普通化学(第六版)第三章课件水溶液化学.ppt

1、首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页1第第3章章 水溶液化学水溶液化学首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页23.1 溶液的通性3.2 酸碱解离平衡3.3 难溶电解质的多相离子平衡3.4 水的净化与废水处理选读材料：水污染及其危害首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页33.1 溶液的通性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与溶液中溶质的本性有关：溶液的颜色、比重、酸碱性和导电性等；2）与溶液中溶质的独立质点数有关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。l难挥发的非电解质稀溶液难挥发的非电解质

2、稀溶液有一定的共同性共同性和规律性规律性。该类性质称为稀溶液的通性通性，或称为依数性依数性。l包括：稀溶液蒸气压的下降稀溶液蒸气压的下降、沸点上升沸点上升、凝固点下降凝固点下降和稀溶液的渗透压。稀溶液的渗透压。（与纯溶剂比较）。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页4组成的标度组成的标度 溶剂A+溶质B1.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-1mB=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。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页52.摩尔分数(或物质的量分数)以溶液中的总物质的量除任何一物质的量，即为该物质的摩尔

3、分数，没有单位。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，则总nnnnnxBBABB注意：无论有若干种物质，摩尔分数之和总是等于注意：无论有若干种物质，摩尔分数之和总是等于1。总nnnnnxABAAA1BA xx首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页63.1.1 非电解质溶液的非电解质溶液的通性通性1 蒸气压下降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饱和蒸气压，简称蒸气压蒸气压。一般地，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 Pap(H2O,l,373K)=101

4、.325kPa首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页7溶液中溶剂的蒸气压下降溶液中溶剂的蒸气压下降 法国物理学家拉乌尔据实验得出以下定量关系：在一定温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压下降p与溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。即：p=pAxB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 式中，k为只与溶剂性质有关的常数。BABAAAABAABABABABA)(mkwnMpMwnpnnpnnnpxpp为什么？首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页8蒸气压下降的应用蒸气压下降的应用干燥剂工作原理干燥剂工作原理CaCl2、NaOH、P

5、2O5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。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页92 2 溶液的沸点上升溶液的沸点上升沸点沸点：液体蒸气压达到101.325kPa(1atm)时的温度。沸腾温度沸腾温度：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。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=Tbp Tb=kbpm kbp称为溶剂的摩尔沸点上升常数，单位为Kkgmol-1

6、。pT溶剂溶液101.325kPaTbpTb pAB强电解质强电解质AB弱电解质弱电解质非电解质非电解质首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页203.1.3 表面活性剂溶液和膜化学表面活性剂溶液和膜化学两相接触面称界面界面，与气相的接触面又称表面表面。表面分子受力不均，导致表面分子总是尽力向物质内部挤压，有自动收缩表面积的倾向，从而产生表面张力表面张力。如如p85，图，图3-4能够显著降低溶液表面张力的物质能够显著降低溶液表面张力的物质叫表面活性剂。叫表面活性剂。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页21表面活性剂表面活性剂凡能显著降低两相之间表面张力的物质称表面活性剂。表面活性剂

7、的结构特点表面活性剂的结构特点：表面活性剂具有两类性质完全不同的基团：亲水基团和亲油基团（疏水基团）。水相油相 双亲分子结构表面活性剂在两相界面作定向排列。使得两相之间的表面张力大大降低。图3.5 表面活性剂在两相界面的排列首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页221 表面活性剂分类表面活性剂分类表面活性剂通常也按亲水基团的化学结构来分类，亲水基团是离子结构的称为离子型离子型，亲水基团是共价结构的称为非离子型非离子型。离子型表面活性剂又可分为阳离子型阳离子型(亲水基团是阳离子)、阴离子型阴离子型(亲水基团是阴离子)和两性型两性型(亲水基团既有阳离子又有阴离子)表面活性剂。显然阳离子型和阴

