浙江大学普通化学(第六版)第三章课件-水溶液化学.ppt

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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）与与溶溶液液中中溶溶质质的的本本性性有有关关：

溶液的颜色、比重、酸碱性和导电性等；2）与与溶溶液液中中溶溶质质的的独独立立质质点点数数有有关关：

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：

稀稀溶溶液液蒸蒸气气压压的的下下降降、沸沸点点上上升升、凝凝固固点点下下降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/wAnB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。

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）=3167Pap（H2O,l,373K）=101.325kPa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。

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、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。

首首页页末末页页下一页下一页上一页上一页922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=TbpTb=kbpmkbp称为溶剂的摩尔沸点上升常数，单位为Kkgmol-1。

pT溶剂溶液101.325kPaTbpTbpAB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-）nH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，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vLB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。

vLB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