工程化学电子教案3课件

工程化学电子教案2005年9月第三章溶液与离子平衡

内容提要

本章将把前面所讨论的化学反应的一般规律应用于溶液中的离子互换反应。着重讨论稀溶液的通性、水溶液中的酸-碱平衡、配离子的解离平衡、难溶液电解质的多相离子平衡，以及这些平衡关系在水污染控制等方面的应用。并为建立水资源的可持续利用观念奠定一定的基础。

4.1稀溶液的通性

本章只讨论溶液中溶有难挥发的溶质的情况。当水中溶有少量不挥发的溶质后，形成的溶液常称为稀溶液。大量实验结果表明：稀溶液的蒸气压、沸点、凝固点以及渗透压只与溶质的数（即溶液浓度）有关，又称为依数性。1.溶液的蒸气压下降当纯溶剂（水）中溶有难挥发的溶质后，溶液的部分表面被溶剂化的溶质分子所占据，使单位时间内从溶液表面蒸发出的溶剂分子数比从纯溶剂中蒸发出的分子数少，平衡时，溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。2.溶液的沸点上升

在一定的温度下，若液体蒸气压力等于外界压力，液体就会沸腾，此时的温度称为该液体的沸点。当溶液的蒸气压下降后，要达到相同的蒸气压力，只有在更高的溶液温度下才能做到,即稀溶液的沸点Tbp比纯溶剂的沸点高。

3.溶液的凝固点下降

物质的凝固点是它的固态蒸气压等于液态蒸气压时所对应的温度。由于稀溶液的蒸气压下降，在273.15K时，水溶液的蒸气压必然低于冰的蒸气压力，冰与溶液不能共存，即溶液在273.15K时不能结冰。然而冰的蒸气压随温度降低的速度较快，而水的蒸气压随温度降低的速度较慢，这样必然在比273.15K更低的某温度Tfp下冰的蒸气压等于水的蒸气压，所对应的温度Tfp即为溶液的凝固点。

溶液的凝固点降低的应用：①冬季在汽车、坦克等的水箱中加入乙二醇、酒精、甘油等防止水冻结；在水泥砂浆中加入NaCl或CaCl2，防止冬季砂浆冻结。②盐和冰的混合物可以作冷冻剂（冰的表面有少量水，当盐与冰混合时，盐溶解在这些水里成为溶液。此时，由于所生成的溶液中水的蒸气压力低于冰的蒸气压力，冰就融化，冰融化时要吸收热量，从而使周围物质的温度降低。例如，采用NaCl和冰的混合物，温度可降到251K；用CaCl2和冰的混合物，可以降低到218K。⑶渗透压渗透压是刚好可以阻止渗透过程进行所需的最小外加压力。⑷应用

一般植物细胞汁的渗透压可达2000kPa，所以水分可从植物的根部运送到数十米高的顶端。人体血液平均的渗透压为780kPa，注射或静脉输液时，应使用渗透压与人体内的渗透压基本相等的溶液，即等渗溶液。

4.2水溶液中的酸碱平衡

1.酸碱概念

①酸碱电离理论②酸碱质子理论

能够提供质子的分子或离子都是酸，能够提供质子的分子或离子都是酸。

③酸碱电子理论

凡是可以接受电子对的物质称为酸，凡是可以给出电子对的物质称为碱。2.弱电解质的解离平衡①一元弱酸、弱碱的解离平衡HAc(aq)＋H2O(l)H3O＋(aq)＋Ac－(aq)HAc(aq)H＋(aq)＋Ac－(aq)NH3(aq)＋H2O(l)NH4(aq)＋OH－(aq)+因x很小，故0.100－x0.100，故上式可简化为：

即

c(OH-)=1.34×10-3(mol·dm-3)X=1.34×10-3(mol·dm-3)②多元弱酸的解离平衡H2CO3(aq)H+(aq)+HCO3(aq)-(3)缓冲溶液的应用、选择与配制

在选择缓冲溶液时，首先应注意所选的缓冲溶液不能与反应物、生成物发生作用，同时缓冲溶液的pH值应在要求的范围内。

pH值范围组成酸的pKa

酸性组分碱性组分2.8～4.6甲酸（HCOOH）氢氧化钠（NaOH）3.753.4～5.1苯乙酸(C6H5CH2COOH）苯乙酸钠（C6H5CH2COONa）4.313.7～5.6醋酸（Hac）醋酸钠（NaAc）4.754.1～5.9邻苯二甲酸氢钾（KOOCC6H4COOH）氢氧化钠（NaOH）5.415.9～8.0磷酸二氢钠(NaH2PO4）磷酸氢二钠（Na2HPO4）7.217.8～10.0硼酸（H3BO3）氢氧化钠（NaOH）9.148.3～10.2氯化铵（NH4Cl）氨（NH3）9.259.6～11.0碳酸氢钠（NaHCO3）碳酸钠（Na2CO3）10.25表3.1常用缓冲溶液及其pH范围2.配离子的解离平衡4.4难溶电解质的多相离子平衡

1.溶度积的概念对于AmBn型难溶电解质，溶度积常数表达式为：3.溶度积规则及其应用(1)溶度积规则

①

时，有沉淀析出。

②时，宏观上表现为沉淀既不溶解也不析出。

③时，沉淀溶解。(2)分步沉淀和共同沉淀例3.3在含有相同浓度(0.1mol·dm-3)的Cl-和I-的溶液中滴加AgNO3溶液，可能生成AgCl和AgI沉淀，这两种沉淀的顺序如