1、第3章 水化学,由于许多重要的化学反应及平衡存在于水溶液中，水溶液中的化学反应及平衡具有一些特殊的规律。,第3章 水化学,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知识点本章小结作业,Exit,知识点,溶液的通性酸碱在水溶液中的解离平衡难溶电解质的解离平衡,3.1 溶液的通性,3.1.1 非电解质溶液的通性3.1.2 电解质溶液的通性,3.1.1 非电解质溶液的通性,依数性定律溶液的蒸气压下降溶液的沸点上升和凝固点下降渗透压,依数性定律,由难挥发的非电解质所形成的稀溶液的性质（溶液的蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和溶液渗透压）与一定量溶剂所溶解溶质的数量
2、（物质的量）成正比，而与溶质的本性无关。,液体蒸发与蒸气凝聚速率和时间关系,蒸气压与蒸气压下降,蒸气压：当凝聚和蒸发达到平衡时，蒸气所具有的压力叫做该温度下的饱和蒸气压。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的蒸气压下降。,蒸气压下降的解释,纯溶剂与溶液的蒸气压,沸点与凝固点,溶液的沸点上升和凝固点下降,DTbp = kbpm(3.2)DTfp = kfpm(3.3),摩尔沸点上升常数和凝固点下降常数,表3.2 一些溶剂的摩尔沸点上升常数和凝固点下降常数,溶液沸点上升和凝固点下降的解释,渗透现象,图3.2 显示渗透现象的简单装置,渗透压,PV = nRT(3.4),反渗透,海水淡
3、化工厂,3.1.2 电解质溶液的通性,电解质溶液，或者浓度较大的溶液也与非电解质稀溶液一样具有溶液蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压等性质。稀溶液定律所表达的这些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。,3.1.2 电解质溶液的通性,表3.3 几种电解质质量摩尔浓度为0.100molkg-1时在水溶液中的i值,3.1.2 电解质溶液的通性,同浓度溶液，其沸点高低、渗透压大小顺序 A2B或AB2型强电解质溶液 AB型强电解质溶液 弱电解质溶液 非电解质溶液同浓度溶液，其蒸气压、凝固点大小顺序 A2B或AB2型强电解质溶液 AB型强电解质溶液 弱电解质溶液 非电解质溶液,3.2
4、 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 配离子的解离平衡,3.2.1 酸和碱在水溶液中的解离平衡,酸碱的概念酸碱的离子平衡和pH的计算缓冲溶液和pH的控制,例3.1例3.2,例3.3,电离理论(1887年),解离时生成的正离子全部都是H+的化合物叫酸;所生成的负离子全部是OH-的化合物叫做碱。,酸碱质子理论(1923年),凡能给出质子的物质（分子或离子）都是酸;凡能与质子结合的物质都是碱。HAc(aq) = Ac-(aq) + H+(aq)NH4+(aq) = NH3(aq) + H+(aq)H2PO4-(aq) = HPO42-(aq) + H+(aq),
5、酸碱的共轭关系,酸 质子碱,HAc(aq) = Ac-(aq) + H+(aq)NH4+(aq) = NH3(aq) + H+(aq)H2PO4-(aq) = HPO42-(aq) + H+(aq),酸碱电子理论,凡接受电子对的物质称为酸；给出电子对的物质称为碱。,一元酸,HAc(aq) = H+(aq) + Ac-(aq),多元酸,一级解离H2S(aq) = H+(aq) + HS-(aq),二级解离HS-(aq) = H+(aq) + S2-(aq),碱,NH3(aq)+H2O(l)=NH4+(aq)+OH-(aq),水的离子积,水的离子积(Kw)：22时Kw=ceq(H+) ceq(OH
