大學(xué)化學(xué)第三章

1、 溶液溶液日常生活中隨處可見日常生活中隨處可見 3.1 3.1 溶液組成量度的表示方法溶液組成量度的表示方法 學(xué)習(xí)重點：各表示方法的符號、定義式、常用單位。學(xué)習(xí)重點：各表示方法的符號、定義式、常用單位。 一、濃度表示方法一、濃度表示方法 1. 1. 物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度- - cB cB = nB / V ( mol / dm3 或或 mol / L ） 2. 2. 質(zhì)量摩爾濃度質(zhì)量摩爾濃度- - bB bB = nB / mA ( mol / kg ) Note：由物質(zhì)的量：由物質(zhì)的量n導(dǎo)出的量，須導(dǎo)出的量，須指明基本單元指明基本單元 即（）中的具體形式即（）中的具體形式。 例如：例如：

2、c(H2SO4)=1mol/L的溶液的溶液 mol/L2)SOH( 422 1 c則 4. 4. 同類量之比同類量之比 (1) (1) 質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù) B = mB / m (2) (2) 物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)物質(zhì)的量分?jǐn)?shù) xB = nB / nA (3) (3) 體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù) B = VB / V 無單位無單位 5. ( (V V1 1+ +V V2 2) )表示法表示法 例如例如: H2SO4+H2O(1+4)H2SO4 (1+4) 1.共講了三種共講了三種“濃度濃度”， 三種三種“分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)” 同類量之比同類量之比 一個一個“(V1+V2)”表示法表示法; 2.前前6種除了種除了“質(zhì)量摩爾濃

3、度質(zhì)量摩爾濃度”的分母為溶劑的分母為溶劑 的量以外，的量以外，其余均為混合物的量其余均為混合物的量。 綜上所述：綜上所述： 3.1 溶液的通性溶液的通性 溶液的性質(zhì)大體上可分為兩類：溶液的性質(zhì)大體上可分為兩類： 由由溶質(zhì)不同溶質(zhì)不同而引起的各種性質(zhì)，如密度、導(dǎo)電率、酸堿性、而引起的各種性質(zhì)，如密度、導(dǎo)電率、酸堿性、 顏色等；顏色等； 由由溶質(zhì)的粒子數(shù)目不同溶質(zhì)的粒子數(shù)目不同而引起的各種性質(zhì)，如而引起的各種性質(zhì)，如蒸氣壓下降、蒸氣壓下降、 沸點上升、凝固點下降、滲透壓沸點上升、凝固點下降、滲透壓等。這類性質(zhì)稱為通性（依等。這類性質(zhì)稱為通性（依 數(shù)性）。數(shù)性）。 溶液通性的特點：溶液通性的特點：

4、通性的變化只通性的變化只與溶質(zhì)的粒子數(shù)目即溶液濃度有關(guān)，與溶質(zhì)與溶質(zhì)的粒子數(shù)目即溶液濃度有關(guān)，與溶質(zhì) 的本性無關(guān)。的本性無關(guān)。 溶液越稀，通性的表現(xiàn)越有規(guī)律。溶液越稀，通性的表現(xiàn)越有規(guī)律。 電解質(zhì)與非電解質(zhì)溶液的通性有所不同，難揮發(fā)與易揮發(fā)電解質(zhì)與非電解質(zhì)溶液的通性有所不同，難揮發(fā)與易揮發(fā) 溶質(zhì)的溶液的通性有所不同，這里著重討論溶質(zhì)的溶液的通性有所不同，這里著重討論難揮發(fā)非電解質(zhì)難揮發(fā)非電解質(zhì) 稀溶液稀溶液的依數(shù)性。的依數(shù)性。 3.1.1 非電解質(zhì)稀溶液的通性非電解質(zhì)稀溶液的通性 1.1.蒸汽壓的定義蒸汽壓的定義 一一. .蒸汽壓下降蒸汽壓下降 蒸發(fā)蒸發(fā) 凝結(jié)凝結(jié) 蒸氣壓的大小表示了液體分子向

