第2章 溶液的依数性

1、南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY第二章 稀溶液的依数性Colligative Properties of dilute solution南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY第一节第一节 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降第二节第二节 溶液的沸点升高和凝固点降低溶液的沸点升高和凝固点降低第三节第三节 溶液的渗透压力溶液的渗透压力主要内容主要内容南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY溶液的性质溶液的颜色表面张力导电性南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIV

2、ERSITY溶液的另一类性质溶液的另一类性质却只与溶液中溶质和溶剂微粒数却只与溶液中溶质和溶剂微粒数的比值有关的比值有关，而与溶质的本性无关，这类性质称为，而与溶质的本性无关，这类性质称为稀溶液的依数性稀溶液的依数性(Colligative properties) 。蒸气压下降蒸气压下降 (vapor pressure lowering) 沸点升高沸点升高 (boiling point elevation) 凝固点降低凝固点降低 (freezing point depression) 渗透压渗透压 (osmotic pressure) 稀溶液依数性的内容：稀溶液依数性的内容：南京医科大学南京医

3、科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY 第一节溶液的蒸气压下降第一节溶液的蒸气压下降一、蒸气压一、蒸气压(vapor pressure )H2O (l)H2O (g)AD动态平衡动态平衡蒸蒸 发发凝凝 结结B蒸发蒸发C蒸发蒸发凝结凝结南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY在一定温度下，当液相蒸发的速率与气相凝结的速率相等的时候，液相和气相达到平衡，此时，蒸气具有的压力称为该温度下的饱和蒸汽压，简称蒸汽压蒸汽压。饱和蒸气压（简称蒸气压）饱和蒸气压（简称蒸气压） (vapor pressure )符号：符号：p p单位单位: :Pa（帕）或

4、（帕）或 kPa（千帕）（千帕）南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY规律：规律： 本性本性一定温度下，不同物质具有不同的蒸气压一定温度下，不同物质具有不同的蒸气压 温度温度温度越高，蒸气压越大温度越高，蒸气压越大南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY固体也有蒸气压，大多数固体的蒸气压都很小固体也有蒸气压，大多数固体的蒸气压都很小蒸气压大的固体易发生蒸气压大的固体易发生升华升华现象现象 冰、碘、樟脑、萘等冰、碘、樟脑、萘等难挥发性物质：难挥发性

5、物质：同温度下蒸气压小的物质同温度下蒸气压小的物质易挥发性物质：易挥发性物质：同温度下蒸汽压大的物质同温度下蒸汽压大的物质南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY二、溶液的蒸气压下降二、溶液的蒸气压下降含有难挥发性溶质溶液的蒸气压总是低于同温度纯溶剂的蒸气压溶液中溶液中溶剂溶剂产产生的蒸气压生的蒸气压南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY溶剂的部分表面被溶质所占据，造成单位时间逸出液面的溶剂分子数相应减少，达到平衡时，溶液的蒸气压必然低于纯溶剂的蒸气压。南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVER

6、SITY密闭容器中放置的纯水和糖水经一段时间后，密闭容器中放置的纯水和糖水经一段时间后， 会有何现象？会有何现象？纯水蔗糖溶液南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY实验测定25C时,水的饱和蒸气压: p (H2O) = 3167.7 Pa0.5 mol kg-1 糖水的蒸气压则为: p (H2O) = 3135.7 Pa1.0 mol kg-1 糖水的蒸气压为: p (H2O) = 3107.7 Pa溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度越溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度越大，蒸气压下降越多大，蒸气压下降越多 南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICA

7、L UNIVERSITYp = p* xAp 溶液的蒸气压溶液的蒸气压p* 纯溶剂的蒸气压纯溶剂的蒸气压xA 溶剂的摩尔分数溶剂的摩尔分数 1887年法国化学家拉乌尔（F.M. Raoult ）根据大量实验的结果，对于难挥发性的非电解质稀溶液，得出如下规律： 在一定温度下，难挥发非电解质在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液稀溶液的蒸气的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITYp = p* - p = p*A p*A xA = p*A xBBBBABAnnxnnn对于稀溶液 nA n

8、BBbKpABAAB/MbMmn设 K= p*A MA K 取决于溶剂本性，与溶质本性无关南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITYl 非电解质非电解质: :适用于葡萄糖、果糖、甘油等非电解质适用于葡萄糖、果糖、甘油等非电解质 溶液，而不适用于溶液，而不适用于NaCl等电解质溶液。等电解质溶液。l 难挥发难挥发: :否则必须考虑溶质的蒸气压否则必须考虑溶质的蒸气压l 稀溶液稀溶液: :不须考虑溶质分子对溶剂分子的作用力不须考虑溶质分子对溶剂分子的作用力拉乌尔拉乌尔（F.M. Raoult ）定律适用范围定律适用范围南京医科大学南京医科大学NANJING MED

9、ICAL UNIVERSITY了 解南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY实际应用实际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。 南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY 已知20时水的饱和蒸气压为2.338kPa，将17.1g蔗糖(C12H22O11)与3.00g尿素CO(NH2)2分别溶于100g水，试计算这两种溶液的质量摩尔浓度和蒸气压

