溶液与离子平衡学习教案

1、会计学1溶液溶液(rngy)与离子平衡与离子平衡第一页，共27页。2悬浊液悬浊液乳浊液乳浊液分散分散(fnsn)系系(s/g)(l/g)(g/l)(s/l)(l/l)第1页/共26页第二页，共27页。3二、溶液组成的表示方法二、溶液组成的表示方法1、溶质、溶质B的质量分数的质量分数 溶质溶质B的质量占的质量占质量的分数，即质量的分数，即 B=mB溶质溶质B的质量的质量（固体、气体、量少液体固体、气体、量少液体）m 溶液的质量（溶质溶液的质量（溶质+溶剂）溶剂）mBm第2页/共26页第三页，共27页。4二、溶液组成的表示方法二、溶液组成的表示方法2、溶质、溶质B的浓度的浓度 B的物质的量除以混合

2、物的体积，即的物质的量除以混合物的体积，即 cB=cB的的SI单位为单位为molm-3,常用其导出单位常用其导出单位moldm-3。 cB又称为体积摩尔浓度，或者物质的量浓度又称为体积摩尔浓度，或者物质的量浓度nBV第3页/共26页第四页，共27页。5二、溶液组成的表示方法二、溶液组成的表示方法3、溶质、溶质B的质量摩尔浓度的质量摩尔浓度在溶液中溶质在溶液中溶质B的物质的量除以的物质的量除以溶剂溶剂的质量，即的质量，即 bB = bB的单位为的单位为molkg-1 mA溶剂溶剂的质量的质量nmA第4页/共26页第五页，共27页。6二、溶液二、溶液(rngy)组成的表示方法组成的表示方法4、溶质

3、、溶质B的物质的物质(wzh)的量分数的量分数某组分某组分B的量与各组分物质的量与各组分物质(wzh)的量之和的比的量之和的比值，即值，即 xB = xB又称为又称为B的摩尔分数的摩尔分数 5、溶质、溶质B的体积分数（气体）的体积分数（气体） B = nBnVBVm(g)NaOH(M)溶于溶于H2O形成形成(xngchng)密度为密度为r的的V体积的溶液，则：体积的溶液，则：1、质量分数，、质量分数，2、量浓度，、量浓度，3、质量摩尔浓度，量分数、质量摩尔浓度，量分数第5页/共26页第六页，共27页。7溶有不同溶质的溶液通常溶有不同溶质的溶液通常(tngchng)具有不同的性质，如颜色、酸具有

4、不同的性质，如颜色、酸碱性、导电性等。但有些性质，却是所有溶液所共有的，如蒸气压下碱性、导电性等。但有些性质，却是所有溶液所共有的，如蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降以及渗透压。这些溶液所共有的性质称为降、沸点上升、凝固点下降以及渗透压。这些溶液所共有的性质称为溶液的通性。溶液的通性。第6页/共26页第七页，共27页。8液液- -气平衡时蒸气的压力称为液体气平衡时蒸气的压力称为液体(yt)(yt)的（饱和）蒸气压，其值受温度影响的（饱和）蒸气压，其值受温度影响(how),(how),外压影响很小。外压影响很小。 1、溶液的蒸气(zhn q)压下降饱和饱和(boh)蒸气压：蒸气压： H2O(l)

5、 H2O(g) K= p（ H2O ）/p 蒸发蒸发凝结凝结第7页/共26页第八页，共27页。9 H2O(l) = H2O(g)T. P G(l) G(g)T+dT,P+dP G(l)+dG(l) G(g)+dG(g) dG(l) = dG(g)已知已知 dG = -SdT+Vdp则则 -S(l)dT+V(l)dp = -S(g)dT+V(g)dp S(g)-S(l)dT = V(g)-V(l)dp dp/dT = S(g)-S(l)/V(g)-V(l) = p H(g)-H(l)/TnRT dp/p = (Hm/RT2)dT定积分定积分(jfn) ln(p2/p1) = Hm/R(1/T1-

6、1/T2) 温度与蒸汽压的关系克拉贝隆方程温度与蒸汽压的关系克拉贝隆方程Clapeyron Equation，单组分体系，忽略，单组分体系，忽略(hl)液或固相体积，液或固相体积，气体符合理想气体气体符合理想气体第8页/共26页第九页，共27页。同一温度下，纯溶剂蒸气压与难挥发溶质的溶液蒸气压之差。同一温度下，纯溶剂蒸气压与难挥发溶质的溶液蒸气压之差。覆盖；溶质分子与溶剂分子间作用力覆盖；溶质分子与溶剂分子间作用力干燥原理：结合蒸气能力；干燥原理：结合蒸气能力； 蒸气压低，平衡移动。蒸气压低，平衡移动。)()()()(BxpBnAnBnpp在一定温度下，在一定温度下，的蒸气压的蒸气压下降下降与

