第3章水化学与水污染-2010-bian
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
化学与环境污染+第三章+预览版[1]
![化学与环境污染+第三章+预览版[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/87e647e26294dd88d0d26b3a.png)
主讲：关伟
2010年5月1日
化学院
目录
• 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节 • 第五节 水体富营养化 水体需氧物质污染 水体中有毒元素污染 水污染防治 人工湿地生态治理污水
化学院
引 言
• 地球表面积71％被水覆盖，但其中淡水储量只占2.5％。可供人直接
使用的数量不足地球上全部水的0.3％。所以保护珍贵的淡水资源是 至关重要的大事。
• 目前一般采用的指标是：
• • 1. 水体中氮含量超过0.2~0.3mg· -1 L 2. 磷含量大于0.01~0.02mg· -1 L
•
• •
3. 生化需氧量(BOD)大于10mg· -1 L
4. pH值为7~9的淡水中细菌总数超过10万个· -1 mL 5. 表征藻类数量的叶绿素a含量大于10μg· -1 L
化学院
• 3.我国水华污染现状 • 我国主要淡水湖都已呈现出富营养污染 现象，湖泊除了滇池以外，如太湖、巢 湖、洪泽湖、白洋淀、达密湖和南四湖 等富营养化也很严重。就连流动的河流， 如长江最大支流——汉江下游汉口江段 中也了出现“水华”。
化学院
第二节 水体需氧物质污染
化学院
一.水体需氧物质污染
化学院
三.水华
• 1.定义 • 所谓水华，是淡水水体中某些蓝藻类过度生长的现象。此时，水面形 成一层很厚的绿色藻层，能释放毒素，对鱼类有毒杀作用。破坏水产 资源，也影响水体美学与游乐。 • 2.形成 • 主要由于生活及工农业生产中含有大量氮、磷的废污水进入水体后， 蓝藻、绿藻、硅藻等藻类成为水体中的优势种群，大量繁殖后使水体 呈现蓝色或绿色的一种现象。 • 也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫引起的。
3-普通化学_刘长久_水化学与水污染81页PPT
0.5mol·kg -1尿素 100.24 -0.94 1.0012
蒸气压下降引起的直接后果之三
四、渗透压（osmotic pressure）
渗透
渗透压
渗透压
∏
渗透压∏∝c .T
∏=cRT=(n/V)RT ∏ V = nRT
∏: Pa ，T:K， V:m3， n/V是摩尔浓度， R = 8.314 Pa·m3·mol-1·K-1
Δ T f p K fm p 1 .8 0 . 6 5 2 0 .9 （5 ℃8 ）
即此种溶液的凝固 0.点 98℃为
物质 纯水
溶液的几种性质与水的比较 Tb / ℃ Tf / ℃ / (g·cm-3) 100.00 0.00 0.9982
0.5mol·kg -1糖水 100.27 -0.93 1.0687
反渗透：
溶液外压 P>∏时， 溶液中的溶 剂分子向纯 溶剂方向流 动，使纯溶 剂的体积增 加的过程。
等渗溶液
Example 4 测得人体血液的冰点降低值 Tfp= 0.56，已知kfp=1.86。求在体温 37℃ 时的渗透压. Solution
据 ： Δ T fp k fm p,
mΔTfp0.56 0.3(0mk o-g 1l) kfp 1.86
其蒸汽压大小顺序：糖水 > HAc > HCl > H2SO4 > CaCl2
其沸点大小顺序： 糖水 < HAc < HCl < H2SO4 < CaCl2 其凝固点大小顺序 糖水 > HAc > HCl > H2SO4 > CaCl2
∴两种溶液的蒸汽压下降均为：
Δp=2.33 kPa×0.00892=0.021 kPa
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)
第三章 水化学与水污染
[c(HA)/c ]
简化为
Ki
(HA)=
c(H+)·c(A-) c(HA)
Ki —— 标准解离常数
Ka 、Kb——分别表示弱酸、弱碱标准解
2020/3/20
离常数
29
解离常数
Ki 可表示弱电解质解离程度大小。
Ki 越小,弱电解质解离越困难，电解质越弱。 弱电解质：一般 Ki ≦10-4 中强电解质： Ki =10-2~10-3
就是凝固点下降溶液的
蒸汽压
总是低
所提高的温度
于溶剂
就是沸点上升 2020/3/20
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3 溶液的渗透压
半透膜：仅允许溶剂分子而不允许溶 质分子通过的薄膜。
渗透压：被半透膜隔开的溶液，溶剂会 通过膜而进入较浓的溶液一侧。浓溶液 变稀，液面上升，直至渗透平衡。
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浓溶液一侧由于 液面升高而增加 的压力即为渗透
]
=1.1×10-12
H2S溶液中的c(H+)主要决定于第一步解 离的H+，即 c(H+)≈ c(HS-)
多元弱酸的强弱主要取决于Ki(1)
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例 已知常温、常压下H2S的溶解度为
0.10mol·L-1，计算H2S饱和溶液中c(H+)、 c(S2-)和H2S的解离度。
Ki 与浓度无关，与温度有关。
由于温度对Ki 影响不大，一般可不考虑 其影响。
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30
3-3-2 解离度和稀释定律
解离度 解离度(α)＝ 解未离解部离分前弱弱电电解解质质浓浓度度×100%
