非电解质稀溶液的依数性课件

第九章第九章 溶液溶液第九章第九章 溶液溶液9-1 9-1 溶液溶液9-2 9-2 非电解质稀溶液的依数性非电解质稀溶液的依数性9-3 9-3 溶胶溶胶7/29/20247/29/20242 29-1 9-1 溶液溶液一、溶液浓度的表示方法一、溶液浓度的表示方法二、溶解度原理二、溶解度原理三、分配定律三、分配定律7/29/20247/29/20243 3 溶液：一种物质以分子、原子或离子状态溶液：一种物质以分子、原子或离子状态分散于另一种物质中所构成的均匀而又稳定的分散于另一种物质中所构成的均匀而又稳定的体系。体系。溶液是溶液是混合物混合物，是各部分的，是各部分的化学组成和物化学组成和物理性质皆相同理性质皆相同的一个的一个均相系统。均相系统。溶液溶液液态溶液：液态溶液：食盐水溶液；有机物溶液食盐水溶液；有机物溶液气态溶液：气态混合物都是气态溶液气态溶液：气态混合物都是气态溶液固态溶液：固态溶液：Hg-Zn,Zn-CuHg-Zn,Zn-Cu7/29/20247/29/20244 4 溶质溶质 溶剂溶剂气态物质（气态物质（NHNH3 3）+液态物质（液态物质（H H2 2O O）固态物质（固态物质（NaCI)+NaCI)+液态物质（液态物质（H H2 2O O）液态物质（液态物质（H H2 2SOSO4 4）+液态物质（液态物质（H H2 2O O）热效应：热效应：NaOH+HNaOH+H2 2O,O,放热放热 ;NH;NH4 4NONO3 3+H+H2 2O O，吸热吸热体积变化：乙醇体积变化：乙醇+水，水，V V减小；苯减小；苯+醋酸，醋酸，V V增加增加液态溶液液态溶液液态溶液类型液态溶液类型（根据溶质与溶剂的状态）（根据溶质与溶剂的状态）7/29/20247/29/20245 5一、溶液浓度的表示方法一、溶液浓度的表示方法*1.1.质量摩尔浓度质量摩尔浓度m mB B*2.2.物质的量浓度物质的量浓度C CB B7/29/20247/29/20246 63.3.质量分数质量分数w w4.4.摩尔分数摩尔分数5.5.体积分数体积分数例：例：9-39-37/29/20247/29/20247 76.6.溶解度溶解度(S)S)某温度下，某温度下，100100g g溶剂中所能溶解溶质的溶剂中所能溶解溶质的最大质量（饱和溶液）。最大质量（饱和溶液）。练习：练习：P P356356 11 117/29/20247/29/20248 87/29/20247/29/20249 9二、溶解度原理二、溶解度原理1.1.溶解度原理溶解度原理相似者（溶质与溶剂在结构或极性上相似）相溶。相似者（溶质与溶剂在结构或极性上相似）相溶。例：例：液液-液相溶液相溶 甲醇、乙醇易溶于水甲醇、乙醇易溶于水 固固-液溶解液溶解 I I2 2难溶水，易溶难溶水，易溶CCICCI4 4 气气-液溶解液溶解 高沸点气体比低沸点气体在同高沸点气体比低沸点气体在同一溶剂中的溶解度大；具有与气一溶剂中的溶解度大；具有与气体溶质近似分子间力的溶剂是最体溶质近似分子间力的溶剂是最佳溶剂。佳溶剂。NHNH3 3比比H H2 2易易溶于水。溶于水。7/29/20247/29/20241010 2.2.影响溶解度的影响溶解度的因素因素（1 1）温度）温度 升温有利于吸热过程升温有利于吸热过程7/29/20247/29/20241111（2 2）压强的影响）压强的影响亨利定律亨利定律 在中等压强时，气体的溶解度与溶液上面在中等压强时，气体的溶解度与溶液上面气相中该气体的分压成正比。气相中该气体的分压成正比。C Ci i=KPKPi i例：制含有例：制含有COCO2 2气体的饮料气体的饮料-啤酒、汽水等啤酒、汽水等7/29/20247/29/20241212 例：在例：在293293K K及及1 1个大气压下，个大气压下，10001000克水中可克水中可溶解氢气溶解氢气0.001600.00160克，若压力增大到克，若压力增大到2 2个大气压，个大气压，则可溶解多少克氢气？若水的体积为则可溶解多少克氢气？