7、溶质在溶液中的摩尔分数成正比，而与溶质本性无关。这个规律称为与溶质在溶液中的摩尔分数成正比，而与溶质本性无关。这个规律称为。10第9页/共26页第十页，共27页。112、溶液的沸点上升、溶液的沸点上升(shngshng)和凝固点下降和凝固点下降给定条件下，液给定条件下，液 气存在平衡（相平衡）气存在平衡（相平衡）对于液相表现为挥发（蒸发），对于气相表现为凝结对于液相表现为挥发（蒸发），对于气相表现为凝结当蒸气压力等于外界压力时，液体发生沸腾现象，此当蒸气压力等于外界压力时，液体发生沸腾现象，此时的温度称为沸点（显然沸点随外压而变）。时的温度称为沸点（显然沸点随外压而变）。给定条件下，（纯）物质

8、的固给定条件下，（纯）物质的固 液之间也存在平衡，对于固相表现为熔化，对于液相表现为凝固，此时液之间也存在平衡，对于固相表现为熔化，对于液相表现为凝固，此时(c sh)(c sh)的温度称为熔点（固）或凝固点（液）。固液平衡时固相和液相的蒸汽压相等。的温度称为熔点（固）或凝固点（液）。固液平衡时固相和液相的蒸汽压相等。P、T第10页/共26页第十一页，共27页。12蒸汽压蒸汽压Patfp tofp tbp tobp 水水 冰冰 水溶液水溶液温度温度(wnd) 所降低的温度所降低的温度就是就是(jish)凝固点下降凝固点下降所所提高的提高的温度温度就是沸点上升就是沸点上升第11页/共26页第十二

9、页，共27页。13原因分析原因分析: :溶液的沸点总是高于纯溶剂，而凝固点则低于纯溶剂。溶液的沸点总是高于纯溶剂，而凝固点则低于纯溶剂。这是由于溶液的蒸汽压比纯溶剂的低，只有在更高的温这是由于溶液的蒸汽压比纯溶剂的低，只有在更高的温度下才能使蒸汽压达到与外压相等而沸腾度下才能使蒸汽压达到与外压相等而沸腾沸点上升沸点上升。由于溶液蒸汽压下降，低于固体的蒸汽压，只有在更低由于溶液蒸汽压下降，低于固体的蒸汽压，只有在更低温度下才能使溶液与冰的蒸汽压相等温度下才能使溶液与冰的蒸汽压相等凝固点下降凝固点下降。拉乌尔定律的数学表达式为拉乌尔定律的数学表达式为 tbp=KbpbB tfp=KfpbBKbp、

10、Kfp分别为溶剂的沸点上升常数和凝固点下降常数。分别为溶剂的沸点上升常数和凝固点下降常数。第12页/共26页第十三页，共27页。tbp=KbpbB tfp=KfpbBtbp,tfp：沸点上升和凝固点降低：沸点上升和凝固点降低，量纲：，量纲：Kbp，Kfp：溶剂的沸点上升和凝：溶剂的沸点上升和凝固点降低常数，量纲：固点降低常数，量纲： kg/molbB：物质：物质B的质量摩尔的质量摩尔(m r)浓度浓度，量纲：，量纲： mol/kg14第13页/共26页第十四页，共27页。沸点升高和凝固点降低的应用和实例沸点升高和凝固点降低的应用和实例在金属熔炼时，组成沸点较高的合金溶液，以减少在高温下易挥发在

11、金属熔炼时，组成沸点较高的合金溶液，以减少在高温下易挥发金属的蒸发损失；将一些难熔的金属制成低熔点的合金，如纯铁的熔金属的蒸发损失；将一些难熔的金属制成低熔点的合金，如纯铁的熔点为点为1535，而加入碳组成的，而加入碳组成的Fe-C合金，平均熔点约为合金，平均熔点约为1350。在汽车和坦克的散热器（水箱）中加入适量的非电解质（如甘油、在汽车和坦克的散热器（水箱）中加入适量的非电解质（如甘油、乙二醇等），可降低冷却水的冻结温度，以保证汽车和坦克等在严乙二醇等），可降低冷却水的冻结温度，以保证汽车和坦克等在严寒气候下仍能正常运行。寒气候下仍能正常运行。盐和冰、雪的混合物中，使凝固点降低，冰雪会更容

12、易融化。生活盐和冰、雪的混合物中，使凝固点降低，冰雪会更容易融化。生活中，利用这一性质，撒盐及时除去积雪。中，利用这一性质，撒盐及时除去积雪。氯化钠和冰的混合物，凝固点可降低到氯化钠和冰的混合物，凝固点可降低到-22；氯化钙和冰混合后，；氯化钙和冰混合后，可得可得-55的低温液体，均可作冷却剂用。的低温液体，均可作冷却剂用。 15第14页/共26页第十五页，共27页。163 3、溶液的渗透压、溶液的渗透压第15页/共26页第十六页，共27页。17被半透膜隔开的溶液，溶剂会被半透膜隔开的溶液，溶剂会通过膜而进入较浓的溶液一侧。浓溶液通过膜而进入较浓的溶液一侧。浓溶液变稀，液面上升，直至渗透平衡。

