水溶液中的反應(yīng)

水溶液中的反應(yīng)第一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日第五章水溶液中的反應(yīng)水污染大學(xué)化學(xué)第二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日5.1溶液的通性水溶液的性質(zhì)主要與溶質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，不同的溶液具有不同的性質(zhì)。但時(shí)，溶液也具有一些共性，如，與純?nèi)軇┫啾热芤旱恼魵鈮合陆?、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)下降等。5.1.1非電解質(zhì)稀溶液1.蒸氣壓下降一定溫度下，液體的蒸氣和液體建立平衡時(shí)的蒸氣壓，叫該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱蒸氣壓。第三頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日5.1.1非電解質(zhì)稀溶液

1887年，拉烏爾提出：在一定溫度下，稀薄溶液中溶劑的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼艘匀芤褐腥軇┑奈镔|(zhì)的量分?jǐn)?shù)，此結(jié)論稱為Raoult定律。

如果溶液中只有A，B兩個(gè)組分，則PA：溶液中溶劑的蒸汽壓P*A：純?nèi)軇┑恼羝麎篨A：溶液中溶劑A的摩爾分?jǐn)?shù)拉烏爾定律也可表示為：表示在溶劑中加入溶質(zhì)后引起的溶劑蒸氣壓的改變等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼艘匀苜|(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)。

Raoult定律的適應(yīng)范圍時(shí)溶質(zhì)為難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液。第四頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日使用拉烏爾定律必須注意：1.使用拉烏爾定律計(jì)算溶劑的蒸氣壓時(shí)，溶劑的摩爾質(zhì)量應(yīng)采用其呈氣態(tài)時(shí)的摩爾質(zhì)量，而不考慮分子的締合等因素。2.拉烏爾定律雖然最初是由非揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液總結(jié)出來(lái)的，但后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液也是正確的，此時(shí)公式中pA是溶液上方溶劑的蒸氣分壓，因此，Raoult定律適用于任何稀薄溶液。由于溶劑中一旦加入非揮發(fā)性溶質(zhì)，在溶液的單位表面上溶劑的分子數(shù)就有所減小，使得在單位時(shí)間內(nèi)從溶液表面逸出的溶劑分子數(shù)也將相應(yīng)減少，因此溶液的平衡蒸氣壓也將降低。這就是Raoult定律的微觀本質(zhì)。3.拉烏爾定律一般只使用于非電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液中的組分因存在電離現(xiàn)象，故拉烏爾定律不再適用。5.1.1非電解質(zhì)稀溶液第五頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降沸點(diǎn)：液體的蒸氣壓隨著溫度的升高而增加。當(dāng)達(dá)到某一溫度時(shí)液體的蒸氣壓等于外界壓力，此時(shí)液體沸騰，該溫度稱為這種液體的沸點(diǎn)，常以b.p.表示。凝固點(diǎn)：固體也有蒸氣壓。固體的蒸氣壓隨溫度的增加而增加。物質(zhì)的液相的蒸氣壓和固相的蒸氣壓相等時(shí)的溫度，稱為該物質(zhì)的凝固點(diǎn)，以f.p.表示。若固相的蒸氣壓大于液相的蒸氣壓時(shí)，固相向液相轉(zhuǎn)化。5.1.1非電解質(zhì)稀溶液第六頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日純水冷氣到0oC時(shí)結(jié)冰，此時(shí)，冰的蒸氣壓等于水的蒸氣壓。如果在水中加入難揮發(fā)的溶質(zhì)，由于溶液的蒸氣壓下降，在0oC時(shí)溶液的蒸氣壓小于冰的蒸氣壓，溶液不能結(jié)冰。當(dāng)溫度低于0oC時(shí)冰和溶液的蒸氣壓都在下降，但冰的蒸氣壓下降的快，最終達(dá)到二者相等的點(diǎn)。此為溶液的凝固點(diǎn)。凝固點(diǎn)下降附合