若水的体积为1 1dmdm3 3，则则加压后溶解了多少加压后溶解了多少dmdm3 3氢气？氢气？7/29/20247/29/20241313三、分配定律三、分配定律 1.1.定义：一定温度下，一种溶质（定义：一定温度下，一种溶质（B B）分配在互不相溶的两种溶剂（分配在互不相溶的两种溶剂（、）中中的浓度比值为一常数。的浓度比值为一常数。例：例：I I2 2在在H H2 2O O（）和和CCICCI4 4（）中的中的K=1/85K=1/857/29/20247/29/202414142.2.分配定律的应用分配定律的应用萃取或抽提萃取或抽提 原则：少量多次原则：少量多次 例：体积为例：体积为V V的水中含的水中含I I2 2 m m0 0，用用CCICCI4 4进行多次萃取，每次用量进行多次萃取，每次用量V V。第一第一次萃取后，溶液中剩余次萃取后，溶液中剩余I I2 2量为量为m m1 1,证明证明n n次萃取后，溶液中次萃取后，溶液中I I2 2的剩余量为的剩余量为m mn n。7/29/20247/29/20241515例：例：9-59-57/29/20247/29/202416169-2 9-2 非电解质稀溶液的依数性非电解质稀溶液的依数性一、蒸气压下降一、蒸气压下降拉乌尔定律拉乌尔定律二、沸点升高二、沸点升高三、凝固点下降三、凝固点下降四、渗透压四、渗透压7/29/20247/29/20241717 依数性：依数性：将一将一难挥发的非电解质难挥发的非电解质溶于某溶于某一溶剂时，溶液的蒸气压将比纯溶剂的蒸气一溶剂时，溶液的蒸气压将比纯溶剂的蒸气压降低；溶液的沸点比纯溶剂的沸点升高；压降低；溶液的沸点比纯溶剂的沸点升高；溶液的凝固点比纯溶剂的凝固点降低；在溶溶液的凝固点比纯溶剂的凝固点降低；在溶液和纯溶剂间要产生渗透压。当溶液的浓度液和纯溶剂间要产生渗透压。当溶液的浓度较稀时，较稀时，蒸气压降低、沸点升高、凝固点降蒸气压降低、沸点升高、凝固点降低、渗透压低、渗透压的数值仅与溶液中的数值仅与溶液中溶质的质点数溶质的质点数有关，而与溶质的特性无关。我们称这些性有关，而与溶质的特性无关。我们称这些性质为依数性。质为依数性。7/29/20247/29/20241818 问题：问题：如果将如果将将蔗糖溶解在水中将蔗糖溶解在水中形成溶液，其蒸气形成溶液，其蒸气压有何变化？压有何变化？蒸气压下降：蒸气压下降：与纯溶剂相比，与纯溶剂相比，难难挥发物质的溶挥发物质的溶液的蒸气压低。液的蒸气压低。7/29/20247/29/20241919问题：问题：为什么难挥发物质的为什么难挥发物质的稀溶液的蒸气压会下降？稀溶液的蒸气压会下降？解释：解释：溶剂的部分表面溶剂的部分表面被溶质所占据，因此，单被溶质所占据，因此，单位时间，逸出液面的溶剂位时间，逸出液面的溶剂分子数相应减少，即蒸发分子数相应减少，即蒸发速率减小，凝聚占优，结速率减小，凝聚占优，结果使系统在较低的蒸气浓果使系统在较低的蒸气浓度或压力下达到平衡。此度或压力下达到平衡。此时溶液的蒸气压必低于纯时溶液的蒸气压必低于纯溶剂的蒸气压。溶剂的蒸气压。7/29/20247/29/20242020问题：问题：若把一杯水和一杯糖水放在一密若把一杯水和一杯糖水放在一密闭容器里，将会发生什么变化？闭容器里，将会发生什么变化？7/29/20247/29/20242121一、蒸气压下降一、蒸气压下降拉乌尔定律拉乌尔定律 拉乌尔定律：在一定温度下，拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发非电难挥发非电解质稀溶液解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂摩尔分数的乘积。溶剂摩尔分数的乘积。7/29/20247/29/20242222 拉乌尔定律只适用于非电解质稀溶液，在拉乌尔定律只适用于非电解质稀溶液，在稀溶液中稀溶液中p=Km p=Km 拉乌尔定律的另一表达式拉乌尔定律的另一表达式 m m为溶质为溶质B B的质量摩尔浓度，的质量摩尔浓度，K K为溶剂的为溶剂的蒸气压下降常数。