第三章水溶液化學(xué)1第三章1目錄3.1溶液的依數(shù)性

3.2酸堿平衡

3.3緩沖溶液

3.4難溶強(qiáng)電解質(zhì)的溶解平衡

3.5影響難溶強(qiáng)電解質(zhì)溶解度的主要因素3.6離子的沉淀和分離3.7

膠體

3.8*水的凈化和廢水處理2目錄3.1溶液的依數(shù)性2溶液：一種物質(zhì)以分子、原子或離子狀態(tài)分散于另一種物質(zhì)中所構(gòu)成的均勻而又穩(wěn)定的體系。溶液是混合物，是各部分的化學(xué)組成和物理性質(zhì)皆相同的一個(gè)均相系統(tǒng)。(1)溶液的定義及分類(lèi)溶劑和溶質(zhì):如果組成溶液的物質(zhì)有不同的狀態(tài)，通常將液態(tài)物質(zhì)稱為溶劑，氣態(tài)或固態(tài)物質(zhì)稱為溶質(zhì)，如果都是液態(tài)，則含量多的一種稱為溶劑，含量少的一種為溶質(zhì)。混合物:多組分均勻體系中，溶質(zhì)和溶劑不加區(qū)分，各組分均可選相同的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，使用相同的經(jīng)驗(yàn)定律，這種體系稱為混合物。可分為氣態(tài)混合物、液態(tài)混合物和固態(tài)混合物。3.1溶液的依數(shù)性3溶液：一種物質(zhì)以分子、原子或離子狀態(tài)分散于另一種(1)溶液熱效應(yīng)：

NaOH+H2O,放熱;NH4NO3+H2O，吸熱體積變化：乙醇+水，V減小；苯+醋酸，V增加溶液液態(tài)溶液：食鹽水溶液；有機(jī)物溶液氣態(tài)溶液：氣態(tài)混合物都是氣態(tài)溶液固態(tài)溶液：Hg-Zn,Zn-Cu4熱效應(yīng)：NaOH+H2O,放熱;NH4NO3+H2O液態(tài)溶液類(lèi)型（根據(jù)溶質(zhì)與溶劑的狀態(tài)）

溶質(zhì)溶劑氣態(tài)物質(zhì)（NH3）+液態(tài)物質(zhì)（H2O）固態(tài)物質(zhì)（NaCI)+液態(tài)物質(zhì)（H2O）液態(tài)物質(zhì)（H2SO4）+液態(tài)物質(zhì)（H2O）液態(tài)溶液根據(jù)溶液中的溶質(zhì)的導(dǎo)電性又可分為電解質(zhì)溶液和非電解質(zhì)溶液。本章主要討論液態(tài)的非電解質(zhì)溶液。5液態(tài)溶液類(lèi)型（根據(jù)溶質(zhì)與溶劑的狀態(tài)）溶質(zhì)(2)溶解度

中學(xué)里介紹過(guò)把某溫度下100克水里某物質(zhì)溶解的最大克數(shù)叫溶解度。習(xí)慣上按溶解度大小，把溶液分為：

溶解度:一定溫度和壓力下溶質(zhì)在一定量溶劑中形成飽和溶液時(shí),被溶解的溶質(zhì)的量。

其實(shí)，從相平衡的角度理解溶解度更確切，即在一定溫度和壓力下，固液達(dá)到平衡時(shí)的狀態(tài).這時(shí)把飽和溶液里的物質(zhì)濃度稱為“溶解度”。按此把溶液分為：易溶>10可溶1-10微溶0.1-1難溶<0.1不飽和溶液飽和溶液過(guò)飽和溶液6(2)溶解度中學(xué)里介紹過(guò)把某溫度下100克水(3)溶解度原理

相似（溶質(zhì)與溶劑在結(jié)構(gòu)或極性上相似）者相溶。例：

液-液相溶甲醇、乙醇易溶于水固-液溶解I2難溶水，易溶CCl4

氣-液溶解高沸點(diǎn)氣體比低沸點(diǎn)氣體在同一溶劑中的溶解度大；具有與

氣體溶質(zhì)近似分子間力的溶劑是最佳溶劑。NH3比H2易溶于水。

即非極性物質(zhì)可以溶解在非極性溶劑中(例如碘溶于四氯化碳中)，極性物質(zhì)和離子型晶體易溶于極性溶劑(如水)中。主要表現(xiàn)在：a.溶質(zhì)分子于溶劑分子的結(jié)構(gòu)越相似，相互溶解越容易；b.溶質(zhì)分子的分子間作用力與溶劑分子間作用力越相似，

越易互溶。7(3)溶解度原理例：液-液相溶甲醇、乙醇易溶于水a(chǎn).溫度對(duì)不同物質(zhì)在水中的溶解度有不同的影響：1.溫度的升高有利于吸熱過(guò)程，例如圖中KNO3溶于水時(shí)是吸熱反應(yīng)；2.溫度升高不利于放熱過(guò)程,例如Ce2(SO4)3溶于水時(shí)是放熱反應(yīng)；3.NaCl在水中的溶解度受溫度的影響不大,基本上是一條不變的直線；4.硫酸鈉的溶解度曲線較為復(fù)雜。在305.4K以下的曲線是含10個(gè)結(jié)晶水的Na2SO4·10H2O的溶解度曲線，溶解度隨溫度的升高而增大。在305.4K以上的曲線則是無(wú)水Na2SO4的溶解度曲線，溶解度隨溫度的升高而降低。(4)溶解度的影響因素8a.溫度對(duì)不同物質(zhì)在水中的溶解度有不同的影響：(4)溶解b.壓力

壓力的變化對(duì)固體溶質(zhì)和液體溶質(zhì)的溶解度一般影響不大，但對(duì)氣體溶質(zhì)的溶解度卻有很大的影響。

氣體溶解度與氣體壓力的關(guān)系壓力/Pa373K時(shí)CO2的溶解度/mol·dm-3

壓力/Pa298K時(shí)N2的溶解度/mol·dm-3

80.1×105

0.38625.3×105

0.0155106.5×105

0.47750.7×105

0.0301120.0×105

0.544101.3×105

0.061160.1×105

0.707202.6×105

0.100200.1×105

0.8879b.壓力壓力/Pa373K時(shí)CO2的溶解度/mol·dm-

廣義的濃度定義是溶液中的溶質(zhì)相對(duì)于溶液或溶劑的相對(duì)量。

狹義的濃度定義是一定體積的溶液中溶質(zhì)的“物質(zhì)的量”。在歷史上由于不同的實(shí)踐需要形成了名目眾多的濃度表示方法，已經(jīng)學(xué)過(guò)的濃度表示方法有：

溶液濃度的幾種表示方法

類(lèi)型

符號(hào)單位物質(zhì)的量濃度(molarity)Mmol/L質(zhì)量摩爾濃度(molality)mmol/kg質(zhì)量分?jǐn)?shù)w無(wú)單位摩爾分?jǐn)?shù)x(B)無(wú)單位(5)溶液濃度的表示方法10

廣義的濃度定義是溶液中的溶質(zhì)相對(duì)于溶液或溶劑的相對(duì)量1.物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)Xb

溶質(zhì)B的物質(zhì)的量與溶液中總的物質(zhì)的量之比稱為溶質(zhì)B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，又稱為摩爾分?jǐn)?shù)，單位為1。2.質(zhì)量摩爾濃度mB

溶質(zhì)B的物質(zhì)的量與溶劑A的質(zhì)量之比稱為溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度，單位是mol·kg-1。這個(gè)表示方法的優(yōu)點(diǎn)是可以準(zhǔn)確的稱重來(lái)配制溶液，不受溫度影響，電化學(xué)中用的很多。3.物質(zhì)的量濃度cb溶質(zhì)B的物質(zhì)的量與溶液體積V的比值稱為溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度，或稱為溶質(zhì)B的濃度，單位為mol/m3,但常用單位為mol/L。4.

