普通化学第三章水化学与水污染PPT课件

该式表明，在一定温度下，难挥发的非电解质的稀 溶液的蒸气压下降与溶质的摩尔分数成正比。
适用范围：难挥发、非电解质、稀溶液
△p∝B，表明与溶质的本性无关，溶液的浓度越 大，蒸气压下降的越显著。
8
2 溶液的沸点上升、凝固点下降
(1)液体的沸点：
当某一液体的蒸气压力等于外界压力时，液体就
会沸腾,此时的温度称为该液体的沸点，以Tbp表示。 当外压为101.3 kPa时，纯水的Tbp=100℃
难挥发的非电解质稀溶液的沸点上升和凝固点下降与溶液的 质量摩尔浓度成正比：
ΔTbp=Kbp·m ΔTfp=Kfp·m
Kbp:溶剂的摩尔沸点上升常数（单位K.kg.mol-1） Kfp:溶剂的摩尔凝固点下降常数（单位K.kg.mol-1）
KΒιβλιοθήκη Baidup，Kfp是仅与溶剂有关的常数。
m:溶液的质量摩尔浓度（单位为mol.kg-1） （1kg溶剂中所含溶质的物质的量)
产生p；而Π只有在渗透装置中才能表现出来。
15
反渗透：在浓溶液一侧增加较大的压力可使溶 剂通过半透膜进入稀溶液（或溶剂）。 依此可实现溶液的浓缩、金属回收和海水的淡化。
P
渗透
反渗透
16
4 依数定律（稀溶液定律）
难挥发、非电解质、稀溶液的蒸气压下降、沸点 上升、凝固点下降、渗透压是与一定量溶剂中溶质 的物质的量成正比，即与溶质的质点数成正比，而 与溶质的本性无关。故这四个通性又称依数性。

二者之差为：
△Tbp = Tbp – Tb = kbp•m kbp称为溶剂的摩尔沸点上 升常数，单位为K·kg·mol-1。
p<101.325kPa
Tbp Tb
T
图3.1 沸点上升示意图
首页
上一页
下一页
末页
9
凝固点（熔点）：液相和固相蒸气压相等时的温度——固 相与液相共存时的温度。
溶液的凝固点总是低于纯 溶剂的凝固点，它们之差 p 为：
➢ 防冻剂工作原理
冬天为防止汽车水箱结冰，可加入甘油、乙二醇等以降 低水的凝固点，避免因结冰，体积膨胀而使水箱破裂。
首页
上一页
下一页
末页
11
➢ 冷冻剂工作原理
工业冷冻剂如在冰水中加氯化钙固体,由于溶液中水的蒸气 压小于冰的蒸气压,使冰迅速熔化而大量吸热,使周围物质的 温度降低。
食盐-冰 （30g NaCl + 100g H2O(s)） -22℃ CaCl2-冰（42.5g CaCl2 + 100g H2O(s)） -55℃
首页
上一页
下一页
末页
8
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。固体与其
蒸气在密闭容器中可达到平衡。

因此，若温度从0℃上升到35℃时，氧在水中的溶解度将从
14.74mg/L降低到7.03mg/L，由此可见，与其他溶质相比，溶解氧
的
水平是不高的，一旦发生氧的消耗反应，这溶解氧的水平可以很快的
降至零。
编辑版pppt
17
编辑版pppt
18
编辑版pppt
19
②CO2的溶解 25℃时水中[CO2]的值可以用亨利定律来计算。已知干空气中CO2
青海大学生态环境工程学院
第三章 水环境化学
Water Environmental Chemistry
编辑版pppt
1
• 水环境化学是研究化学物质在天然水体中的 存在形态、反应机制、迁移转化、归趋的规 律与化学行为及其对生态环境的影响。它是 环境化学的重要组成部分，这些研究将为水 污染控制和水资源的保护提供科学依据。
编辑版pppt
12
（3）天然水中溶解的重要气体
天然水中溶解的气体有氧气、二氧化碳、氮气、甲烷等。 水表面以CO2、N2、O2为特征，不流通的深海中CO2过饱和、有时 还有硫化氢。
气体溶解在水中，对于生物种类的生存是非常重要的。 例如：鱼需要溶解氧，一般要求水体溶解氧浓度不能低于4mg/L
编辑版pppt
▪异养生物利用自养生物产生的有机物作为能源及合成它自身生命 的原始物质。
编辑版pppt

