11第一章 水溶液

1§1-1溶液的通性§1-2电解质溶液§1-3难溶电解质的多相平衡教学内容第一章水溶液2§1-1溶液的通性溶液：一种物质以分子、原子或离子状态分散于另一种物质中所构成的均匀而又稳定的体系叫溶液。气态溶液：(空气)液态溶液：(酸、碱、盐水溶液)固态溶液：(合金)溶液3溶液有两大类性质：1）与溶液中溶质的本性有关：溶液的颜色、比重、酸碱性和导电性等；2）与溶液中溶质的独立质点数有关：而与溶质的本身性质无关————溶液的依数性，如溶液的蒸气压、凝固点、沸点和渗透压等。依数性：只与溶质粒子的数目有关而与溶质本性无关的性质称为溶液的依数性，又叫溶液的通性。粒子：溶液中实际存在的分子、离子等。包括：稀溶液蒸气压的下降、沸点上升、凝固点下降和稀溶液的渗透压。（与纯溶剂比较）4溶液组成的标度——溶剂A+溶质B1.质量摩尔浓度m：1kg溶剂中所含溶质的物质的量，SI单位mol·kg-1mB=nB/wAnB—溶质B的物质的量，单位为mol。wA—溶剂的质量，单位为kg。52.摩尔分数(或物质的量分数)以溶液中的总物质的量除任何一物质的量，即为该物质的摩尔分数。设有双组分溶液，溶剂A和溶质B的物质的量分别为nA和nB，则总nnnnnxBBABB注意：无论有多少种物质，摩尔分数之和总是等于1。总nnnnnxABAAA1BAxx6蒸发H2O(l)H2O(g)凝聚初始：V蒸发V凝聚平衡：V蒸发=V凝聚气液两相达到平衡1.1.1非电解质溶液的通性１、溶液的蒸气压下降7饱和蒸气压：在一定温度下，液体及其蒸气达到相平衡时，蒸气所具有的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。不同溶剂蒸气压不同，相同溶剂温度升高，蒸气压增大。例如：p(H2O,l,298K)=3167Pap(H2O,l,373K)=101.325kPa8实验证明：在相同的温度下，当把难挥发的非电解质溶质加入溶剂形成溶液后，稀溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低。溶剂的转移9在纯溶剂中加入难挥发的物质以后，达平衡时，p溶液总是小于同T下的p纯溶剂，即溶液的蒸气压下降。10蒸汽压下降的原因：纯溶剂多溶液少11法国物理学家拉乌尔据实验得出以下定量关系：在一定温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压下降Δp与溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。即：Δp=pA·xB其中xB是溶质B在溶液中的摩尔分数，pA是纯溶剂的蒸汽压。△p=p纯－p溶液12蒸气压下降的应用干燥剂工作原理CaCl2、NaOH、P2O5等易潮解的固态物质，常用作干燥剂。因其易吸收空气中的水分在其表面形成溶液，该溶液蒸气压较空气中水蒸气的分压小，使空气中的水蒸气不断凝结进入溶液而达到消除空气中水蒸气的目的。132、溶液的沸点升高和凝固点下降沸点:溶液的蒸气压（p溶液）与外压（p外压）相等时的温度称为该溶液的沸点。纯水：p外=101.3kPa，t纯水=100℃.实验证明：难挥发物质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。14由于难挥发非电解质溶液的蒸气压要比纯溶剂的蒸气压低，所以温度达到纯溶剂的沸点时，溶液不能沸腾。为了使溶液在此压力下沸腾，就必须使溶液温度升高，增加溶液的蒸气压。15溶液的沸点上升示意图Tb*Tb温度ppθkpa蒸气压△p△Tb101.3kpaAB’溶剂溶液16溶液的沸点高于纯溶剂的沸点主要原因是由于溶液的蒸气压下降，因此溶液沸点升高值与溶液中溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。它的数学表达式为：ΔTbp＝Kbp·mKbp:溶剂的摩尔沸点升高常数，Kbp只与溶剂种类有关，单位为K·kg·mol-1。m:溶质的质量摩尔浓度。17利用溶液的沸点上升，可以测定溶质的摩尔质量。在实验工作中利用沸点上升现象，使用较浓的盐溶液来做高温热浴。18例1把1.09g葡萄糖溶于20g水中所得溶液在101.325kPa下沸点升高了0.156K，求葡萄糖的摩尔质量M。19ΔTbp＝Kbp·mKbp20凝固点：在标准状况下，纯液体蒸气压和它的固相蒸气压相等时的温度为该液体的凝固点。凝固点时：pl=ps否则，蒸汽压较大的一相就会消失，不能保持固液两相平衡共存的状态。21pT溶剂溶液溶剂的液-固平衡线TfTfp凝固点下降示意图溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，溶液凝固点会下降。22△Tfp=kfpmkfp称为溶剂的摩尔凝固点下降常数，单位为K·kg·mol-1。Kfp只与溶剂种类有关。23例2为了防止汽车水箱中的水在266K时凝固，以无水乙醇（ρ=0.803g/ml）做防冻剂，问每升水须加若干ml乙醇？