質(zhì)量分?jǐn)?shù)wB溶質(zhì)B的質(zhì)量與溶液總質(zhì)量之比稱為溶質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，單位為1111.物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)Xb溶質(zhì)B的物質(zhì)的量(6)理想溶液遵循拉烏爾定律的溶液為理想溶液。當(dāng)溶質(zhì)的濃度很低、溶質(zhì)和溶劑分子相似且分子間作用力相近時(shí)，這種溶液的性質(zhì)即符合理想溶液。12

拉烏爾定律在一定溫度下，難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮号c溶液中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)的乘積。式中，pA是溶液的蒸氣壓；xA是溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；

是同一溫度下純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮骸?6)理想溶液遵循拉烏爾定律的溶液為理想溶液。當(dāng)溶質(zhì)的濃度13亨利定律

------氣體溶解定律a.敘述：在一定溫度下,一定體積的液體中所溶解的氣體質(zhì)量與該氣體的分壓成正比b.解釋：當(dāng)氣體的壓強(qiáng)增加n倍；那么氣體進(jìn)入液體的機(jī)會(huì)也增加n倍，所以氣體溶解的質(zhì)量也增加n倍。故亨利定律與其它氣體的分壓無(wú)關(guān).c.數(shù)學(xué)表達(dá)式:p=Kx(K——亨利常數(shù)),x：氣體摩爾分?jǐn)?shù)溶解度，p：氣體分壓.亨利定律只適用于溶解度小，不與溶劑相互作用的氣體。所以HCl,NH3等氣體都不適用。13亨利定律------氣體溶解定(7)溶液性質(zhì):3.混合物：溶液一定是混合物。1.均一性：溶液各處的密度、組成和性質(zhì)完全一樣；2.穩(wěn)定性：溫度不變，溶劑量不變時(shí)，溶質(zhì)和溶劑長(zhǎng)期不

會(huì)分離；難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液有一定的共同性和規(guī)律性。該類(lèi)性質(zhì)稱為稀溶液的通性，或稱為依數(shù)性。包括：稀溶液蒸氣壓的下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和稀溶液的滲透壓。（與純?nèi)軇┍容^）。14(7)溶液性質(zhì):3.混合物：溶液一定是混合物。1.均稀溶液：

經(jīng)驗(yàn)告訴我們，當(dāng)兩種揮發(fā)性物質(zhì)組成一個(gè)非理想溶液，在溶液濃度較稀時(shí)，若溶劑遵守拉烏爾定律，則溶質(zhì)就遵守亨利定律；當(dāng)溶劑不遵守拉烏爾定律，則溶質(zhì)就不遵守亨利定律。定性解釋：

當(dāng)溶液稀釋到每個(gè)溶質(zhì)分子的周?chē)h(huán)境與溶劑分子一樣時(shí)即遵守拉烏爾定律，這時(shí)相應(yīng)地每個(gè)溶質(zhì)分子的周?chē)h(huán)境也相同完全被溶劑分子所包圍，因而遵守亨利定律，所以兩者等價(jià)。

(8)

稀溶液定律（依數(shù)性定律）15稀溶液：定性解釋：(8)稀溶液定律（依數(shù)性定律）15

稀溶液定律:由難揮發(fā)的非電解質(zhì)所形成的稀溶液的性質(zhì)（溶液的蒸氣壓降低、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低、溶液滲透壓）與一定量溶劑中所溶解溶質(zhì)的數(shù)量（物質(zhì)的量）成正比，而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)，故稱為依數(shù)性。注意：電解質(zhì)溶液，或者濃度較大的非電解質(zhì)溶液也與非電解質(zhì)稀溶液一樣具有溶液蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低和滲透壓等性質(zhì)。也就是說(shuō)，依數(shù)性的定性結(jié)論是普遍適用的，但嚴(yán)格的定量關(guān)系式只適用于難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液。16稀溶液定律:由難揮發(fā)的非電解質(zhì)所形成的稀溶液的性質(zhì)（3.1.1蒸汽壓的降低蒸氣壓當(dāng)一種液體置于密閉容器時(shí)，液體表面能量較大的分子就會(huì)克服液體分子間的引力而逸出，這一過(guò)程稱為蒸發(fā)；蒸發(fā)出來(lái)的分子也有一部分因熱運(yùn)動(dòng)而撞到液體表面，重新凝結(jié)成液體，這一過(guò)程稱為凝聚。當(dāng)凝聚的速率和蒸發(fā)的速率達(dá)到相等，液體和它的蒸氣處于平衡狀態(tài)，此時(shí)蒸氣所具有的壓力為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡(jiǎn)稱蒸氣壓。蒸發(fā)凝聚H2O(l)H2O(g)蒸發(fā)凝聚氣液兩相（動(dòng)態(tài)）平衡173.1.1蒸汽壓的降低蒸氣壓蒸發(fā)凝聚H2O(l)H2O飽和蒸氣壓是液體的固有性質(zhì)，與液體量的多少無(wú)關(guān)，與飽和蒸氣的體積無(wú)關(guān)（即與密閉容器的大小無(wú)關(guān)），與是否存在蒸氣也無(wú)關(guān)。液體的蒸氣壓與物性和溫度有關(guān)，隨溫度的升高而增大，與外部壓強(qiáng)無(wú)關(guān)。在一定溫度下，每種液體的飽和蒸氣壓是一個(gè)定值。固體也有蒸氣壓，稱為固相蒸氣壓。18飽和蒸氣壓是液體的固有性質(zhì)，與液體量的多少無(wú)關(guān)，18溶液的蒸氣壓降低

在液體中加入任何一種難揮發(fā)的物質(zhì)時(shí)，液體的蒸汽壓便下降，在同一溫度下，純?nèi)軇┱羝麎号c溶液蒸汽壓之差，稱為溶液的蒸汽壓下降（

p）.

19溶液的蒸氣壓降低在液體中加入任何一種難揮同一溫度下，由于溶質(zhì)的加入，使溶液中單位體積溶劑蒸發(fā)的分子數(shù)目降低，逸出液面的溶劑分子數(shù)目相應(yīng)減小,因此在較低的蒸汽壓下建立平衡，即溶液的蒸汽壓比溶劑的蒸汽壓低.20同一溫度下，由于溶質(zhì)的加入，使溶液中單位體積溶劑蒸發(fā)的分子數(shù)拉烏爾定律在一定溫度下，難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮号c溶液中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)的乘積。式中，pA是溶液的蒸氣壓；xA是溶劑的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；

是同一溫度下純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮骸?1拉烏爾定律在一定溫度下，難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓等于式當(dāng)溶液由溶劑A和溶質(zhì)B組成時(shí)：式中，p是溶液的蒸氣壓；xB是溶質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；

是同一溫度下純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮?。亦?難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降值(Δp)等于純?nèi)軇┑恼魵鈮?pAΘ)與稀溶液中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)(χB)的乘積。22當(dāng)溶液由溶劑A和溶質(zhì)B組成時(shí)：式中，p是溶液的蒸氣壓；xB是例：293.15K時(shí)水的蒸氣壓是2.4kPa，將114g蔗糖溶于1000g水中，溶液的蒸氣壓降低了0.015kPa。求蔗糖的分子量。解：根據(jù)拉烏爾定律蔗糖的理論分子量342.3，因蒸氣壓很難測(cè)準(zhǔn)，故多用其它依數(shù)性。23例：293.15K時(shí)水的蒸氣壓是2.4kPa，將114蒸氣壓下降的應(yīng)用測(cè)定溶質(zhì)分子的相對(duì)摩爾質(zhì)量設(shè)質(zhì)量為WB的溶質(zhì)溶于質(zhì)量為WA的溶劑中，則有：

干燥劑工作原理

CaCl2、NaOH、P2O5等易潮解的固態(tài)物質(zhì)，常用作干燥劑。因其易吸收空氣中的水分在其表面形成溶液，該溶液蒸氣壓較空氣中水蒸氣的分壓小，使空氣中的水蒸氣不斷凝結(jié)進(jìn)入溶液而達(dá)到消除空氣中水蒸氣的目的。24蒸氣壓下降的應(yīng)用測(cè)定溶質(zhì)分子的相對(duì)摩爾質(zhì)量干燥劑工作原理243.1.2沸點(diǎn)升高沸點(diǎn)沸點(diǎn)：液體蒸氣壓等于外界壓強(qiáng)時(shí)的溫度，用Tb表示。通常，外界壓強(qiáng)是指一個(gè)大氣壓，即101.325kPa，也就是液體的沸點(diǎn)是其蒸氣壓為101.325kPa下的溫度。溶液的沸點(diǎn)升高根據(jù)拉烏爾定律，在任何給定的溫度下，溶液的蒸氣壓將比純?nèi)軇┑牡汀Ｒ虼?，要獲得101.325kPa的蒸氣壓將需要較高的溫度。這樣，溶液的沸點(diǎn)就比相應(yīng)的純液體高。253.1.2沸點(diǎn)升高沸點(diǎn)沸點(diǎn)：液體蒸氣壓等于外界壓強(qiáng)溶液沸點(diǎn)比相應(yīng)純?nèi)軇┓悬c(diǎn)的升高值（ΔTb）與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。

