《无机与分析化学基础》第二章：溶液

第二章溶液学习目标：•1.了解分散系和溶液的渗透压。•2.了解胶体溶液的制备和溶胶的保护。•3.理解胶体溶液的性质、溶液浓度的换算等相关知识。•4.掌握溶液浓度的表示方法，并能够熟练进行计算。•5.掌握溶液配制和稀释的方法、相关计算并能熟练进行实验操作。19:46第一节分散系•定义：一种或几种物质被分散成细小的粒子，分散在另一种物质里所得到的体系叫做分散系。•组成：分散相（分散质）和分散介质（分散剂）•分类：•①依据：分散相粒子的大小不同•②种类：分子或离子分散系、胶体分散系和粗分散系。19:46一、分子或离子分散系•定义：分散相粒子的直径小于1nm并以分子或离子状态均匀分散在分散介质中所形成的分散系叫做分子或离子分散系。通常又叫做真溶液，简称溶液。•实质：分散相粒子实际上是单个的分子或离子，由于分子或离子都非常小，因此在分散相和分散介质之间不存在界面，也不会阻止光线通过。•特征：均匀、透明、很稳定，分散相粒子能透过滤纸和半透膜。•实例：生理盐水、葡萄糖溶液等等19:46二、胶体分散系•定义：分散相粒子的直径在1nm～100nm之间的分散系叫做胶体分散系，简称胶体溶液。•特征：相对稳定、外观上透明，分散相粒子能透过滤纸，但不能透过半透膜。•分类：根据分散介质的不同，分为液溶胶、气溶胶和固溶胶。19:46三、粗分散系•定义：分散相粒子的直径大于100nm的分散系叫做粗分散系。•特征：很不均匀、很不稳定，整个体系浑浊而不透明，分散相粒子不能透过滤纸和半透膜。•分类：悬浊液和乳浊液19:46三、粗分散系•1、悬浊液（1）定义:不溶性的固体小颗粒分散在液体中所形成的分散系。（2）常见的例子：泥浆水、氢氧化铝凝胶、外用皮肤杀菌药硫磺合剂、氧化锌涂剂等。19:46三、粗分散系•2、乳浊液：（1）定义：液体以微小的液珠的形式分散在与它不相混溶的另一种液体中而形成的分散体系。（2）例子：牛奶、医药上用的松节油搽剂、乳白鱼肝油等。（3）乳化作用和乳化剂：乳化剂有肥皂、合成洗涤剂等；乳化剂使乳剂稳定的作用叫做乳化作用。19:46第二节胶体溶液19:46一、溶胶的制备•溶胶制备方法：分散法和化学凝聚法•氢氧化铁胶体的制备方法：在沸水中逐滴加入三氯化铁溶液，发生如下反应：FeCl3+3H2O＝Fe(OH)3+3HCl形成了红棕色、透明的氢氧化铁溶胶。19:46二、溶胶的性质（特性）•（一）丁达尔效应：在暗室里，当一束很强的聚光透过胶体溶液时，可以从烧杯侧面看到胶体溶液中有一道明亮的光柱。图2—119:46二、溶胶的性质（特性）（二）电泳现象：在外电场的作用下，胶体粒子在分散介质中向阳极或阴极移动的现象叫做电泳现象。电泳现象的原因：胶粒带有同种电荷，从而使得胶粒相互排斥不易发生沉淀；如氢氧化铁胶粒带有正电荷，在电场的作用下向阴极移动；硫化砷胶粒带有负电荷，在电场的作用下向阳极移动。19:461.稳定性（1）胶粒带电：同种胶粒带同种电荷，互相排斥，不易凝聚。（2）胶粒的溶剂化：胶粒对水分子有吸附力，形成一层溶剂化膜（或水化膜），使之不易凝聚，从而使胶体能够稳定存在。三、溶胶的稳定性和聚沉19:462.溶胶聚沉溶胶的稳定是相对的、暂时的，一旦减弱或消除溶胶的稳定因素，胶粒就会立即聚集成较大的粒子而沉降下来。聚沉的主要方法:（1）加入少量的电解质。（2）加入胶粒带相反的溶胶。三、溶胶的稳定性和聚沉19:46四、高分子溶液•高分子定义：指相对分子质量从几千到几十万甚至几百万的化合物通常称为高分子化合物，简称高分子。•1.高分子溶液的特性：•（1）高度的稳定性：在无菌及溶剂不蒸发的情况下，高分子溶液可以长期放置而不沉淀析出。•（2）粘度大：高分子溶液的粘度大。如蛋白质和淀粉溶液都有很大的粘度。19:46四、高分子溶液•2.高分子溶液对溶胶的保护作用•在溶胶中加入一定量的高分子溶液，能显著提高溶胶对电解质的稳定性，这种现象叫做高分子溶液对溶胶的保护作用。