第一章水溶液ppt课件

1、 1-1 1-1 溶液的通性溶液的通性 1-2 1-2 电解质溶液电解质溶液 1-3 1-3 难溶电解质的多相平衡难溶电解质的多相平衡教学内容教学内容第一章第一章 水溶液水溶液 1-1 溶液的通性溶液的通性溶液：一种物质以分子、原子或离子形状溶液：一种物质以分子、原子或离子形状分散于另一种物质中所构成的均匀分散于另一种物质中所构成的均匀而又稳定的体系叫溶液。而又稳定的体系叫溶液。气态溶液：气态溶液：(空气空气)液态溶液：液态溶液：(酸、碱、盐水溶液酸、碱、盐水溶液)固态溶液：固态溶液： (合金合金)溶液溶液溶液有两大类性质：1与溶液中溶质的本性有关：溶液的颜色、比重、酸碱性和导电性等；2与溶液

2、中溶质的独立质点数有关：而与溶质的本身性质无关溶液的依数性，如溶液的蒸气压、凝固点、沸点和浸透压等。依数性：只与溶质粒子的数目有关而与溶质本性无关的性质称为依数性：只与溶质粒子的数目有关而与溶质本性无关的性质称为溶液的依数性，又叫溶液的通性。溶液的依数性，又叫溶液的通性。 粒子：溶液中实践存在的分子、离子等。粒子：溶液中实践存在的分子、离子等。包括：稀溶液蒸气压的下降、沸点上升、凝固点下降和稀溶液的浸透压。与纯溶剂比较 溶液组成的标度溶液组成的标度 溶剂溶剂A + A + 溶质溶质B B1. 1. 质量摩尔浓度质量摩尔浓度m m：1 kg1 kg溶剂中所含溶质的物质的量，溶剂中所含溶质的物质的

3、量，SISI单位单位 molkg-1molkg-1mB = nB/wA mB = nB/wA nB nB 溶质溶质B B的物质的量，单位为的物质的量，单位为 molmol。 wAwA溶剂的质量，单位为溶剂的质量，单位为 kgkg。 摩尔分数(或物质的量分数): 以溶液中的总物质的量除任何一物质的量，即为该物 质的摩尔分数。设有双组分溶液，溶剂A和溶质B的物质的量分别为nA和nB，那么总nnnnnxBBABB留意：无论有多少种物质，摩尔分数之和总是等于留意：无论有多少种物质，摩尔分数之和总是等于1。总nnnnnxABAAA1BA xx 蒸发 H2O(l) H2O(g) 凝聚 初始：初始： V蒸发

4、蒸发 V凝凝聚聚平衡：平衡： V蒸发蒸发 = V凝凝聚聚气液两相到达平衡1.1.1 非电解质溶液的通性 、溶液的蒸气压下降、溶液的蒸气压下降饱和蒸气压：在一定温度下，液体及其蒸气到达相平饱和蒸气压：在一定温度下，液体及其蒸气到达相平衡时，蒸气所具有的压力称为该温度下液体的饱和衡时，蒸气所具有的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。蒸气压，简称蒸气压。 不同溶剂蒸气压不同，一样溶剂温度升高，蒸气压增大。例如： p(H2O, l , 298K) = 3167 Pa p(H2O, l, 373K) = 101.325 kPa实验证明：在一样实验证明：在一样的温度下，当把难的温度下，当把难挥发

5、的非电解质溶挥发的非电解质溶质参与溶剂构成溶质参与溶剂构成溶液后，稀溶液的蒸液后，稀溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压比纯溶剂的蒸气压低。气压低。溶剂的转移溶剂的转移在纯溶剂中参与难挥发的物质以后，达平衡时，在纯溶剂中参与难挥发的物质以后，达平衡时，p溶液溶液总是小于同总是小于同 T 下的下的p纯溶剂纯溶剂 ，即溶液的蒸气压下降。，即溶液的蒸气压下降。蒸汽压下降的缘由：蒸汽压下降的缘由：纯溶剂纯溶剂 多多溶液溶液少少 法国物理学家拉乌尔据实验得出以下定量关系：在一定温度下，难挥发的非电解质稀溶液的蒸气压下降p与溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。即：p = pAxB其中xB是溶质B在溶液中的摩

6、尔分数， pA是纯溶剂的蒸汽压。p = p纯纯p溶液溶液蒸气压下降的运用枯燥剂任务原理枯燥剂任务原理 CaCl2、NaOH、P2O5 等易潮解的固态物质，等易潮解的固态物质，常用作枯燥剂。因其易吸收空气中的水分在其外表常用作枯燥剂。因其易吸收空气中的水分在其外表构成溶液，该溶液蒸气压较空气中水蒸气的分压小，构成溶液，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到达消除空使空气中的水蒸气不断凝结进入溶液而到达消除空气中水蒸气的目的。气中水蒸气的目的。 2 、溶液的沸点升高和凝固点下降、溶液的沸点升高和凝固点下降沸点沸点: 溶液的蒸气压溶液的蒸气压p溶液与外压溶液与外压p