質(zhì)量摩爾濃度m是指每1000g溶劑中所含的溶質(zhì)的物質(zhì)的量。ΔTb=kbmKb為溶劑的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)，其值僅取決于溶劑。26溶液沸點(diǎn)比相應(yīng)純?nèi)軇┓悬c(diǎn)的升高值（ΔTb）與溶液的ΔTb例:已知純苯的沸點(diǎn)是80.2℃，取2.67g萘(C10H8)溶于100g苯中，測(cè)得該溶液的沸點(diǎn)為80.731℃，試求苯的沸點(diǎn)升高常數(shù)。有的化學(xué)反應(yīng)需要用水浴加熱，且溫度要高于100℃，這時(shí)可用食鹽水溶液浴即可。27例:已知純苯的沸點(diǎn)是80.2℃，取2.67g萘(C10H83.1.3凝固點(diǎn)降低凝固點(diǎn)（即熔點(diǎn)）凝固點(diǎn)：液相蒸氣壓和固相蒸氣壓相等時(shí)的溫度，用Tf

表示。溶液的凝固點(diǎn)降低同沸點(diǎn)升高一樣，溶液凝固點(diǎn)的降低ΔTf與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度m成正比。ΔTf=kfmKf為溶劑的摩爾凝固點(diǎn)下降常數(shù)，其值僅取決于溶劑。溶劑正常凝固點(diǎn)/℃kf（℃·kg·mol-1）水0.01.86苯5.55.12乙醇-114.61.99283.1.3凝固點(diǎn)降低凝固點(diǎn)（即熔點(diǎn)）ΔTf=kf例：自動(dòng)防凍劑由不揮發(fā)非電解質(zhì)乙二醇（C2H6O2）和水組成，計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的乙二醇水溶液的沸點(diǎn)和凝固點(diǎn)變化值。解：將質(zhì)量分?jǐn)?shù)換算為質(zhì)量摩爾濃度m：已知水的kb=0.52℃·kg·mol-1，kf=1.86℃·kg·mol-1，29例：自動(dòng)防凍劑由不揮發(fā)非電解質(zhì)乙二醇（C2H6O2）和水組解沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降應(yīng)用實(shí)例有的化學(xué)反應(yīng)需要用水浴加熱，且溫度要高于100℃，這時(shí)可用食鹽水溶液浴即可。冬季為了防止汽車(chē)水箱中的水結(jié)冰，通?？杉尤刖凭⒁叶嫉却碱?lèi)。冬季為了防止建筑砂漿冰凍，可加入食鹽或氯化鈣。冰鹽混合物常用來(lái)作為致冷劑：冰的表面總附有少量水，當(dāng)撒上鹽后，鹽溶解在水中形成溶液，由于溶液蒸氣壓下降，使其低于冰的蒸氣壓，冰就要融化。隨著冰的融化，要吸收大量的熱，于是冰鹽混合物的溫度就降低。采用NaCl和冰，溫度最低可降到-22℃，用CaCl2·6H2O和冰最低可降到-55℃。在有機(jī)合成中，常用測(cè)定熔點(diǎn)來(lái)檢驗(yàn)化合物的純度。30沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降應(yīng)用實(shí)例30沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低的根本原因：蒸氣壓下降水溶液蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)下降示意圖31沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低的根本原因：蒸氣壓下降水溶液蒸氣壓下降、3.1.4滲透壓

半透膜膜上的微孔允許溶劑分子自由通過(guò)，而溶質(zhì)分子不能通過(guò)。動(dòng)物的膀胱、腸衣、細(xì)胞膜、蘿卜皮等是天然半透膜；硝化纖維、醋酸纖維等人工半透膜。滲透若被半透膜隔開(kāi)的兩邊溶液的濃度不等，則可發(fā)生滲透現(xiàn)象。溶劑分子透過(guò)半透膜向溶液擴(kuò)散使溶液變稀的現(xiàn)象。323.1.4滲透壓半透膜32溶劑存在一個(gè)從低濃度溶液向高濃度溶液的凈遷移的過(guò)程稱作滲透作用。溶劑通過(guò)半透膜的滲透方向總是從稀溶液向濃溶液滲透。溶劑遷移的結(jié)果總是趨向于使U型管左右兩邊的溶液濃度相同，從而導(dǎo)致U形管兩邊的液體高度不同，并產(chǎn)生壓力差。33溶劑存在一個(gè)從低濃度溶液33隨著稀溶液中的溶劑不斷向濃溶液中滲透，這種壓力差會(huì)不斷增加，直到可以抑制溶劑的滲透為止。這種阻止?jié)B透所需要的壓力叫作溶液的滲透壓，用符號(hào)Π表示。滲透壓遵循一個(gè)類(lèi)似于理想氣體狀態(tài)方程形式的定律：

ΠV=nRT

式中，V為溶液的體積，n為溶質(zhì)的物質(zhì)的量，R為摩爾氣體常量，為8.314，T為熱力學(xué)溫度。Van’tHoff(范特霍夫)于1886年提出。由這個(gè)方程可以得到:Π=（n/V）RT=cRT

式中，c為溶液的體積摩爾濃度。34隨著稀溶液中的溶劑不斷向濃溶液中滲透，34解：由式（3.4）可以計(jì)算溶液的體積摩爾濃度因?yàn)槿芤旱捏w積為5.00mL=5.00×10-3L，則蛋白質(zhì)的物質(zhì)的量為：（8.28×10-5mol·L-1）

×（5.00×10-3L）=4.14×10-7mol

摩爾質(zhì)量為：3.5

×10-3/4.14×10-7例：

通過(guò)測(cè)定蛋白質(zhì)溶液的滲透壓可以測(cè)定該蛋白質(zhì)的摩爾質(zhì)量。將3.5

mg某蛋白質(zhì)溶于水中形成5.00mL的溶液，25℃時(shí)該溶液的滲透壓為205.316Pa。計(jì)算蛋白質(zhì)的摩爾質(zhì)量。35解：由式（3.4）可以計(jì)算溶液的體積摩爾濃度例：通過(guò)測(cè)定反滲透:

若在溶液一側(cè)外加一個(gè)大于滲透壓的外壓時(shí)，溶劑可從溶液向溶劑滲透或從濃溶液向稀溶液滲透的現(xiàn)象稱做反滲透。36反滲透:36

滲透壓的其他實(shí)例植物細(xì)胞液的滲透壓達(dá)2000kPa，所以水可由植物根部輸送到高達(dá)幾十米甚至百余米的頂端。由于海水魚(yú)和淡水魚(yú)體液滲透壓不同，不能調(diào)換生活環(huán)境養(yǎng)殖。淡水中游泳時(shí)，眼球“紅脹”。食用過(guò)咸或者排汗過(guò)多時(shí)，感到口渴。喝海水不能解渴。反滲透技術(shù)——海水淡化。37滲透壓的其他實(shí)例37以上討論的是難揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性。其實(shí)，濃溶液、電解質(zhì)溶液也有蒸氣壓下降、沸點(diǎn)升高、凝固點(diǎn)降低和滲透壓，但其依數(shù)性定量關(guān)系存在著不同程度的偏差。38以上討論的是難揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液的依383.1.5電解質(zhì)溶液的通性

阿侖尼烏斯根據(jù)電解質(zhì)溶液不服從稀溶液定律的現(xiàn)象，提出了電離理論。1903年他獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。電離理論認(rèn)為電解質(zhì)分子在水溶液中解離成離子，使得溶液中的微粒數(shù)增大，故它們的蒸汽壓、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)的改變和滲透壓數(shù)值都比非電解質(zhì)大。解離度——溶液中已解離的電解質(zhì)的分子數(shù)與電解質(zhì)總分子數(shù)之比。39

電解質(zhì)溶液可分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)溶液兩種。強(qiáng)電解質(zhì)

-理論上100％電離。3.1.5電解質(zhì)溶液的通性阿侖尼烏斯根據(jù)電解質(zhì)溶液不40

電解質(zhì)溶液也具有溶液蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和滲透壓等性質(zhì)，但非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性不適用于電解質(zhì)溶液，會(huì)產(chǎn)生偏差，可引入一個(gè)修正系數(shù)i予以修正。

p=iPmB

Tf=i

KfmB

Tb=iKbmB

П=

iCBRT

i：一“分子”電解質(zhì)解離出的粒子個(gè)數(shù)。①對(duì)于AB型的強(qiáng)電解質(zhì)溶液,如KNO3、NaCl，i接近2；②對(duì)A2B型的強(qiáng)電解質(zhì)溶液，如K2SO4,i