解离度可表示弱电解质解离程度的大小 在温度、浓度相同条件下,
大学化学第3章 水化学与水污染
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15
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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3
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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9
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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10
3.1 溶液的通性
p(H2O, l , 298K)=3167 Pa p(H2O, l, 373K)=101.325kPa
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13
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。
15
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。
19
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
ch03(1-2)环境化学与水体污染物2010
悬浮物质
胶体物质
溶解物质
溶解物质
（1）主要离子 — 总含盐量（Total Dissolved Solid, TDS) 主要阳离子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+ 主要阴离子：Cl-、SO42-、HCO3-、CO32占水中溶解固体总量的95%～99％以上
海水：Cl- ＞ SO42- ＞ HCO3Na+ ＞ Mg2+ ＞ Ca2+ 河水：HCO3- ＞ SO42- ＞ ClCa2+ ＞ Na+ ＞ Mg2+ （2）微量元素(ng/mL级)
水安全 水管理
研究简史
历程： 20世纪70年代研究重金属；
水环境体系
20世纪80年代研究富营养化；
20世纪90年代研究持久性有 毒有机物(POPs)； 现在关注医药、内分泌干扰 素、护肤用品等。
研究特点：
(1) 体系复杂：离子、分子、胶体微粒等； (2) 界面现象突出：重金属、有机物附着在胶体微粒上，化学、 生物等变化也在界面发生。
黑色不溶物 腐殖质
NaOH (胡敏素或腐黑物) (Humin，Hu)
0.2 mol/L (Humic substances)
酱油色溶液
HCl酸化 乙醇或丙酮 萃取
棕色溶液
(棕腐酸)
Байду номын сангаас
黄棕色溶液
(富里酸或黄腐酸) (Fulvic acid, FA)
不溶物
(腐殖酸或胡敏酸) (Humic acid, HA)
+ 能量
生物生产率：C106H263O110N16P + 138O2
（4）有机物质
非腐殖质— 碳水化合物、脂肪、
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。
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
第三章水化学与水污染
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28
例题
附例 已知的 ×，计算米醋(含浓度为 ·)的值。
解：设米醋溶液中的平衡浓度为 ·, 则
() () ()
平衡浓度· –
×
∵＜ ∴–≈
Ka
(x)2 0.5
渗透压 → → → 蔗糖
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19
从部分电解质的·溶液的凝固点下降数值与理论值的比较可 以得到电解质溶液的偏差 值
电解质
实测Δ’
计算Δ
Δ’ Δ
可以看出，产生的偏差有以下规律： ()强电解质>强电解质>弱电解质>非电解质
思考：你还能举例说明电离理论的其他应用吗？
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20
其蒸气压下降，沸点上升和凝固点下降，以及溶液渗透压 的数值变化均比同浓度的非电解质大。
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17
电解质溶液的通性
阿仑尼乌斯根据电解质溶液不服从稀溶液定律的现象， 提出了电离理论。年他获得了诺贝尔化学奖。电离理 论认为电解质分子在水溶液中解离成离子，使得溶液 中的微粒数增大，故它们的蒸汽压、沸点、熔点的改 变和渗透压数值都比非电解质大。 解离度——溶液中已解离的电解质的分子数与电解 质总分子数之比。
nB wA
(pA MA)
nB wA
k mB
MA
式中，为只与溶剂性质有关的常数。
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8
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与溶质的本性无关。即：
溶剂的摩尔
Δp = pA·xB p = pAxA
分数
纯溶剂的 蒸气压
溶质的摩 尔分数
溶液的蒸气 压
用质量摩尔浓度m表示：
p
pA xB
pA
nB nA nB
pA
nB nA
只与溶剂性质 有关的常数
pA
nBห้องสมุดไป่ตู้wA / M
A
(
pA
M
A
)
nB wA
k mB
1. 蒸气压下降