19:46第三节溶液的浓度•定义：溶液的浓度是指一定量的溶液(或溶剂)中所含溶质的量。19:46一、溶液浓度的表示方法•物质的量浓度•质量浓度•体积分数•质量分数19:46（一）物质的量浓度•定义：溶质B的物质的量（nB）除以溶液的体积（V），称为溶质B的物质的量浓度。•表示符号：cB或以c(B)表示，也可以用[B]表示。•定义表达式：cB＝nB/V•单位：在化学和医药上多用mol/L、mmol/L、µmoll/L等表示。VnB19:46物质的量浓度的计算主要类型：•1、已知溶质的质量和溶液的体积，求物质的量浓度：例2-1将4gNaOH溶于水制成250ml溶液，求该溶液的物质的量浓度？解：∵mNaOH=4g，MNaOH=40g/molV=250ml=0.25L∴cNaOH=mNaOH/（MNaOH×V）=0.4mo/L答：该溶液物质的量浓度是0.4mol/L。19:46物质的量的浓度的计算主要类型•2、已知物质的量的浓度和体积，求溶质的质量例2-2配制0.154mol/L生理盐水2L，需要NaCl多少g？解：∵cNaCl=0.154mol/LV=2LMNaCl=58.5g/mol∴mNaCl=cNaCl×MNaCl×V=18.018g答：配制2L0.154mol/L生理盐水，需要18.018gNaCl。19:46物质的量的浓度的计算主要类型：•例2-3配制0.1mol/L碳酸钠溶液500ml,需要Na2CO3·10H2O多少g？•解：∵MNa2CO3·10H2O=286g/mol•V=500ml=0.5LcNa2CO3=0.1mol/L•mNa2CO3=cNa2CO3·V=0.1mol/L×0.5L=0.05mol•nNa2CO3·10H2O=nNa2CO3mNa2CO3·10H2O＝nNa2CO3·10H2O·MNa2CO3·10H2O•=0.05mol×286g/mol=14.3g•答：配制0.1mol/L碳酸钠溶液500ml,需要Na2CO3·10H2O14.3g。19:46物质的量的浓度的计算主要类型•3、已知溶质的质量和溶液的浓度，求溶液的体积•例2-4现有NaHCO38.4g，能配制0.2mol/L的NaHCO3溶液多少L？解：∵mNaHCO3=8.4gcNaHCO3=0.2mol/LMNaHCO3=84g/mol∴VNaHCO3=mNaHCO3/MNaHCO3=0.5L•答：8.4gNaHCO3能配制0.2mol/LNaHCO3溶液0.5L。19:46（二）质量浓度•定义：溶质B的质量除以溶液的体积，称为溶液B的质量溶度。•表示符号：ρ(B)或ρB•定义表达式：ρ(B)=m(B)/V•单位：化学和医药上多用g/L、mg/L、µg/L等表示。•注意：使用时，要注意质量浓度ρ(B)与密度ρ的区别。19:46质量浓度的计算类型1•例2-5我国药典规定，大量输液用的葡萄糖(C6H12O6)注射液的规格是0.5L溶液中含结晶葡萄糖(C6H12O6·H2O)25g，问此注射液的质量浓度是多少?解：M(C6H12O6·H2O)=198g/molm(C6H12O6·H2O)=25gM(C6H12O6·H2O)=180g/mol设25g结晶葡萄糖里含xg葡萄糖C6H12O6·H2O~C6H12O6198g180g25gxx≈22.7gρ(C6H12O6)=22.7g/0.5L=45.4g/L•答：这种葡萄糖(C6H12O6)注射液的质量浓度为45.4g/L。19:46质量浓度的计算类型2•例2-6正常人血浆中血浆蛋白的质量浓度为70g/L，问l00ml血浆含有血浆蛋白多少克？解：∵ρ(血浆蛋白)=70g/LV=l00ml=0.1L∴ρ(血浆蛋白)=70g/L×0.1L=7g答：l00ml血浆中含血浆蛋白7g。19:46（三）体积分数•定义：溶质B的体积与溶液的体积之比，称为溶质B的体积分数。•符号：φ(B)或φB•数学表达式：φ(B)=V(B)/V•注意事项：一般情况下溶质应为液态，溶质和溶液的体积单位必须相同。