蒸气压下降常数。7/29/20247/29/20242323 溶液溶液的蒸气压只与单位体积内溶质的粒的蒸气压只与单位体积内溶质的粒子数目有关，而与溶质分子的组成和性质子数目有关，而与溶质分子的组成和性质无无关关-依数性。依数性。若溶质（若溶质（B B）、）、溶剂（溶剂（A A）都有挥发性，都有挥发性，且两者没有相互作用，可组成理想溶液，这且两者没有相互作用，可组成理想溶液，这时可分别考虑，然后加合：时可分别考虑，然后加合：P PA A=P PA Ax xA A ;P PB B=P PB Bx xB B ;溶液蒸气压溶液蒸气压P=PP=PA+A+P PB B例：苯与甲苯例：苯与甲苯7/29/20247/29/20242424二、沸点升高二、沸点升高（液体饱和蒸气压（液体饱和蒸气压=外压）外压）7/29/20247/29/20242525难挥发非电解质稀溶液的沸点纯溶剂难挥发非电解质稀溶液的沸点纯溶剂沸点沸点解释？解释？TTb b=K=Kb bm m T Tb b:沸点沸点上升值上升值；m m：溶质的质量摩尔浓度；溶质的质量摩尔浓度；K Kb b：溶剂的摩尔沸点上升常数溶剂的摩尔沸点上升常数。7/29/20247/29/20242626二、凝固点下降二、凝固点下降凝固点：固态纯溶剂与液态溶液平衡时的温度凝固点：固态纯溶剂与液态溶液平衡时的温度 即固体即固体纯溶剂纯溶剂的蒸气压的蒸气压=溶液中溶液中溶剂溶剂的蒸气的蒸气压时的温度。压时的温度。若若P P固固 P P液液，固体熔化；反之，液向固转化，固体熔化；反之，液向固转化7/29/20247/29/202427277/29/20247/29/20242828 解释：解释：00时冰的蒸气压时冰的蒸气压=水的蒸气压水的蒸气压=611Pa=611Pa。由于水溶液的蒸气压下降，。由于水溶液的蒸气压下降，00时水时水溶液的蒸气压必低于冰的蒸气压，冰与溶液溶液的蒸气压必低于冰的蒸气压，冰与溶液不能共存，所以溶液在不能共存，所以溶液在00时不能结冰。如果时不能结冰。如果此时溶液中加入冰，冰就会融化，融化过程此时溶液中加入冰，冰就会融化，融化过程要从系统吸热，系统温度就会降低。要从系统吸热，系统温度就会降低。由于冰的蒸气压曲线坡度大，在由于冰的蒸气压曲线坡度大，在00以下以下某温度时，冰的蒸气压曲线与溶液的蒸气压某温度时，冰的蒸气压曲线与溶液的蒸气压曲线可以相交于一点，这个温度就是溶液的曲线可以相交于一点，这个温度就是溶液的凝固点。凝固点。凝固点降低值凝固点降低值 TTf f=K=Kf fm m7/29/20247/29/20242929 应用：冰盐浴温比冰浴低应用：冰盐浴温比冰浴低CaCICaCI2 2(42.5g)+H(42.5g)+H2 2O(100g)218KO(100g)218KNaCI(30g)+HNaCI(30g)+H2 2O(100g)251KO(100g)251K 冬天汽车水箱的冷却水中加适量冬天汽车水箱的冷却水中加适量乙二醇或甘油。乙二醇或甘油。7/29/20247/29/20243030四、渗透压四、渗透压7/29/20247/29/20243131 半透膜：半透膜：只能透过溶剂分子（水），但不能透过只能透过溶剂分子（水），但不能透过溶质分子的膜状物质。溶质分子的膜状物质。天然天然半透膜：动物的膀胱、肠衣、细胞膜等。半透膜：动物的膀胱、肠衣、细胞膜等。渗透渗透：溶剂通过半透膜进入溶液的单方溶剂通过半透膜进入溶液的单方向扩散。向扩散。渗透渗透平衡：单位时间内溶剂分子从两个相反的方平衡：单位时间内溶剂分子从两个相反的方向穿过半透膜的数目彼此相等，即达到渗透平衡。向穿过半透膜的数目彼此相等，即达到渗透平衡。渗透压渗透压：为维持只允许溶剂通过的膜所隔开的溶为维持只允许溶剂通过的膜所隔开的溶液与纯溶剂之间的渗透平衡而需要的额外压力。液与纯溶剂之间的渗透平衡而需要的额外压力。7/29/20247/29/20243232反渗透反渗透:若在溶液一侧外加一个大于渗透压的外若在溶液一侧外加一个大于渗透压的外压时，溶剂可从溶液向溶剂渗透或从浓溶液向稀压时，溶剂可从溶液向溶剂渗透或从浓溶液向稀溶液渗透的现象称做溶液渗透的现象称做反渗透。