介于2~3之間；③對(duì)弱電解質(zhì)溶液，如HAc，i略大于1。40電解質(zhì)溶液也具有溶液蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、從部分電解質(zhì)的0.1mol·kg-1溶液的凝固點(diǎn)下降數(shù)值與理論值的比較可以得到電解質(zhì)溶液的偏差i

值電解質(zhì) 實(shí)測(cè)ΔT’f/K

計(jì)算ΔTf/K

i=ΔT’f/ΔTfNaCl 0.348 0.186 1.87HCl 0.355 0.186 1.91K2SO4 0.458 0.186 2.46CH3COOH 0.188 0.186 1.01

可以看出，產(chǎn)生的偏差有以下的順序：A2B(AB2)強(qiáng)電解質(zhì)>AB強(qiáng)電解質(zhì)>AB弱電解質(zhì)>非電解質(zhì)41從部分電解質(zhì)的0.1mol·kg-1溶液的凝固點(diǎn)下降數(shù)值與理例:

將質(zhì)量摩爾濃度均為0.10mol·kg-1的BaCl2,HCl,HAc,蔗糖水溶液的粒子數(shù)、蒸氣壓、沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)和滲透壓按從大到小次序排序:解：按從大到小次序排序如下：粒子數(shù)BaCl2→HCl→HAc→

蔗糖蒸氣壓蔗糖→HAc→HCl→BaCl2沸點(diǎn)BaCl2→HCl→HAc→

蔗糖凝固點(diǎn)蔗糖→HAc→HCl→BaCl2滲透壓BaCl2→

HCl→HAc→

蔗糖42例:將質(zhì)量摩爾濃度均為0.10mol·kg-1的BaCl43解釋：1923年，Debye及Hückel提出離子氛（ionicatmosphere）概念。觀點(diǎn)：強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中是完全電離的，但是由于離子間的相互作用，每一個(gè)離子都受到相反電荷離子的束縛，這種離子間的相互作用使溶液中的離子并不完全自由，其表現(xiàn)是：溶液導(dǎo)電能力下降，電離度下降（小于100％），依數(shù)性異常。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的解離度叫做表觀解離度。溶液濃度越濃或離子電荷越大，表觀解離度越小。43解釋：1923年，Debye及Hückel提出離子氛44活度與活度系數(shù)活度：是指有效濃度，即單位體積電解質(zhì)溶液中表現(xiàn)出來(lái)的表觀離子有效濃度，亦即扣除了離子間相互作用的濃度。以a(activity)表示:y：活度系數(shù)。稀溶液中,y<1；極稀溶液中，

y接近1；無(wú)限稀溶液，y＝1。44活度與活度系數(shù)y：活度系數(shù)。稀溶液中,y<1；極稀453.1.6表面活性劑溶液與膜化學(xué)兩相接觸面稱界面，與氣相的接觸面又稱表面。表面分子受力不均，導(dǎo)致表面分子總是盡力向物質(zhì)內(nèi)部擠壓，有自動(dòng)收縮表面積的傾向，從而產(chǎn)生表面張力。能夠顯著降低溶液表面張力的物質(zhì)叫表面活性劑。(1)表面活性劑453.1.6表面活性劑溶液與膜化學(xué)兩相接觸面稱界面，與氣46表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：表面活性劑具有兩類(lèi)性質(zhì)完全不同的基團(tuán)：親水基團(tuán)和親油基團(tuán)（疏水基團(tuán)）。水相油相

雙親分子結(jié)構(gòu)表面活性劑在兩相界面作定向排列。使得兩相之間的表面張力大大降低。圖3.5表面活性劑在兩

相界面的排列46表面活性劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：水相油相雙47表面活性劑通常也按親水基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)分類(lèi)，親水基團(tuán)是離子結(jié)構(gòu)的稱為離子型，親水基團(tuán)是共價(jià)結(jié)構(gòu)的稱為非離子型。離子型表面活性劑又可分為陽(yáng)離子型(親水基團(tuán)是陽(yáng)離子)、陰離子型(親水基團(tuán)是陰離子)和兩性型(親水基團(tuán)既有陽(yáng)離子又有陰離子)表面活性劑。顯然陽(yáng)離子型和陰離子型的表面活性劑不能混用，否則可能會(huì)發(fā)生沉淀而失去活性作用。47表面活性劑通常也按親水基團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)來(lái)分類(lèi)，親水基團(tuán)是離48陰離子表面活性劑R-OSO3Na

硫酸酯鹽R-SO3Na

磺酸鹽RCOONa

羧酸鹽R-OPO3Na2

磷酸酯鹽兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COOH氨基酸型

CH3

|R-N+-CH2COO-

甜菜堿型

|CH3陽(yáng)離子表面活性劑ArCH2N(CH3)3Br季胺鹽類(lèi)非離子型

R-O-(CH2-CH2-O-)nH聚氧乙烯醚類(lèi)48陰離子表面活性劑R-OSO3Na 硫酸酯鹽R-SO3Na49

洗滌作用

洗滌劑是一種使用面很廣的表面活性劑。肥皂是最普通的一種。肥皂是包含17個(gè)碳原子的硬脂酸鈉鹽。當(dāng)洗滌劑用來(lái)洗滌衣服或織物上的油污時(shí)，由于親油基與油脂類(lèi)分子之間有較強(qiáng)的相互作用力而進(jìn)入油污中。另一端的親水基與水分子之間存在較強(qiáng)的作用力而溶于水，這樣通過(guò)洗滌劑分子使水分子包圍了油污，降低了油污與織物之間的表面(界面)張力，再經(jīng)搓洗，振動(dòng)便可除去織物上的油污。污漬親水基疏水基織物洗滌劑49洗滌作用當(dāng)洗滌劑用來(lái)洗滌衣服或織物上的油污時(shí)，由于50

乳化作用兩種互不相溶的液體，若將其中一種均勻地分散成極細(xì)的液滴于另一液體中，便形成乳狀液。加入表面活性物質(zhì)使形成穩(wěn)定的乳狀液的作用叫做乳化作用。若水為分散介質(zhì)而油為分散相，即油分散在水中，稱為水包油型乳狀液，以符號(hào)O/W表示。例如，牛奶就是奶油分散在水中形成的O/W型乳狀液。（a）O/W

型乳狀液50乳化作用若水為分散介質(zhì)而油為分散相，即油分散在水中，稱51若水分散在油中，則稱為油包水型乳狀液，以符號(hào)W/O表示。例如，新開(kāi)采出來(lái)的含水原油就是細(xì)小水珠分散在石油中形成的W/O型乳狀液。（b）W/O型乳狀液51若水分散在油中，則稱為油包水型乳狀液，以符號(hào)W/O表示。52乳化作用的應(yīng)用

切削油：

機(jī)械工業(yè)在高速切削時(shí)用乳化油作為冷卻劑，具有導(dǎo)熱性能好，潤(rùn)滑效果高且不沾工具等特點(diǎn)。

乳化燃油

內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用含10%水的乳化燃油，燃燒效果不降低但能節(jié)省燃料。

農(nóng)用殺蟲(chóng)劑

農(nóng)業(yè)上用的殺蟲(chóng)劑一般都配制成O/W型乳狀液,便于噴霧，可使少量農(nóng)藥均勻地分散在大面積的農(nóng)作物上。同時(shí)由于表面活性劑對(duì)蟲(chóng)體的潤(rùn)濕和滲透作用也提高了殺蟲(chóng)效果。

其他

人體對(duì)油脂的消化作用就是因?yàn)槟懼?膽酸鹽)可以使油形成O／w型乳狀液面而加速消化。52乳化作用的應(yīng)用切削油：乳化燃油農(nóng)用殺蟲(chóng)劑其他53如：在工業(yè)生產(chǎn)中也會(huì)遇到一些有害的乳狀液。例如含水原油不僅可以促使石油設(shè)備腐蝕，而且不利于石油的蒸餾。因此必須設(shè)法破壞這種乳狀液。有些時(shí)候人們需要消除乳化現(xiàn)象？為要破壞有害的乳狀液，可加入破乳劑。破乳劑也是一種表面活性物質(zhì)，其特點(diǎn)是有高的表面活性，但弱的成膜能力。能強(qiáng)烈地吸附于油–水界面上，以取代原來(lái)在乳狀液中形成保護(hù)膜的乳化劑，而生成一種新膜。這種新膜的強(qiáng)度低，較易被破壞。異戊醇、辛醇、乙醚等是優(yōu)良的破乳劑。