19:46案例2-230%～50%甘油水溶液有防止皮肤水分丢失的作用，所以可以用来作为润肤液的组成成分，现有甘油150ml，问可配制0.3的甘油润肤液多少ml？19:46体积分数的计算类型•例2-7750ml酒精加水配成l000ml医用酒精溶液，求该酒精溶液中酒精的体积分数？解:∵V=l000mlV酒精=750ml∴φ(酒精)=V酒精/V=750/1000=0.75答：该医用酒精溶液中酒精的体积分数是0.75。19:46（四）质量分数•定义：溶质B的质量与溶液质量之比，称为溶质B的质量分数。•符号：ω(B)或ωB•数学表达式：ω(B)=m(B)/m•注意事项：溶质和溶液的质量单位必须相同。19:46质量分数的计算类型•例2-80.5L浓盐酸(ρ=1.18kg/L)中含HCl的质量是212.4克，求该浓HCl溶液的质量分数是多少?解：∵V=0.5Lm(HCl)=212.4gm=ρV=1.18kg/L×0.5L=590g∴ω(B)=212.4/590=0.36答：该浓HCl溶液的质量分数是0.36。19:46二、溶液浓度的换算•定义：将溶液浓度由一种表示法，变换成另一种表示法的过程。•实质：换算只是浓度表示方法的变换，而溶质的量和溶液的量都未改变。•类型：1.物质的量浓度与质量浓度之间的换算；2.物质的量浓度与质量分数之间的换算19:46（一）物质的量浓度与质量浓度之间的换算•换算公式：ρ(B)=c(B)×M(B)•例2-9计算0.154mol/L的生理盐水的质量浓度是多少?解：∵c（B）=0.154mol/LM（B）=58.5g/mol∴ρ（B）=c（B）×M（B）=0.154mol/L×58.5g/mol=9g/L•答：生理盐水的质量浓度为9g/L。19:46（二）物质的量浓度与质量分数之间的换算•换算公式：cB=ωB×ρ/MB例2-10市售浓盐酸的的ω=0.365，ρ=1.19kg/L，它的物质的量的浓度是多少？解：∵MB=36.5g/molω=0.365ρ=1.19kg/L∴cB=0.365×1190/36.5=11.9mol/L答：浓盐酸的物质的量的浓度为11.9mol/L。19:46三、溶液的配制和稀释（一）稀释及稀释定律•稀释是指在溶液中加入溶剂使浓溶液的浓度变小的过程。因此，此过程的特点是稀释前后溶液的体积发生了改变，但只是增加了溶剂的量，而溶质的量并没有发生改变，根据上述稀释原理得到下列稀释定律：稀释前溶质的量=稀释后溶质的量注意事项：使用稀释公式时，稀释前后的浓度单位必须一致，稀释前后的体积单位也必须一致。19:46•稀释公式：•cB1×V1=cB2×V2•ρB1×V1=ρB2×V2•φB1×V1=φB2×V2•ωB1×m1=ωB2×m2三、溶液的稀释和配制19:46三、溶液的稀释和配制（二）有关计算•例2-11用φ(B)=0.95的药用酒精600ml，可配制φ(B)=0.75的消毒用酒精多少毫升？解：∵φB1×V1=φB2×V2∴V2=760ml答：可配制消毒酒精760ml。19:46（三）溶液的配制1.浓溶液配成稀溶液步骤通常是：（1）计算（2）量取（3）定容（4）混匀19:46（三）溶液的配制•例2-12用14mol/L的浓氨水配制浓度为0.2mol/L稀氨水1000ml，则需浓氨水多少毫升?如何配制?解:（1）计算：根据稀释公式cB1×V1=cB2×V2V1≈14.3ml（2）量取：用20ml量筒量取浓氨水14.3ml，倒入1000ml量杯中。（3）定容：向1000ml量杯加蒸馏水稀释至接1000ml刻度线时，改用滴管逐滴滴入蒸馏水至刻度。（4）混匀：将所得溶液用玻璃棒搅拌均匀即可。19:46（三）溶液的配制2.固体溶质配成溶液配制步骤是：（1）计算（2）称量（3）溶解（4）转移（5）定容（6）混匀。在配制溶液时，可用托盘天平称量物质的质量，用量筒量取溶剂的体积。19:46案例2-5•在做配制250ml0.2mol/L氯化钠溶液实验中，有一同学在固体氯化钠未在小烧杯完全