8、离子型的表面活性剂不能混用，否则可能会发生沉淀而失去活性作用。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页232 表面活性剂举例表面活性剂举例阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂R-OSO3Na硫酸酯盐R-SO3Na磺酸盐RCOONa羧酸盐R-OPO3Na2磷酸酯盐两性表面活性剂两性表面活性剂R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3|R-N+-CH2COO-甜菜碱型|CH3阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂ArCH2N(CH3)3Br 季胺盐类非离子型非离子型 R-O-(CH2-CH2-O-)n H 聚氧乙烯醚类 首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页243 表面活性剂的应用表面活性剂

9、的应用 洗涤作用洗涤作用 洗涤剂是一种使用面很广的表面活性剂。肥皂是最普通的一种。肥皂是包含17个碳原子的硬脂酸钠盐。当洗涤剂用来洗涤衣服或织物当洗涤剂用来洗涤衣服或织物上的油污时，由于亲油基与油上的油污时，由于亲油基与油脂类分子之间有较强的相互作脂类分子之间有较强的相互作用力而进入油污中。另一端的用力而进入油污中。另一端的亲水基与水分子之间存在较强亲水基与水分子之间存在较强的作用力而溶于水，这样通过的作用力而溶于水，这样通过洗涤剂分子使水分子包围了油洗涤剂分子使水分子包围了油污，降低了油污与织物之间的污，降低了油污与织物之间的表面表面(界面界面)张力，再经搓洗，张力，再经搓洗，振动便可除去织

10、物上的油污。振动便可除去织物上的油污。织物污渍洗涤剂污渍亲水基疏水基图3.6 洗涤剂的去污作用首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页25乳化作用乳化作用 乳化作用乳化作用两种互不相溶的液体，若将其中一种均匀地分散成极细的液滴于另一液体中，便形成乳状液。加入表面活性物质使形成稳定的乳状液的作用叫做乳化作用。若水为分散介质而油为分散相，即油分散在水中，称为水包油型乳状液，以符号O/W表示。例如，牛奶就是奶油分散在水中形成的O/W型乳状液。（a）O/W 型乳状液首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页26若水分散在油中，则称为油包水型乳状液，以符号W/O表示。例如，新开采出来的含水原油就是

11、细小水珠分散在石油中形成的W/O型乳状液。（b）W/O型乳状液首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页27乳化作用的应用乳化作用的应用 切削油切削油：机械工业在高速切削时用乳化油作为冷却剂，具有导热性能好，润滑效果高且不沾工具等特点。乳化燃油乳化燃油内燃机应用含10%水的乳化燃油，燃烧效果不降低但能节省燃料。农用杀虫剂农用杀虫剂农业上用的杀虫剂一般都配制成O/W型乳状液,便于喷雾，可使少量农药均匀地分散在大面积的农作物上。同时由于表面活性剂对虫体的润湿和渗透作用也提高了杀虫效果。其他其他人体对油脂的消化作用就是因为胆汁(胆酸盐)可以使油形成Ow型乳状液面而加速消化。首首 页页末末 页页下一

12、页下一页上一页上一页28乳化作用的破坏乳化作用的破坏如：在工业生产中也会遇到一些有害的乳状液。例如含水原油不仅可以促使石油设备腐蚀，而且不利于石油的蒸馏。因此必须设法破坏这种乳状液。有些时候人们需要消除乳化现象？为要破坏有害的乳状液，可加入破乳剂为要破坏有害的乳状液，可加入破乳剂。破乳剂也是一种表面活性物质，其特点是有高的表面活性，但弱的成膜能力。能强烈地吸附于油水界面上，以取代原来在乳状液中形成保护膜的乳化剂，而生成一种新膜。这种新膜的强度低，较易被破坏。异戊醇、辛醇、乙醚等是优良的破乳剂。此外，还可用升高温度、加入电解质以及高速离心等方法来破乳。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页

