大学化学：第三章 水化学 水污染
第3章水化学与水污染.pptx
第 3 章 水化学与水污染 § 3.1 溶液的通性
一、非电解质稀溶液的通性 稀溶液的依数性定律：
难挥发的非电解Biblioteka 稀溶液的性质只与溶液 的浓度有关，而与溶质的本性无关。 这些性质包括：溶液的蒸气压下降、沸点上升、 凝固点下降及溶液渗透压等。
第 3 章 水化学与水污染
蒸发或气化作用
第 3 章 水化学与水污染
1．溶液的蒸气压下降
(1) 蒸气压
在封闭系统中，一定温度下，当液体的蒸发速率和其 蒸气凝聚的速率相等时的蒸气压力叫做该温度下液体
的饱和蒸气压，简称蒸气压。
或：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。 思考：蒸气压与温度有什么关系？
2．沸点上升 溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压；溶液
的沸点升高与溶液的质量摩尔浓度成正比，即
Tbp kbp m
kbp:溶剂沸点上升常数，决定于溶剂的本性,与溶剂的
摩尔质量、沸点、汽化热有关。其单位为K·kg·mol-1 。
可以理解为：溶液的浓度m = 1 mol ·kg-1时的溶液沸点
结论： 溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度
越大，蒸气压下降越多。
p pA xB
对于稀溶液，溶剂物质的量nA 远远大于溶质物质 的量nB ，即nA nB
xB nB （/ nB nA ) nB / nA
设溶液的浓度以1000g溶剂(水)中含的溶质物质的量nB 为单位, 则溶液的质量摩尔浓度m为：
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
xB
nB nA nB
nB n总
xA
nA nA nB
第三章 水污染环境化学
1、金属离子在水中的沉淀溶解过程往往是一些非均相反
应，这些反应进行得缓慢，在动态环境中不易达到平衡。
均相反应与非均相反应区别：在单一固相，气相，液相中进 行的化学反应，即在反应过程中与其他物相没有物质交换的 反应就是均相反应；在大气固体颗粒物表面、含表面水层的 固体颗粒物表面和云粒子表面的化学转化和光化学过程统称 为非均相反应就是非均相反应。
态，这说明过饱和溶液没有饱和溶液稳定，但还有一定的稳定性。
第一节 要注意的是：
水环境中的沉淀溶解反应
4、固体溶解所产生的离子可能在溶液中进一步反应。
5、用于计算的平衡常数因测定条件不尽相同而存在差别。
（不同文献的平衡常数有差异）
第一节
水环境中的沉淀溶解反应
水对许多物质有很强的溶解能力，是由于它有很高的介电常数， 1、水是强极性分子，对极性大的离子键化合物的溶解能力比极
土壤水0.05% 沼泽水0.03% 大气水0.04% 河水0.006% 生物水0.003%
世界淡水储量100%
冰川68.69% 地下淡水30.06% 其他淡水1.25%
永冻土底冰0.86% 湖泊淡水0.26%
其他淡水（占世界淡水总储量%）
世界七个水资源总量丰富国家比较
人均径流量（立方米/人）
巴 西 俄罗斯 加拿大 美 国 印度尼西亚 中 国 印 度 世 界
②
③
lg[Pb (OH)3¯] = – 15.4 + pH
④
第一节
水环境中的沉淀溶解反应
可见除[Pb (OH)20]与pH无关外，其余3种铅形态都与溶液
中H+离子浓度有关，Pb2+、PbOH +、Pb (OH)20和Pb(OH)3---对
大学化学课后习题答案第三章A
第3章水化学与水污染一、是非题(对的在括号内填“√”号，错的填“×”号)(1) 两种分子酸HX溶液和HY溶液有同样的pH值，则这两种酸的浓度(单位：mol/dm3)相同。
( )(2) 0.01mol/dm3NaCN溶液的pH值比相同浓度的NaF溶液的pH值要大，这表明CN-的K b值比F-的K b值要大。
( )(3) 由HAc-Ac-组成的缓冲溶液，若溶液中c(HAc)＞c(Ac-)，则该缓冲溶液抵抗外来酸的能力大于抵抗外来碱的能力。
( )(4) PbI2和CaCO3的溶度积均近似为10-9，从而可知两者的饱和溶液中Pb2+的浓度与Ca2+的浓度近似相等。
( )(5) MgCO3的溶度积K sp=6.82×10-6，这意味着所有含有MgCO3的溶液中，c(Mg2+)=c(CO32-)，而且c(Mg2+)·c(CO32-)=6.82×10-6。
( )二、选择题(将正确答案的标号填入空格内)(1) 往1dm3、浓度为0.10mol/dm3HAc溶液中加入一些NaAc晶体并使之溶解，会发生的情况是_______。