6、-)=1.010-14,共轭酸碱解离常数的关系KaKb =Kw,例3.1 计算0.100moldm-3 HAc溶液中的H+(aq)浓度及其pH值。,解：查表得Ka=1.7610-5方法I：HAc(aq)=H+(aq) + Ac-(aq)平衡时浓度 0.100-x x x,由于Ka很小，所以0.100-x0.100x2/0.1001.7610-5x1.3310-3,即ceq(H+)1.3310-3 moldm-3,方法II：,pH-lg(1.3310-3) = 2.88,例3.2已知H2S的Ka1=9.110-8, Ka2=1.110-12。计算在0.10moldm-3 H2S溶液中H+(aq)
7、的浓度和pH值。,解： H2S(aq) = H+(aq) + HS-(aq),pH-lg(9.510-5)=4.0,同离子效应和缓冲溶液,同离子效应：在弱酸溶液中加入该酸的共轭碱，或在弱碱溶液中加入该碱的共轭酸时，可使这些弱酸或弱碱的解离度降低。缓冲溶液：对酸和碱具有缓冲作用或缓冲能力的溶液叫做缓冲溶液。共轭酸 H+ + 共轭碱,缓冲溶液平衡计算,共轭酸 H+ + 共轭碱,缓冲溶液的选择,例3.3 计算含有0.100moldm-3 HAc与0.100moldm-3 NaAc的缓冲溶液的水合H+浓度、pH值和HAc的解离度。,解：HAc(aq)=H+(aq) + Ac-(aq) 设H+浓度为x，
8、根据式（3.16）：,ceq(HAc)=c(HAc)-xc(HAc)= 0.100moldm-3ceq(Ac-)=c(Ac-)+xc(Ac-)= 0.100moldm-3ceq(H+)1.7610-5=1.7610-5 moldm-3,HAc的解离度,3.2.2 配离子的解离平衡,配离子的解离平衡配离子解离平衡的移动,配离子的解离平衡,Ag(NH3)2+Ag+ + 2NH3,配离子解离平衡的移动,Cu(NH3)42+ + 4H+(aq) = Cu2+(aq) + 4NH4+(aq) 深蓝色浅蓝色HgCl42- + 4I- = HgI42- + 4Cl- Ki(HgCl42-) = 8.5510
9、-16 Ki(HgI42-) = 1.4810-30,3.3 难溶电解质的多相离子平衡,3.3.1 多相离子平衡和溶度积3.3.2 溶度积规则及其应用,3.3.1 多相离子平衡和溶度积,多相离子平衡溶度积常数,例3.4,多相离子平衡,多相离子平衡：在一定条件下，当溶解与结晶的速率相等时，便建立了固体和溶液中离子之间的动态平衡，这叫做多相离子平衡。,AgCl(s) Ag+(aq) Cl-(aq) KKs(AgCl)ceq(Ag+)ceq(Cl-),溶度积常数,溶度积常数：难溶电解质的饱和溶液中，当温度一定时，其离子浓度的乘积为一常数，这个平衡常数Ks叫做溶度积常数，简称溶度积。,AnBm(s)
10、nAm+(aq) + mBn-(aq)Ks(AnBm)=ceq(Am+)n ceq(Bn-)m(3.19),例3.4 在25时，氯化银的溶度积为1.7710-10,铬酸银的溶度积为1.1210-12，试求氯化银和铬酸银的溶解度(以moldm-3表示)。,解：(1)设AgCl的溶解度为s1，AgCl(s)=Ag+(aq)+Cl-(aq)平衡时 s1 s1 Ks=ceq(Ag+) ceq(Cl-)=s1 s1=s12,(2)设Ag2CrO4的溶解度为s2，Ag2CrO4(s)=2Ag+(aq)+CrO42-(aq)平衡时2s2 s2Ks=ceq(Ag+)2 ceq(CrO42-)=(2s2)2 s
11、2=4s23,3.3.2 溶度积规则及其应用,溶度积规则沉淀的转化沉淀的溶解,例3.5,溶度积规则,溶度积规则：根据溶度积可以判断沉淀的生成和溶解，这叫做溶度积规则。,AnBm(s) nAm+(aq) + mBn-(aq),Q=c(Am+)nc(Bn-)m Ks有沉淀析出Q=c(Am+)nc(Bn-)m = Ks饱和溶液Q=c(Am+)nc(Bn-)m Ks有沉淀析出Q=c(Am+)nc(Bn-)m = Ks饱和溶液Q=c(Am+)nc(Bn-)m Ks不饱和溶液 无沉淀析出 或可使沉淀溶解,作 业,p156: 1, 2, 3p157: 4, 5, 6, 8p158: 12, 15, 17, 19, 21,
