3章1稀溶液依数性溶液.ppt

第三章溶液与离子平衡 溶液非电解质稀溶液的依数性 一 溶液一种物质以分子或离子分散于另一种物质中所构成的均匀而又稳定的体系 称为溶液 3 1溶液及浓度的表示方法 溶液组成可以有哪些形式 气态溶液 虽然不是液体 但按定义也是溶液 液态溶液 气 固 液分散在液体中 固态溶液 固体分散在另一固体中 例 58 5克食盐溶解于100克水中 求该溶液的质量摩尔浓度 二 溶液浓度的表示方法1 质量摩尔浓度m单位 mol kg定义 每千克溶剂中含溶质的摩尔数 如果在WA克溶剂中溶解WB克溶质 MB为溶质的摩尔质量 按定义 溶质的质量摩尔浓度公式为 4 摩尔分数xB 5 体积分数 3 质量分数 w 百分浓度 2 物质的量浓度 c 单位 mol L 均不举例 请大家自学 3 2分配定律与萃取分离 在一定温度下 如果一溶质溶解在两个同时存在且互不相溶的溶剂里 达到平衡后 该溶质在两溶剂中的浓度之比等于定值 这称为分配定律 kD为分配系数 B表示溶质 表示溶剂 例如将溶有I2的水与不相混溶的苯混合 水中的I2部分进入苯中 该过程称为萃取 如果在体积为V 的 相溶液中含有溶质m0 用体积V 的另一溶剂 萃取一次后 按照分配定律 在 相中剩余的溶质m1为多少 可得 K m0 m1 V m1V KV m0 KV m1 m1V KV m1 m1V KV m0 如果用等量的 相溶剂进行n次萃取后 相中所含的溶质的量为mn 如果用等量的溶剂 再萃取一次 相中所含的溶质的量为m2 例 在100ml水中含有0 02g碘 用20mlCCl4萃取 比较一次用20mlCCL4和分二次每次用10mlCCL4萃取的效率 已知K 1 85解 一次萃取 分二次萃取 可见用一定量的萃取剂 少量 多次的萃取效率高 例 洗衣服 问 如何用定量的蒸馏水洗涤玻璃试管 3 3非电解质稀溶液的依数性 稀溶液的依数性 难挥发非电解质稀溶液的某些性质和一定量溶剂中溶质的物质的量n成正比 而与溶质的本性无关 这些性质称为依数性 依数性的性质主要指下面几种 1 蒸气压下降 2 溶液的沸点升高 3 溶液的凝固点下降 4 渗透压 3 3 1蒸汽压下降 蒸汽压的概念 在一定温度下 密闭容器中液体汽化 蒸发 速率与凝结速率相等时 气 液两相达到平衡 此时蒸气的压力叫做饱和蒸气压 简称蒸气压 假设当汽化分子数目达到N时 达到平衡 蒸气压为P 显然 当汽化分子数大于N时 蒸气压大于P 气体液化 当汽化分子数小于N时 蒸气压小于P 液体气化 实验测定25 C时 水的饱和蒸气压 p H2O 3167 7Pa 0 5mol kg 1糖水的蒸气压为 3135 7Pa 1 0mol kg 1糖水的蒸气压为 3107 7Pa 从该实验可得到什么结论 在纯溶剂中加入难挥发非电解质作溶质时 所得溶液蒸气压要比纯溶剂的低 溶液浓度越大 蒸气压下降越多 当溶液中溶有难挥发的溶质时 则有部分溶液表面被这种溶质分子所占据 于是 在溶液中 单位表面在单位时间内蒸发的溶剂分子的数目N 产生的蒸汽压为P 要小于纯溶剂时的N0 纯溶剂的蒸汽压为P0 如何解释这一现象 水 糖水 将高度一样的一杯纯水和一杯糖水放在一个密闭的容器内 放置一段时间后 请问这两杯溶液的水平面还会一样高吗 为什么 过程开始时 H2O和糖水均以蒸发为主 设当蒸气压等于P时 糖水与上方蒸气达到平衡 而P0 P 即H2O并未平衡 继续蒸发 以致于蒸气压大于P H2O分子开始凝聚到糖水中 使得蒸气压不能达到P0 于是 H2O分子继续从水中蒸出而凝聚入糖水 最后会出现纯水几乎都跑进了糖水之中的现象 