上课-稀薄溶液的依数性

无机化学InorganicChemistry稀薄溶液的依数性1.1溶液的蒸气压下降1.2溶液的沸点升高和凝固点降低1.3溶液的渗透压力内容提要1无机化学InorganicChemistry教学基本要求1.掌握稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低概念及计算；渗透压力的概念及渗透浓度的计算。2.熟悉稀溶液依数性之间的换算，利用依数性计算溶质的相对分子质量；电解质溶液的依数性。3.了解稀溶液的蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低的原因；渗透压力在医学上的意义。2无机化学InorganicChemistry溶质+溶剂溶液溶液的性质已不同于纯溶质和纯溶剂第二类：与溶质的本性无关，只与溶液中所含溶质粒子的浓度有关——稀溶液的依数性。蒸气压下降、沸点升高、凝固点降低、溶液渗透压第一类：与溶质的本性（种类）有关。溶液颜色、导电性、体积、粘度3第一节稀薄溶液的依数性无机化学InorganicChemistry1.物质的聚集状态2.蒸发(evaporation)和凝结(condensation)气体固体液体freezingmelting一．溶剂的蒸汽压（vaporpressure）无机化学InorganicChemistryvaporizationcondensationH2O(L)H2O(G)3.水的蒸汽压在一定温度下，当液相蒸发的速率与气相凝结的速率相等时，液相和气相达到平衡，此时，水蒸气所具有的压力被称为在该温度下水的饱和蒸气压，简称为蒸气压。用符号p表示，单位为Pa或kPa。无机化学InorganicChemistry几种液体蒸气压与温度的关系6无机化学InorganicChemistry1、蒸气压与液体的本性有关，在一定温度下纯净物质具有一定的蒸汽压，不同的物质有不同的蒸汽压；2、蒸气压与温度有关，温度升高，蒸气压增大；3、固体也具有蒸气压，固体物质的蒸气压一般很小，温度升高，固体物质的蒸气压增大；4、无论是固体还是液体，蒸汽压大的称为易挥发性物质，蒸汽压小的称为难挥发性物质。规律注意：重点讨论的是难挥发性物质的溶液特性！无机化学InorganicChemistry•不同温度下水的蒸气压T/Kp/kPaT/Kp/kPa2732782832933033133230.61060.87191.22792.33854.24237.375412.333633334335336337342319.918335.157447.342670.1001101.3247476.02628开尔文(K)=273.15+摄适度(T)无机化学InorganicChemistry[问题]当纯溶剂中溶解一种难挥发的非电解质后，该溶液的蒸汽压会有什么变化呢？先看一个实验事实实验测定25ºC时水的饱和蒸汽压：p(H2O)=3167.7Pa0.5mol/kg糖水的蒸汽压：p(H2O)=3135.7Pa1.0mol/kg糖水的蒸汽压：p(H2O)=3107.7Pa无机化学InorganicChemistry[问题]从上面的实验事实中能得出什么结论？[结论]在相同温度下，P水P葡萄糖溶液；溶液浓度越大，蒸汽压下降越多。无机化学InorganicChemistry二．溶液的蒸汽压下降1、概念：含有难挥发性溶质的溶液，其蒸气压总是低于同温度下纯溶剂的蒸气压。这种现象称为溶液蒸气压下降。2、[定性解释]无机化学InorganicChemistry1.过程开始时,H2O和糖水均以蒸发为主；2.因为糖水的蒸气压低于纯水的蒸气压，所以当蒸气压达到P时,糖水与上方蒸气首先达到平衡；3.但是纯水平衡蒸气压P0P,即此时H2O气液并未平衡，继续蒸发，结果钟罩内气相蒸气压大于糖水液面的蒸气压；4.为了保持糖水气液平衡，气相H2O分子开始凝聚到糖水中,使得钟罩內蒸气压不能达到水的P0。5.于是，H2O分子一直从H2O中蒸出而凝聚入糖水。