大化-第一节和第二节.ppt

第二章 溶液与离子平衡,溶液问题主要讨论： 溶质和溶剂的相对含量 形成溶液后溶剂性质的变化 溶质在溶液中的化学过程,本章内容提要, 2-1 溶液 2-2 稀溶液的依数性 2-3 酸碱质子理论 2-4 酸和碱的质子转移平衡 2-5 难溶电解质的沉淀溶解平衡 2-6 配位平衡 2-7 胶体, 2-1 溶液浓度的表示方法,溶液浓度的表示方法,1. 物质B的质量分数（Percent of Mass, wB),2. 物质B的物质的量浓度（Molarity of Solute B, cB),wB=,cB=,单位：molL-1(缩写为M),wB的量纲为1,A为溶剂，B为溶质,3. 物质B的质量摩尔浓度（Molality of Solute B, bB),单位：molkg-1,bB=,一般，对于较稀的水溶液，bB=cB(?),4. 物质B的摩尔分数（mole fraction of solute B, xB),xB =,5. 物质B的体积分数（volume fraction of solute B, ),=,6. 物质B的质量浓度(即密度, density of solute B),dB=,单位：gcm-3, 2-2 稀溶液的依数性,问题讨论：,1.高山上鸡蛋煮不熟。,2.撒盐除冰；海水比淡水不容易结冰。,3.菜烧咸了，吃后有口渴的感觉；庄稼施肥后需要浇水。,4.点滴用的是生理盐水（0.9%的NaCl溶液）。, 2-2 稀溶液的依数性,按溶质导电与否有电解质溶液和非电解质溶液之分。,按溶质相对含量不同有稀溶液和浓溶液之分。,一般，稀溶液浓度小于0.2mol/L，浓溶液大于6.0mol/L。,溶液的性质与溶质的性质有关，如颜色、酸碱性、导电性等 溶液的性质与溶质的性质无关，如蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降、渗透压 溶液的依数性（又称为溶液的通性） 浓溶液和电解质溶液的依数性 更明显，但因粒子之间的作用力比较大而难以定量。 稀溶液的依数性呈现明显的定量规律。, 2-2 稀溶液的依数性,蒸气压下降,一,什么是溶剂（纯液体）的蒸气压？,什么是溶液的蒸气压？,什么是溶液的蒸气压下降？,1. 溶剂（纯液体）的蒸气压（p*）,以水为例，一定温度下液-气间的相平衡可表示为：,水,蒸发,凝结,100时，p*(H2O,g)=101.325kPa,平衡时液面上空的蒸气叫饱和蒸气,饱和蒸气所产生的压力叫饱和蒸气压，用p*表示，单位为Pa或kPa。,p*,要点提示： 溶剂的蒸气压与溶剂的本性有关。 温度升高，溶剂的蒸气压增大。 固体物质（如干冰和樟脑等）也有蒸气压，一般很小。 易挥发性物质的蒸气压大，难挥发性物质的蒸气压小。,2. 溶液的蒸气压（p）,（1）溶液的蒸气压下降：pp*,25C时，水的蒸气压: p (H2O) = 3167.7 Pa 0.5 mol kg-1 糖水的蒸气压则为: p (H2O) = 3135.7 Pa,溶剂,溶液,溶质粒子,溶液的蒸气压实际上是指溶液中纯溶剂的蒸气压。,+溶质,p*,p,=p* -p,（2）溶液蒸气压下降原因：,实质上是挥发的溶剂分子数减少所致。可用分子运动论解释。,溶液的蒸 气压下降( )：,在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压总是低于同温度下纯溶剂的蒸气压，这种现象称为溶液的蒸气压下降。,原因有二：a.溶剂表面被一定数目的溶质粒子占据。 b.溶质粒子与溶剂分子之间的作用力（溶剂化作用）较大。,溶剂 p*,溶液p,（4）稀溶液蒸气压下降的定量计算：拉乌尔定 律的经验公式。,适用范围：,p= p* xA,难挥发、非电解质、稀溶液,（3）溶液的蒸气压下降程度与溶质粒子数量的关系：,成正比,溶质粒子,= p* xB,思考题：蒸气压的下降值由哪些因素决定？,电解质溶液或溶液浓度大时，溶液的蒸气压也下降，而且更显著，并随溶质粒子数的增加而增加，但溶液的蒸气压下降值不满足拉乌尔定律。,注意事项：,A为化学水化层，水分子失去自由度。,B为物理水化层，粒子的吸引作用较弱，水分子的自由度随温度而变。,C为自由水分子层。,溶质粒子的溶剂化作用是指粒子的周围被溶剂分子包围，形成水化层。,沸点上升,二,1. 沸点的定义：液体的蒸气压与外界压力相等(即p 液体=p外)时，液体开始沸腾的温度。,如p(H2O,l)=p(外)= 101.325kPa 时，Tb = 373.15K,若p(外) 101.325 kPa 时， 则Tb 373.15K,通常所说的沸点是外界压力为101.325kPa时的沸点。