起始浓度 0.1
0
0
平衡浓度 x
0.1-x
0.1-x
[OH-][HS-]/[S2- ] = 8.3 (0.1-x)2 / x = 8.3
0.1-x 0.1
x = 1.2 10-3 1mol·dm-3= [S2- ]
[OH-] = 0.1-1.2 10-3 = 9.9 10-2 = [HS-]
%= (0.1- 1.2 10-3 / 0.1) 100 = 99%
H+ + A
初始浓度 c
0
0
平衡浓度 c c
c c
∴
Ka = (c /c )2/{c (1 )/c }
当 < 5%(c/Ka > 500)时， 1 = 1
Ka = c2
=
Ka — 稀释定律
c
表明随着溶液浓度的降低，电离度增大。
三、弱酸溶液中离子浓度的计算：
HA ⇔ H+ + A -
H2O ⇔ H+ + OH
x = Ka + (Ka )2 + 4Ka cHA 2
x
K
a
cHA
pH
=
1 2
(
pK
a
+
pc)
若cHA/Ka > 400（500） 则cHA- x cHA

3.利用配位反应使沉淀溶解： 例如. AgCl + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ 耦合 AgCl Ag+ + Cl+ 2NH3 Ag(NH3)2+ Cu(OH)2 + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ 涉及沉淀溶解平衡和配合平衡将在配合化合物介绍。
本章部分习题及答案 1．是非题 （1）×；（2）√；（3）×；（4）×；（5）×。 2．选择题 （1）b, c；（2）c；（3）c；（4）b；（5）c。 3．填空题 （1）变大，因为溶液的酸性变弱； （2）变小，同离子效应； （3）变小，NH4+水解，溶液显酸性； （4）变大，生成PbCl42-配离子。 4．（6）〉（2）〉（4）〉（5）〉（7）〉（1）〉（3） 。
例：计算0.100mol/L HAc溶液中的H+及其pH
解：从附录6中查得 HAc的 Ka=1.76×10-5
或直接使用公式
3.缓冲溶液和pH值控制
同离子效应：在弱酸溶液中加入该酸的共轭碱，或在弱 碱的溶液中加入该碱的共轭酸时，可使这些弱酸碱的解 离度降低。这种现象叫同离子效应. 这种溶液具有一种很重要的性质，其pH能在一定范 围内不因稀释或外加少量酸(碱)而发生显著变化。
解：
解：
3.3 沉淀溶解平衡和溶度积
3.3.1 多相离子平衡和溶度积
溶度积和溶解度的关系 对于通式AmBn的难溶强电解质，有： AmBn(s) mAn+(aq) + nBm-(aq) Kspr（AmBn）=c(An+)m · m-)n c(B 升高温度，Ksp增大，根据溶度积数据，可以比较

Ac-的共轭酸是HAc，
20.12.2020 HAc和Ac-为一对共轭酸碱。
21
⑴ 酸碱可以是分子、阴离子、阳离子，
如Ac-是离子碱， NH是4离子酸；
(1923年，丹麦J.N.Brönsted 和英国Lowry提出)
（1）要点 ● 反应中任何能给出质子的分子 或离子，即质子给予体叫做酸. ● 反应中任何能接受质子的分子 或离子，即质子接受体叫做碱. ● 酸碱反应是质子由质子给予体 向质子接受体的转移过程.
20.12.2020
布朗斯特
20
（2）质子理论的特点
14
5、应用
1.通过溶液的P、Tbp、Tfp、Π:测定高分子化合
物的分子量; 2.应用凝固点下降原理:汽车水箱防冻剂;北方 冬季消雪剂(除雪剂) 3.金属加工过程:热处理、盐浴（防止金属氧化 脱碳）; 4.利用渗透压原理在医学上的应用:静脉注射、 等渗溶液; 5.利用反渗透原理:溶液的浓缩、海水淡化、水 处理。
压Π 。
范特霍夫公式：
ຫໍສະໝຸດ Baidu
Π=cBRT 或 ΠV=nBRT
20.12.2020
11
反渗透：在浓溶液一侧增加较大的压力可 使溶剂进入稀溶液（或溶剂）。依此可实 现溶液的浓缩和海水的淡化。
P
20.12.2020
渗透
反渗透
12
4 依数定律（稀溶液定律）