(A) HAc的K a值增大(B) HAc的K a值减小(C)溶液的pH值增大(D) 溶液的pH值减小(2) 下列各种物质的溶液浓度均为0.01mol/kg，按它们的渗透压递减的顺序排列是______。
(A) HAc-NaCl-C6H12O6-CaCl2(B) C6H12O6-HAc-NaCl-CaCl2(C) CaCl2-NaCl-HAc-C6H12O6(D) CaCl2-HAc-C6Ｈ12O6-NaCl(3) 设AgCl在水中，在0.01mol/dm3CaCl2中，在0.01mol/dm3NaCl中以及在0.05mol/dm3AgNO3中的溶解度分别为s0、s1、s2和s3，这些量之间的正确关系是______。
(Ａ) s0＞s1＞s2＞s3(B) s0＞s2＞s1＞s3(Ｃ) s0＞s1= s2＞s3(D) s0＞s2＞s3＞s1三、填空题在下列各系统中，各加入约1.00gNH4Cl固体并使其溶解，定性分析对所指定的性质影响如何?并简单指出原因。
大学化学课后习题答案第三章A教程文件
大学化学课后习题答案第三章A第3章水化学与水污染一、是非题(对的在括号内填“√”号，错的填“×”号)(1) 两种分子酸HX溶液和HY溶液有同样的pH值，则这两种酸的浓度(单位：mol/dm3)相同。
( )(2) 0.01mol/dm3NaCN溶液的pH值比相同浓度的NaF溶液的pH值要大，这表明CN-的K b值比F-的K b值要大。
( )(3) 由HAc-Ac-组成的缓冲溶液，若溶液中c(HAc)＞c(Ac-)，则该缓冲溶液抵抗外来酸的能力大于抵抗外来碱的能力。
( )(4) PbI2和CaCO3的溶度积均近似为10-9，从而可知两者的饱和溶液中Pb2+的浓度与Ca2+的浓度近似相等。
( )(5) MgCO3的溶度积K sp=6.82×10-6，这意味着所有含有MgCO3的溶液中，c(Mg2+)=c(CO32-)，而且c(Mg2+)·c(CO32-)=6.82×10-6。
( )二、选择题(将正确答案的标号填入空格内)(1) 往1dm3、浓度为0.10mol/dm3HAc溶液中加入一些NaAc晶体并使之溶解，会发生的情况是_______。
(A) HAc的K a值增大 (B) HAc的K a值减小(C)溶液的pH值增大 (D) 溶液的pH值减小(2) 下列各种物质的溶液浓度均为0.01mol/kg，按它们的渗透压递减的顺序排列是______。
(A) HAc-NaCl-C6H12O6-CaCl2(B) C6H12O6-HAc-NaCl-CaCl2(C) CaCl2-NaCl-HAc-C6H12O6(D) CaCl2-HAc-C6Ｈ12O6-NaCl(3) 设AgCl在水中，在0.01mol/dm3CaCl2中，在0.01mol/dm3NaCl中以及在0.05mol/dm3AgNO3中的溶解度分别为s0、s1、s2和s3，这些量之间的正确关系是______。
(Ａ) s0＞s1＞s2＞s3 (B) s0＞s2＞s1＞s3(Ｃ) s0＞s1= s2＞s3 (D) s0＞s2＞s3＞s1三、填空题在下列各系统中，各加入约1.00gNH4Cl固体并使其溶解，定性分析对所指定的性质影响如何?并简单指出原因。
第三章 水化学与水污染 PPT课件
1 一元弱酸的解离平衡及计算
四、溶液的渗透压
放置一段 时间后！
纯水
糖水
糖水的蒸气压低于纯水的蒸气压 空气中只有水分子能通过
糖水 胡罗卜
液柱产生的静压力阻止了水继续向管中渗透 阻止渗透所需要的外界静压力，叫渗透压，记作。
渗透压大小的计算——范特荷甫方程(van’t Hoff equation) 1886年，荷兰物理化学家J.H.van’t Hoff发现非电解质稀
§3.2 水溶液中的单相离子平衡
3.2.1 酸和碱在水溶液中 的解离平衡 3.2.2 酸碱质子理论
酸碱的概念
1 酸碱电离理论
1） 酸碱定义
• 凡是在水中电离产生H+的物质是酸。 • 凡是在水中电离产生OH-的物质是碱。 • 酸碱反应是H+和OH-作用生成水的反应。
2） 局限性
（1）对酸碱物质的范畴有局限性 （2）对酸碱反应的范畴有局限性
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)
通式 酸
H+ + 碱 酸碱半反应
例如
H2PO4-
H+ + HPO42-
NH4+
H+ + NH3
Fe(H2O)63+
H+ + Fe(H2O)5(OH)2+
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)
大学化学第3章 水化学与水污染
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溶液中溶剂的蒸气压下降