其根本原因是溶液的饱和蒸气压下降 拉乌尔定律 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汽压与溶剂摩尔分数的乘积 P PA XA PA 纯溶剂的蒸气压 XA和XB分别为溶剂和溶质的摩尔分数 因为XA XB 1 因此有 P PA 1 XB PA P PA XB p PA XB p 蒸气压下降值 蒸汽压下降有何规律 因此 拉乌尔定律另一表述 在一定温度下 非电解质稀溶液蒸汽压下降值与溶质的摩尔分数成正比 对于稀溶液来说 nB 溶质的物质的量 nA 溶剂的物质的量 如果取1000克溶剂 由于 则 因此 拉乌尔定律还可表述为 在一定温度下 难挥发非电解质稀溶液蒸汽压下降值与溶质的质量摩尔浓度成正比 如果溶质与溶剂都有挥发性 只要二者没有作用 能组成理想溶液 就可以分别考虑 例如 苯和甲苯以等物质的量混合组成的溶液 X1 X2 0 5 在293K时 P1 10 0KP P 2 3 2KP总蒸汽压 P总 0 5P1 0 5P 2 6 6KPa实验测定为6 7KPa 沸点 液体的饱和蒸汽压等于外界压力时的温度 含有非挥发性溶质的溶液其沸点总是高于纯溶剂的沸点 引起这一现象的原因是由于前面讨论过的蒸汽压下降的必然结果 3 3 2沸点上升 研究得到 非电解质稀溶液沸点上升值与溶质的质量摩尔浓度成正比 其数学表达式 3 3 3凝固点下降 凝固点 某物质的固态蒸汽压等于液态蒸汽压时的温度 根据拉乌尔定律 难挥发非电解质溶液凝固点下降值与溶质的质量摩尔浓度成正比 其数学表达式 溶剂分子通过半透膜 只许水分子通过的膜 向溶液扩散的过程 称为渗透 例如 将血红细胞放置在水中 可以发现它会逐渐胀成圆球 最后爆裂 3 3 4溶液的渗透压 U形管中 用半透膜将等体积的H2O和糖水分开 放置一段时间后 发现糖水的液面升高 而H2O的液面降低 这种溶剂透过半透膜 进入溶液的现象 称为渗透现象 产生的原因 在两侧静水压相同的前提下 由于半透膜两侧透过的H2O分子的数目不等 在单位时间里 进入糖水的H2O分子多些 意义 渗透压在生物学上具有重要意义 有机体的细胞膜大多具有半透膜的性质 渗透压是引起水在生物体中运动的重要推动力 由渗透作用引起的溶剂与溶液两边的压力差称为渗透压 符号 渗透压的计算公式与理想气体方程相似 稀溶液的渗透压 Pa c 物质的量 浓度 mol m3 1 测定分子的摩尔质量由于技术原因 常采用沸点升高和凝固点下降二个依数性来测定 对摩尔质量特别大的分子才采用渗透压法 3 3 5依数性的应用 例1 把2 000克某不挥发有机物溶解在50克水中 测定其沸点在1个标准大气压下升高了0 16K 求该物质的摩尔质量 解 查表3 1 得水的Kb 0 512K kg mol 1利用 例2将0 115g奎宁溶解在1 36g樟脑中 测得凝固点下降10 3 试计算奎宁的分子量 解 设M为奎宁的分子量 查表3 1 得樟脑的凝固点下降常数 答 奎宁的分子量为328 2 制作防冻剂和致冷剂在严寒的冬天 为防止汽车的水箱冻裂 常在水箱中加入甘油或乙二醇等物质 以降低水的凝固点 例3 为了使水箱中的水在263K时不结冰 需要在1000克水中加入多少克甘油 M 92g mol Kf 1 86 解 利用 故在1000g水中应加甘油 5 376 92 494 59g 在实验室中 常用食盐和冰混合作致冷剂 建筑工人在冬季浇混凝土时 在水泥中加入食盐 以防冻 用CaCl2和冰的混合物 可以获得 55C 的低温 CaCl2 冰和丙酮的混合物 可以致冷