5、外逸出蒸氣壓的大小表示了液體分子向外逸出 的趨勢，與液體的本性和溫度有關(guān)，與液體的趨勢，與液體的本性和溫度有關(guān)，與液體 的量無關(guān)。的量無關(guān)。 不同液體純物質(zhì)蒸氣壓不同不同液體純物質(zhì)蒸氣壓不同 同一種液體純物質(zhì)的蒸氣壓隨溫度升高而同一種液體純物質(zhì)的蒸氣壓隨溫度升高而 增大。增大。 2.2.蒸汽壓的物理意義蒸汽壓的物理意義 020406080100 0 20 40 60 80 100 Vapor Pressure( kPa ) Temperature( oC) 不同溫度下水的飽和蒸汽壓曲線不同溫度下水的飽和蒸汽壓曲線 3. 溶液的蒸氣壓下降、原因和定量關(guān)系溶液的蒸氣壓下降、原因和定量關(guān)系 pA*

6、pA PA* PA 溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降 純?nèi)軇┑恼魵鈮杭內(nèi)軇┑恼魵鈮?溶液的蒸氣壓溶液的蒸氣壓 A * A ppp u 蒸氣壓下降 溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降 P* P2 P1 T 1. 溶劑部分表面被溶質(zhì)分子占據(jù)（使蒸發(fā)面減?。┤軇┎糠直砻姹蝗苜|(zhì)分子占據(jù)（使蒸發(fā)面減?。?2. 溶質(zhì)形成溶劑化分子（束縛了部分溶劑分子）溶質(zhì)形成溶劑化分子（束縛了部分溶劑分子） （由于上兩原因，致使單位時間內(nèi)離開液面的溶劑（由于上兩原因，致使單位時間內(nèi)離開液面的溶劑 分子數(shù)減少，在較低的溶劑蒸氣壓下建立平衡分子數(shù)減少，在較低的溶劑蒸氣壓下建立平衡. .） u 蒸氣壓下降的原因蒸氣壓下降的原因

7、拉烏爾拉烏爾(Raoult)(Raoult)定律：定律： 在一定溫度下在一定溫度下, ,難揮發(fā)難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓的蒸氣壓( (p) )等等 于純?nèi)軇┑恼魵鈮河诩內(nèi)軇┑恼魵鈮? (pA* *) )乘以溶劑在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)乘以溶劑在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù) ( (x xA A) )。即： p = = pA * *xA A xA + xB = 1 p = pA*（1xB） 溶液的蒸氣壓下降值溶液的蒸氣壓下降值p為為：p = pA*p = pA*pA*（1 xB） p = pA*xB 因此拉烏爾定律也可以這樣說：因此拉烏爾定律也可以這樣說： 在一定溫度下在一定溫度下,難揮發(fā)非電解質(zhì)稀

8、溶液的蒸氣壓下降難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降 (p)與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)(xB)成正比成正比,而與溶質(zhì)的本性無關(guān)而與溶質(zhì)的本性無關(guān) 一杯純水與一杯糖水置于同一密閉器皿中一杯純水與一杯糖水置于同一密閉器皿中, , 一定時間后一定時間后, ,會出現(xiàn)什么現(xiàn)象會出現(xiàn)什么現(xiàn)象? ? 純水轉(zhuǎn)入糖水中，理論上講只要有足夠的時間，水可以完全轉(zhuǎn)移純水轉(zhuǎn)入糖水中，理論上講只要有足夠的時間，水可以完全轉(zhuǎn)移 至糖水中。過程開始時，至糖水中。過程開始時， H H2 2O O 和糖水均以蒸發(fā)為主；當(dāng)蒸氣壓和糖水均以蒸發(fā)為主；當(dāng)蒸氣壓 等于等于 P P 時，糖水與上方蒸氣達到平衡，而時，糖水與上方蒸氣達到平