拉乌尔：在一定温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸 气压下降Δp与溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性 无关。即：
Δp = pA·xB
其中xB是溶质B在溶液中的摩尔分数， pA是纯溶剂的蒸
汽压。若溶液的质量摩尔浓度为mB，则
p
pA xB
pA
nB nA nB
pA
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2
3.1 溶液的通性 3.2 水溶液中的单相离子平衡 3.3 难溶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
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引言
溶液（solution） 广义地说，两种或两种以上物质彼此以分子或离
子状态均匀混合所形成的体系称为溶液。
溶液以物态可分为固态溶液和液态溶液。根据溶 液中溶质的导电性又可分为电解质溶液和非电解质 溶液。
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3.1 溶液的通性
2.质量摩尔浓度mB（molality）
mB def
nB mA
溶质B的物质的量与溶剂A的质量之比称为溶 质B的质量摩尔浓度，单位是 mol kg-1。这个表 示方法的优点是可以用准确的称重法来配制溶液， 不受温度影响，电化学中用的很多。
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3.1 溶液的通性
p(H2O, l , 298K)=3167 Pa p(H2O, l, 373K)=101.325kPa
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3.1.1 非电解质溶液的通性
1. 蒸气压下降
溶液比纯溶剂蒸气压下降
大学化学-第3章 水化学水污染汇总
第三章水化学水污染教学基本要求(1)了解溶液的通性(蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降及渗透压)。
(2)明确酸碱的解离平衡、分级解离和缓冲溶液的概念，能进行溶液pH值的基本计算，能进行同离子效应等离子平衡如缓冲溶液的计算，了解配离子(络离子)的解离平衡及平衡移动。
(3)初步掌握溶度积和溶解度的基本计算。
了解溶度积规则及其应用。
(4)了解环境化学中水的主要污染物及其某些处理方法的原理。
第二章已讨论了化学平衡的一般原理。
由于许多重要的化学平衡或化学反应存在于水溶液中，水溶液中的化学平衡或化学反应具有一些特殊的规律，需作进一步的讨论。
本章着重介绍以下内容：简述溶液的通性及应用，进而讨论可溶电解质在水溶液中的单相离子平衡，再讨论难溶电解质的多相离子平衡，最后介绍水的污染及其处理。
§3.1溶液的通性溶液是由溶质和溶剂组成的。
由不同的溶质和水或其他溶剂组成的溶液可以有不同的性质。
例如溶液的颜色、导电能力、体积的变化等等。
但是所有的溶液都具有一些共同的性质，即通性。
溶液的通性，在这里只扼要讨论由不同的难挥发性溶质B和溶剂A组成的溶液都会引起溶液的蒸气压下降、沸点上升和凝固点下降，以及溶液渗透压等。
工业上应用的干燥剂、抗凝剂、冷冻剂以及反渗透技术都与这些性质有关。
下面按溶质的不同分为非电解质溶液和电解质溶液分别讨论之。
3.1.1非电解质溶液的通性根据实验结果得知：难挥发的非电解质稀溶液的性质(溶液的蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和溶液渗透压)与一定量溶剂中所溶解溶质的物质的量成正比。
此定律叫做稀溶液定律，又称为依数定律。
以上性质又称为稀溶液的依数性。
1.溶液的蒸气压下降(1)蒸气压如果把一杯液体如水置于密闭的容器中，液面上那些能量较大的分子就会克服液体分子间的引力从表面逸出，成为蒸气分子。
这个过程叫做蒸发又称为气化。
蒸发是吸热过程，也是系统熵值增大的过程。
相反，蒸发出来的蒸气分子在液面上的空间不断运动时，某些蒸气分子可能撞到液面，为液体分子所吸引而重新进入液体中，这个过程叫做凝聚。
第三章 水化学与水污染 PPT课件
酸
AlCl3 ＋ : Cl – AlCl4 – Cu2+ + 4 :NH3 Cu2+4(NH3)
lewis酸与lewis碱之间以配位键结合生成酸碱配合物。
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酸碱电子理论：优缺点
