第4节：拉乌尔定律亨利定律

1、1 引言引言溶剂溶剂（solvent）和溶质（）和溶质（solute） 如果组成溶液的物质有不同的状态，通常将如果组成溶液的物质有不同的状态，通常将液态液态物质称为溶剂物质称为溶剂，气态或固态物质称为溶质气态或固态物质称为溶质。 如果都是液态，则把含量多的一种称为溶剂，含如果都是液态，则把含量多的一种称为溶剂，含量少的称为溶质。量少的称为溶质。 本章主要讨论液态的本章主要讨论液态的非电解质溶液非电解质溶液。2 引言引言混合物（混合物（mixture） 多组分均匀体系中，多组分均匀体系中，溶剂和溶质不加区分溶剂和溶质不加区分，各组，各组分均可选用相同的标准态，使用相同的经验定律，分均可选用相同的

2、标准态，使用相同的经验定律，这种体系称为混合物，也可分为这种体系称为混合物，也可分为气态混合物、液态气态混合物、液态混合物混合物和和固态混合物。固态混合物。3若溶质若溶质B, C, 均不挥发均不挥发, 则则 p = pA由组分由组分A, B, C, 组成的气、液两相组成的气、液两相平衡平衡系统系统. p g pA pB pC yA yB yC xA xB xC T一定一定 液态混合物和溶液液态混合物和溶液的气的气, 液平衡液平衡l气相总压力气相总压力 BBCBAppppp拉乌尔定律拉乌尔定律拉乌尔定律拉乌尔定律: 稀溶液中溶剂稀溶液中溶剂A的蒸的蒸气分压等于同一温度下纯溶剂的饱气分压等于同一温

3、度下纯溶剂的饱和蒸气压和蒸气压 p*A与溶液中溶剂的摩尔与溶液中溶剂的摩尔分数分数xA的乘积的乘积.适用条件适用条件: 稀溶液稀溶液(严格地说是理严格地说是理想稀溶液想稀溶液)中的溶剂中的溶剂. 00-8-164拉乌尔定律拉乌尔定律 (2) p = pA + pB =（6.306 + 18.56）kPa = 24.86 kPa6.306kPa10.88/0675. 002.18/9325. 0020.9325/18.kPa399. 6)1(AAA xpp18.56kPa10.88/9621. 002.18/0379. 0100.9621/88.kPa13.22BBB xpp例例 水水(A)和乙

4、酸乙酯和乙酸乙酯(B)不完全混溶不完全混溶, 在在37.55时两液相呈平时两液相呈平衡衡. 一相中含质量分数为一相中含质量分数为w(B) = 0.0675的酯的酯, 另一相中含另一相中含w(A) = 0.0379的水的水, 假定拉乌尔定律对每相中的溶剂都能适用假定拉乌尔定律对每相中的溶剂都能适用, 已知已知37.55时时, 纯乙酸乙酯的蒸气压力是纯乙酸乙酯的蒸气压力是22.13kPa, 纯水的蒸气压力纯水的蒸气压力是是6.399kPa, 试计算试计算: (1) 气相中酯和水蒸气的分压气相中酯和水蒸气的分压; (2) 总的蒸气压力总的蒸气压力(忽略作为溶质时的忽略作为溶质时的A和和B的气相压力的

5、气相压力).(乙酸乙酯和水的摩尔质量分别为乙酸乙酯和水的摩尔质量分别为88.10g mol 1和和18.02g mol 1)5亨利定律亨利定律开启易拉罐后开启易拉罐后, 压力减小压力减小, CO2气体的溶解度随之减气体的溶解度随之减小小, 从液体中释放出来从液体中释放出来.热玻棒插入碳酸饮料中热玻棒插入碳酸饮料中, 亨利常数随之增大亨利常数随之增大, CO2气体从液体中释放出来气体从液体中释放出来.6亨利定律亨利定律：一定温度下：一定温度下, 稀溶液中任一挥发性溶质稀溶液中任一挥发性溶质B在平衡气相中的分压力在平衡气相中的分压力 pB 与它在平衡液相中的摩尔与它在平衡液相中的摩尔分数分数 xB