13、29发泡作用发泡作用 起泡作用起泡作用泡沫是不溶性气体分散于液体或熔融固体中所形成的分散系统。如肥皂泡沫(气体分散在液体中)、泡沫塑料、泡沫玻璃(气体分散在固体中)等。机械搅拌液态水，这时进入水中的空气被水膜包围形成了气泡，但这些气泡不稳定。若对溶解了表面活性剂的水溶液进行搅拌使其产生气泡，就可以形成坚固的液膜，使泡沫能保持较长时间稳定地存在。这种能稳定泡沫作用的表面活性剂叫做起泡剂。常见的起泡剂有肥皂、十二烷基苯磺酸钠等。空气图3.7 气泡的形成示意图首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页30发泡作用的应用发泡作用的应用 灭火剂灭火剂起泡剂常用于制造灭火器，由于大量的泡沫覆盖燃烧物的表

14、面，使其与空气中的氧气隔绝，这样便可达到灭火的效果。泡沫选矿泡沫选矿起泡剂也用于泡沫浮选法以提高矿石的品位。将矿石粉碎成粉末，加水、起泡剂，搅拌并吹人空气使产生气泡，用捕集剂使矿物变成憎水性。矿物由于疏水性而粘附气泡浮起，这样便可分离收集有效成分。其它其它啤酒、汽水、洗发和护发用品等都需用起泡剂，使产生大量的泡沫。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页31消泡消泡作用作用在另外一些情况下，则必须消除泡沫，例如，洗涤、蒸馏、萃取等过程中，大量的泡沫会带来不利。必须适当抑制发泡，往往加入一些短碳链(如C5C8)的醇或醚，它们能将泡沫中的起泡剂分子替代出来；又由于碳链短，不能在气泡外围形成牢固

15、的保护膜，从而降低气泡的强度而消除泡沫。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页324 膜化学膜化学膜是二维结构的伸展体，是两亲分子组成的有序排列的集合体。它的基本功能是从物质群中有选择地透过或输送特定的物质(分子、离子、电子和光子等)。膜是一种重要的基础功能材料，它具有分离分离功能功能、生物功能生物功能和能量转换功能能量转换功能等。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页33分离膜分离膜具有分离功能的膜称为分离膜，是一种能有效分离提取所需物质的功能膜。根据分离膜中微孔的大小及其疏密性的不同，通常可以将膜分为致密膜、多孔膜和纤维质膜。致密膜中聚合物的填充方式是分子状，孔径为01.5nm

16、，适用于反渗透，渗析，电渗析等操作使用。多孔膜孔径5nm1m，孔的大小与胶体粒子的大小一般，适用于超过滤，膜过滤等操作使用；纤维质膜孔径2m以上，用于对更大分散质的过滤操作。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页34分离膜的应用分离膜的应用膜应用气体透过膜富氧制取，富集氦 离子交换膜海水谈化，硬水软化，电解隔膜 反渗透膜 海水淡化，盐水脱盐，超纯水制备超滤膜 胶体分离，废液处理，溶液浓缩透析膜人工肾等人工器官 释放控制膜缓释性药剂 表3.2 常见分离膜及其应用首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页35能量转化功能膜能量转化功能膜能量转化功能膜是当今重要的研究课题之一。将光能转化为化

17、学能的重要应用之一是光解水，产生氢和氧。将光能转化为电能关键工作是制造出性能稳定的有机薄膜太阳能电池。大面积利用太阳能一定需要大面积利用太阳能一定需要用膜的形式。用膜的形式。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页36LB膜膜v LB膜简介膜简介LB膜是由美国科学家兰缪尔(I.Langmuir)和勃洛杰脱(K.B.Blodgett)建立的一种在固体表面上沉积的多层单分子膜。可在组成上、次序上作任意安排，其层数与厚度皆可以在分子水平上控制。v LB膜的应用膜的应用 在生物膜的功能模拟研究中，以叶绿素、维生索、磷脂和胆固醇等物质形成的LB膜，可用以研究生物膜中的电子传递、能量传递、生物膜电现象