（假设溶液服从拉乌尔定律）24解：已知水的凝固点为273K，Kfp=1.86K·kg·mol-1。∴△Tfp=273-266=7K∴△Tfp=Kfp·mm=△Tfp/Kfp=7/1.86=3.76mol/kg即每升水加3.76mol乙醇，已知M乙醇=46g/mol，ρ=0.803g/ml∴应加入乙醇体积为V=3.76×46/0.803=215.6ml25凝固点下降的应用测定分子的相对摩尔质量相对沸点上升法，凝固点下降法应用较多。∵kfp＞kbp，ΔTfp＞ΔTbp实验误差较小，且凝固时有结晶析出，易于观察。防冻剂工作原理冬天为防止汽车水箱结冰，可加入甘油、乙二醇等以降低水的凝固点，避免因结冰，体积膨胀而使水箱破裂。26冷冻剂工作原理工业冷冻剂如在冰水中加氯化钙固体,由于溶液中水的蒸气压小于冰的蒸气压,使冰迅速熔化而大量吸热,使周围物质的温度降低。食盐-冰（30gNaCl+100gH2O(s)）-22℃CaCl2-冰（42.5gCaCl2+100gH2O(s)）-55℃273、渗透压渗透实验：一个连通器的中间，用一种只让溶剂分子通过，而不允许溶质分子通过的半透膜隔开，左边盛纯溶剂水，右边盛蔗糖溶液，使两边液面高度相等。经过一段时间后，我们发现，右边的液面会逐渐升高，而左边液面逐渐下降，直到右边液面比左边液面高出一定的高度为止。28半透膜的作用：只许溶剂分子通过，溶质分子不能通过。渗透:溶剂分子通过半透膜自动单向扩散的过程称为渗透。当v纯水=v糖水,渗透停止。初始：溶剂分子扩散速度V纯水V糖水29渗透压：在一定的温度下，恰能阻止渗透发生所需施加的外压力，称为该溶液的渗透压。用符号π表示。纯水糖水h30实验证明：1、同一温度下，溶液的渗透压与浓度成正比。2、相同浓度时，渗透压与热力学温度成正比。π=cRTc：物质的量浓度R：气体常数8.314kPa·L·mol-1·K-1T：热力学温度（绝对温度）31渗透现象在动植物的生命过程中有着重要的作用:1、生理等渗溶液的应用。2、动物体内水份的输送。3、植物从土壤中吸收水份和营养。32例3人体血液的渗透压为709.275kPa,体温为37℃。试计算给人体输液时所用葡萄糖溶液的c是多少？(葡萄糖的分子摩尔质量M为180g.mol-1)。33解：∵π=c(葡)RT∴c=π/RTc(葡)=709.275/8.314×(273.15+37)=0.28mol·L-134如果外加在溶液上的压力超过渗透压，则反而会使溶液中的水向纯水的方向渗透，使水的体积增加，这个过程叫做反渗透。反渗透广泛应用于海水淡化、工业废水的处理和溶液的浓缩等方面，关键在于耐高压半透膜的制备。35例4海水在298K时的渗透压为1479kPa，采用反渗透法制取纯水，试确定用1000cm3的海水通过只能使水透过的半透膜，提取100cm3的纯水，所需要的最小外加压力是多少?36解：随着反渗透的进行，海水中盐的浓度增大，当得到100cm3纯水时，最终海水的渗透压π2和初始海水的渗透压π1的比值为：222111cRTccRTc2211cc因为渗透前后溶质的物质的量未减少c1=nmol／1000cm3c2＝nmol／(1000-100)cm3211000109009cc210147916439kPa371.1.2电解质溶液的通性电解质分子在水溶液中解离成离子，使得溶液中的微粒数增大，故它们的蒸汽压、沸点、熔点的改变和渗透压数值都比非电解质大。38不同物质溶液依数性的比较：①0.1mol·L-1NaCl溶液②0.1mol·L-1蔗糖溶液③0.1mol·L-1甘油溶液④0.1mol·L-1Na2SO4溶液⑤0.1mol·L-1HAc溶液请将这五种溶液按沸点由高到低顺序排列。39答案：④①⑤③=②40Na2SO4＝2Na++SO42-c2c+c完全电离NaCl＝Na++Cl-cc+c完全电离HAcH++Ac-cx+xc部分电离41部分电解质的0.1mol·kg-1溶液的凝固点下降数值与理论值的比较：电解质实测ΔT’f/K计算ΔTf/Ki=ΔT’f/ΔTfNaCl0.3480.1861.87HCl0.3550.1861.91K2SO40.4580.1862.46CH3COOH0.1880.1861.01可以看出，产生的偏差有以下规律：A2B(AB2)强电解质AB强电解质AB弱电解质非电解质421．1.00克非电解质溶于20.0克水中，测定冰点是-0.50℃，该非电解质的相对分子量是（）（Kf＝1.86）(A)1.86/(0.50×0.20)(B)1.86/(0.50×20.0)(C)0.50×20.0/1.86(D)1.86/(0.50×0.020)练习题432.相同质量的蔗糖和葡萄糖分别溶解于相同体积的水中，所得溶液的渗透压（）。蔗糖(C12H22O11)葡萄糖(C6H12O6)(A)前者大于后者(B)后者大于前者(C)两者相同(D)不能判断44•答案：•1D2B45•作业：p42746独立思考做好作业