大学化学第3章 水化学与水污染
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
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)
水化学与水污染PPT课件
适用范围：难挥发、非电解质、稀溶液
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2 溶液的沸点上升、 凝固点下降
(1)液体的沸点： 液-气平衡时的温度，如：
H2O（l）
H2O（g）
100℃时,p（H2O,l）=P(外）=101325Pa
(2)液体的凝固点（冰点）：
固-液平衡时的温度，如:
H2O
H2O（l）
（S）
0℃时，p（H2O,l)=610.6Pa=p(H2O，s)
▲ 该定义不涉及发生质子转移的环境，故而在气 相和任何溶剂中均通用.
▲ 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- ，
压Π 。
范特霍夫公式：
Π=cBRT 或 ΠV=nBRT
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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
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渗透
反渗透
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4 依数定律（稀溶液定律）
难挥发、非电解质、稀溶液的蒸汽压下 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 质的粒子数成正比。
（2）优缺点： Arrhenius电离理论简单，是
第一个电解质溶液理论，对溶Fra bibliotek 理论的发展具有重要作用；
缺点是把酸碱的概念局限于水 溶液系统内，难于解释非水系统 进行的反应。例如，
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
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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
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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
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7
1
100℃纯水
K 5.43 10 T K
w
w
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20
水的离子积
水化学与水污染
如HAc的水溶液中，
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酸碱质子理论
酸：凡能给出质子的物质； 碱：凡能结合质子的物质。
水溶液中 HCl(aq） HAc(aq) NH4+(aq) HCO3-(aq) Al(H2O)63+ H+(aq) +Cl-(aq) H+(aq) +Acˉ(aq) H+(aq) +NH3(aq) H+(aq) + CO32-(aq) H+(aq)+ Al(H2O)5(OH-)2+
图3.3 溶液渗透压示意图
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活度和活度因子
强电解质溶液由于静电引力限制了离子的活 动，而不能百分之百发挥应有的效应，引入活度 的概念。所谓活度就是将溶液中离子的浓度乘上 校正因子——活度因子。
a＝ c
a：活度 c ：溶液浓度 ：活度因子
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3.2.1 酸碱的概念
nA nA xA nA nB n总
nB nB xB nA nB 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。
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拉乌尔定律：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。即：
酸
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质子 +
碱
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酸、碱可以是分子，也可以是离子。酸给出
质子后可以再结合质子，因此酸给出质子后
就变为碱：
普通化学第三章补充习题及答案
第3章 水化学与水污染重点内容概要 1. 溶液的通性难挥发非电解质的稀溶液的蒸汽压下降，沸点上升——ΔT bp = k bp m 凝固点下降——ΔT fp = k fp m 渗透压cRT =∏难挥发电解质溶液也具有蒸汽压下降、沸点上升，凝固点下降和渗透压等现象，由于电解这些稀溶液的依数性与浓度关系有一定偏差（引入i 值） 2. 酸碱的近代概念，酸碱的解离平衡和缓冲溶液的概念（1）酸碱质子理论人为：凡能给出质子的物质都是酸；凡能与质子结合的物质都是碱。
酸碱共轭关系：共轭酸⇔质子+ 共轭碱 w b a K K K =•（2）一元酸碱的解离平衡αα-=12c K a 2ααc K a≈很小时 c K a ≈α c K Hc a ⋅=+)( αα-=12c K b 2ααc K b≈很小时 cK b ≈α c K OHc b ⋅=-)(由于解离度与c 成反比，与)(b a K 或成正比，所以c/Ka 越大，解离度越小。
当c/Ka>500时，可采用近似计算。
注意：上述计算公式只适用于水溶液中只有弱酸或弱碱的计算。
若溶液中又添加了影响解离平衡的离子（如H + 、弱酸根离子则要考虑同离子效应，根据平衡具体分析计算。
不要随便套公式。
（3）多元酸碱的解离平衡 分级解离 1a K 2a K +H浓度近似按一级解离计算注意：解离度和解离平衡常数都可以反应弱酸、碱的强弱， 但 a K b K 与浓度无关，α与浓度有关。
（4）同离子效应与缓冲溶液同离子效应——实质是平衡移动问题，导致弱酸、碱的解离度减低缓冲溶液——由弱的共轭酸及其共轭碱或弱的共轭碱及其共轭酸组成；具有外加少量酸、碱或稀释时，pH 基本不变的性质。
缓冲溶液的pH 计算：共轭碱）共轭酸）((lg eqeq a c c pK pH -= 共轭碱）共轭酸）((lg00c c pK a -≈缓冲溶液的缓冲能力：c(共轭酸)=c(共轭碱),能力大。
c(共轭酸)、c(共轭碱)大时,能力大c(共轭酸)大时对碱缓冲大，c(共轭碱)大时对酸缓冲大。
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
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《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