18、、物质跨膜输运过程等。利用LB膜可制成仿生薄膜，作为仿生传感器。光色互变的LB膜可作为光记忆材料。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页373.23.2 酸碱解离平衡酸碱解离平衡 水溶液中的单相离子平衡一般分为酸、碱的解离平衡及配离子的解离平衡两类。根据解离度的大小，将电解质分为强电解质和弱电解质两类。强电解质在水中全部解离，而弱电解质在水溶液中只有部分解离，大部分仍以分子形式存在。弱电解质在水溶液中存在解离平衡。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页383.2.13.2.1 酸碱的概念酸碱的概念 按先后次序，酸碱理论主要有以下几种：v 酸碱电离理论（阿氏水离子论酸碱电离理论（阿氏

19、水离子论 ArrheniusArrhenius）在水溶液中解离时所生成的正离子全部是H+的化合物是酸酸；所生成的负离子全部是OH的化合物是碱碱。酸碱中和反应的实质是H+OH=H2O。酸碱电离理论的缺陷：酸碱电离理论的缺陷：把酸、碱的定义局限于以水为溶剂的系统。无法解释NH3、Na2CO3均不含OH，也具有碱性。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页39酸碱质子理论酸碱质子理论 （重点）（重点）凡能给出质子给出质子的物质都是酸酸；凡能结合质子结合质子的物质都是碱碱。(Bronsted and Lowry)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：

20、酸酸 质子质子 +碱碱 (质子给予体）质子给予体）(质子接受体）质子接受体）如在水溶液中 HCl(aq）H+(aq)+Cl-(aq)HAc(aq)H+(aq)+Ac(aq)NH4+(aq)H+(aq)+NH3(aq)HCO3-(aq)H+(aq)+CO32-(aq)Al(H2O)63+H+(aq)+Al(H2O)5(OH-)2+酸 质子 +碱首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页40共轭酸碱概念共轭酸碱概念酸与对应的碱的这种相互依存、相互转化的关系称为酸碱共轭关系。酸失去一个质子一个质子后形成的碱被称为该酸的共轭碱；共轭碱；碱结合该质子后形成的酸被称为该碱的共轭酸。共轭酸。共轭酸与它的共

21、轭碱一起称为共轭酸碱对。共轭酸碱对。例如:共轭酸碱对 HAc+H2O H3O+Ac-(电离)HAc/Ac-,H3O+/H2OH3O+NH3 H2O+NH4 (中和)NH4/NH3,H3O+/H2OH2O+CN-OH-+HCN (水解)HCN/CN-,H2O/OH-H2O+CO3 HCO3 +OH(水解)HCO 3/CO3,H2O/OH-2-+2-首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页41酸碱质子理论扩大了酸碱的范围，它比电离理论更广泛，其酸碱的定义只以H+为判据，与溶剂无关，可以解释NH3、Na2CO3以及NH4Cl等的酸碱性。两性物质:H2O,HCO3-(所有酸式酸根)首首 页页末末

22、页页下一页下一页上一页上一页42酸碱电子理论酸碱电子理论凡能接受电子对的物质是酸，凡能给出电子对的物质是碱,也称为路易斯酸碱理论。Lewis H+?OH=H2O 酸+碱=酸碱加合物(1)H3BO3 H+H2BO3?(错误)H3BO3 +H2O B(OH)4+H+（硼酸是路易斯酸）(2)Cu2+4NH3 Cu(NH3)42+深兰色(3)酸 碱 加合物酸碱电子理论摆脱了酸必须含有H的限制，包括的范围更广。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页433.2.23.2.2 酸和碱的解离平衡酸和碱的解离平衡除少数强酸、强碱外，大多数酸和碱溶液都存在解离平衡，其平衡常数称为解离常数解离常数Ka或Kb，