第三章 水化学与水污染
§3.1 溶液的通性 §3.2 水溶液中的单相离子平衡 §3.3 难容电解质的多相离子平衡 §3.4 胶体与界面化学 §3.5 水污染及其危害
教学要求
• 了解溶液的通性 • 明确酸碱的解离平衡,掌握同离子效应及
溶液pH值的有关计算 • 掌握溶度积和溶解度的计算
§3.1 溶液的通性
１）溶液的一般概念
■分子或离子分散体系
■单相
■按聚集状态：气态溶液、液态溶液、固态溶液
２）溶解过程与溶液的形成
溶质均匀分散于溶剂中的过程——溶解（逆过程 为结晶）
■是个既有化学变化，又有物理变化的复杂过程 ■常伴随：颜色变化，体积变化，能量变化
３）溶解度的概念 单位溶剂中最多能溶解的溶质的量——溶解
pH 6.47.5
6.5 7.0 7.357.45 7.4 10.6
5.5
弱酸弱碱的解离平衡及计算
(Dissolution Equilibrium and Calculation of Weak Acid and Weak Base)
1） 一元弱酸的解离平衡及计算 2） 一元弱碱的解离平衡及计算 3） 多元弱酸的解离平衡及计算 4） 盐溶液的解离平衡及计算
根据酸碱定义，酸失去质子变成碱， 碱得到质子变成酸——共轭关系。
因质子得失而相互转化的每一对酸碱— 共轭酸碱对。 (conjugated pair of acid-base)

❖ 生活污染源：生活污染源主要是城市生活中使用的各种洗涤 剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水 中含氮、磷、硫多，治病细菌多。
保护水资源从平时的点点滴滴做起
❖ 1、在洗手时，不要洗完手后还不关水龙头，让水白流。 ❖ 2、应当循环用水，如淘米用后的水其实可以浇花，洗餐碟
等，都会有不错的效果，不需要再新灌水。 ❖ 3、可以把洗脸水用来拖地。 ❖ 4、洗澡时建议不要把温度调过高，并把冷水收集起来，可
以用来拖地。 ❖ 5、不将脏水排入河内。 ❖ 6、不将垃圾扔入河内。 ❖ 7、少乘船，尤其是油轮，因为 它们会排出油污。 ❖ 8、最后，总结以上几点，一定要节约水，不污染河水，并
督促别人和自己保护水资Байду номын сангаас！
❖ 工业污染源：工业废水是水域的重要污染源，具有量大、面 积广、成分复杂、毒性大、不宜净化、难处理等特点。
❖ 农业污染源：农业污染源包括牲畜粪便、农药、化肥等。中 国是世界上水土流失最快的国家之一，每年表土流失量约50 亿吨，三分之二的湖泊受到不同程度富营养化的危害，造成 藻类以及其他生物异常繁殖，引起水体透明度和溶解氧的变 化，从而致使水质恶化。
我国水污染现状
❖ 全国地表水污染严重，七大水系总体为轻度 污染，浙闽区河流和西南诸河水质良好，西 北诸河水质为优。湖泊（水库）富营养化问 题突出。全国地下水质也不容乐观，其中， 水质变差的城市主要集中在华北、东北和西 北地区。长江、黄河、珠江、松花江、淮河 、海河和辽河七大水系主体为轻度污染。