9、衡，而 P P0 0 P P，即，即 H H2 2O O 并未并未 平衡，繼續(xù)蒸發(fā)，以致于蒸氣壓大于平衡，繼續(xù)蒸發(fā)，以致于蒸氣壓大于 P P。H H2 2O O 分子開始凝聚到糖分子開始凝聚到糖 水中，使得蒸氣壓不能達到水中，使得蒸氣壓不能達到 P P0 0。 于是，于是， H H2 2O O 分子從分子從 H H2 2O O 中蒸中蒸 出而凝聚入糖水。出而凝聚入糖水。 在一密閉罩內(nèi)，放有濃度不同的兩半杯糖水，在一密閉罩內(nèi)，放有濃度不同的兩半杯糖水， 長時間放置兩杯溶液濃度各有何變化？為什長時間放置兩杯溶液濃度各有何變化？為什 么？么？ 解釋：解釋： 稀的變濃，濃的變稀。因為溶液的蒸氣壓對稀稀

10、的變濃，濃的變稀。因為溶液的蒸氣壓對稀 溶液飽和，但對濃溶液即為過飽和，所以水蒸溶液飽和，但對濃溶液即為過飽和，所以水蒸 氣將在濃度大的一杯水的表面凝結(jié)成水，使水氣將在濃度大的一杯水的表面凝結(jié)成水，使水 量增加，溶液濃度變小，相反原來稀的溶液溶量增加，溶液濃度變小，相反原來稀的溶液溶 劑不斷蒸發(fā)，溶劑量減少，濃度變大，直到兩劑不斷蒸發(fā)，溶劑量減少，濃度變大，直到兩 杯糖水濃度相同。杯糖水濃度相同。 練習(xí)練習(xí) 已知已知20 時水的飽和蒸汽壓為時水的飽和蒸汽壓為2.33 kPa. 將將17.1g 蔗糖蔗糖C12H22O11 與與3.00g尿素尿素CO(NH2)2分別溶于分別溶于100g水水. 計算

11、形成溶液的蒸汽壓計算形成溶液的蒸汽壓. （已知：兩種溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量（已知：兩種溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量 分別為分別為342g/mol、66g/mol） 解：解： mol molg g n05. 0 /342 1 .17 （蔗糖） mol molg g n05. 0 /60 00. 3 （尿素）mol molg g n56. 5 /18 100 （水） 兩種溶液中水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同兩種溶液中水的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)相同:991. 0 05. 056. 5 56. 5 2 OH X 兩種溶液的蒸汽壓均為：兩種溶液的蒸汽壓均為： PP*xH2O =2.33kPa0.9912.31kPa 4.應(yīng)用應(yīng)用 CaCl2 、

12、 、 P2O5等作干燥劑 等作干燥劑 因這些物質(zhì)表面吸收水分后形成溶液，溶因這些物質(zhì)表面吸收水分后形成溶液，溶 液的蒸氣壓低于環(huán)境中水蒸氣壓，因而不斷吸液的蒸氣壓低于環(huán)境中水蒸氣壓，因而不斷吸 收水分。收水分。 液體的蒸氣壓等于外界壓強時的溫度。液體的蒸氣壓等于外界壓強時的溫度。 結(jié)合沸點概念思考：結(jié)合沸點概念思考： (1) 高山上煮雞蛋為什么不熟？高山上煮雞蛋為什么不熟？ (2) 如果壓強降低，液體的沸點如何變化？如果壓強降低，液體的沸點如何變化？ 二二 溶液的沸點上升溶液的沸點上升 1.1.沸點的定義沸點的定義 溶溶 液液 的的 沸沸 點點 上上 升升 沸點上升的原因：沸點上升的原因：溶液

13、的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降 如果溶劑中加入難揮發(fā)性非電解質(zhì)，沸點如何變化？如果溶劑中加入難揮發(fā)性非電解質(zhì)，沸點如何變化？ * bbb TTT 2.溶液沸點上升及原因溶液沸點上升及原因 3.拉烏爾定律拉烏爾定律 （拉烏爾（拉烏爾通過實驗通過實驗證明溶液的沸點上升與其質(zhì)量證明溶液的沸點上升與其質(zhì)量 摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。即：）摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。即：） (1) kb叫摩爾沸點上升常數(shù)，其數(shù)值為叫摩爾沸點上升常數(shù)，其數(shù)值為bB= 1mol/kg 時的沸點上升值。時的沸點上升值。 (2) 單位為單位為Kkg/mol或或kg/mol。 Bbb bkT 思考思考1 1： 溶