Lewis的酸碱电子理论的优缺点：
优点：一切化学反应都可概括为酸碱反应 缺点：太笼统，不易掌握酸碱的特性无法判断
6
3.2.2酸和碱在水溶液中的解离平衡及pH的计算
酸和碱在水溶液中的解离平衡 3.2.1 酸碱的概念 3.2.2 酸和碱在水溶液中的 解离平衡及pH的计算 3.2.3 缓冲溶液和pH的计算
配离子在水溶液中的解离平衡
7
酸和碱在水溶液中的解离平衡
3.2.1 酸碱的概念
– 酸碱电离理论 – 酸碱质子理论
第三章 水化学与水污染
第三章 水化学与水污染
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 溶液的通性 水溶液中的单相离子平衡 难溶电解质的多相离子平衡 胶体与界面化学（自学） 水污染及其危害（自学）
2
3.1 溶液的通性
溶液
由溶质和溶剂组成。凡两种以上的物质
混和形成的均匀稳定的分散系统，叫做溶液。
气体溶液、固体溶液、液体溶液
∵ rHmθ = 55.84 kJ · mol1 0
Kwθ将随温度升高而增大。
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水的离子积
25℃纯水
c(H ) c(OH ) 1.0 10 mol L K 1.0 10
w
14
7
1
100℃纯水
K 5.43 10 T K
w
w
13
20
水的离子积
资源与环境化学 第三章 第三部分(水污染控制)
《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
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《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
活性污泥法污水处理工艺流程
第9页
《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
B、生物过滤法 在过滤池中，废水被喷淋在表面上覆盖有发达微生物膜的石 块或其他滤料上，这些滤料在化学上是惰性的。 生物膜，实际上是一种胶状膜（Schmutzdecke），其中含有 成熟的微生物，包括细菌、真菌和原生动物等。 在设计生物过滤池时，应考虑其结构能使废水与空气得到充 分的接触，以便生物膜和废水层从空气中吸收氧气。
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（3）三级处理
《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
三级处理也称高级处理或深度处理，它是将二级处理未能去 除的部分污染物进一步净化处理，常用超滤、活性炭吸附、离子 交换、电渗析等。其处理内容为去除某些重金属毒物，进一步去 除可溶性无机物（富营养物）、部分有机物以及细菌、病毒等微 生物。经过三级处理后的污水， BOD5去除率在 95%以上，出水 浓度降至5mg/L以下，可直接回用于工业。
三级处理系统
第12页
《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
一级处理 二级处理 三级处理
废水
格 栅
沉沙 池
沉淀 池
生物曝气 池或生物 滤池
二次沉淀 池
混凝、过 滤、离子 交换、消 毒等设备
回流污泥 一级处理出水 (排放、灌溉) 二级处理出水 三级处理出水 （排放、灌溉） (排放、再用)
垃圾 处理
沉渣 处理
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《资源与环境化学》 第三章 水环境化学
1、沉淀池的应用 沉淀池通常为径流流经的简易水池。 沉淀池的位臵设臵： 有的沉淀池紧接排水管渠出口，仅比排水管渠更深、更宽 一些。还有的沉淀池就是开挖的深坑或沟渠，其位臵紧挨 着停车场、商场、房屋开发区或高速公路。 沉淀池作用： 由于沉淀池内水流经的横断面积要比排水渠大，径流经 过时流速会下降。这使得径流在流出沉淀池以前就有部分 沉积物沉淀到池底。 城市径流中许多污染物与固体悬浮物相关，因此固体悬 浮物沉淀后可使大量BOD、营养盐、碳氢化合物、金属和 农药得以去除。 * 断流期间，需周期性地将沉淀池内积累的沉积物挖出并装 运填埋。否则可能对地表径流的污染物流量产生影响 。
第三章 水化学与水污染
▲ 质子理论中无盐的概念，电离理论中的盐，在 质子理论中都是离子酸或离子碱，如NH4Cl中的 NH4+是离子酸， Cl－是离子碱. ▲ 得失质子的物质组成共轭酸碱对
HB = H+ + B- 酸＝质子+共轭碱