7、外压相等时外压相等时的的温度称为该溶液的沸点。温度称为该溶液的沸点。 纯水：纯水：p外外 = 101.3 kPa，t纯水纯水 = 100 . 实验证明：难挥发物质溶液的沸点总是高于纯溶实验证明：难挥发物质溶液的沸点总是高于纯溶剂的沸点。剂的沸点。 由于难挥发非电解质溶液的蒸气压要比纯溶剂的蒸气压低，所以温度到达纯溶剂的沸点时，溶液不能沸腾。为了使溶液在此压力下沸腾，就必需使溶液温度升高，添加溶液的蒸气压。 溶液的沸点上升表示图溶液的沸点上升表示图Tb*T b温度温度 p pkpa 蒸蒸 气气 压压pTb101.3kpa101.3kpaAB溶溶剂剂溶溶液液溶液的沸点高于纯溶剂的沸点主要缘由是由于

8、溶液的蒸气压下降，因此溶液沸点升高值与溶液中溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。它的数学表达式为：TbpKbpmKbp: 溶剂的摩尔沸点升高常数，Kbp只与溶剂种类有关，单位为 Kkgmol-1 。 m: 溶质的质量摩尔浓度。 利用溶液的沸点上升，可以测定溶质的摩尔质量。在实验任务中利用沸点上升景象，运用较浓的盐溶液来做高温热浴。 例1 把1.09 g 葡萄糖溶于20 g 水中所 得溶液在101.325 kPa下沸点升高了0.156 K，求葡萄糖的摩尔质量M。TbpKbpmKbp凝固点时：凝固点时：pl = ps pl = ps 否那么，蒸汽压较大的一相就会消逝，不能否那么，蒸汽压较

9、大的一相就会消逝，不能坚持固液两相平衡共存的形状。坚持固液两相平衡共存的形状。pT溶剂溶液溶剂的液-固平衡线TfTfp凝固点下降表示图 溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压，溶液凝固点会下降。溶液凝固点会下降。 Tfp = kfp mkfp 称为溶剂的摩尔凝固点下降常数，单位为 Kkgmol-1 。Kfp只与溶剂种类有关。只与溶剂种类有关。 例2 为了防止汽车水箱中的水在266 K时凝固，以无水乙醇= 0.803 g/ml做防冻剂，问每升水须加假设干ml 乙醇？假设溶液服从拉乌尔定律解 ： 知 水 的 凝 固 点 为解 ： 知 水 的 凝 固 点 为 2 7 3

10、K ， K f p = 1 . 8 6 Kkgmol-1 。Tfp = 273-266 = 7 K Tfp = Kfp m m =Tfp/Kfp= 7/1.86 = 3.76 mol/kg即每升水加即每升水加3.76mol乙醇，知乙醇，知M乙醇乙醇 = 46 g/mol，= 0.803 g/ml应参与乙醇体积为应参与乙醇体积为 V = 3.7646/0.803 = 215.6 ml凝固点下降的运用测定分子的相对摩尔质量测定分子的相对摩尔质量 相对沸点上升法，凝固点下降法运用较多。相对沸点上升法，凝固点下降法运用较多。 kf pkbp，Tfp Tbp 实验误差较小，且凝实验误差较小，且凝固时有结

11、晶析出，易于察看。固时有结晶析出，易于察看。防冻剂任务原理防冻剂任务原理 冬天为防止汽车水箱结冰，可参与甘油、乙冬天为防止汽车水箱结冰，可参与甘油、乙二醇等以降低水的凝固点，防止因结冰，体积膨二醇等以降低水的凝固点，防止因结冰，体积膨胀而使水箱破裂。胀而使水箱破裂。冷冻剂任务原理冷冻剂任务原理 工业冷冻剂如在冰水中加氯化钙固体工业冷冻剂如在冰水中加氯化钙固体,由于溶由于溶液中水的蒸气压小于冰的蒸气压液中水的蒸气压小于冰的蒸气压,使冰迅速熔化而使冰迅速熔化而大量吸热大量吸热,使周围物质的温度降低。使周围物质的温度降低。食盐食盐-冰冰 30 g NaCl + 100 g H2O(s) -22CaC

12、l2-冰冰42.5 g CaCl2 + 100 g H2O(s) -553 、浸透压、浸透压浸透实验：一个连通器的中间，用一种只让溶剂分子浸透实验：一个连通器的中间，用一种只让溶剂分子经过，而不允许溶质分子经过的半透膜隔开，左边盛经过，而不允许溶质分子经过的半透膜隔开，左边盛纯溶剂水，右边盛蔗糖溶液，使两边液面高度相等。纯溶剂水，右边盛蔗糖溶液，使两边液面高度相等。经过一段时间后，我们发现，右边的液面会逐渐升高，经过一段时间后，我们发现，右边的液面会逐渐升高，而左边液面逐渐下降，直到右边液面比左边液面高出而左边液面逐渐下降，直到右边液面比左边液面高出一定的高度为止。一定的高度为止。 半透膜的作