10、分别是多少？(蔗糖的摩尔质量M =342gmol-1,尿素的摩尔质量M = 60.0gmol-1）例例 题题南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY解解: :蔗糖的摩尔质量M = 342gmol-1，溶液的质量摩尔浓度为 b(C12H22O11) = 3421 .171001000= 0.500 (molkg 1) 蔗糖溶液的蒸气压： p = p*(H2O)x(H2O) = 2.3380.991 = 2.32 (kPa) 尿素的摩尔质量M = 60.0gmol-1，溶液的质量摩尔浓度 ：bCO(NH2)2 = 0.6000.31001000= 0.500 (

11、molkg 1) H2O的摩尔分数：x(H2O) = 500.00.181000.18100= 0.991 所以尿素溶液中，x(H2O) = 0.991，蒸气压p = 2.32kPa。 南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY 第二节溶液的沸点升高第二节溶液的沸点升高一、液体的沸点一、液体的沸点沸点沸点：液体的蒸气压等于外压时的温度：液体的蒸气压等于外压时的温度正常沸点正常沸点：外压为：外压为101.3 kPa时液体的时液体的 沸点沸点南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITYv 液体的沸点随外压变化液体的沸点随外压变化外压

12、大外压大沸点高沸点高外压小外压小沸点低沸点低南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY二、溶液的沸点升高二、溶液的沸点升高(boiling point elevation)溶液的沸点要高于纯溶剂的沸点溶液的沸点要高于纯溶剂的沸点原因：原因：难挥发性溶难挥发性溶质溶液的蒸气压恒质溶液的蒸气压恒低于纯溶剂的蒸气低于纯溶剂的蒸气压压纯溶剂纯溶剂Tb*Tbp /kPaT /KABCA p*B 溶液溶液南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITYKb溶剂的沸点升高常数单位：KKgmol-1与溶剂本性有关与溶质本性无关Tb = Tb Tb*

13、 = Kb bB 南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY结论：结论：p 难挥发性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，与溶质的本性无关；p 纯溶剂的沸点是恒定；p 溶液的沸点不断变化，直至溶液饱和。南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY二、溶液的凝固点降低（一）纯液体的凝固点（一）纯液体的凝固点物质的固相纯溶剂的蒸气压与其液相蒸气压相等时的温度Tf*纯溶剂纯溶剂p /kPaT (K)固相纯溶剂固相纯溶剂南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY（二）溶液的凝固点降低难挥发

14、性非电解质稀溶液的凝固点总比纯溶剂凝固点低Tf*Tf原因：难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压恒低于纯溶剂的蒸气压。纯溶剂纯溶剂p /kPaT /K固态纯固态纯溶剂溶剂ABCA 溶液溶液B 南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITYTf = Tf* - Tf = Kf bBKf 溶剂的质量摩尔凝固点降低常数溶剂的质量摩尔凝固点降低常数单位单位 : : K kg mol-1只与溶剂本性有关只与溶剂本性有关凝固点降低规律：凝固点降低规律：南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY结论：结论：p 难挥发性非电解质稀溶液的凝固点降低只与溶质

15、的质量摩尔浓度有关，与溶质的本性无关p 纯溶剂的凝固点是恒定的p 溶液的凝固点不断变化p 溶液的凝固点是指固相溶剂刚析出时的温度南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY冷却曲线冷却曲线纯溶剂纯溶剂溶液溶液此时溶质和冰会按照一定比例一起析出，因此浓度不变，曲线出现平台直到溶液全部冻结为止。溶液全部冻结后才继续降温此冻结物称为低共熔混合物。此温度称为低共熔点南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY沸点升高和凝固点降低的应用BffBbbbKTbKTABBABBmMmKmnKbKTABBmTmKM 南京医科大学南京医科大学NANJ

16、ING MEDICAL UNIVERSITY例题将将0.638 g 尿素溶于尿素溶于250 g 水中，测得此溶液的凝水中，测得此溶液的凝固点为固点为0.079 C。已知水的已知水的Kf1.86 Kkgmol-1，试求尿素的相对分子质量。试求尿素的相对分子质量。BABfBffMmmKbKT AfBfBmTmKM MB = 60 gmol-1Mr = 60南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY说说 明明: :1.多数溶剂的KfKb，凝固点降低法的测量相对误差较小2.凝固点下降在低温下进行，溶剂不至于挥发，析出晶体，现象明显。3.低温下测定，适用于某些不宜加热或挥发性的物质南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY其它应用：抗冻剂抗冻剂 甘油或乙二醇的水溶液甘油或乙二醇的水溶液冷却剂冷却剂 冰盐混合物冰盐混合物 南京医科大学南京医科大学NANJING MEDICAL UNIVERSITY实验室中选择冰盐混合物作为致冷剂v在一定配比时可达250.6Kv（30gNaCl100g冰）v其原理是：食盐和冰放在一起