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《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。
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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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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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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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
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Δp = p＊ - p
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3.1.1 非电解质溶液的通性
1. 蒸气压下降
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分均可选用相同的标准态，使用相同的经验定律， 这种体系称为混合物，也可分为气态混合物、液态 混合物和固态混合物。
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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，如溶液的蒸气压、凝固 点、沸点和渗透压等。
Tbp Tb
T
图3.1 沸点上升示意图
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3. 溶液的凝固点降低
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
△Tfp = Tfp－Tf = kfp m
本章主要讨论液态的非电解质溶液。
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4Байду номын сангаас
引言
溶剂（solvent）和溶质（solute） 如果组成溶液的物质有不同的状态，通常将液态
物质称为溶剂，气态或固态物质称为溶质。 如果都是液态，则把含量多的一种称为溶剂，含
量少的称为溶质。
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5
引言
混合物（mixture） 多组分均匀体系中，溶剂和溶质不加区分，各组
nB nA
pA
nB wA
( pA
M
A
)
nB wA
k mB
MA
式中，k为只与溶剂性质有关的常数。
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溶液中溶剂的蒸气压下降
注意： 1. 该定律只适用于稀溶液，只能计算溶剂的蒸
汽压 2.若溶剂分子有缔合现象,其摩尔质量仍用其 气态分子的摩尔质量.
3.该定律适用于不挥发的非电解质溶液
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） 。
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3.1 溶液的通性
组成的标度 —— 溶剂A + 溶质B
在液态的非电解质溶液中，溶质B的浓度表示 法主要有如下四种：
1.物质的量分数 2.质量摩尔浓度 3.物质的量浓度 4.质量分数
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3.1 溶液的通性
1.物质的量分数 xB (mole fraction)
xB def
nB n(总）
溶质B的物质的量与溶液中总的物质的量之比称 为溶质B的物质的量分数，又称为摩尔分数，单位 为1。
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溶质B的质量与溶液总质量之比称为溶质B的质 量分数，单位为1。
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12
3.1.1 非电解质溶液的通性
1. 蒸气压下降
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？
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：
/MB
干燥剂工作原理
CaCl2、NaOH、P2O5等易潮解的固态物质，常用作干燥 剂。因其易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。
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2. 溶液的沸点上升
沸点：液体蒸气压达到101.325kPa(1atm)时的温度。
第3章 水化学与水污染
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1
本章学习要求
❖ 了解溶液的通性。
❖ 明确酸碱的近代概念，酸碱的解离平衡和缓冲 溶液的概念，掌握有关pH的计算;了解配离子的 解离平衡及其移动； ❖ 掌握沉淀与溶解平衡、溶度积规则及其有关计 算； ❖ 了解胶体的聚沉、保护及表面活性剂的结构和 应用；
❖ 了解水体的主要污染物的来源及其危害。
3.物质的量浓度cB（molarity）
cB def
nB V
溶质B的物质的量与溶液体积V的比值称为溶 质B的物质的量浓度，或称为溶质B的浓度，单位 是 mol m3，但常用单位是 mol dm。3
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3.1 溶液的通性
4.质量分数wB（mass fraction）
wB
mB m(总)
4.理想液态混合物：任一组分在全部浓度范围 内都服从拉乌尔定律。
即（A + B）: pA pA* xA 1 xA 0
pB pB* xB 0 xA 1
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蒸气压下降的应用
测定溶质分子的相对摩尔质量
设质量为WB的溶质溶于质量为WA的溶剂中，则有：
p
pA
WA
WB /MA
/MB WB
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。
△Tbp = Tbp – Tb = kbp•m
p
101.325kPa
溶剂 溶液
Kbp: 溶剂的摩尔沸点上升常数， 单位为K·kg·mol-1。
p<101.325kPa
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