23、其值可由热力学数据求算，也可由实验测定。（见附表4、5）同类型弱酸(碱)的相对强弱可由解离常数值的大小得出，如HF(3.5310-4)和HAc(1.7610-5)均为一元弱酸，但HF的酸性比HAc强。HF,H2SO3,HNO2,H3PO4 一般称为中强酸。v 一元弱酸和一元弱碱一元弱酸和一元弱碱HAc(aq)=H+(aq)+Ac(aq)ccccccK/)HAc(/)Ac(/)H()HAc(a首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页44一元弱酸和一元弱酸和一元弱碱的电离一元弱碱的电离设一元弱酸HA的浓度为c,解离度为 HA=H+A-起始浓度c00平衡浓度 c(1-)caca222)1()1(

24、)(caacccKacKaa/cKcaca)H(因此同理，对于一元弱碱：cKcb)OH(溶液的酸度(H+离子浓度)常用pH值表示，pH=lgc(H+/c ),溶液的碱度(OH离子浓度)可用pOH表示。Ka/c10-41-a=1首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页45例题例题附例附例3.1 已知HAc的Ka=1.7610-5，计算3.0%米醋(含HAc浓度为0.50 moldm-3)的pH值。解解：设米醋溶液中H+的平衡浓度为x moldm-3,则HAc(aq)=H+(aq)+Ac-(aq)平衡浓度/moldm-3 0.50 xxxKa=1.7610-5Ka/c10-4 0.50 x 0

25、.5 52a1076.15.0)(xK351097.25.01076.1x-33-3dmmol1097.2dmmol)H(xcpH=lg c(H+)/c =lg(2.9710-3)=3 0.47 =2.53首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页46例题例题例例3.23.2 计算0.100 moldm-3 NH4Cl溶液中H+浓度及其pH值。解解：NH4Cl(aq)=NH4+(aq)+Cl(aq)NH4+(aq)+H2O(l)=NH3(aq)+H3O+(aq)Ka=5.6510-10)dm(mol1052.71.01065.5)H(-3610acKcpH=lg c(H+)=lg(7.521

26、0-6)=5.12 首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页473 多元弱酸和多元弱碱多元弱酸和多元弱碱多元弱酸(碱)的解离是分级进行的，每一级解离都有一个解离常数,以磷酸为例：343421,1052.7)POH()POH()H(cccKa(aq)POH(aq)H(aq)POH4243一级解离：8412412,a1025.6)POH()POH()H(cccK(aq)HPO(aq)H(aq)POH2442二级解离：1324343,102.2)HPO()PO()H(cccKa(aq)PO(aq)H(aq)HPO3424三级解离：首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页48说明说明式中，Ka

27、,3 K a,2 K a,1，每级解离常数差36个数量级。因此，H+浓度的计算以一级解离为主。计算H+浓度时，当Ka,2/K a,1103时，可忽略二、三级解离平衡。比较多元弱酸的酸性强弱时，只需比较它们一级解离常数值即可。思考思考：根据反应式 H2S(aq)=2H+(aq)+S2，H+浓度是S2 离子浓度的两倍，此结论是否正确？是错误的，是错误的，H2S(aq)以一级电离为主，因此，因此H2S溶液中溶液中c(H+)c(HS)。-首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页49例题例题所以所以：当当Ka,1Ka,2时，二价酸根的浓度等于时，二价酸根的浓度等于Ka,2。附例附例3.33.3 已知

28、H2CO3的Ka,1=4.3010-7，K a,2=5.6110-11。计算0.0200 moldm-3 H2CO3溶液中H+和 的浓度及pH值。-23CO解解：Ka,2Na2CO3NaCNNaAc KaKb=KwH3PO4 HAc (HAc+NaAc)NaAc Na2CO3 Ks，设c(OH)=xc(Cr3+)c(OH)3=0.010 x3 6.310-31，得 x 4.010-10 moldm-32)7.710-5x3 6.310-31,解得 x 2.010-9 moldm-3pOH=lg c(OH)Ks，例如在AgCl饱和液中加入NaCl时，由于Cl离子的大量存在，使AgCl的溶解度下降