拉乌尔定律适用范围：非电解质、非挥发性溶质、 稀溶液
2. 溶液的沸点上升
沸点：液体蒸气压达到外压(通常是101.325kPa)时的温度
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 = Tb – Tbp = kbp•m
溶剂的摩尔沸点上 升常数，单位为
K·kg·mol-1
p
101.325kPa
溶剂 溶液
p<101.325kPa
Tbp Tb
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。
包括：稀溶液蒸气压的下降、沸点上升、凝固点 下降和稀溶液的渗透压。（与纯溶剂比较）
一、非电解质溶液的通性
1. 蒸气压下降
在一定温度下，液体与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。
低熔合金的制备 ➢ 焊 锡 ： 33%Pb(mp. 327.5℃) 与 67%Sn (mp. 232℃) ，熔点为180℃，用于焊接时不会使焊件 过热； ➢ 伍德合金：组成为Bi：50%、Pb：25%、Sn： 12.5%、Cd：12.5%，熔点为70℃，用于自动灭 火设备和蒸汽锅炉保护。
5. 溶液的渗透压
渗透现象——溶剂通过半透膜进入溶液或溶剂从稀溶 液通过半透膜进入浓溶液的现象（单向扩散）。
渗透压——阻止渗透 进行所施加的最小外 压，用П表示
ΠV nRT 或 Π n RT cRT
V
溶液渗透压示意图
渗透压测定的应用
测定分子的相对分子质量
渗透压有较大数值，容易测定，因此可以准确测 定化合物的相对摩尔质量，特别对于大分子物质。
T
沸点上升示意图
3. 溶液的凝固点下降
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。
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。 p
溶剂
溶液的凝固点总是低于纯
溶液
溶剂的凝固点，之差为：
△Tfp = Tfp－Tf = kfp m
溶剂的摩尔凝固点 下降常数，单位为
6. 稀溶液的依数性
可见，难挥发非电解质稀溶液的性质(蒸气压下降， 沸点上升和凝固点下降，以及溶液渗透压)与一定 量溶剂中溶质分子的数目成正比,而与溶质本性无 关，是依数性。
对于浓溶液是否适用？
等渗溶液
人体血液渗透压约为780kPa，病人注射或输液时， 使用0.9%的NaCl溶液（0.16 mol·dm-3）或5%的葡 萄糖溶液(0.28mol·dm-3)，这两种溶液与红细胞和血 浆都是等渗溶液（即渗透压相等）。
反渗透
若外加在溶液上的压力大于渗透压，则会使溶液 中的溶剂向纯溶剂方向流动，使纯溶剂体积增加， 该过程叫反渗透。广泛用于海水淡化、工业废水 的处理及溶液的浓缩等，其关键在于耐高压半透 膜的制备。
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
nA n总
xA xB 1
注意：无论有多少种物质，摩尔分数之和总是等于1。
溶液的分类： 电解质溶液
非电解质溶液
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、 密度、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
当溶质的相对摩尔质量MB很大时，由于ΔTf太小， 准确性差， 因此只适用于MB较小的情况。 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。
4. 沸点和凝固点测定的应用
冷冻剂工作原理 食盐-冰 （30g NaCl + 100g H2O(s)） -22℃ CaCl2-冰（42.5g CaCl2 + 100g H2O(s)） -55℃
思考：蒸气压与温度有什么关系？
答：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, 373K)=101.325kPa
溶液的蒸气压呢？
1. 蒸气压下降
拉乌尔定律：一定温度下，难挥发非电解质稀溶
液的蒸气压下降Δp与溶质的摩尔分数成正比，而
K·kg·mol-1
溶剂的液-固平衡线
Tf Tfp
T
凝固点下降示意图
4. 沸点和凝固点测定的应用
➢ kfp, kbp只与溶剂种类有关（在一定压力下） ➢ 同种溶剂：kfp ＞kbp 测定分子的相对分子质量
以凝固点下降应用较多。因为kfp＞kbp，ΔTfp ＞ ΔTbp，实验误差较小；且凝固时有结晶析出，易于 观察。
例 如 ： 浓 度 为 0.00100mol·dm-3 的 某 高 分 子 物 质 （如蛋白质）的水溶液，其凝固点降低的数值为 ΔTfp = 0.00186K，因此用凝固点降低的方法测定 是十分困难的。若用渗透压法，则
= cRT =（0.00100×103×8.314×298.15）Pa
= 2.48×103 Pa 此数值可以很精确地测定。
第3 章
水化学与水污染 ---溶液化学
溶液的组成 —— 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
nB —溶质B的物质的量，单位为mol。 wA—溶剂的质量，单位为kg。
2. 体积摩尔浓度c：mol•dm-3
3. 摩尔分数(或物质的量分数)——任何一物质的量除以溶液中 的总物质的量，即为该物质的摩尔分数，是单位为1的量。
测定溶质分子的相对摩尔质量（分子量）
设WB的溶质溶于WA的溶剂中
p
pA
WA
WB /MA
/MB WB
/MB
干燥剂工作原理：CaCl2、NaOH、P4O10等。易 于吸收空气中的水分在其表面形成溶液，该溶液蒸
气压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。