此外，還可用升高溫度、加入電解質(zhì)以及高速離心等方法來(lái)破乳。乳化作用的破壞53如：在工業(yè)生產(chǎn)中也會(huì)遇到一些有害的乳狀液。例如含水原油不54

起泡作用泡沫是不溶性氣體分散于液體或熔融固體中所形成的分散系統(tǒng)。如肥皂泡沫(氣體分散在液體中)、泡沫塑料、泡沫玻璃(氣體分散在固體中)等。機(jī)械攪拌液態(tài)水，這時(shí)進(jìn)入水中的空氣被水膜包圍形成了氣泡，但這些氣泡不穩(wěn)定。若對(duì)溶解了表面活性劑的水溶液進(jìn)行攪拌使其產(chǎn)生氣泡，就可以形成堅(jiān)固的液膜，使泡沫能保持較長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地存在。這種能穩(wěn)定泡沫作用的表面活性劑叫做起泡劑。常見(jiàn)的起泡劑有肥皂、十二烷基苯磺酸鈉等。54起泡作用機(jī)械攪拌液態(tài)水，這時(shí)進(jìn)入水中的空氣55發(fā)泡作用的應(yīng)用

滅火劑起泡劑常用于制造滅火器，由于大量的泡沫覆蓋燃燒物的表面，使其與空氣中的氧氣隔絕，這樣便可達(dá)到滅火的效果。

泡沫選礦

起泡劑也用于泡沫浮選法以提高礦石的品位。將礦石粉碎成粉末，加水、起泡劑，攪拌并吹人空氣使產(chǎn)生氣泡，用捕集劑使礦物變成憎水性。礦物由于疏水性而粘附氣泡浮起，這樣便可分離收集有效成分。

其它

啤酒、汽水、洗發(fā)和護(hù)發(fā)用品等都需用起泡劑，使產(chǎn)生大量的泡沫。55發(fā)泡作用的應(yīng)用滅火劑泡沫選礦其它56消泡作用在另外一些情況下，則必須消除泡沫，例如，洗滌、蒸餾、萃取等過(guò)程中，大量的泡沫會(huì)帶來(lái)不利。必須適當(dāng)抑制發(fā)泡，往往加入一些短碳鏈(如C5~C8)的醇或醚，它們能將泡沫中的起泡劑分子替代出來(lái)；又由于碳鏈短，不能在氣泡外圍形成牢固的保護(hù)膜，從而降低氣泡的強(qiáng)度而消除泡沫。56消泡作用在另外一些情況下，則必須消除泡沫，例57(2)膜化學(xué)膜是二維結(jié)構(gòu)的伸展體，是兩親分子組成的有序排列的集合體。它的基本功能是從物質(zhì)群中有選擇地透過(guò)或輸送特定的物質(zhì)(分子、離子、電子和光子等)。膜是一種重要的基礎(chǔ)功能材料，它具有分離功能、生物功能和能量轉(zhuǎn)換功能等。57(2)膜化學(xué)膜是二維結(jié)構(gòu)的伸展體，是兩親分子組58具有分離功能的膜稱為分離膜，是一種能有效分離提取所需物質(zhì)的功能膜。根據(jù)分離膜中微孔的大小及其疏密性的不同，通?？梢詫⒛し譃橹旅苣?、多孔膜和纖維質(zhì)膜。

致密膜中聚合物的填充方式是分子狀，孔徑為0~1.5nm，適用于反滲透，滲析，電滲析等操作使用。

多孔膜孔徑5nm~1μm，孔的大小與膠體粒子的大小一般，適用于超過(guò)濾，膜過(guò)濾等操作使用；

纖維質(zhì)膜孔徑2μm以上，用于對(duì)更大分散質(zhì)的過(guò)濾操作。58具有分離功能的膜稱為分離膜，是一種能有效分59分離膜的應(yīng)用膜應(yīng)用氣體透過(guò)膜富氧制取，富集氦離子交換膜海水談化，硬水軟化，電解隔膜反滲透膜海水淡化，鹽水脫鹽，超純水制備超濾膜膠體分離，廢液處理，溶液濃縮透析膜人工腎等人工器官釋放控制膜緩釋性藥劑表3.2常見(jiàn)分離膜及其應(yīng)用59分離膜的應(yīng)用膜應(yīng)用氣體透過(guò)膜富氧制取，富集氦離子交換膜60能量轉(zhuǎn)化功能膜能量轉(zhuǎn)化功能膜是當(dāng)今重要的研究課題之一。將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的重要應(yīng)用之一是光解水，產(chǎn)生氫和氧。將光能轉(zhuǎn)化為電能關(guān)鍵工作是制造出性能穩(wěn)定的有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池。大面積利用太陽(yáng)能一定需要用膜的形式。60能量轉(zhuǎn)化功能膜能量轉(zhuǎn)化功能膜是當(dāng)今重要的研究課題之一。將61LB膜LB膜簡(jiǎn)介L(zhǎng)B膜是由美國(guó)科學(xué)家蘭繆爾(I.Langmuir)和勃洛杰脫(K.B.Blodgett)建立的一種在固體表面上沉積的多層單分子膜?？稍诮M成上、次序上作任意安排，其層數(shù)與厚度皆可以在分子水平上控制。LB膜的應(yīng)用在生物膜的功能模擬研究中，以葉綠素、維生索、磷脂和膽固醇等物質(zhì)形成的LB膜，可用以研究生物膜中的電子傳遞、能量傳遞、生物膜電現(xiàn)象、物質(zhì)跨膜輸運(yùn)過(guò)程等。利用LB膜可制成仿生薄膜，作為仿生傳感器。光色互變的LB膜可作為光記憶材料。61LB膜LB膜簡(jiǎn)介L(zhǎng)B膜的應(yīng)用3.2酸堿平衡3.2.1酸堿理論的發(fā)展3.2.2酸堿質(zhì)子理論3.2.3路易斯酸堿理論3.2.4強(qiáng)酸和強(qiáng)堿3.2.5弱酸和弱堿623.2酸堿平衡3.2.1酸堿理論的發(fā)展621、酸堿理論的發(fā)展

人們對(duì)酸堿的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了一個(gè)由淺入深、由低級(jí)到高級(jí)的認(rèn)識(shí)過(guò)程。最初

人們對(duì)酸堿的認(rèn)識(shí)只單純地從物質(zhì)所表現(xiàn)出來(lái)的性質(zhì)上來(lái)區(qū)分酸和堿。

酸：有酸味，能使藍(lán)色石蕊試液變紅的。

堿：有澀味，滑膩感，能使紅色石蕊變藍(lán)，并能與酸反應(yīng)生成鹽和水。

18世紀(jì)：法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫提出所有的酸都含有O元素。

19世紀(jì)：英國(guó)化學(xué)家戴維認(rèn)為酸中的共同元素是H，而不是O。波義耳1646年631、酸堿理論的發(fā)展人們對(duì)酸堿的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了一個(gè)由淺入深

阿倫尼烏斯認(rèn)為：酸是在水溶液中經(jīng)電離只生成H+

一種陽(yáng)離子的物質(zhì)，堿是在水溶液中經(jīng)電離只生成OH–一種陰離子的物質(zhì)。

1884年，瑞典化學(xué)家阿倫尼烏斯提出酸堿電離理論。

1923年，丹麥花學(xué)家布朗斯泰德和美國(guó)化學(xué)家勞萊分別提出酸堿質(zhì)子理論。

1923年，美國(guó)化學(xué)家路易斯提出酸堿電子理論。此外，關(guān)于酸堿理論還出現(xiàn)過(guò)溶劑理論、氧化物-離子理論、正負(fù)理論等等。64阿倫尼烏斯認(rèn)為：酸是在水溶液中經(jīng)電離只生成H酸堿電離理論1887年阿倫尼烏斯提出的酸堿電離理論，成為近代酸堿理論的開(kāi)始。酸：在水溶液中解離時(shí)所生成的陽(yáng)離子全部是H+的化合物。堿：在水溶液中解離時(shí)所生成的陰離子全部是OH-的化合物。酸堿反應(yīng)稱為中和反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是H+

