溶液与胶体(教案撰写付蕾)

第一章溶液与胶体（教案撰写：付蕾）一、教学内容：溶液与胶体二、教学目的：1.进一步掌握溶液浓度的表示方法及浓度的换算。2.掌握稀溶液的依数性及其定量规律。3.了解胶体性质，掌握胶体结构的表示方法、胶体的稳定性与聚沉方法。三、教学重点：1.物质的量、摩尔质量、物质的量浓度等概念；2.稀溶液的依数性、胶体结构、胶体的稳定性与聚沉方法。四、学习难点：对稀溶液依数性的理解,胶体结构与胶体聚沉。五、教学方法：重点讲授+图表与模型演示+课堂讨论。六、教学进程：新课导入：【板书】第一章溶液与胶体【讲解】物质以分子、离子或原子的形式分散于另一种物质中所形成的均匀稳定的系统(或称体系)称为溶液。溶液分为气体溶液、液体溶液和固体溶液，通常所说的溶液是指液体溶液。最常见的溶液是水溶液，简称为溶液。【板书】1.1溶液组成量度的表示方法【板书】1.物质B的质量浓度ρ(B)VmB)B(=ρ(1.1)【讲解】ρ(B)的SI(国际单位制)的单位是kg·m-3,常用单位是g·L-1；mg·L-1。质量浓度ρ(B)不同于密度ρ,使用时应严格区分开来。【板书】2.物质B的物质的量浓度c(B)Vnc(B)(B)=(1.2)【讲解】c(B)的SI单位是mol·m-3,常用单位是mol·L-1。由于c(B)是由物质的量(n)导出的量,使用时必须指明基本单元。【板书】3.物质B的质量摩尔浓度b(B)(A)(B)(B)mnb=(1.3)【讲解】式中n(B)表示溶质的物质的量,m(A)表示溶剂的质量。b(B)的SI单位是mol·kg-1。例1在100g水中溶解17.1g蔗糖(C12H22O11),求蔗糖的【引言】溶液与胶体在自然界普遍存在。江河湖海是最大的水溶液体系，云、烟、雾、石油、细胞液等则为胶体，它们与工农业生产与生命活动密切相关。SI规定：使用n或mol时必须指明基本单元。基本单元的定义：分子、离子、原子、电子或这些粒子的特定组合，用元素符号或化学式在n（）中表明。质量摩尔浓度b(C12H22O11)。解已知M(C12H22O11)=342g·mol-1根据)A()B()B()A()B()B(mMmmnb==b(C12H22O11)=0.100kgmol42g3g1.171-×⋅=0.500mol·kg-1b(B)与c(B)相比具有不受温度影响的优点。【板书】4．物质B的质量分数(B)或wwBmmw(B)(B)=(1.4)【讲解】质量分数的结果可用小数或“某数×10-n”表示，常用%代表10-2，例如：。%110101.0(B)2-=×==w例2将25gNaOH溶于25g水中，求NaOH的质量分数。(NaOH)w解根据(A)(B)(B)(B)(B)mmmmmw+==50%0.5g25g25g25(NaOH)==+=w【讲解】市售浓酸和各种固体试剂，实验室中一般试剂的含量以及分析化学中样品某成分的含量，常用(B)表示。w【板书】5．物质B的物质的量分数(B)xnnx(B)(B)=(1.5)【讲解】代表B的物质的量，n代表混合物总的物质的量。(B)n【板书】6．物质B的体积分数(B)ϕVV(B)(B)=ϕ(1.6)【讲解】V(B)表示物质B的分体积，V表示混合物的总体积，(B)ϕ的SI单位为1。【板书】7．(V1+V2)表示法【讲解】例如H2SO4+H2O(1+4),表示浓硫酸与水的体积之比为1比4相混合。若溶剂是水，则“+H2O”可省略，如2H2SO4+H2O(1+4)可简写为H2SO4(1+4)。溶液的组成可用不同的物理量表示，各物理量之间可以相互换算。常见换算公式有如下几种。ρρ(B)(B)w=(1.7)(B)(B)(B)Mcρ=(1.8)(B)(B)(B)Mwcρ=(1.9)对于两组分溶液(B)1(B)/(B)(B)wMwb−=(1.10)(B)(B)(B)(B)Mccb−=ρ(1.11)例3将8.34gNa2CO3溶于水，配制200mLNa2CO3溶液，此溶液的密度为1.04g·mL-1，求该溶液的（1）质量分数；（2）物质的量分数；（3）质量摩尔浓度；（4）物质的量浓度。)