反渗透。7/29/20247/29/20243333范特荷甫公式：范特荷甫公式：v=nRTv=nRT或或=cRT=cRT 上述上述依数性只适用于依数性只适用于难挥发的非电难挥发的非电解质稀溶液。解质稀溶液。浓溶液和电解质溶液也有上述性质，浓溶液和电解质溶液也有上述性质，但数值与公式偏差大。但数值与公式偏差大。沸点高低或渗透压大小顺序为：沸点高低或渗透压大小顺序为：A A2 2B B或或ABAB2 2型强电解质型强电解质ABAB型强电解质溶液型强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。凝固弱电解质溶液非电解质溶液。凝固点高低顺序与上相反。点高低顺序与上相反。7/29/20247/29/20243434五、依数性的应用五、依数性的应用 1.1.测分子的摩尔质量（测分子的摩尔质量（P P342-343342-343）主要应用沸点升高、凝固点下降主要应用沸点升高、凝固点下降 2.2.制作防冻剂和制冷剂（制作防冻剂和制冷剂（P P343-345343-345）冬天汽车水箱中加入甘油或乙二醇冬天汽车水箱中加入甘油或乙二醇 3.3.配制等渗输液（配制等渗输液（P P344-345344-345）生理食盐水：生理食盐水：0.9%0.9%；葡萄糖液：；葡萄糖液：5.0%5.0%。人体血液的渗透压人体血液的渗透压 780 780KPaKPa血浆总离子浓度正常范围为血浆总离子浓度正常范围为0.28-0.320.28-0.32mol.dmmol.dm-3-37/29/20247/29/20243535练习：练习：根据溶液依数性的原理回答下列问题根据溶液依数性的原理回答下列问题1.1.在水中加入酒精，溶液沸点是升高还是降在水中加入酒精，溶液沸点是升高还是降低？为什么？凝固点呢低？为什么？凝固点呢?2.2.请用一个简单的方法使水浴温度超过请用一个简单的方法使水浴温度超过100100o oC C。3.3.为什么盐碱地难以生长农作物？为什么盐碱地难以生长农作物？P P355-356355-356 7 7、8 8、9 97/29/20247/29/20243636解答：解答：1.1.都降低。因酒精易挥发，都降低。因酒精易挥发，P P总总=P P水水+P P酒精，酒精，由于酒精的挥发性比水强，所以，溶液总蒸气由于酒精的挥发性比水强，所以，溶液总蒸气压大于同温度下纯水的蒸气压，故沸点降低。压大于同温度下纯水的蒸气压，故沸点降低。酒精水溶液的凝固点，是指溶液中酒精水溶液的凝固点，是指溶液中水蒸汽水蒸汽的分压与冰的蒸汽压相等时的温度。由于酒精的分压与冰的蒸汽压相等时的温度。由于酒精水溶液的部分表面被酒精所占据，因此水溶液的部分表面被酒精所占据，因此00时，时，溶液的水蒸汽分压必小于冰的蒸气压溶液的水蒸汽分压必小于冰的蒸气压(611(611Pa).Pa).因冰的蒸气压随温度的变化率比水大，只有在因冰的蒸气压随温度的变化率比水大，只有在更低的温度下二者才能达成平衡，故酒精水溶更低的温度下二者才能达成平衡，故酒精水溶液的凝固点降低。液的凝固点降低。7/29/20247/29/202437379-3 9-3 溶胶溶胶一、分散体系一、分散体系二、溶胶二、溶胶三、溶胶的聚沉和稳定性三、溶胶的聚沉和稳定性四、高分子溶液四、高分子溶液7/29/20247/29/20243838一、分散体系一、分散体系 1.1.定义：一种物质（分散质）以极小的颗定义：一种物质（分散质）以极小的颗粒分散在另一种物质（分散介质）中，所组粒分散在另一种物质（分散介质）中，所组成的体系。成的体系。2.2.分类：分类：7/29/20247/29/20243939二、溶胶二、溶胶溶胶溶胶-固体分散在液体中的一种胶态体系。固体分散在液体中的一种胶态体系。1.1.制备与净化制备与净化（1 1）制备）制备 分散法：将大块物质利用胶体磨等手段磨成分散法：将大块物质利用胶体磨等手段磨成.凝聚法：使小粒子凝聚成胶体粒子。凝聚法：使小粒子凝聚成胶体粒子。