工程化学电子教案课件.ppt

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1、工程化学电子教案生物工程系化学教研室童志平2019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。学习要点：（1）初步掌握稀溶液的通性及其应用。（2）掌握酸碱平衡、缓冲溶液的概念，能进行溶液pH值的计算。（3）掌握配离子的解离平衡及其移动规则。（4）掌握溶度积规则及其应用、有关计算。（5）能进行有关水污

2、染控制的简单计算。（6）了解水资源的可持续利用。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

3、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

4、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。4.溶液的渗透压⑴半透膜只允许溶剂水透过而不允许水中的溶质透过的薄膜，称为半透膜。⑵渗

5、透溶剂水透过半透膜扩散到溶液中使溶液稀释的现象，称为渗透。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

6、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)+例3.1计算0.100mol·dm-3氨水溶液中的H＋(aq)浓度及其pH值。设0.100mol·dm-3氨水溶液中的OH－（aq）浓度为xmol·dm-3解：NH3(aq)＋H2O(l)NH4(aq)＋OH－(aq)+平衡浓度/mol·dm-30.100－xxxNH3(aq)＋H2O(l)NH4(aq)＋OH-(aq)+因x很小

7、，故0.100－x0.100，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.同离子效应与缓冲溶液(1)同离子效应在弱酸溶液中加入该分子酸的共轭碱，或在弱碱的溶液中加入该分子碱的共轭酸而使这些弱酸或弱碱的解离度降低的现象叫做同离子效应。(2)缓冲溶液及其pH的计算(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

8、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.