29、。AgCl(s)=Ag+ClNaCl =Na+Clc(Cl)上升，使得Qc Ks(AgCl)，此时c(Ag+)下降即AgCl的溶解度下降。思考:AgCl(s)在0.01mol.dm-3下列溶液中的溶解度比水大的有 ()(1)KCN (2)AgNO3 (3)NH3 (4)NaCl首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页73附例附例3.8：计算BaSO4在0.100 moldm-3 Na2SO4溶液中的溶解度，并与其在水中的溶解度比较。Ks(BaSO4)=1.0810-10解：解：设s moldm-3为BaSO4在0.1 moldm-3 Na2SO4溶液中的溶解度BaSO4(s)=Ba2+SO

30、42-平衡浓度/moldm-3 s s+0.1Ks=s(s+0.1)0.1s=1.0810-10解得：s=1.0810-9BaSO4在纯水中的溶解度为somoldm-3so=1.0410-5溶解度降低了约104(一万)倍。sK首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页74同离子效应的应用同离子效应的应用 工业上生产工业上生产Al2O3 的过程的过程Al3+OH Al(OH)3 Al2O3 加入适当过量的沉淀剂Ca(OH)2，可以使溶液中Al3+沉淀完全。思考：过量沉淀剂改为NaOH行吗？铅用作阳极材料铅用作阳极材料又如，在硫酸或硫酸盐介质中进行电镀或其他电化学处理时，常可以用廉价的铅电极取代

31、昂贵的铂电极用作阳极材料。就是由于存在大量的硫酸根离子，因同离子效应使得铅电极表面的硫酸铅极难溶解。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页754 沉淀的转化沉淀的转化一种沉淀向另一种更难溶的沉淀转化的过程称为沉淀的转化沉淀的转化，如：PbCl2+2I=PbI2+2Cl 白黄Ks(PbCl2)=1.610-5 Ks(PbI2)=1.3910-8沉淀转化应用：沉淀转化应用：锅炉中的锅垢的主要成分为CaSO4(Ks=7.1010-5),由于 CaSO4不溶于酸，难以除去。若用Na2CO3溶液处理，可转化为更难溶但质地疏松、易溶于酸的物质CaCO3(K s=4.9610-9)，从而可以容易地用醋

32、酸等弱酸清除。实际中不用醋酸，用盐酸。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页76沉淀的转化的应用沉淀的转化的应用废水处理废水处理含Hg2+废水可以用硫化物进行处理，但若用易溶硫化物如Na2S等进行处理时，处理后的水中存在大量的硫离子，造成新的污染。利用沉淀转化的方法，如用FeS处理含Hg2+废水，则可以解决这个问题。FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(aq),K=7.9 1033因过量的FeS不溶于水，可以过滤除去。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页773.4 水的净化与废水处理水的净化与废水处理一级处理：物理处理法一级处理：物理处理法二级处理：生物处理法二

33、级处理：生物处理法（微生物代谢）（微生物代谢）三级处理：三级处理：化学反应法、离子交换化学反应法、离子交换法、反法、反 渗透法、臭氧氧渗透法、臭氧氧化法、活性炭化法、活性炭 吸附法、吸附法、氯化法氯化法水是一种宝贵的自然资源，是人类生活、动植物生长和工农业水是一种宝贵的自然资源，是人类生活、动植物生长和工农业生产不可缺少的物质。生产不可缺少的物质。P103，表，表3.8 我国生活饮用水标准我国生活饮用水标准 首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页78废水常用处理方法废水常用处理方法 1.混凝法混凝法 常用混凝剂：铝盐、铁盐常用混凝剂：铝盐、铁盐 中和胶体杂质的电荷中和胶体杂质的电荷 黏结