6、 成正比成正比. kx, B 亨利常数亨利常数, 与温度与温度 及溶剂、溶质的特性有关及溶剂、溶质的特性有关.pB = kx, BxB亨利定律亨利定律其它形式其它形式: .,:B,B,B,的的的的大大小小和和单单位位都都是是不不同同注注意意bcxkkk7pB = kx, BxBxB:摩尔分数摩尔分数 kx,B单位单位:PaCB:摩尔浓度摩尔浓度 mol/L kC,B单位单位:Pa .L.mol-1bB:质量摩尔浓度质量摩尔浓度 mol/kg kb,B单位单位:Pa .kg.mol-1亨利定律亨利定律8亨利定律亨利定律亨利定律适用条件：亨利定律适用条件：（1）挥发性溶质，例如苯在水中溶解；）挥发

7、性溶质，例如苯在水中溶解；O2、N2溶解于水中溶解于水中（2）PB指的是溶质在该溶液上方蒸汽中的分压，如果同时指的是溶质在该溶液上方蒸汽中的分压，如果同时有多种挥发性溶质，则每一种均符合亨利定律。溶液约稀，有多种挥发性溶质，则每一种均符合亨利定律。溶液约稀，符合亨利定律越好符合亨利定律越好（3）溶质在气液两相中的分子状态必须相同：）溶质在气液两相中的分子状态必须相同：HCl 气体：在气相中为气体：在气相中为HCl分子，在水溶液中为分子，在水溶液中为H+、Cl-NH3(g)，在气相中为，在气相中为NH3分子，在水溶液中有分子，在水溶液中有NH4+，OH- 这两种情况都不符合亨利定律这两种情况都不

8、符合亨利定律但是，但是，HClCC4体系，体系，HCl气体溶于气体溶于CCl4 液体中，液体中，HCl分子在分子在CCl4溶液中以分子形式存在，符合亨利定律溶液中以分子形式存在，符合亨利定律00-8-169理想稀溶液理想稀溶液对理想稀溶液对理想稀溶液, 有有 p = pA*xA + kx,B xB先由上式计算先由上式计算97.11时乙醇溶在水中的亨利系数时乙醇溶在水中的亨利系数,即即 101.3 kPa = 91.3 kPa(10.0300) + kx(乙醇乙醇)0.0300解得解得 kx(乙醇乙醇) = 425 kPa , 于是求得当于是求得当x(乙醇乙醇) = 0.0200时时p(乙醇乙醇

9、) = kx(乙醇乙醇)x(乙醇乙醇) = 425 kPa0.0200 = 8.5 kPa p(水水) = p*(水水)x(水水) = 91.30 kPa(10.0200) = 89.5 kPa例例 某乙醇的水溶液某乙醇的水溶液, 含乙醇的摩尔分数为含乙醇的摩尔分数为x(乙醇乙醇) = 0.0300. 在在97.11时该溶液的蒸气总压力等于时该溶液的蒸气总压力等于101.3 kPa, 已知在该温度时已知在该温度时纯水的蒸气压为纯水的蒸气压为91.30 kPa. 若该溶液可视为理想稀溶液若该溶液可视为理想稀溶液, 试计算试计算该温度下该温度下, 在摩尔分数为在摩尔分数为x(乙醇乙醇) = 0.0

10、20的乙醇水溶液上面乙醇的乙醇水溶液上面乙醇和水的蒸气分压力和水的蒸气分压力.10溶剂分子溶剂分子 溶质分子溶质分子 微观图像微观图像拉乌尔定律和亨利定律的微观解释拉乌尔定律和亨利定律的微观解释稀溶液中稀溶液中, 溶质分子数目很少溶质分子数目很少.溶剂溶剂: 每个溶剂分子进入气相的概每个溶剂分子进入气相的概率率(或难易程度或难易程度)由由A-A分子分子间力决定间力决定; 但由于溶质占据了部分溶剂分子位置但由于溶质占据了部分溶剂分子位置, 导致溶剂的蒸气压按比例导致溶剂的蒸气压按比例 ( xA )下降下降.挥发性溶质挥发性溶质: 每个溶质分子每个溶质分子B 进入进入气相的概率气相的概率(或难易程度或难易程度)由由B-A分子分子间间力决定力决定, 那么进入气相的全部那么进入气相的全部B 分子数分子数目目( 分压分压)就仅取决于液相中就仅取决于液相中B分子的数分子的数目目(浓度浓度). 11拉乌尔定律和亨利定律的微观解释拉乌尔定律和亨利定律的微观解释而在而在非稀溶液非稀溶液中中, 每一每一溶剂分子进入气相的难易溶剂分子