使得糖水体积不断扩大，纯水体积不断减小，直至纯水体积为零，达到糖水溶液与空气中水的蒸气压平衡为止。变化的根本原因是溶液的饱和蒸气压下降。问题：若改为两杯浓度不同的糖水，其结果又会怎样？两杯糖水浓度相同！钟罩实验12无机化学InorganicChemistry拉乌尔定律：规律一：在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂摩尔分数的乘积。AxPP0p0:纯溶剂的蒸气压,P:溶液的蒸气压。132.[定量解释]无机化学InorganicChemistry对于只含有一种溶质的稀溶液来说∵将xA+xB=l代入p=p0xA∴p=p0(1-xB)p=p0–p0xB∵Δp=p0–p=p0xBBxpp0•规律二：在一定温度下，难挥发性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，与溶质的本性无关。14无机化学InorganicChemistry规律三：在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降（Δp）与溶液的质量摩尔浓度mB成正比，与溶质的本性无关。BKmpK为比例系数，只取决于p0和溶剂的摩尔质量MA，与溶液的质量摩尔浓度无关。BABmMpxpp00所以15ABAABABBMmWMnnnxABBABBnnnnnx无机化学InorganicChemistry例1已知293K时水的饱和蒸气压为2.338kPa，将6.840g蔗糖(C12H22O11)溶于100.0g水中，计算蔗糖溶液的质量摩尔浓度和蒸气压。16无机化学InorganicChemistry解：g/mol0200.0111/0002.0100molg342.0g840.61-BkgmolgWnmB剂4996.0)mol00200.049.55(mol49.55molg0.342g/840.6molgg/18.020.100molgg/18.020.10011--1ABAAnnnx17p=p0xA=2.338kPa×0.9964=2.330kPa无机化学InorganicChemistry例2已知异戊烷C5H12的摩尔质量M=72.15g·mol-1，在20.3℃的蒸气压为77.31kPa。现将一难挥发性非电解质0.0697g溶于0.891g异戊烷中，测得该溶液的蒸气压降低了2.32kPa。①试求出异戊烷为溶剂时Raoult定律中的常数K；②求加入的溶质的摩尔质量。无机化学InorganicChemistry解①因为K=p0MA所以对于异戊烷有K=p0MA=77.31kPa×72.15g·mol-1=5578kPa·g·mol-1=5.578kPa·kg·mol-1AABABBABB/MmnnnnnnxBBA0AAB0B0ΔKbbMpMmnpxpp无机化学InorganicChemistry②根据有ABBBΔmMmKKbp11ABBmolg188kg10000.891kPa32.2g0697.0molkgkPa578.5ΔmpmKM无机化学InorganicChemistry三、溶液的沸点升高211、液体的沸点（boilingpoint，b.p）沸点：液体的沸点是指其蒸汽压等于外界大气压力时的温度。液体的沸点与外压有关，外压越大，沸点就越高。液体在101.325kPa(标准压力)下的沸点称为正常沸点（normalboilingpoint）。2、沸点概念的应用无机化学InorganicChemistry22溶液的沸点升高（ΔTb）=溶液的沸点（Tb）-纯溶剂的沸点（Tb0即：ΔTb=Tb-Tb0无机化学InorganicChemistry3．溶液的沸点升高1）概念：实验表明，难挥发非电解质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点，这种现象称为溶液的沸点升高。2）[定性解释]上一页3）[定量解释]溶液沸点的升高是由于溶液的蒸汽压下降引起的。