酸 ⇔ H+ + 碱
例：HAc的共轭碱是Ac- ，
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3-2-1 酸碱理论
酸碱电离理论
阿仑尼乌斯酸碱理论认为：
酸是在水溶液中产生的阳离子只是H+的
化合物； 碱是在水溶液中产生的阴离子只是OH的化合物；
酸碱的相对强弱可根据在水溶液中解离 的H+和OH-程度来衡量
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● 酸碱反应的实质是
H+ + OH- = H2O
[c(H+)/c ][c(OH-)/c ]=Kw
pH=pKw-pOH=14-pOH 溶液的酸碱性
溶液酸碱性 酸性 中性 碱性
c(H+)/mol·L-1 >1.0×10-7 1.0×10-7 <1.0×10-7
c(OH-)/mol·L-1 <1.0×10-7 1.0×10-7 >1.0×10-7
Kw= c(H+)·c(OH-) 1.0×10-14 1.0×10-14 1.0×10-14
H2O（l） H2O（g）
液-气平衡时蒸气的 压力:
K=p(H2O)/p
p(H2O)称为水的（饱和）蒸气压，其值受
温度影响。
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ห้องสมุดไป่ตู้
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(2)溶液的蒸气压下降
第3章水化学与水污染
第三章 水化学与水污染1. （1-）同样pH ，表示c eq (H +)相等,而KaC H c eq ≈+)(（2+）pH 大表示c eq (OH -)大，而KbC OH c eq ≈-)(（3-）酸浓度大对碱的缓冲能力强。
即加同量的碱pH 增大的值小于加同量的酸pH 减小的值 （4-）不是同类型的难溶电解质不能直接比较，要通过计算具体分析。
（5-）)CO (c Mg (c 232-+=不正确的。
原因是：CO 32-水解使Mg 2+与CO 32不相等，另外含有MgCO 3溶液中也可以有MgCl 2或Na 2CO 3等。
626232dm mol 1082.6)CO (c )Mg (c ---+⋅⨯=⋅成立的条件必须是MgCO 3的饱和溶液。
2.（1）b c （2）c （3）c （4）b （同离子效应使s 减小）（5） c (Ks 最大的)3.（1）10.0cm 30.10mol ·dm -3HCl 溶液pH 值 基本不变。
原溶液是强酸，NH 4+的解离忽略不计。
（2）10.0cm 30.10mol ·dm －3NH 3水溶液（氨在水溶液中的解离度）减小。
（3）10.0cm 3纯水（pH 值）减小。
NH 4+是弱酸（4）10.0cm 3带有PbCl 2沉淀的饱和溶液（PbCl 2的溶解度）减小。
同离子效应。
4．溶液中微粒浓度大的凝固点降低的多 凝固点降低的顺序是6 4 5 7 2 1 3考虑到难电离、弱电解质和不同类型的强电解质的区别。
5.极稀溶液来说完全电离。
凝固点下降与离子浓度有关，而电导率与单位体积溶液中离子所带电荷有关。
同浓度MgSO 4与NaCl 离子浓度相等而电荷不等。
6．查数据 水的k bp =0.515K.kg.mol -1 k fp =1.853 K.kg.mol -1NaCl 是强电解质 微粒浓度是2×0.6 mol.kg -1沸点上升ΔT bp =k bp m=0.515×2×0.6 =0.618K凝固点下降ΔT fp =k fp m=1.853×2×0.6=2.22K渗透压Π=cRT=2×0.6 mol.dm -3×103dm 3.m -3×8.314Pa.m 3.mol -1.K -1×298.15K=2.974×106Pa=2.974MPa 反渗透法提取纯水所需的最低压力是2.974MPa7.据理想气体状态方程 PV=nRT（1）m=18×n=18×（3.2×103×3.0×104/1000）÷(8.314×298.15)=697.1g（2）P= nRT/V=（800÷18）×8.314×298.15÷30=3672Pa>3.2kPa(饱和蒸气压)所以室内最终的水蒸气压力是饱和蒸气压3.2kPa（3）P= nRT/V=（400÷18）×8.314×298.15÷30=1836Pa=1.8kPad8.