工程化学基础第三章3-1课件.ppt

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1、第三章第三章 水化学与水污染水化学与水污染主要内容：1.了解溶液的通性（蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降及渗透压）；2.明确酸碱的近代概念、酸碱的解离平衡和缓冲溶液的概念，能进行同离子效应及溶液pH的有关计算，了解配离子的解离平衡及其移动；3.初步掌握溶度积和溶解度的基本计算，了解溶度积规则及其应用；4.了解胶体的聚沉、保护及表面活性剂的结构和应用；5.了解水体的主要污染物的来源及其危害。3.1 溶液的通性溶液的通性溶液是环境、生活、化学研究、化工生产中重要的介质。溶液的类型：固体溶液 (固溶体合金、玻璃)液体溶液 (l-g,l-l,l-s分散)气体溶液 (分压定律)物质的分散状态与溶液物质的

2、分散状态与溶液（1nm=10-9 m）分散状态粒径/nm例 如特 征相系粗100泥水、牛奶不透明、不稳定不穿过滤纸多胶体1-100溶胶、水玻璃(纳米材料)微浑浊 半透明 或不浑浊 透明,有Tyndal现象多溶液0.101硫酸、盐水不沉降、稳定,穿过滤纸单溶液含溶质的量溶液含溶质的量(浓度浓度)表示方法：表示方法：溶质溶质B的量浓度的量浓度M溶质B的质量摩尔浓度m溶质B的摩尔分数/量分数x溶质B的量浓度M3.1.3 非电解质溶液的通性非电解质溶液的通性 根据实验结果得知：由难挥发的非电解质所形成的稀溶液的性质（溶液的饱和蒸气压下降 、沸点升高、凝固点下降 和有渗透压）与一定量溶剂中所溶解溶液的数

3、量（物质的量）成正比，而与溶质的本性无关，故称为依数性，又称为稀溶液定律或依数性定律。1.溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降液体水挥发 在密闭容器中,在纯溶剂的单位表面上，单位时间里，有 N0 个分子蒸发到上方空间中。随着上方空间里溶剂分子个数的增加，密度的增加，分子凝聚，回到液相的机会增加.当密度达到一定数值时，凝聚的分子的个数也达到 N0 个。这时上方空间的蒸气密度不再改变，保持恒定。此时，蒸气的压强也不再改变，称为该温度下的饱和蒸汽压，用 P0 表示。（1)纯溶剂的饱和蒸气压纯溶剂的饱和蒸气压纯溶剂的饱和蒸气压纯溶剂的饱和蒸气压 (P(P0 0)达到平衡.当蒸气压小于 P0 时，平衡右移，

4、继续气化；若蒸气压大于 P0 时,平衡左移，气体液化。譬如，改变上方的空间体积，即可使平衡发生移动。（2)溶液的蒸气压溶液的蒸气压溶液pp*当溶液中溶有难挥发的溶质时,则有部分溶液表面被这种溶质分子所占据,于是,在溶液中,单位表面在单位时间内蒸发的溶剂分子的数目 N 要小于 N0。凝聚分子的个数当然与蒸气密度有关.当凝聚的分子数目达到 N,实现平衡时,蒸气压已不会改变.这时,平衡状态下的饱和蒸气压为:P P0,对溶液来讲,蒸气压大于 P而 液化；蒸气压小于P而气化。纯水p*溶液温度T冰冰蒸气压下降p遵守拉乌尔定律:即 溶液的溶液的 p与溶质的量分数与溶质的量分数x成正比成正比2.溶液的沸点上升

5、和凝固点下降溶液的沸点上升和凝固点下降沸点沸点:液体的饱和蒸气压达到给定外界压力时的温度Tb凝固点凝固点:s、l、g三相共存的温度Tf比冰的饱和蒸气压(O)p*/kPa101.325TOTfTbTbTfBDCA溶液的蒸气压下降，引起：溶液的沸点上升和凝固点下降在原沸点Tb时，p在A点 101325 Pa，只有升温至Tb时，蒸气压p才达到外压 冒泡/沸腾首先，析出的总是能量低的纯冰,如冰棍 对应OD线不变。但在原Tf时,溶液的蒸气压在C点，低,不能三相共存 只有在CD与OD相交的Tf才能共存.沸点升高公式沸点升高公式沸点升高公式沸点升高公式凝固点下降公式凝固点下降公式凝固点下降公式凝固点下降公式

6、kf 为 凝固点降低常数，H2O的kf=1.86kb 为沸点升高常数,不同的溶剂,kb 值不同.最常见的溶剂是H2O,其kb=0.512由热力学还可得到：例：已知20时,C6H6的饱和蒸气压为9999 Pa,向90 g该溶剂中加入1.0 g某种不挥发的有机溶质并溶解后,测得溶液的蒸气压为9479 Pa,计算溶质的相对分子质量解：解：由Raoult定律 代入已知数据得：3.渗透压渗透压渗透压渗透压渗透现象渗透现象渗透现象渗透现象l在 U 形管中，用半透膜将等体积的 H2O和糖水分开，放置一段l时间，会发生什么现象?一段时间后，糖水的液面升高；而H2Ol的液面降低。这种溶剂透过半透膜，进入溶液的现

7、象。l产生的原因产生的原因:在两侧静水压相同的前提下，由于半透膜两侧透过l的H2O分子的数目不等，在单位时间里，进入糖水的H2O分子l多些。渗透压公式渗透压公式渗透压公式渗透压公式渗透压渗透压渗透压渗透压渗透现象发生以后 1.H2O柱的高度降低，静压减小，使右行的H2O分子数目减少；2.糖水柱升高,使左行的H2O分子数目增加；3.糖水变稀，膜右侧的H2O分子的分数增加，亦使左行的H2O分子数目增加.当过程进行到一定程度时,右行和左行的H2O分子数目相等，这时达到平衡，即H2O柱不再下降；同时，糖水柱不再升高。液面高度差造成的静压，称为溶液的渗透压，用表示，单位为Pa。具有渗透是溶液的依数性质，

8、它产生的根本原因也是相变界面上可发生变化的分子个数不同引起的。经过长期研究，人们发现：1.温度相同时，和溶液的体积摩尔浓度成正比；2.浓度相同时，和温度 T 成正比。测得比例系数和气体常数 R 相同，则公式写成:V=nRT应用举例应用举例致冷剂致冷剂冰盐混合物可用来使实验室局部致冷,将NaCl和冰混合，可做成制冷剂，获得零下低温 混合物从外界吸热，冰部分融化 吸热水，冰水共存，应为零度，水将NaCl溶解，形成溶液，冰点低于零度，故冰将继续融化吸热变成水。理论上可达到低共熔点的温度-22C；用CaCl2 和冰的混合物,可以获得-55 C的低温；用CaCl2、冰和丙酮的混合物，可以致冷到-70 C以下。3.1.2电解质溶液的通性电解质溶液的通性电解质溶液，或者浓度较大的非电解质溶液也与非电解质稀溶液一样具有蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降及渗透压等性质。日常生活中随处可见这样的实例。如：