34、胶体杂质微粒黏结胶体杂质微粒 吸附胶体杂质吸附胶体杂质 助凝剂：细黏土、膨润土助凝剂：细黏土、膨润土 影响因素影响因素:pH:pH、温度、搅拌强度温度、搅拌强度2.2.化学法化学法 （1 1）沉淀反应）沉淀反应 FeS(s)+Hg2+(aq)=HgS(s)+Fe2+(aq)常用沉淀剂：常用沉淀剂：Na2CO3、CaO、Na2S 首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页79（2）氧化还原法）氧化还原法 Cr2O72-+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2O加加NaOH，调节调节pH为6-8，生成Cr(OH)3沉淀沉淀 常用氧化剂常用氧化剂:O2(空气空气)、Cl2、H2O2、O3

35、常用还原剂：常用还原剂：FeSO4、Fe粉、粉、SO2、Na2SO33.3.离子交换法离子交换法 阳离子交换树脂阳离子交换树脂 R-SO3H+M+=R-SO3 M+H+阴离子交换树脂阴离子交换树脂 R-N(CH3)OH+R-N(CH3)X+OH+首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页804.电渗析法和反渗透法电渗析法和反渗透法反渗透是一种利用高分子膜进行物质分离的过程，可以从水中反渗透是一种利用高分子膜进行物质分离的过程，可以从水中除去除去90%90%以上的溶解盐类及以上的溶解盐类及99%99%以上的胶体、微生物、有机物等以上的胶体、微生物、有机物等首首 页页末末 页页下一页下一页上一页

36、上一页81中国的水资源危机中国的水资源危机*基本国情：基本国情：水总量不小，2.8万亿m3(2.8Tm3),居世界第6。人均太小，2200m3，相当于世均1/5，美国1/6，加拿大1/60，名列世界109位，是世界13个贫水国之一。危机的五个表现：危机的五个表现：1.旱灾是对中国农业打击最大的自然灾害。2.城市供水不足。3.水污染日趋严重。4.地下水严重超采。5.水资源浪费严重,二次水利用率太低。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页82本章小结本章小结v 非电解质稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降以及渗透压等与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。v 酸碱质子理论认为凡能

37、给出质子的物质都是酸；凡能结合质子的物质都是碱。并提出了共轭酸碱的概念：共轭酸=共轭碱+H+，K a K b=K wccKaa/v 稀释定律：v 一元酸碱溶液pH的近似计算：或ccKca)H(ccKcb)OH(v 多元弱酸(碱)的解离是分级进行的，每一级解离都有一个解离常数。一般情况下Ka1Ka2Ka3，以一级解离为主。因此以处理一元酸碱溶液的方法来计算其pH值。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页83v 同离子效应在弱酸的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，使得弱酸或弱碱的解离度大大下降的现象，称为同离子效应。v 缓冲溶液弱酸及其共轭碱或弱碱及其共轭酸所组成的溶

38、液对外加的酸和碱具有缓冲能力。当溶液的pH值在pKa附近时，具有最强的缓冲能力。eqeqaeq(H)(pplgaccKccHKceqeq共轭酸）(共轭碱)共轭酸）(共轭碱)首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页84续续v 多相离子平衡：难溶电解质在水溶液中，存在固体和溶液中离子之间的的多相离子平衡。当溶液中浓度商大于溶度积常数时生成难溶盐，反之难溶盐溶解。因加入含有共同离子的强电解质，而使难溶电解质溶解度降低的现象也叫同离子效应。一种难溶的电解质可以转化为更难溶的电解质。利用酸碱反应，配位反应，氧化还原反应可以使沉淀溶解。v 表面活性剂分子中同时存在亲水基团和亲油基团，它能起到降低表面张力的作用。由于加入表面活性物质而形成稳定的乳状液的作用叫做乳化作用。v 水是宝贵的自然资源。了解水的净化和废水处理一些工艺。v 膜是一种重要的功能性材料，可用于分离、生物模拟、能量转化等目的。首首 页页末末 页页下一页下一页上一页上一页85本章学习要求本章学习要求v 了解溶液的通性。v 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值的计算；v 掌握沉淀与溶解平衡、溶度积规则及其有关计算；v 了解表面活性剂的结构和应用；认识膜化学领域的基本功能。v 了解水处理工艺方法。