（1）HCO 3- H 2S H 3O + H 2PO 4- NH 4+ HS -（2）H 2PO 4- Ac - S 2- NO 2- ClO - HCO 3-9. HCN （aq ） = H + + CN -平衡浓度 0.10-0.10×0.007% 0.10×0.007% 0.10×0.007%Ka=(0.10×0.007%)2/(0.10-0.10×0.007%)=4.9×10-10(该题可直接利用公式Ka=c α2计算,但要理解公式的使用条件)10. HClO （aq ） = H + + ClO -平衡浓度 0.050-x x x 解离度=x/0.050查数据Ka=2.95×10-8=x 2/(0.050-x)≈x 2/0.050 当Ka 很小 (c-x ≈c)c(H +)≈C Ka ⋅(Ka 很小 c/Ka>500时 酸的解离可忽略不计,可以直接利用公式)c(H +)≈05.01095.28⨯⨯-=3.85×10-5 mol.dm -3解离度=3.85×10-5/0.050=0.077%11. NH 3·H 2O = NH 4+(aq) + OH -(aq) 已知 K b =1.77×10-5(1)平衡浓度 0.20-x x x (x<<0.2)c(OH -)=20.01077.15⨯⨯-=1.88×10-3 mol.dm -3 pH=14-pOH=14+lg1.88×10-3=11.3 氨的解离度=1.88×10-3/0.2=0.94%NH 3·H 2O = NH 4+(aq) + OH -(aq) 已知 Kb=1.77×10-5(2)平衡浓度 0.20-y 0.20+y y (y<<0.2)c(OH -)=y=1.77×10-5 pH=14-pOH=14+lg1.77×10-5=9.25氨的解离度=1.77×10-5/0.2=0.009%(3)比较(1) (2)计算结果可知,由于同离子效应使平衡左移,解离度大大降低.12.磷酸K a1、K a2和K a3分别为7.52×10-3(250C) 6.25×10-8(250C) 2..2×10-13(180C) 由于K a1>>K a2>>K a3 所以溶液中的H +主要来自第一步解离.设磷酸三步解离出的H +浓度分别是x y z 则x>>y>>z平衡时溶液中各离子浓度 H 3PO 4= H + + H 2PO 4-其中x+y+z ≈x 0.10-x x+y+z x-yx-y ≈x H 2PO 4-= H + + HPO 42-y-z ≈y x-y x+y+z y-zHPO 42-= H + + PO 43- y-z x+y+z zK a1=x 2/(0.10-x) K a2=xy/x=y K a3=xz/y代入相应数据解得 c(H +)=x=2.7×10-2 mol.dm -3 pH=1.6c(HPO 42-)=y=K a2=6.25×10-8 mol.dm -3c(PO 43-)=z=K a3K a2/ c(H +)=5.1×10-19 mol.dm -313. pH 由小到大的顺序为 （3） （1） （5） （6） （2） （4）原因是 强酸 弱酸 弱酸 弱酸+弱碱 弱碱 弱碱Ka(1)>Ka(5) Kb(2)<Kb(4)c(H +)= 2c C K a C K b 1410-14 .某一元弱酸HA 与KOH 发生反应 HA+KOH=KA+H 2O稀释后所得溶液是弱酸HA(c=0.1×(50-20)/100=0.03 mol.dm -3)与其共轭碱A -(c=0.1×20/100=0.03 mol.dm -3)所组成的缓冲溶液,直接利用缓冲溶液pH 计算公式)()(lg碱酸c c pKa pH -= pk a =5.25+lg(0.03/0.02)=5.42 Ka=10-5.42=3.80×10-615. (1)加入10.00 cm 3HCl 后 所得溶液为浓度相等的NH 4+—NH 3pH=pKa=14-pKb=9.25(2)当加入20.00 cm 3HCl 后，所得溶液为c （NH 4+）=0.0500mol.dm -3的弱酸溶液6514103.505.0]1077.110[)(---+⨯=⨯⨯==KaC H C pH=-lg(5.3×10-6)= 5.27（3）当加入30.00 cm 3HCl 后 过量HCl 的浓度为c=O.I ×1/5=0.02 弱酸解离出的H +忽略 pH=-lg(0.02)= 1.7016.利用缓冲溶液pH 计算公式)()(lg )()(lg 碱酸碱酸c c pKa c c pKa pH eq eq -≈-= （1）93.330.010.0lg 45.3=-≈pH （2）0.41)40/4.030.0(1)40/4.010.0(lg 45.3=÷+÷--≈pH （3）3.015.345.3)()(lg =-=-=pH pKa c c eq eq 碱酸 0.210)()(3.0==-F c HF c eq eq 17.设需加入Vcm 36.0 mol ·dm -3HAc利用缓冲溶液pH 计算公式 )()(lg碱酸c c pKa pH -≈ 250/1250.1250/0.6lg 75.40.5⨯⨯-≈V V=10-0。