13、变稀，液面上升，直至渗透平衡。第16页/共26页第十七页，共27页。18 V = nBRT = nBRT /VV纯溶剂的体积纯溶剂的体积非电解质稀溶液的渗透压非电解质稀溶液的渗透压可用范特霍夫方程式计算可用范特霍夫方程式计算第17页/共26页第十八页，共27页。 当溶液由半透膜与纯溶剂隔开后就产生渗透现象。若在溶液一侧外加一个大于渗透压的压力时，水不仅不从溶剂向溶液中渗透，反而从溶液向纯溶剂中扩散，这种现象称当溶液由半透膜与纯溶剂隔开后就产生渗透现象。若在溶液一侧外加一个大于渗透压的压力时，水不仅不从溶剂向溶液中渗透，反而从溶液向纯溶剂中扩散，这种现象称反渗透反渗透。 反渗透技术主要寻找一种高

14、强度的耐高压半透膜，近年来研制了由尼龙或醋酸纤维制成的合成薄膜用于反渗透装置。使用这种装置的脱盐工厂每天可生产数千吨的淡水。反渗透技术主要寻找一种高强度的耐高压半透膜，近年来研制了由尼龙或醋酸纤维制成的合成薄膜用于反渗透装置。使用这种装置的脱盐工厂每天可生产数千吨的淡水。 19第18页/共26页第十九页，共27页。20 难挥发非电解质稀溶液的蒸汽压下降难挥发非电解质稀溶液的蒸汽压下降、沸点上升、凝固点下降以及渗透压、沸点上升、凝固点下降以及渗透压与一定量溶剂中溶质的物质的量（即与一定量溶剂中溶质的物质的量（即溶质的粒子数）成正比，与溶质的本溶质的粒子数）成正比，与溶质的本性无关，这就是性无关，

15、这就是，又称又称。依数定律：依数定律：第19页/共26页第二十页，共27页。21第20页/共26页第二十一页，共27页。22 0.1mol . kg-1 糖的水溶液糖的水溶液; 0.1mol . kg-1 甲醇甲醇(ji chn)的水溶液；的水溶液； 0.1mol . kg-1 甲醇甲醇(ji chn)的苯溶液；的苯溶液；例题：下列例题：下列(xili)溶液凝固点的高低顺溶液凝固点的高低顺序：序：相同相同(xin tn)浓度的下列溶液沸点顺序是浓度的下列溶液沸点顺序是?Al2(SO4)3 FeCl3 CaCl2 MgSO4第21页/共26页第二十二页，共27页。23甲醇视为弱电解质，则甲醇视为

16、弱电解质，则 ；Kfp(Kfp(水水)=1.86.kg.mol-1, tfp()=1.86.kg.mol-1, tfp(水水)=0.0)=0.0Kfp(Kfp(苯苯)=5.12.kg.mol-1, tfp()=5.12.kg.mol-1, tfp(苯苯)=5.5 )=5.5 糖的水溶液糖的水溶液(rngy)(rngy)：t=kb=0.186 tfp=0-0.186=-0.186 t=kb=0.186 tfp=0-0.186=-0.186 甲醇的苯溶液甲醇的苯溶液(rngy) (rngy) t=kb=0.512 tfp=5.5-0.512=4.988 t=kb=0.512 tfp=5.5-0.5

17、12=4.988 (3)(1)(3)(1)和和(2); (2); 因此因此, ,凝固点由高到低的顺序是凝固点由高到低的顺序是:(3)(1)(2):(3)(1)(2)第22页/共26页第二十三页，共27页。24例例2-1 2.6 g尿素尿素(H2NCONH2)溶于溶于50g水中水中,计算此溶液的凝固点和沸点计算此溶液的凝固点和沸点.解解: : 尿素的质量摩尔浓度尿素的质量摩尔浓度 b= 2.6/60501000=0.86 molkg-1 tbp=KbpbB =0.52 0.86 =0.45 tfp=KfpbB=1.86 0.86 =1.60 溶液的沸点溶液的沸点: 100+0.45 = 100.

18、45 溶液的凝固点溶液的凝固点: 0 -1.60 = -1.60 第23页/共26页第二十四页，共27页。例例 298K时某溶质时某溶质23g溶于溶于300g乙醇乙醇(y chn)中，其蒸汽压中，其蒸汽压为为37.5kPa。已知乙醇。已知乙醇(y chn)在在298K时的蒸汽压为时的蒸汽压为39.2kPa，求溶质的相对分子量。，求溶质的相对分子量。蒸气压降低分子量（任何非电解质）蒸气压降低分子量（任何非电解质）p=p*xb39.2-37.5 = 39.2 (23/M) +(300/46.7)23/MM78.6125第24页/共26页第二十五页，共27页。例例 298g水中溶有水中溶有25g某有机物，该溶液某有机物，该溶液(rngy)在在3.0结冰。结冰。求该有机物的摩尔质量。凝固点降低求该有机物的摩尔质量。凝固点降低Tf=KfbB Kf=1.86 bB=100025/M/2980-(-3)=Kfb=1.86bM=52 g/mol例例2-3渗透压（测量大分子物质分子量）渗透压（测量大分子物质分子量）血红素血红素1.0g溶于溶于100ml水配成溶液水配成溶液(rngy)。该溶液。该溶液(rngy)20 时的时的渗透压为渗透压为0.366 kPa，计算血红素的相对分子量。