（2 2）净化）净化 透析法：半透膜分出溶胶中的电解质透析法：半透膜分出溶胶中的电解质(溶胶不透溶胶不透).).超过滤法：减压或加压下，用半透膜代替滤纸超过滤法：减压或加压下，用半透膜代替滤纸7/29/20247/29/20244040 2.2.溶胶溶胶的性质的性质（1 1）动力学性质）动力学性质-布朗运动布朗运动 本质：分子固有的热运动本质：分子固有的热运动（2 2）光学性质）光学性质-丁达尔丁达尔效应效应 起源于光的散射起源于光的散射（3 3）电学性质）电学性质-电泳电泳 胶体粒子带电胶体粒子带电7/29/20247/29/202441413.3.溶胶粒子的结构溶胶粒子的结构（1 1）吸附带电）吸附带电Fe(OH)Fe(OH)3 3溶胶带正电溶胶带正电 Fe(OH)Fe(OH)3 3 m m nFeOnFeO+(n-x)CI(n-x)CI-x+x+xCIxCI-胶核胶核 吸附层吸附层 扩散层扩散层胶粒胶粒 胶团胶团7/29/20247/29/20244242（2 2）解离带电）解离带电硅酸溶胶带负电硅酸溶胶带负电H H2 2SiOSiO3 3HSOHSO3 3-+H+H+SiO SiO3 32-2-+2H+2H+(SiO(SiO2 2)m m nSiO nSiO3 32-2-2 2（n-x)Hn-x)H+2X-2X-2xH2xH+7/29/20247/29/20244343三、三、溶胶溶胶的聚沉和稳定性的聚沉和稳定性1.1.胶体的稳定性胶体的稳定性 胶体胶体带带相同电荷相同电荷和离子的和离子的水化层水化层是胶体稳是胶体稳定的两个重要定的两个重要因素因素,布朗运动可抑制重力沉降。布朗运动可抑制重力沉降。2.2.胶体的聚沉胶体的聚沉(1)(1)加加带相反电荷的电解质，且电荷越高、半径带相反电荷的电解质，且电荷越高、半径越大，聚沉能力越强；越大，聚沉能力越强；如：沉淀如：沉淀AsAs2 2S S3 3负溶胶负溶胶 CaCa2+2+K K+NaNa+LiLi+沉淀沉淀正正溶胶溶胶 CICI-BrBr-NONO3 3-I I-7/29/20247/29/20244444 例：江河入海口所形成的大量淤泥沉积的例：江河入海口所形成的大量淤泥沉积的三角洲。三角洲。(2)(2)相互聚沉相互聚沉 带带相反电荷的溶胶相混合会发生聚相反电荷的溶胶相混合会发生聚沉沉(两两种种溶胶所带总电荷量相同溶胶所带总电荷量相同时时,才能才能完全聚完全聚沉沉,否否则则可能聚沉可能聚沉不完全不完全,甚至甚至不聚不聚沉沉)。例：水的净化（天然水中的悬浮粒子一般例：水的净化（天然水中的悬浮粒子一般带负电，净水剂明矾或硫酸铝生成的带负电，净水剂明矾或硫酸铝生成的AIAI（OHOH）3 3溶胶带正电）溶胶带正电）7/29/20247/29/20244545四、高分子溶液四、高分子溶液 1.1.定义：蛋白质、淀粉等物质溶于水或定义：蛋白质、淀粉等物质溶于水或其它溶剂中所得的溶液，叫高分子溶液，其它溶剂中所得的溶液，叫高分子溶液，通常指相对分子质量大于通常指相对分子质量大于10104 4以上的物质。以上的物质。2.2.高分子溶液与溶胶的异同高分子溶液与溶胶的异同相似点相似点:高分子溶液的分子大小已接近或等高分子溶液的分子大小已接近或等于胶粒的大小于胶粒的大小,有丁达尔效应和电沉积现象有丁达尔效应和电沉积现象.不同点不同点:(1)(1)溶胶多相，高分子为均相溶液溶胶多相，高分子为均相溶液;(2)(2)溶胶带电，高分子一般不带电溶胶带电，高分子一般不带电7/29/20247/29/20244646(3)(3)高分子的溶解过程是可逆的，溶胶一般不高分子的溶解过程是可逆的，溶胶一般不可逆。可逆。3.3.高分子对溶胶的保护作用。在溶胶中加入高分子对溶胶的保护作用。在溶胶中加入大分子物质大分子物质,可以增加溶胶的稳定性可以增加溶胶的稳定性.7/29/20247/29/202447477/29/20247/29/202448487/29/20247/29/202449497/29/20247/29/202450507/29/20247/29/20245151