由Raoult定律，可以得知溶液的沸点升高，也只与溶液中所含溶质的粒子浓度有关，而于溶质的本性无关。式中：△Tb为沸点升高,Kb为溶剂的沸点升高常数水：Kb=0.512K·kg·mol-1BbbbbmKTTT0无机化学InorganicChemistry规律：难挥发非电解质稀溶液的沸点升高与溶质B的质量摩尔浓度成正比。测定出溶液的沸点升高，可计算出B的摩尔质量。BbbmKTbbBBBBKTWMWWnm剂剂/bBbBTWWKM剂[结论]难挥发非电解质稀溶液的沸点升高只与溶质的质量摩尔浓度有关，而与溶质的本性无关。无机化学InorganicChemistry常见溶剂的T0b和Kb值溶剂Tb0/℃Kb/(K·kg·mol-1)溶剂Tb0/℃Kb/(K·kg·mol-1)水1000.512四氯化碳76.75.03乙酸1182.93乙醚34.72.02苯802.53萘2185.80乙醇78.41.2225无机化学InorganicChemistry四、溶液的凝固点降低（一）纯液体的凝固点(Tfo):定义：物质的固相的蒸气压与它的液相的蒸气压相等时的温度。此时固、液两相可以长久共存。纯水的凝固点（即冰点）：常压下水和冰在0℃时蒸气压相等（0.6106kPa）两相达成平衡，所以水的凝固点是0℃（273.15K）。26无机化学InorganicChemistry1、纯溶剂的凝固点（freezingpoint）当物质液相蒸汽压与固相的蒸汽压相等，且能平衡共存时的温度。pl=ps[问]当纯溶剂中溶解一种难挥发的非电解质后，该溶液的凝固点会有什么变化呢？四、溶液的凝固点降低无机化学InorganicChemistry28稀溶液的凝固点下降无机化学InorganicChemistry溶液的凝固点降低与溶液的沸点升高一样是蒸汽压下降的结果，所以溶液的凝固点降低也与溶液的蒸汽压下降成正比，也就是溶液的凝固点降低与溶液的质量摩尔浓度成正比，数学表达式为：(纯溶剂:P液相=P固相加入难挥发性电解质,此时:P液相P固相固、液两相不能共存,冰融化致温度下降)△Tf=kfmB式中：△Tf为凝固点降低值,Kf为溶剂的凝固点降低常数。无机化学InorganicChemistry常见溶剂的T0bKb和T0fKf值溶剂Tb0/℃Kb/(K·kg·mol-1)Tf0/℃Kf/(K·kg·mol-1)水1000.5120.01.86乙酸1182.9317.03.90苯802.535.55.10乙醇78.41.22-117.31.99四氯化碳76.75.03-22.932.0乙醚34.72.02-116.21.8萘2185.8080.06.930无机化学InorganicChemistry1.测定溶质的相对分子质量。fABfBΔTWWKM稀溶液凝固点降低的应用ΔTf=KfmB剂剂WMWKWnKmKTBBfBfBff该方法的优点：1）Kf较大，实验误差较小2）析出晶体，现象明显3）低温下测量，适用于某些不宜加热和挥发性物质。31无机化学InorganicChemistry2.致冷剂冰盐混合物可用作制冷剂，保存和运输水产品汽车水箱加入乙二醇或甘油防水箱在寒冷气候下冻裂。例如：用NaCl和冰混合，-22℃;用CaCl2和冰的混合物，-55℃；32无机化学InorganicChemistry第二节电解质稀溶液的依数性行为Δp=iKmBΔTb=iKbmBΔTf=iKfmB式中:i是校正因子，是指一“分子”电解质解离出的粒子个数，不一定是整数。•如AB型电解质，i趋近于2。(如KCl)•AB2或A2B型电解质,i趋近于3。(如MgCl2)无机化学InorganicChemistry•有下列水溶液：①0.100mol·kg-1的C6H12O6②0.100mol·kg-1的NaCl③0.100mol·kg-1Na2SO4。在相同温度下，蒸气压由大到小的顺序是()A.②＞①＞③B.①＞②＞③C.②＞③＞①D.③＞②＞①E.①＞③＞②B无机化学InorganicChemistry渗透（osmosis）：溶剂分子通过半透膜进入到溶液中的过程，称为渗透。35一、渗透现象和渗