和OH-

反應(yīng)生成H2O。堿：氫氧化鈉(NaOH)氫氧化鉀(KOH)

氫氧化鈣(Ca(OH)2)氫氧化鋁(Al(OH)3)例如：酸：硫酸(H2SO4)鹽酸(HCl)硝酸(HNO3)

磷酸(H3PO4)亞硫酸(H2SO3)亞硝酸(HNO2)65酸堿電離理論1887年阿倫尼烏斯提出的酸堿電離理論，成為

根據(jù)酸堿電離理論，酸與堿反應(yīng)（即中和反應(yīng)），其實(shí)質(zhì)就是H+和OH–作用生成H2O。例如：HCl+NaOH=NaCl+H2OH2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2OH2SO4+Ca(OH)2=CaSO4+2H2O首次賦予了酸堿以科學(xué)的定義，是人們對(duì)酸堿認(rèn)識(shí)從現(xiàn)象到本質(zhì)的一次飛躍。酸堿電離理論的意義及缺陷：對(duì)化學(xué)學(xué)科的發(fā)展起到了積極作用，目前仍普遍應(yīng)用。局限性：把酸、堿局限于以水為溶劑的系統(tǒng)；無(wú)法解釋NH3、Na2CO3均不含OH-，但也具有堿性。66根據(jù)酸堿電離理論，酸與堿反應(yīng)（即中和反應(yīng)），其實(shí)質(zhì)例如：2、酸堿質(zhì)子理論

凡是能提供質(zhì)子(H+)的物質(zhì)都是酸；凡能接受質(zhì)子(H+)的物質(zhì)都是堿。簡(jiǎn)單的說(shuō)，酸是質(zhì)子的給體，堿是質(zhì)子的受體。

HCl(aq）H+(aq)+Cl-(aq)HAc(aq)H+(aq)

+Acˉ(aq)NH4+(aq) H+(aq)

+NH3(aq)HCO3-(aq)H+(aq)

+CO32-(aq)Al(H2O)63+H+(aq)

+Al(H2O)5(OH-)2+

酸質(zhì)子

+

堿如在水溶液中：672、酸堿質(zhì)子理論凡是能提供質(zhì)子(H+)的物

酸與對(duì)應(yīng)的堿的這種相互依存、相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系稱為酸堿共軛關(guān)系。

酸H++堿

(質(zhì)子給予體）(質(zhì)子接受體）共軛酸堿對(duì)共軛酸與它相應(yīng)的共軛堿一起稱為共軛酸堿對(duì)。共軛堿：酸失去質(zhì)子后形成的堿被稱為該酸的共軛堿。共軛酸：堿結(jié)合質(zhì)子后形成的酸被稱為該堿的共軛酸。例如:

HAcH++Ac-

H3O++NH3H2O+NH4+

CO32-+

H2OHCO3-+OH-

共軛酸堿對(duì)

HAc/Ac-,

NH4+

/NH3,H3O+/H2OHCO3-/CO32-,H2O/OH-68酸與對(duì)應(yīng)的堿的這種相互依存、相互轉(zhuǎn)化的關(guān)系稱例(a)寫(xiě)出下面酸的共軛堿：HClO4，H2S，PH4+

，HCO3-。(b)寫(xiě)出下面堿的共軛酸：CN－，SO42-

，H2O，HCO3-

。解:(a)可以在每種物質(zhì)的分子式中去掉一個(gè)質(zhì)子（H+）得到它們的共軛堿。所以HClO4的共軛堿是ClO4-，其他的共軛堿分別是HS－，PH3。

(b)可以在每種物質(zhì)的分子式中增加一個(gè)質(zhì)子（H+）得到HCN，HSO4-

，H3O＋，H2CO3。注意碳酸氫根離子（HCO3-）是兩性的，既能表現(xiàn)為酸又能表現(xiàn)為堿。69例(a)寫(xiě)出下面酸的共軛堿：HClO4，H2S，PH4+兩性物質(zhì)：既能給出質(zhì)子又能接受質(zhì)子的物質(zhì)。如：HCO3–CO32–H2CO3+H+–H+H2OOH–H3O++H+–H+思考：根據(jù)酸堿質(zhì)子理論，下列物質(zhì)哪些是酸，哪些是堿，哪些是兩性物質(zhì)？(1)HCN(2)HCO3–(3)NH3

(4)CO32–(5)NH4+(6)H2O(7)ClO4–(8)H2SO3

答案：酸(1)(5)(8)堿(4)(7)兩性物質(zhì)(2)(3)(6)又如H2O與HCl的反應(yīng)中是堿，而與NH3反應(yīng)中是酸。70兩性物質(zhì)：既能給出質(zhì)子又能接受質(zhì)子的物質(zhì)。如：HCO3–CO酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)酸1+堿2

酸2+堿1

根據(jù)酸堿質(zhì)子理論可知，酸和堿是成對(duì)存在的，酸給出質(zhì)子，必須有接受質(zhì)子的堿存在，質(zhì)子才能從酸轉(zhuǎn)移至堿。因此，酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是兩個(gè)共軛酸堿對(duì)之間的質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，可用通式表示為：

酸堿中和反應(yīng)可以用質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)來(lái)表示H3O++

OH-H2O+H2OH+酸1

堿2

酸2

堿1

71酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)酸1

酸堿解離反應(yīng)是質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)

HAcH++Ac-H++H2OH3O+(1)(2)

HAc+H2OH3O++Ac-

(1)+(2):H+

如HAc在水溶液中的解離反應(yīng)是由給出質(zhì)子的半反應(yīng)和接受質(zhì)子的半反應(yīng)組成的：72酸堿解離反應(yīng)是質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)HAc1）NaAc水解：H+Ac-+H2OOH-+HAc

鹽類(lèi)水解反應(yīng)也是屬質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)2）NH4Cl水解:H+NH4++H2OH3O++NH3731）NaAc水解：H+Ac-+H2O1）NH4Cl的生成：

非水溶液中的酸堿反應(yīng)HCl+NH3NH4++Cl-H+酸1

堿2

酸2

堿1

2）液氨中的酸堿中和反應(yīng)：NH4++NH2-NH3+NH3H+酸1

堿2

酸2

堿1

（反應(yīng)能在氣相中發(fā)生）因?yàn)樗釅A質(zhì)子理論強(qiáng)調(diào)質(zhì)子轉(zhuǎn)移，所以該理論也適用于非水溶液中的反應(yīng)。741）NH4Cl的生成：非水溶液中的酸堿反應(yīng)HCl酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是兩對(duì)共軛酸堿對(duì)之間的質(zhì)子傳遞：75酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是兩對(duì)共軛酸堿對(duì)之間的質(zhì)子傳遞：75酸堿的相對(duì)強(qiáng)弱

酸和堿的強(qiáng)度是指酸給出質(zhì)子的能力和堿接受質(zhì)子的能力的強(qiáng)弱。

給出質(zhì)子能力強(qiáng)的物質(zhì)是強(qiáng)酸，接受質(zhì)子能力強(qiáng)的堿是強(qiáng)堿；反之，便是弱酸和弱堿。

在具有共軛關(guān)系的酸堿對(duì)中，其強(qiáng)度是相互制約的。酸強(qiáng)，其共軛堿就弱；酸弱，其共軛堿就強(qiáng)。

HCl在水中是強(qiáng)酸，其共軛堿Cl-就是較弱的堿；

HAc在水中是弱酸，其共軛堿Ac-就是較強(qiáng)的堿。因此，酸性強(qiáng)度：HCl>HAc;堿性強(qiáng)度：Ac->Cl-。

76酸堿的相對(duì)強(qiáng)弱酸和堿的強(qiáng)度是指酸給出質(zhì)子的能力根據(jù)酸堿在水中行為可分為三類(lèi)：在水中能完全離解的酸是強(qiáng)酸，共軛堿是極弱堿。在水中只能部分離解的酸是弱酸，共軛堿是弱堿。只有微弱酸性的物質(zhì)是極弱酸，共軛堿是強(qiáng)堿。77根據(jù)酸堿在水中行為可分為三類(lèi)：77例:下列質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的平衡方向是趨向于左還是右？解：在這個(gè)反應(yīng)中，H+從HSO4-

轉(zhuǎn)移到CO32-

，所以得HSO4-比HCO3-酸性更強(qiáng)（相對(duì)的SO42-比CO32-堿性更弱），平衡移動(dòng)的方向趨向于質(zhì)子從更強(qiáng)的酸轉(zhuǎn)移到更強(qiáng)的堿，因此，平衡移動(dòng)的方向是向右的。酸1

