫度有關(guān)；不同的液體，由于分子間的作用力不同，蒸氣壓的大小不同。是液體揮發(fā)性的表征；同一體系，溫度不同，蒸氣壓的大小不同，溫度升高，蒸氣壓變大。第15頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一不同物質(zhì)不同溫度的蒸氣壓(飽和蒸氣壓)第16頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.3.4相對(duì)濕度

敞開容器中，要達(dá)到揮發(fā)和凝聚平衡，則應(yīng)該是該液體的蒸氣在整個(gè)氣相混合物中的分壓等于該液體的平衡(飽和)蒸氣壓。當(dāng)空氣中的水蒸氣的分壓等于水的平衡分壓，我們就說空氣被水飽和了，空氣的相對(duì)濕度為100%。相對(duì)濕度定義為一定溫度下實(shí)際測(cè)得的空氣中水的分壓與水的平衡(飽和)蒸氣壓(Peq:根據(jù)溫度查表)的相對(duì)比值。

第17頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一舉例例4-1：已知某一天空氣的相對(duì)濕度為57%，溫度為25C，請(qǐng)問此時(shí)空氣中水的分壓為多少？查表4-1水在25C時(shí)的分壓為3.167kPa

此時(shí)空氣中水的分壓為

1.805kPa第18頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.3.5沸點(diǎn)

當(dāng)液體被加熱到某一特定溫度時(shí)，液體的蒸發(fā)氣化突然加劇，速度迅速增加．這時(shí)液面下生成許多水蒸氣的小泡泡，小氣泡的尺寸逐漸長(zhǎng)大直至上升到液面，繼而沖出液面爆裂，小氣泡中的氣態(tài)水分子進(jìn)入空氣中，這就叫沸騰，發(fā)生沸騰的溫度叫沸點(diǎn)．蒸發(fā)與氣化的區(qū)別，表面與整體內(nèi)部；液體氣化時(shí)的特點(diǎn)：過程中溫度不變，整個(gè)過程均為Tb；第19頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一分子間力與沸點(diǎn)之間的關(guān)系液體分子之間的內(nèi)聚力（分子間作用力）對(duì)液體的沸點(diǎn)和液體的蒸汽壓有很大的影響。分子間作用力以色散力為主,分子間的色散力隨著其分子量的增加而增加，因此同種類型的分子，分子量越大分子間作用力越強(qiáng)，沸點(diǎn)越高。第20頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.3.6升華和固態(tài)物質(zhì)的蒸氣壓

直接由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程叫做升華。氣態(tài)分子也會(huì)撞擊固體的表面并在其表面停留下來，這種從氣態(tài)直接凝固成為固態(tài)的過程叫做凝華。平衡升華蒸汽壓會(huì)隨著溫度的升高而增大，直到和外界環(huán)境的壓力相等時(shí)，這個(gè)溫度就叫該物質(zhì)的升華溫度。第21頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一物質(zhì)的三相及其變化第22頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.3.7水的相圖

凝固點(diǎn)，沸點(diǎn)，三相點(diǎn)，臨界點(diǎn)：第23頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一超臨界現(xiàn)象超臨界流體的特點(diǎn):不具備可壓縮性(液體)會(huì)充滿整個(gè)容器(氣體)第24頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一分散體系及溶液1。分散體系：分散介質(zhì)+分散相分散介質(zhì)，連續(xù)、均勻；分散相，孤立的，分散在分散介質(zhì)之中。分散介質(zhì)分散相體系gs煙gl霧ls溶液、膠體、懸濁液ll乳濁液ss固溶體、合金第25頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一溶液真溶液——10-9m，均相；膠體——1～100×10-9m，均相；懸濁液——>10-7m，多相，重力下沉。第26頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.4水溶液

和溶液的物理狀態(tài)一致的在溶液中含量較多的那個(gè)組分叫溶劑；在溶液中含量較少的那個(gè)組分叫溶質(zhì)。常用于表示溶液組成的方法有：質(zhì)量分?jǐn)?shù)、體積分?jǐn)?shù)、摩爾濃度、質(zhì)量摩爾濃度、摩爾分?jǐn)?shù)和摩爾百分?jǐn)?shù)4.4.1溶液

第27頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一溶液的濃度重量百分比濃度：體積摩爾濃度；質(zhì)量摩爾濃度：第28頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.4.2溶劑化作用和溶解度