CO(Na32w)CO(Na32x)CO(Na32b)CO(Na32c解(1)根据题意Vmmmw⋅==ρ)CO(Na)CO(Na)CO(Na3232322-1-×=×=1001420004134832.mLg·mL.g.)CO(Naw(2)由于nnx(B)(B)=O)(H)CO(Na)CO(Na)CO(Na2323232nnnx=00704.0mol·g18g34.8|mL200Lm·g04.1mol·g106g34.8mol·g10634.81-1-1-1-=×+=g（3）根据公式(A)(B)(B)mnb=3kg0.1997mol0.0787g8.34mL200mLg1.04molg106g8.34)CO(Na1132=|×··=--b=0.3941kgmol−⋅（4）Vnc(B)(B)=1132Lmol0.394L0.2molg106g8.34)CO(Na--·=·=c【板书】1.2非电解质稀溶液的依数性【板书】1.2.1溶液的蒸气压下降【讲解】在一定温度下，当液体的蒸发速度与凝聚速度相等时，蒸发与凝聚处于动态平衡，此时容器中液体上部的蒸气称为饱和蒸气，饱和蒸气所产生的压强叫做饱和蒸气压，简称蒸气压。设纯溶剂的蒸气压为，溶液的蒸气压为p，则溶液蒸气压下降△p为：*Apppp−=*A∆(1.12)1880年，法国物理学家拉乌尔在研究了大量的难挥发性溶质的稀溶液的行为时总结出一条规律：在一定温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的物质的量分数，即：(A)*Axpp=(1.13)式中x(A)为溶剂的物质的量分数，设x(B)为溶质的物质的量分数，由于x(A)+x(B)=1。因此：(B)]1[(A)*A*Axpxpp−==(B)*A*Axppp=−(1.14)(B)∆*Axpp=即：在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质的物质的量分数成正比，而与溶质的本性无关。在稀溶液中)B()A()B((B)∆*A*Annnpxpp+==本节是物理化学的基本知识，理论性较强。可以从日常生活中的一些现象出发，激发学生的学习兴趣，带着疑问进入学习状态[提问]1.高山上煮鸡蛋为什么不熟？（沸点）2.夏天腌黄瓜为什么“出汤”？（渗透压）3.结冰的路面撒盐的原因是什么？4当n(A)n(B)时，)A((B)∆*Annpp≈由于n(B)=b(B)m(A)n(A)=m(A)/M(A)因此(B)(A)(A)/(A)(A)(B)∆*A*AbMpMmmbpp==(1.15)对确定的溶剂来说，、M(A)都是常数，*Ap设则(1.16)kMp=(A)*A(B)∆kbp=上式表明,在一定温度下，难挥发性的非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。【板书】1.2.2溶液的沸点上升和凝固点下降【板书】1．溶液的沸点上升【讲解】沸点是指系统中液体的蒸气压等于外界压强时液体的温度。在一定的外压下，任何纯液体都有一定的沸点，例如在外界压强为1.0×105Pa时，纯水的沸点为100℃。如果在溶剂中加入难挥发的非电解质后，由于溶液的蒸气压在相同温度下总是低于纯溶剂的蒸气压,因此在纯溶剂的沸点（）时，溶液的蒸气压低于外界压强，不能沸腾。只有将溶液的温度升高到一定值，使溶液的蒸气压与外界压强相等时，溶液才沸腾，时的温度即为溶液的沸点（T*bTb）。显然，，溶液沸点升高值为：*bbTT*bbb∆TTT−=(1.17)拉乌尔根据实验结果推导出：(B)∆bbbkT=(1.18)式1.18也可表示为:Δtb=kb(B)即：难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高值与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的性质无关。式(1.18)中kb是溶剂的摩尔沸点上升常数，其大小与溶剂的性质有关，与溶质性质无关,单位为K·kg·mol-1,或℃·kg·mol-1。