水化学——水污染 PPT
以HAc-NaAc系统为例，
100℃时，饱和蒸气压为101.325kPa。
(2) 蒸气压下降
往溶剂(如水)中加入一种难挥发的溶质，使它溶 解而生成溶液时，溶剂的蒸气压力便下降。同一温 度下，纯溶剂蒸气压力与溶液蒸气压力之差叫做溶 液蒸气压下降。
（3）拉乌尔定律（Raoult’s law） 在一定温度下稀溶液的蒸汽压等于纯溶剂的蒸
但是，稀溶液定律所表达的依数性与溶液浓度的 定量关系不适用于浓溶液和电解质溶液。
因为在浓溶液中，溶质微粒之间的相互影响以及 溶质微粒与溶剂分子之间的相互影响大大加强。这 些复杂的因素使其对稀溶液定律的定量关系产生了 偏差。
在电解质溶液中，由于电解质的解离，溶液中溶 质粒子数增加，其凝固点下降数值比相同浓度(m)的 非电解质溶液的凝固点下降数值要大。
例题5 向1.0L浓度为0.10mol.L-1的HAc溶液中 加入0.10mol的NaAc(s)，溶液的pH变化多少？ （已知Ka＝1.8×10-5） 解： 1.0L 0.10mol.L-1的HAc溶液的pH
c(H+) K ac1.8 1 50 0.1 0 1.3 1 3 30
p H(1)=2.87 加入0.10molNaAc(s)后，设H+浓度为x
HAc + H2O = H3O+ + Ac-
平衡浓度 0.10-x x 0.10+x
Ka(HA )cce
q(H)ce q(Ac) ceq(HA ) c
1.81 05x(0.10 x) 0.10 x
∵ x很小，0.10+x≈0.10，0.10-x≈0.10 ∴ x＝1.8×10-5
大学化学-第3章 水化学与水污染
★ 化合物显示的酸性源自失去质子的能力，可以预期
酸的强弱与H—B键的强弱有关，H—B键越强 ，相
应的酸越弱。
HI
HBr
HCl
HF
键长/pm
160.9 > 141.4 > 127.4 > 91.7
键的解离能/ kJ·mol-1 297 < 368 < 431 < 569
K
θ a
1011 > 109 > 107 > 3.5×10-3
H9O4+。普遍的看法是, 水溶液中水合氢离子的形式随条
件变化而不同。
116o
H
110pm
O
H
100o-120o
H
110pm O
H 116o 105o
OH2 250pm
H
H
259pm
H2O
259pm
H2O
.
水溶液中H+以何种形式存在？
Solution
H++ H 2O→H3O+, DH q= -761.5 kJ.mol-1
团的化合物 ： ExOy＋ H2O
EOH
酸性氧化物 若E是高电负性的非金属原子, 它会将
O—H键的键电子吸向自己, 减弱O—H键的强度并导致
E—O—H基团按酸的方式电离。若有强碱存在, 产物为
该元素的氧阴离子和H2O。
E—O—H + OH–
( E—O)– + H2O
这类氧化物叫酸性氧化物(acidic oxide)或酸酐 (acid anhydride) 。
283 291
积(Ion product of water), 符号 295
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思考题
在相同温度下，0.01mol.kg-1的蔗糖溶液和0.001 mol.kg1 的葡萄糖溶液中，哪一种溶液的蒸气压高？
2.溶液的沸点和凝固点
沸点： 当液体的蒸气压等于外界压力时，液体就会沸
腾，此温度称为该液体的沸点，以符号Tbp表示。
思考题 放在衣柜中的樟脑球随时间的推移，会逐渐变小以至消
失。你知道是什么原因吗?
思考题 1 中学中已学了摩尔浓度，为何还要引进
质量摩尔浓度?
2 试分析糖水稀溶液的冷却凝固过程？
应用
海水不易结冰 冬天马路上撒盐水 汽车水箱中加乙二醇
3渗 透 压
自然现象 为什么医院给病人作静脉点滴用的葡萄糖溶液的质量分数
是5%? 人们在游泳池中游泳时，睁开眼睛很快就会感到疼痛；而
在海水中游泳却没有不适之感？ 等等，均与渗透压有关。 半透膜：
蒸气压的形成过程
一杯水放在密闭的容器中，一方面水面上 能量较大的分子会克服水分子间的引力而 逸出，成为水蒸气分子；另一方面水蒸气 分子相互碰撞，凝聚成为液体水。
一定T下，液体的蒸发速率是恒定的，蒸 发刚开始时，蒸气分子不多，
V凝聚<<V蒸发，随着蒸发的进行，蒸气分 子浓度￪， V凝聚￪ ，
一定时间后，当V凝聚=V蒸发，液体和它的 蒸气分子处于平衡状态，此时蒸气分子所 具有的压力称为该温度下的液体的饱和蒸 气压。
说明
(1)Δp上下是否一样大？
(2)冰的斜率大？ (3)273.16K? (4)在喜玛拉雅山顶上烧开水，开水温度只有80℃?