13、用：只许溶剂分子经过，溶质分子不半透膜的作用：只许溶剂分子经过，溶质分子不能经过。能经过。浸透浸透: 溶剂分子经过半透膜自动单向分散的过程称为溶剂分子经过半透膜自动单向分散的过程称为浸透。当浸透。当v纯水纯水 = v糖水糖水, 浸透停顿。浸透停顿。初始：溶剂分子分散速度初始：溶剂分子分散速度 V纯水纯水 V糖水糖水浸透压：在一定的温度下，恰能阻止浸透浸透压：在一定的温度下，恰能阻止浸透 发生所需施加的外压力，称为该发生所需施加的外压力，称为该 溶液的浸透压。用符号溶液的浸透压。用符号表示。表示。纯水纯水糖水糖水 h实验证明：实验证明：1、同一温度下，溶液的浸透压与浓度成正比。、同一温度下，溶液

14、的浸透压与浓度成正比。2、一样浓度时，浸透压与热力学温度成正比。、一样浓度时，浸透压与热力学温度成正比。 = cRT c：物质的量浓度：物质的量浓度 R：气体常数：气体常数 8.314 kPa L mol-1K-1 T：热力学温度绝对温度：热力学温度绝对温度 浸透景象在动植物的生命过程中有着重浸透景象在动植物的生命过程中有着重要的作用要的作用: 1、生理等渗溶液的运用。、生理等渗溶液的运用。2、动物体内水份的保送。、动物体内水份的保送。3、植物从土壤中吸收水份和营养。、植物从土壤中吸收水份和营养。例例3 人体血液的浸透压为人体血液的浸透压为709.275 kPa, 体温为体温为37。试计算给人

15、体输液时所用葡萄糖溶液的。试计算给人体输液时所用葡萄糖溶液的c是多少？是多少？(葡萄糖的分子摩尔质量葡萄糖的分子摩尔质量M为为180 g.mol-1)。解：解： = c(葡葡) RT c = /RT c(葡葡) = 709.275/8.314(273.15+37) = 0.28 molL-1 假设外加在溶液上的压力超越浸透压，那么反而会使溶液中的水向纯水的方向浸透，使水的体积添加，这个过程叫做反浸透。反浸透广泛运用于海水淡化、工业废水的处置和溶液的浓缩等方面，关键在于耐高压半透膜的制备。 例例4 海水在海水在298K时的浸透压为时的浸透压为1479 kPa，采用，采用反浸透法制取纯水，试确定用

16、反浸透法制取纯水，试确定用1000 cm3的海水的海水经过只能使水透过的半透膜，提取经过只能使水透过的半透膜，提取100 cm3的纯的纯水，所需求的最小外加压力是多少水，所需求的最小外加压力是多少? 解：解： 随着反浸透的进展，海水中盐的浓度增大，当得到随着反浸透的进展，海水中盐的浓度增大，当得到100 cm3纯水时，最终海水的浸透压纯水时，最终海水的浸透压2和初始海水的浸透和初始海水的浸透压压1的比值为：的比值为： 222111cRT ccRTc2211cc 由于浸透前后溶质的物质的量未减少由于浸透前后溶质的物质的量未减少c1 = n mol1000 cm3c2 n mol (1000 -1

17、00) cm3 211000109009cc210147916439kPa1.1.2 电解质溶液的通性 电解质分子在水溶液中解离成离子，使得溶液中的微粒数增大，故它们的蒸汽压、沸点、熔点的改动和浸透压数值都比非电解质大。不同物质溶液依数性的比较：不同物质溶液依数性的比较： 0.1molL-1 NaCl 溶溶液液 0.1molL-1 蔗糖蔗糖 溶液溶液 0.1molL-1 甘油甘油 溶液溶液 0.1molL-1 Na2SO4 溶液溶液 0.1molL-1 HAc 溶液溶液请将这五种溶液按沸点由高到低顺序陈列。请将这五种溶液按沸点由高到低顺序陈列。答案：答案： = Na2SO4 2Na+ + SO

18、42- c 2c + c完全电离完全电离 NaCl Na+ + Cl- c c + c 完全电离完全电离HAc H+ + Ac- c x + x c 部分电离部分电离 部分电解质的 0.1 molkg-1 溶液的凝固点下降数值与实际值的比较：电解质 实测Tf / K 计算 Tf / K i= Tf / Tf NaCl0.3480.186 1.87HCl0.3550.186 1.91K2SO40.4580.186 2.46CH3COOH0.1880.186 1.01 可以看出，产生的偏向有以下规律：A2B(AB2)强电解质 AB强电解质 AB弱电解质 非电解质11.00克非电解质溶于克非电解质溶于20