Tf=KfmTf：凝固點(diǎn)變化量；Kf：摩爾凝固點(diǎn)下降常數(shù)；m＝n/W5.1.1非電解質(zhì)稀溶液第七頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日沸點(diǎn)升高p=p*xAp*(T)TpTbp0pTTb溶質(zhì)為非揮發(fā)性物質(zhì)：黑線：純?nèi)軇┱羝麎呵€；紅線：溶液的蒸汽壓曲線。純A的正常沸點(diǎn)為Tb,蒸汽壓為p0,溶液在Tb時(shí)的蒸汽壓為p,低于p0,溶液不能沸騰.欲使溶液在此壓力下沸騰,須增加體系的溫度,當(dāng)體系溫度增至T時(shí),溶液的蒸汽壓達(dá)到p0,體系又達(dá)到氣液兩相平衡.T與Tb之差即為稀溶液溶劑的沸點(diǎn)升高值,Tb=KbmB.第八頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.溶液的滲透壓溶劑溶液pp半透膜開始: 右邊溶液中溶劑A；左邊純?nèi)軇〢。兩邊單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)不等，所以會(huì)發(fā)生滲透現(xiàn)象。溶劑邊的水分子向溶液中擴(kuò)散的速度大于右邊水分子向左邊擴(kuò)散的速度。當(dāng)達(dá)平衡時(shí)，右邊液面高于左邊。若在體系的右邊向溶液施加額外的壓力,溶液的化學(xué)勢(shì)將隨之增加,溶劑A的化學(xué)勢(shì)也會(huì)增加,當(dāng)壓力增加到一定程度時(shí),溶液中A的化學(xué)勢(shì)將等于左邊純?nèi)軇〢的化學(xué)勢(shì),于是容器兩邊A的化學(xué)勢(shì)相同,A不再向右邊滲透,此額外附加的壓力稱為滲透壓,記為.第九頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日5.1.1非電解質(zhì)稀溶液滲透壓：為使稀溶液的化學(xué)勢(shì)與純?nèi)軇┗瘜W(xué)勢(shì)相等，所施加的壓力與純?nèi)軇┦艿膲毫Σ?。上式為滲透壓公式。a.適用于稀溶液b.CB為溶質(zhì)的體積摩爾濃度

c.π只與溶質(zhì)的濃度成正比，而與溶質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)第十頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日反滲析:若向溶液施加足夠大的壓力,使溶液中溶劑的化學(xué)勢(shì)大于純?nèi)軇┑幕瘜W(xué)勢(shì),則溶液中的溶劑會(huì)自動(dòng)地流入純?nèi)軇┫?這種現(xiàn)象稱為反滲析.反滲析技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于海水的淡化.滲透現(xiàn)象在生命體內(nèi)起著非常重要的作用,細(xì)胞靠滲透作用完成新陳代謝過(guò)程,細(xì)胞膜是半透膜,可讓水,氧和有機(jī)小分子通過(guò),而不能讓蛋白質(zhì),多糖等高聚體通過(guò).5.1.1非電解質(zhì)稀溶液第十一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日溶液的蒸氣壓下降，沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和滲透壓現(xiàn)象是稀溶液的通性。對(duì)于難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液，這些性質(zhì)都于一定量的溶劑中含溶質(zhì)的數(shù)量成正比，與溶質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)，此性質(zhì)為稀溶液的依數(shù)性。5.1.1非電解質(zhì)稀溶液第十二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日5.1.2電解質(zhì)溶液5.1.2電解質(zhì)溶液電解質(zhì)容易或濃度較大的溶液也具有蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和滲透壓等性質(zhì)，但不服從上述相應(yīng)的定量關(guān)系。第十三頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日5.2均相離子平衡基本概念相：系統(tǒng)中具有相同物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的部分。單相系統(tǒng)（均相系統(tǒng)）→單相反應(yīng)多相系統(tǒng)（非均相系統(tǒng)）→多相反應(yīng)相與聚集態(tài)：具有相同聚集態(tài)的物質(zhì)的混合體系，可能是單相系統(tǒng)，也可能是多相系統(tǒng)。反應(yīng)：?jiǎn)蜗喟l(fā)生在系統(tǒng)內(nèi)，多相發(fā)生在界面。第十四頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日5.2.1酸堿質(zhì)子理論酸堿質(zhì)子理論：凡是能給出質(zhì)子的物質(zhì)（分子或離子）稱為酸，凡是能接收質(zhì)子的物質(zhì)（分子或離子）稱為堿。