(5) 为什么溶液的Tfp也与冰相线比较？
(6) 如加入易挥发的溶质，则凝固点是升还是降？ (7)如加入易挥发的溶质，则沸点是升还是降？ (8) 定性：溶液越浓，沸点上升越多，凝固点下降越多。
③总结规律
在一定温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压下降 (Δp ) 与溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。 这一定律是Raoult于1887年从实验中发现的，故又称 为拉乌尔(Raoult)定律。其数学表达式为： Δp = xB p(A) 式中， xB为溶质B的摩尔分数, p(A)是纯溶剂的蒸气压 。 摩尔分数： 物质B的物质的量与混合物(溶液)总的物质的量之比称 为B的摩尔分数，用符号 表示，它是无量纲的。
= 248k 答：此溶液的渗透压为248kPa。 可见：浓度为0.100 mol.dm-3的溶液压，会发生什么现象?
答案 反而会使溶液中的溶剂向纯溶剂方向流动→反渗透
反渗透的用途？ 在工业上利用反渗透原理可进行海水淡化，工业污水
第三章 水化学 水污染
3.1 溶液的通性
物质的溶解是一个物理化学过程，溶解作用的结果导致溶 质、溶剂性质发生变化，从而影响整个溶液的性质。
假设溶剂是相同的： 溶液的某些性质(颜色、导电性等)取决于溶质的本性； 而另一些性质(蒸气压、沸点、凝固点等)则与溶质本性无
关，仅与溶液的浓度有关。 下面就讨论这种性质
思考题 为什么上图中仅标出了溶液的浓度，没有标出溶液的 名称？
例： T=298.15K, p(H2O)=3167Pa 0.5mol.kg-1, p(蔗糖)=3136Pa 1.0mol.kg-1, p(蔗糖)=3108Pa 0.5mol.kg-1, p(葡萄糖)=？
3136Pa
说明：溶液蒸气压的下降与溶质本性无关，只与一定 量溶剂中的溶质的粒子数目(即物质的量)有关，这 种相关性称为依数性。
总 结(定量)
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。
其数学表达式为：
ΔTbp = kbp m ΔTfp = kfp m m ：质量摩尔浓度 定义：1000g溶剂中所含溶质的物质的量。 m = n溶质 / 1000g溶剂，单位为 mol/kg。 kbp、 kfp分别为溶剂的摩尔沸点上升常数和摩尔凝固点下降 常数。它与溶剂的本性有关，不同的溶剂数值不同，与 溶质的本性无关。
只允许溶剂分子通过，而不允许溶质分子通过的膜称 为半透膜。例如，细胞膜、动物的膀胱等。半透膜具有 的特性原因，至今说法不一。 渗透： 溶剂分子通过半透膜进入另一侧溶液的扩散过程称渗透
渗透压的形成
概念：纯水通过半透膜扩散到溶液中，使溶液的液面 升高。为使液面不升高，须在液面上加一压力 → 渗 透压，用符号π 表示。
规律： 难挥发的非电解质稀溶液的渗透压与溶液的浓 度及热力学温度成正比。
其数学表达式为： π = nRT/V = cRT
式中，c为溶质的浓度(mol/m3)； T为热力学温度(K)； R为气体常数； n为溶质的物质的量(mol)； V为溶液 体积(m3)。 特别注意： c的单位是mol/m3
例题
试求298K时浓度为0.100 mol.dm-3溶液的渗透压 解： 根据 π = nRT/V = cRT 得 π = 0.100×103mol.m-3×8.314Pa.m3.mol-1. k-1×298K
3.1.1 非电解质溶液的通性
1.溶液的蒸气压 实例：
一段时间后
原因：蒸气压在起作用 p(H2O) > p(糖水)
（1）蒸气压（通常指的是饱和蒸气压）
蒸发： 液体表面能量足够大的分子克服
分子间引力而逸出到气相中的过程 称为蒸发或气化。 凝聚：蒸气分子因热运动而撞击液面 时，受到液体分子引力作用而重新 进入液体相的过程称为凝聚。
思考题
液体的蒸气压与哪些因素有关?
（2）蒸气压下降
①实验：当在溶剂中加入一种难挥发的溶质后，发现 溶液的蒸气压便下降。
换句话说，在同一温度下，溶解有难挥发溶质的溶液， 其蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压。
注意：所谓溶液的蒸气压就是溶剂的蒸气压和溶质的 蒸气压。
②分析原因
溶液的浓度越高，溶液的蒸气压下降越多
固相蒸气压： 固体表面的分子也会蒸发，在密闭容器中，固体与其蒸
气之间平衡时所具有的蒸气压力称为固相蒸气压。 凝固点： 物质的液相蒸气压和固相蒸气压相等时的温度称为该物
质的凝固点，以符号Tfp表示。
水溶液的沸点和凝固点(溶质是难、非、稀)
液体的蒸气压随温度的升高而增大， 固体的蒸气压随温度的升高也增大。 结论：溶液的沸点上升，凝固点下降。