• • • • • •
一、什么叫水污染？ 二、水污染的主要来源 三、中国水污染现状 四、重大水污染事件 五、水污染造成的危害 六、措施与建议
• 水污染概念
•
水体因某种物质的介入，而导致其化学、 物理、生物或者放射性等方面特性的改变， 从而影响水的有效利用，危害人体健康或 者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。 • 水污染主要是由于人类排放的各种外源 性物质（包括自然界中原先就有的和没有 的），进入水体后，超出了水体本身自净 作用（就是江河湖海可以通过各种物理、 化学、生物方法来消除外源性物质）所能 承受的范围，就算是水污染了。
水污染的主要来源
工业废水
生活污水
农业污水
一、废水中污染物浓度大
二、废水成分复杂且不易净化
三、带有颜色或异味
四、废水水量和水质变化大
• 攀枝花工业污水日夜流入两江
• 中石油兰州石化厂的工业污水
生活污水
主要来自家庭、商业、学 校、旅游服务业及其他城 市公用设施，包括厕所冲 洗水、厨房洗涤水、洗衣 机排水、沐浴排水及其他 排水等。
鱼塘的水严重富营养化,鱼类几乎灭亡
云 南 滇 池
1． 强化对饮用水源取水口的保护
•
有关部门要划定 水源区，在区内设置 告示牌并加强取水口 的绿化工作。定期组 织人员进行检查。从 根本杜绝污染，达到 标本兼治的目的。

3.1.2 电解质溶液的通性 强电解质溶液 △p=ixBpA Tfp = i kfpm Π = i CRT Tbp= i kbpm
• i = T’fp（电解质溶液） / Tfp（非电解质溶液）
• AB型 i 2 ; A2B型或AB2型i 2-3.
3.1.2 电解质溶液的通性 溶液通性的定性比较
3.1.1 非电解质溶液的通性 依数性的应用 1、测定分子的摩尔质量 例1 把1.09g葡萄糖溶于20g水中所得溶液在101325Pa 下沸点升高了0.156K，求葡萄糖的摩尔质量M。已知 水的Kbp=0.512K · -1Kg。 mol 解：
Tb p k b p m 1 .0 9 g 0 .1 5 6 K 0 .5 1 2 K m o l
3.1.1 非电解质溶液的通性 （1）溶液浓度越大，蒸气压下降的越多，沸点上 升越高（ΔTbp越大）。 （2）如果溶液为难挥发的非电解质的稀溶液： ΔTbp=kbp m （3.2） kbp:溶剂的沸点上升常数（单位为K.kg.mol-1 ） m: 溶液的质量摩尔浓度（1kg溶剂中所含溶质的物 质的量（mol.kg-1）
cR T
c c

RT nB V

1 .8 2 1 0 P a
2
8 .3 1 P a m m o l
3
1
K
1
298 K

不同点： 不同点：
不满足定量关系。 不满足定量关系。
原因： 原因：
电解质在溶液中要发生解离。使离子受到牵制，不能完全独立 电解质在溶液中要发生解离。使离子受到牵制， 运动。 运动。
3. 2 水溶液中的单相离子平衡
一、三种酸碱理论
酸碱理论
酸碱电离理论 酸碱质子理论 酸碱电子理论
一、酸碱电离理论
定义：电离时生成的阳离子全部是H 定义：电离时生成的阳离子全部是H+的化合物叫
eq
4 3
+
Kb
eq
−
cα 2 = ≈ cα 2 1−α
K b ⋅ c 所以，
α ≈
c eq(H + ) =
Kb c
Kw c eq(OH − )
c (OH ) = cα ≈
练习：计算0.100mol.dm-3NaAc溶液中的H+ 浓度及其pH。
解：根据酸碱质子理论，Ac-能接受质子，故Ac-相 当于一种弱碱，其解离平衡如下： Ac −(aq ) + H 2O(l ) = HAc(aq ) + OH −(aq )
蒸气压下降的公式
nB表示溶质B的物质的量，n表示溶质和溶剂总 的物质的量，pA为纯溶剂的蒸气压。Δp为溶剂 的蒸气压下降量。
（2）溶液的沸点上升和凝固点下降 ）
1、沸点：某一液体的蒸气压等于外界压力的时候，液体就 沸点：某一液体的蒸气压等于外界压力的时候，