需要指出的是:溶液的沸点不是恒定的，而纯液体有固定沸点，原因是随着溶液的沸腾，溶剂不断蒸发，溶液的浓度逐渐增大，蒸气压不断降低，因此沸点升高数值越来越大,当溶液达到饱和后，沸点不再变化。若继续蒸发，溶液中的溶质就要析出。我们所说的溶液的沸点是指某溶液刚开始沸腾时的温度。5【板书】2.溶液的凝固点降低【讲解】溶液的凝固点又称为冰点，是指液体蒸气压与固体纯溶剂蒸气压相等时系统的温度，也是纯物质的固相与液相共存(即达到平衡)时的温度。例如冰和水在0℃时蒸气压相等，故水的凝固点是0℃，在此温度下，水和冰可以相互转化，即液体的凝固和固体的熔化处于平衡状态。溶液凝固首先是溶液中溶剂的凝固，因此溶液的凝固点实际为溶液中溶剂的蒸气压与固态溶剂的蒸气压相等时的温度。由于溶液的蒸气压降低，在纯溶剂的凝固点T*f时溶液蒸气压低于固态纯溶剂的蒸气压，此时，溶液不能凝固。降低温度，溶液和固态纯溶剂的蒸气压都降低，但固态纯溶剂蒸气压下降的幅度更大，所以当降至某温度Tf时，固态纯溶剂的蒸气压与溶液的蒸气压相等(曲线相交于B点)，此时溶液中的溶剂开始凝固，B点对应的温度为该溶液的凝固点Tf，溶液的凝固点低于纯溶剂的凝固点，两者差值用△Tf表示,△Tf为溶液的凝固点下降。△Tf=Tf*－Tf(1.19)根据拉乌尔的实验结果：难挥发性非电解质稀溶液的凝固点降低△Tf与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。其关系式为:△Tf=kfb(B)(1.20)1.20式也可表示为:△tf=kfb(B)kf称为溶剂的摩尔凝固点下降常数，kf只与溶剂的性质有关，单位为:℃·kg·mol-1或K·kg·mol-1。常见溶剂的kf列于表1.3中。例6计算w=5%的蔗糖（C12H22O11）水溶液的凝固点，已知kf=1.86K·kg·mol-1解M(C12H22O11)=342g·mol-11000g水中溶有的蔗糖质量为:()g63.52g1000g5100g5=×−溶液的b(B)为：()111112212kgmol1539.0molg342kgg63.52OHC−−−⋅=⋅⋅=b溶液的凝固点降低值为△Tf=kfb(B)=1.86K·kg·mol-1×0.1539mol·kg-1=0.286K水的凝固点为273K，则溶液的凝固点为Tf=Tf*－△Tf=273K－0.286K=272.714K溶液的凝固点也不是恒定的，溶液开始凝固时，溶液中的溶剂首先凝固，溶质仍留在溶液中，随着溶剂的不断凝固析出，溶液的浓度越来越大，直到溶液呈饱和状态，凝固点才恒定下来，若溶液再继续冷却，溶质和溶剂就会同时析出。这也是为凝固点下降的实用意义很大：（1）冷却剂（盐、水混合，冰融化吸热，可降低周围温度）（2）防止结冰（砂浆中加盐；汽车水箱中加甘油）（3）植物的耐寒、耐旱性（启发学生给出解释）反渗透的应用在浓度大的一侧施加的压力高于6什么海面上的冰含盐量很少的原因。【板书】1.2.3溶液的渗透压【讲解】在如图1.4的容器中装有半透膜，此膜只允许溶剂分子通过，而不允许溶质分子通过，膜两侧分别装有相同体积的水和蔗糖溶液，由于膜两侧单位体积内水分子数不同，单位时间内由纯水一侧穿过半透膜的水分子比由蔗糖溶液穿过半透膜的水分子多，从宏观上看好象水通过半透膜流向溶液,导致蔗糖溶液的液面升高，这种现象叫渗透。随着蔗糖溶液液面的上升，液柱的静水压增大，使溶液中水分子渗出速率增大，当液面达到一定高度时，半透膜两侧水分子渗透速率相等，达到渗透平衡。半透膜两侧的水位差所表示的静水压即为溶液的渗透压。或者说，渗透压就是为了阻止渗透现象的发生，在溶液上方所需施加的最小的额外压强，用符号Π表示,单位为Pa或kPa。产生渗透现象的必要条件是存在半透膜及半透膜两侧溶液浓度不同，浓度大的溶液为高渗溶液，浓度小的溶液为低渗溶液，膜两侧浓度相等的溶液为等渗溶液。渗透现象在自然界广泛存在，例如农作物施肥后不浇水会使作物脱水枯死等,其原因都可用渗透现象进行解释。1886年荷兰物理学家范特荷甫（Van’tHoff）指出：稀溶液的渗透压（Π）与溶液浓度