堿2

共軛堿1

共軛酸2

接收H+提供H+78例:下列質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的平衡方向是趨向于左還是右？酸和堿的強(qiáng)度與酸堿的本性有關(guān)

決定酸堿強(qiáng)度的主要因素如：以下三種酸的強(qiáng)度順序?yàn)椋篐Cl>HAc>HCN（鹽酸）（醋酸）（氫氰酸）酸和堿的強(qiáng)度與溶劑的性質(zhì)有關(guān)

同一種酸在不同的溶劑中，呈現(xiàn)出不同的強(qiáng)度。如硝酸（HNO3）在水中為強(qiáng)酸，當(dāng)其溶于冰醋酸中時(shí)，其酸度大大降低，而如果溶于純硫酸中時(shí)，卻顯堿性。所以討論酸堿強(qiáng)度時(shí)，必須以同一溶劑作為比較標(biāo)準(zhǔn)。79酸和堿的強(qiáng)度與酸堿的本性有關(guān)決定酸堿強(qiáng)度的主要因素如：以溶劑的“區(qū)分效應(yīng)”和“拉平效應(yīng)”區(qū)分效應(yīng)：用一個(gè)溶劑能把酸或堿的相對(duì)強(qiáng)弱區(qū)分開(kāi)來(lái)，稱為溶劑的“區(qū)分效應(yīng)”。如：H2O可以區(qū)分HAc、HCN酸性的強(qiáng)弱。HAcHCNKa1.8×10-55.8×10-10酸性強(qiáng)度：HAc>HCN80溶劑的“區(qū)分效應(yīng)”和“拉平效應(yīng)”區(qū)分效應(yīng)：用一個(gè)溶劑強(qiáng)酸與水之間的酸堿反應(yīng)幾乎是不可逆的，強(qiáng)酸在水中完全解離，水能夠同等程度地將HClO4、HCl、HNO3等強(qiáng)酸的質(zhì)子全部奪取過(guò)來(lái)，以水來(lái)區(qū)分它們給出質(zhì)子能力的差別就不可能了；或者說(shuō)，水對(duì)這些強(qiáng)酸起不到區(qū)分作用，水把它們之間的強(qiáng)弱差別拉平了。

拉平效應(yīng)：溶劑將酸或堿的強(qiáng)度拉平的作用，稱為溶劑的“拉平效應(yīng)”。溶劑水對(duì)很強(qiáng)的酸或極弱的酸都沒(méi)有區(qū)分效應(yīng)，只有拉平效應(yīng)。81強(qiáng)酸與水之間的酸堿反應(yīng)幾乎是不可逆的，強(qiáng)酸在如：下列強(qiáng)酸在冰醋酸中不完全解離，酸性強(qiáng)度依次為：

HI＞HClO4＞HCl＞H2SO4

＞HNO3如果要區(qū)分各種強(qiáng)酸之間的真實(shí)強(qiáng)弱，那么要選取比水的堿性更弱的堿，如冰醋酸為溶劑，才能體現(xiàn)出區(qū)分效應(yīng)。溶劑的堿性愈強(qiáng)時(shí)溶質(zhì)表現(xiàn)出來(lái)的酸性愈強(qiáng)。故區(qū)分強(qiáng)酸要用弱堿。弱堿對(duì)強(qiáng)酸有區(qū)分效應(yīng)。同樣，強(qiáng)堿對(duì)弱酸也有區(qū)分效應(yīng)。同樣，對(duì)堿來(lái)說(shuō)，溶劑也存在著“區(qū)分效應(yīng)”和“拉平效應(yīng)”。82如：下列強(qiáng)酸在冰醋酸中不完全解離，酸性強(qiáng)度依次為：如

酸堿電子理論（路易斯酸堿理論）內(nèi)容凡能接受電子對(duì)的物質(zhì)是酸（路易斯酸），凡能給出電子對(duì)的物質(zhì)是堿（路易斯堿）。3、酸堿電子理論酸是電子對(duì)的接受體：具有可以接受電子對(duì)的空軌道。如：Fe3+、Fe、Ag+、BF3等。堿是電子對(duì)的給予體如：X-、:NH3、:CO、H2O:等。3d64s24d105s03d54s083酸堿電子理論（路易斯酸堿理論）內(nèi)容凡能接受電子對(duì)的酸堿之間以共價(jià)配位鍵相結(jié)合。金屬離子與路易斯堿通過(guò)配位鍵形成的集合體叫作配位化合物（帶電離子叫作配位離子）。

該平衡常數(shù)叫作配位化合物的標(biāo)準(zhǔn)形成常數(shù)Kf

也有教材稱為配合物的穩(wěn)定常數(shù)或累積穩(wěn)定常數(shù)，用β表示。84酸堿之間以共價(jià)配位鍵相結(jié)合。金屬離子與路易斯堿通過(guò)配位鍵形成例:一定濃度的氨加入到0.010mol·L-1AgNO3溶液中，平衡時(shí)NH3的濃度為0.20mol·L-1，計(jì)算溶液中Ag＋的濃度。忽略由于NH3的加入引起的體積變化。解：為了方便計(jì)算，假設(shè)Ag＋全部轉(zhuǎn)化為[Ag(NH3)2]+

。設(shè)平衡時(shí)Ag＋的濃度為x。那么平衡濃度/mol·L-1

x0.200.010–x因?yàn)锳g＋平衡濃度相對(duì)于0.010非常小，近似計(jì)算時(shí)，0.010–x≈0.010。代入形成常數(shù)表達(dá)式中，得:解得x＝[Ag＋]＝1.5×10-8mol·L-1計(jì)算結(jié)果表明Ag(NH3)2+的生成極大地減小了溶液中的Ag＋濃度。85例:一定濃度的氨加入到0.010mol·L-1AgNO3

酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是酸堿之間發(fā)生加合反應(yīng)生成酸堿配合物的過(guò)程。

酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)A+BA←B

H+

+?OHH+←OH-

Ag+

+?NH3[NH3→Ag←NH3]+（路易斯酸）（路易斯堿）（酸堿加合物）

在路易斯酸堿電子理論中，酸堿的定義既無(wú)對(duì)溶劑品種的限制，并且也適用于無(wú)溶劑的體系。電子理論的酸堿范圍極為廣泛，酸堿配合物幾乎無(wú)所不包。凡是金屬離子都是酸，與金屬離子結(jié)合的不管是陰離子或中性分子都是堿。而電離理論中所謂鹽類(lèi)如MgSO4、SnCl4

等，金屬氧化物如CuO、Fe2O3

等和各種配合物如[FeCl4]-、[Cu(NH3)4]2+

等都是酸堿配合物。86酸堿反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是酸堿之間發(fā)生加合反應(yīng)生成酸堿Lewis酸堿的定義涉及到了物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，使酸堿理論與物質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了有機(jī)聯(lián)系，其應(yīng)用范圍更加廣泛。幾乎所有的正離子都能起酸的作用，負(fù)離子都能起堿的作用，但酸堿電子理論不能比較酸堿的強(qiáng)弱，許多配合物和有機(jī)化合物都是Lewis酸堿的加合物。酸堿電子理論的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：幾乎可以解釋所有的非氧化還原反應(yīng)。缺點(diǎn)：酸堿范圍太過(guò)籠統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)受到限制；酸堿強(qiáng)弱沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，難以定量。87Lewis酸堿的定義涉及到了物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，使酸堿理論與物質(zhì)5、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿水溶液的性質(zhì)很大程度上依賴于溶液的pH，因此溶液的pH與酸堿濃度關(guān)系就比較重要了。

pH是拉丁語(yǔ)“Pondushydrogenii”一詞的縮寫(xiě)(Pondus=壓強(qiáng)、壓力hydrogenium=氫)，亦稱氫離子濃度指數(shù)，是溶液中氫離子活度的一種標(biāo)度，也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。通常pH值是一個(gè)介于0和14之間的數(shù)，當(dāng)pH<7的時(shí)候，溶液呈酸性，當(dāng)pH>7的時(shí)候，溶液呈堿性，當(dāng)pH=7的時(shí)候，溶液呈中性。885、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿水溶液的性質(zhì)很大程度上依賴于溶89溶液pH值的實(shí)驗(yàn)測(cè)定：

pH試紙(廣泛,精密)