1．溶劑化作用

溶液中的離子會(huì)與極性溶劑分子（例如水）間產(chǎn)生離子--偶極之間的作用力，這一過程就叫做溶劑化，溶液中解離的離子分散在溶劑中就被溶劑化了，

第29頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一2．溶解度

一定量的給定溶劑中可溶解溶質(zhì)的量叫做這種溶質(zhì)在該溶劑中的溶解度。單位：g?dm-3,mol?dm-3,第30頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一3．溶解熱第31頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一第32頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一依數(shù)性：溶液的某些性質(zhì)主要取決于所含溶質(zhì)的粒子數(shù)而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。蒸氣壓下降沸點(diǎn)升高凝固點(diǎn)（冰點(diǎn)）下降滲透壓難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性：4.5稀溶液的依數(shù)性

第33頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一溶液的蒸氣壓第34頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.5.1稀溶液的蒸氣壓下降

蒸氣壓（飽和蒸氣壓）

:處于密閉容器中的液體,某溫度下,冷凝的速度等于揮發(fā)的速度時(shí)液體表面氣體分子形成的壓力.蒸氣壓下降：溶液比純?nèi)軇┱魵鈮合陆?/p>

蒸氣壓下降第35頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.5稀溶液的依數(shù)性一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比，而和溶質(zhì)的本性無關(guān)。拉烏爾定律(Raoult’sLaw)

：ΔP:溶液的蒸氣壓下降P0:純?nèi)軇┑恼魵鈮簄A:溶質(zhì)的物質(zhì)的量nB:溶劑的物質(zhì)的量第36頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.5稀溶液的依數(shù)性例5-1已知100℃時(shí)水的蒸氣壓為101.3kPa，溶解3.00g尿素[CO(NH2)2]于100g水中，計(jì)算該溶液的蒸氣壓。解：nurea＝3.00/60.0＝0.05molnwater＝100.0/18.0＝5.55mol舉例第37頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一m:溶液的質(zhì)量摩爾濃度K沸:沸點(diǎn)上升常數(shù)K凝:凝固點(diǎn)下降常數(shù)1000g溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量溶劑的凝固點(diǎn)下降常數(shù)和沸點(diǎn)上升常數(shù)可查表沸點(diǎn)上升，凝固點(diǎn)下降

第38頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一純苯的凝固點(diǎn)為5.40℃，0.322g萘溶于80g苯，配制成的溶液的凝固點(diǎn)為5.24℃。已知苯的K凝值為5.12，求萘的摩爾質(zhì)量。解：故萘的摩爾質(zhì)量為4.5稀溶液的依數(shù)性例第39頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一滲透壓：因溶液中的溶劑分子可以通過半透膜，而溶質(zhì)分子不能透過半透膜而產(chǎn)生的壓力，以符號(hào)Π表示。半透膜：只允許水分子自由通過而不允許溶質(zhì)分子或離子通過的膜狀物質(zhì)如：細(xì)胞膜、腸衣、牛皮紙4.5.4稀溶液的滲透壓溶液的滲透壓第40頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一非電解質(zhì)稀溶液滲透壓的大小與溶液濃度的關(guān)系具有與理想氣體狀態(tài)方程式相似的形式。范托夫方程Π:溶液的滲透壓，kPaV:溶液的體積，dm-3n:溶質(zhì)的物質(zhì)的量，molc:溶液的濃度，mol·dm-3或4.5稀溶液的依數(shù)性第41頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.5稀溶液的依數(shù)性第42頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一太空水和反滲透第43頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一

1dm-3溶液中含5.0g馬的血紅素，在298K時(shí)測(cè)得溶液的滲透壓為1.80×102Pa，求馬的血紅素的摩爾質(zhì)量。解：例4.5稀溶液的依數(shù)性第44頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.6膠體

膠體中的小顆粒叫分散相；支持分散相的的介質(zhì)叫分散介質(zhì)。小顆粒的分散相非常細(xì)小，以至肉眼都無法看到，但是它們大都由成百萬上千萬的原子組成，一般它們的直徑在1100nm之間。盡管有時(shí)膠狀分散體系是透明的，有時(shí)還很穩(wěn)定，并且表現(xiàn)出溶液的依數(shù)性，但它們?nèi)匀徊皇侨芤骸?.6.1膠體的概念

第45頁，共49頁，2023年，2月20日，星期一4.6.2膠體的性質(zhì)

均相；1-100nm范圍內(nèi)，黏度比真溶液大；膠體粒子帶電荷，使膠體穩(wěn)定；膠