,3. 沸点上升值的定量计算：拉乌尔定律的经验公式：,适用范围：,=Tb-Tb* =Kb bB, 其中Kb是溶剂的沸点升高常数,难挥发、非电解质、稀溶液,2. 经验表明，溶液的沸点总是高于纯溶剂，高出的数值即是沸点上升值 。,（？）,凝固点下降,三,1. 凝固点（即冰点）的定义：物质的液相蒸气压和固相蒸气压相等时，物质开始凝固的温度。,如p(H2O,l)= p(H2O, s) = 610.6Pa时， Tf = 273.15K,3.凝固点下降值的定量计算：拉乌尔定律的经验公式。,该定律的适用范围：,难挥发、非电解质、稀溶液,2. 经验表明，溶液的凝固点总是低于纯溶剂，低出的数值即是凝固点下降值 。,（？）,=Tf*- Tf=Kf bB, 其中Kf是溶剂的凝固点降低常数,溶液的蒸汽压总是低于溶剂,为使溶液的蒸汽压 与外压相等，必须提高温度,所提高的温度就是沸点上升,为使溶液的蒸气 压与固相的相同 必须降低温度,所降低的温度 就是凝固点下降,610.6Pa,思考：溶液沸点上升和凝固点下降的根本原因?,渗透压,四,1. 半透膜：只允许溶剂分子，而不允许溶质分子通过的一种薄膜。,半透膜,渗透压,渗透,反渗透,2. 范特霍夫（1886，荷兰）方程式：,V=,其中V为溶液的体积,该公式的适用范围: 非电解质、稀溶液,稀溶液定律（依数定律）,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降、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（即溶质的粒子数）成正比，与溶质的本性无关。,五,注意事项： 1）稀溶液定律仅适用于难挥发非电解质稀溶液，而不适用电解质溶液和浓溶液。,2）电解质溶液或浓溶液的蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降以及渗透压的数值仍与溶质粒子数量有关，并随其数量的增加而增大,但不满足上述定律的定量关系。,3）电解质溶液或浓溶液的依数性比非电解质稀溶液更显著。,例题1. 0.1molkg -1的下列物质的水溶液(稀溶液)，凝固点的高低顺序为： a.CaCl2 b.葡萄糖 c.HAc d.NaCl,bcda,dcba,例题2.下列水溶液(稀溶液)渗透压高低顺序是： a.0.1moldm-3C6H12O6 b. 0.1moldm-3C2H5OH c. 0.1moldm-3KCl d. 0.1moldm-3K2SO4,依数性的应用,(1) 测定溶质的摩尔质量（即相对分子质量）,六,常用沸点上升和凝固点下降这两种依数性来测定溶质的摩尔质量。,例题：把1.09g葡萄糖溶于20g水中所得溶液在101.325kPa下沸点上升了0.156 K ，求葡萄糖的摩尔质量。,已知水的Kb=0.52K kg mol -1,0.156 K=0.52K kg mol 1,M= gmol 1=181 gmol 1,解：,(2) 测定溶液的沸点和凝固点,例题2-1：2.6g尿素CO(NH2)2溶于50g水中，计算此溶液的凝固点和沸点。M(尿素)=60gmol-1,尿素的质量摩尔浓度：,解：,由Tf= Kf bB= 1.860.86=1.62K,由Tb= Kb bB= 0.520.86=0.45K,溶液的沸点T=373.15+0.45373.6K 溶液的凝固点T= 273.15-1.62271.53K,因此，,答：溶液的沸点为373.6K ，溶液的凝固点为271.53K。,化学干燥剂(能吸收水分并常伴有化学反应的物质 )，如CaO 、CaCl2、P2O5 等。,(3) 制作干燥剂,干燥原理：利用蒸气压下降。,物理干燥剂(能吸收水分但不伴有化学反应)。其干燥原理是依靠吸附作用来除去潮湿物质中的水分子，如变色硅胶 。,(4) 制作防冻剂和制冷剂,防冻原理：凝固点下降。,如：冬天汽车水箱中加入的乙二醇、甘油等物质,冬天水泥砂浆中加入食盐、CaCl2等物质,(5) 海水淡化、工业废水或污水处理和溶液浓缩等,利用反渗透的原理,制冷原理：混合物从外界吸热, 冰部分融化 , 冰水共存, 应为零度, 水将NaCl溶解, 形成溶液, 冰点低于零度, 故冰将继续融化吸水。理论上可获得-22 。,本节小 结,= p* xB,a. 蒸气压下降,b. 沸点上升,c. 凝固点下降,d. 渗透压,=,= Kb bB,= Kf bB,1. 掌握稀溶液四个依数性的概念和计算。,2. 理解溶液四个依数性产生的原因，了解各自的应用。,Chapter 作业No.1：,P91页计算题40，41。,