簡(jiǎn)單、方便、粗略

pH計(jì)（酸度計(jì)）

較精確、可數(shù)字顯示或自動(dòng)記錄

89溶液pH值的實(shí)驗(yàn)測(cè)定：按照酸堿質(zhì)子理論，水的自身解離平衡可表示為：

或

標(biāo)準(zhǔn)平衡常數(shù)表達(dá)式：

或水的解離平衡

90按照酸堿質(zhì)子理論，水的自身解離平衡可表示為：

水

25℃時(shí)，純水中c(H+)=c(OH-)=1.0×10-7mol·L-1

Kwθ

—水的離子積常數(shù)，簡(jiǎn)稱水的離子積。100℃時(shí)，純水Kwθ

=5.43×10-13

Kwθ=1.0×10-14

可見(jiàn)，溫度升高，Kwθ增大91

25℃時(shí)，純水中c(H+)=c(OH-)=1.0

溶液中的H+

和OH–

濃度的大小反映了溶液的酸堿性的強(qiáng)弱。水溶液的酸堿性可統(tǒng)一用H+的濃度來(lái)表示。

在化學(xué)科學(xué)中，通常以pH來(lái)表示溶液中H3O+

的濃度大小，pH就是H3O+

的濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，即：pH=–lgc(H3O+)溶液的pH同樣也可以用與pOH來(lái)表示溶液中的c(OH-)，即:pOH=–lgc(OH-)由于25℃時(shí)，在水溶液中:

Kw=c(H3O+)·

c(OH-)=1.0×10-14因此:pKw=pH+pOH=14.00兩邊取負(fù)對(duì)數(shù)得:-lgKw=-lg[c(H3O+)c(OH-)]=14.0092溶液中的H+和OH–濃度的大小反映了93

pH是用來(lái)表示水溶液中酸堿性的一個(gè)標(biāo)度。pH越小，c(H+)越大，溶液酸性越強(qiáng)，堿性越弱；反之，pH越大，溶液的堿性越強(qiáng)，酸性越弱。酸性溶液：

pH<7中性溶液：

pH=7（25oC時(shí)純水）堿性溶液：

pH>7溶液酸堿性與pH的關(guān)系：

pH僅適用于c(H3O+)或c(OH-)為1mol·L-1以下的溶液，若c(H3O+)>1mol·L-1，pH<0；若c(OH-)>1mol·L-1，pH>14。此時(shí)直接寫(xiě)出c(H3O+)或c(OH-)，而不用pH來(lái)表示這類(lèi)溶液的酸堿性。93pH是用來(lái)表示水溶液中酸堿性的一個(gè)標(biāo)度。常見(jiàn)液體的pH液體名稱pH液體名稱pH胃液檸檬汁醋葡萄汁橙汁尿1.0~3.02.43.03.23.54.8~8.4唾液牛奶純水血液眼淚6.5~7.56.57.07.34~7.45~7.494常見(jiàn)液體的pH液體名稱pH液體名稱pH胃液1.0~3酸堿指示劑一般是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的有機(jī)分子，并且通常是弱酸或弱堿，或者是酸堿性都較弱的兩性分子。溶液pH改變時(shí)，由于質(zhì)子轉(zhuǎn)移引起指示劑的分子或離子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使其在可見(jiàn)光范圍內(nèi)發(fā)生了吸收光譜的改變，因而呈現(xiàn)不同的顏色。酸堿指示劑借助于顏色的改變來(lái)指示溶液pH的物質(zhì)叫做酸堿指示劑。95酸堿指示劑一般是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的有機(jī)分子，并且

甲基橙

3.1~4.4 紅 橙 黃

酚酞

8.0~10.0 無(wú)色粉紅 紅

石蕊

3.0~8.0 紅 紫 藍(lán)幾種常見(jiàn)的酸堿指示劑的變色范圍指示劑變色范圍 酸色中間色 堿色用酸堿指示劑測(cè)定溶液的pH是很粗略的，只能知道溶液的pH在某一個(gè)范圍。用pH試紙測(cè)定pH就比較準(zhǔn)確，當(dāng)然更準(zhǔn)確的方法是用pH計(jì)來(lái)測(cè)定pH。非水溶液的pH是否可以用pH試紙測(cè)定？96甲基橙 3.1~4.4 紅

1）

無(wú)機(jī)強(qiáng)酸最常見(jiàn)的強(qiáng)酸包括六種一元酸（HCl，HBr，HI，HNO3，HClO3和HClO4）和一種二元酸（H2SO4）。方程式中沒(méi)有可逆號(hào)，因?yàn)樵摲磻?yīng)完全向右，可用H+(aq)代表水合質(zhì)子：2）有機(jī)強(qiáng)酸：2，4，6-三硝基苯酚（苦味酸，HC6H2N3O7）、2，4，6-三硝基苯甲酸（焦性苦味酸，HC7H2N3O8）、三氟乙酸（TFA，CF3COOH）、三氯乙酸（CCl3COOH）97可溶性強(qiáng)酸在水溶液中是完全電離的，因此強(qiáng)酸溶液pH的計(jì)算較為簡(jiǎn)單。1）無(wú)機(jī)強(qiáng)酸方程式中沒(méi)有可逆號(hào)，因?yàn)樵摲磻?yīng)完全向右，可3）

強(qiáng)堿常見(jiàn)的可溶性強(qiáng)堿是堿金屬（ⅠA族）和堿土金屬（ⅡA族）的氫氧化物。NaOH、KOH、Ca(OH)2某些離子型金屬氧化物與水反應(yīng)形成OH－(aq)，也可得到強(qiáng)堿溶液。CaO(s)＋H2O(l)→2OH－(aq)＋Ca2+(aq)離子氫化物和氮化物也能和H2O反應(yīng)形成OH－。NaH(aq)+H2O(l)→H2(g)+NaOH(aq)Na3N(aq)+3H2O(l)→NH3(aq)+3NaOH(aq)O2-

、H-以及N3-是比OH-更強(qiáng)的堿，所以能奪取H2O分子的質(zhì)子生成OH-983）強(qiáng)堿O2-、H-以及N3-是比OH-更強(qiáng)的堿，所可溶性強(qiáng)堿在水溶液中是完全電離的，因此強(qiáng)堿溶液pH的計(jì)算較為簡(jiǎn)單。有機(jī)強(qiáng)堿中，以有機(jī)金屬化合物堿性最強(qiáng)，如丁基鋰，二異丙基氨鋰等。99可溶性強(qiáng)堿在水溶液中是完全電離的，因此強(qiáng)堿溶液pH的計(jì)算較為6、弱酸和弱堿通常所說(shuō)的弱酸、弱堿屬于弱電解質(zhì)，他們?cè)谒芤褐写蟛糠忠灾行苑肿有问酱嬖冢徊糠纸怆x為陰、陽(yáng)離子，存在未解離的分子與離子之間的平衡。一元弱酸(弱堿)：只能給出(或接受)一個(gè)質(zhì)子的酸或堿；多元弱酸(弱堿)：能給出(或接受)多個(gè)質(zhì)子的酸或堿。

從每個(gè)酸(或堿)分子或離子能否給出(或接受)多個(gè)質(zhì)子來(lái)劃分：1006、弱酸和弱堿通常所說(shuō)的弱酸、弱堿屬于弱電解質(zhì)，他們?cè)谒辉跛岬慕怆x平衡

HA(aq)+H2O(l)A-(aq)+H3O+(aq)在一元弱酸HA的水溶液中，存在著下列質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)：當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，有：

Ka(HA)為弱酸HA的標(biāo)準(zhǔn)解離平衡常數(shù)，簡(jiǎn)稱酸解離常數(shù)或酸常數(shù)。它的數(shù)值表明了酸的相對(duì)強(qiáng)弱。在相同T

下，Ka(HA)大的是較強(qiáng)的酸，其給出質(zhì)子的能力較強(qiáng)。Ka

(HA)=

c(H3O+

)

·c(A-)c(HA)平衡濃度弱酸101一元弱酸的解離平衡實(shí)際上，在弱酸溶液中同時(shí)存在弱酸和水的兩種解離平衡：

H2O(l)+H2O(l)H3O+(aq)+OH-(aq)

H2O(l)+HA(aq)H3O+(aq)+A-(aq)KaKw

它們都能解離出H3O+，兩者之間相互聯(lián)系，相互影響。通常情況下，Ka

>>Kw，只要c0(HA)不是很小，H3O+主要由HA解離產(chǎn)生。因此，計(jì)算HA溶液中的c(H3O+)時(shí)，可以不考慮水的解離平衡。