酸?堿＋質(zhì)子酸堿第十五頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日5.2.2弱電解質(zhì)的解離平衡1.一元弱酸、弱堿的解離

一元弱酸HAc（aq）<=>H+（aq）+Ac-（aq）第十六頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日5.2.2弱電解質(zhì)的解離平衡一元弱堿電離常數(shù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的，一般表示若電解質(zhì)的相對(duì)強(qiáng)弱。第十七頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日解離度也可表示弱電解質(zhì)的解離程度其定義為

第十八頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日弱電解質(zhì)的解離度與解離常數(shù)的關(guān)系

HAc=H++Ac初始濃度c00平衡濃度cccc∴Ka=(c/c)2/{c(1

)/c}

當(dāng)Ka

≤1×10-4時(shí)，1

≈1Ka=c2—稀釋定律表明隨著溶液濃度的降低，電離度增大。第十九頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日例5-1、計(jì)算濃度0.1moldm-3HAc溶液的pH

和電離度。解：查表知Ka=1.76×10-5設(shè)平衡時(shí)H+濃度x。HAc=H++Ac初始濃度moldm-30.100平衡濃度moldm-30.1

x

xx代入已知數(shù)：1.76×10-5=x2/(0.1-x)因Ka

≤1×10-4，可近似，0.1-x=0.1則1.76×10-5≈x2/0.1

x

≈1.33×10-3pH=2.88=x/0.1×100%

=1.33%第二十頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日5.2.3同離子效應(yīng)和緩沖溶液1.同離子效應(yīng)在弱酸、弱堿溶液中假如含有相同離子的強(qiáng)電解質(zhì)而使其電離度降低的現(xiàn)象叫同離子效應(yīng)。在弱酸、弱堿溶液中加入不同離子的強(qiáng)電解質(zhì)而使其電離度增大的現(xiàn)象叫鹽效應(yīng)。第二十一頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.緩沖溶液緩沖溶液：含有弱酸及其共軛堿或弱堿及其共軛酸的溶液體系能緩沖少量強(qiáng)酸，強(qiáng)堿的作用或少量水的稀釋作用而使溶液的酸度基本不變，這種溶液叫緩沖溶液。HAc=H++Ac++OHH+

↓↓H2O

HAc第二十二頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日例5-2將2.0mol/L的HAc與等體積的NaAc溶液混合，求其pH;若向90ml該溶液中加入10ml0.1mol/L的鹽酸，求其pH。知：Ka(HAc)=1.76×10-5。解：1）混合后濃度：c(HAc)=1.0mol/Lc(Ac-)=1.0mol/L

設(shè)平衡時(shí)HAc理解出H+的濃度為xmol/LHAcH++Ac-初：mol/L1.01.0平：mol/L1.0-xx1.0+xKaθ(HAc)=x(1.0+x)/(1.0-x)Kaθ(HAc)<10-4,所以1.0±x≈1.0x≈1.76×10-5c(H+)=1.76×10-5mol/LpH=4.75第二十三頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日練習(xí):

緩沖溶液的組成為1.00moldm-3的NH3·H2O和1.00moldm-3的NH4Cl,試計(jì)算（1）緩沖溶液的pH值；（2）將1.0cm3濃度為1.00moldm-3的NaOH溶液加入到50cm3該溶液時(shí)引起的pH值變化；（3）將同量的NaOH加入到50cm3純水中引起的pH值變化解(1):pH=9.26第二十四頁(yè)，共二十五頁(yè)，編輯于2023年，星期日(2)在50cm3緩沖溶液中含NH3·H2O和NH4+各為0.05mol