14、液的沸點是不是恒定的，為什么？溶液的沸點是不是恒定的，為什么？ 不是，因為隨著溶液的沸騰，溶劑不斷蒸發(fā)，不是，因為隨著溶液的沸騰，溶劑不斷蒸發(fā)， 溶液的濃度逐漸增大，蒸氣壓不斷降低，因此溶液的濃度逐漸增大，蒸氣壓不斷降低，因此 沸點也逐漸增大，直至溶液達到飽和狀態(tài)。沸點也逐漸增大，直至溶液達到飽和狀態(tài)。 solution 解釋：解釋： 因為在沸點時只要溶液的總蒸汽壓達到因為在沸點時只要溶液的總蒸汽壓達到101.325 kPa就可以出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，所以當(dāng)揮發(fā)性物質(zhì)加就可以出現(xiàn)沸騰現(xiàn)象，所以當(dāng)揮發(fā)性物質(zhì)加 入溶劑中，由于這些溶質(zhì)比溶劑更容易進入氣入溶劑中，由于這些溶質(zhì)比溶劑更容易進入氣 相，參與溶液

15、的總蒸汽壓，通常在較低的溫度相，參與溶液的總蒸汽壓，通常在較低的溫度 就可以使總的蒸汽壓達到就可以使總的蒸汽壓達到101.325 kPa，使沸點，使沸點 降低。降低。 思考思考2: : 如果加入了如果加入了揮發(fā)性物質(zhì)揮發(fā)性物質(zhì)，沸點如何變化？原因？，沸點如何變化？原因？ 4.應(yīng)用應(yīng)用 (1) 用較濃的溶液作高溫?zé)嵩?。用較濃的溶液作高溫?zé)嵩　?（因溶液的沸點高，使加熱溫度高。）（因溶液的沸點高，使加熱溫度高。） (2)汽車散熱器的冷卻水中常加入適量乙二醇或汽車散熱器的冷卻水中常加入適量乙二醇或 甘油，可以防止夏天水沸騰。甘油，可以防止夏天水沸騰。 三三 溶液的凝固點降低溶液的凝固點降低 1. 凝

16、固點凝固點(冰點冰點)定義定義 液體蒸氣壓與固體純?nèi)軇┱魵鈮合嗟葧r的溫度。液體蒸氣壓與固體純?nèi)軇┱魵鈮合嗟葧r的溫度。 2. 凝固點降低及原因凝固點降低及原因 Tf （4）（2）（1）（5），），沸點、滲沸點、滲 透壓順序與此相同。飽和蒸氣壓、凝固點順透壓順序與此相同。飽和蒸氣壓、凝固點順 序與此相反。序與此相反。 練習(xí)練習(xí)2 把一小塊冰放在把一小塊冰放在 0 的水中，另一小塊的水中，另一小塊 冰放在冰放在 0 的鹽水中，各有什么現(xiàn)象？為什么？的鹽水中，各有什么現(xiàn)象？為什么？ 答案：冰放在水中，冰水共存，不會熔化；冰答案：冰放在水中，冰水共存，不會熔化；冰 放在鹽水中，冰會熔化。放在鹽水中，冰會

17、熔化。原因是冰的凝固點等原因是冰的凝固點等 于于0 ，0的冰水可以共存，但鹽水的凝固點的冰水可以共存，但鹽水的凝固點 低于低于0，0的冰可以變成的冰可以變成0的水，冰熔化的水，冰熔化 吸熱，鹽水溫度降低，只要冰不是太多，溫度吸熱，鹽水溫度降低，只要冰不是太多，溫度 降低不會使鹽水結(jié)冰，故冰熔化。降低不會使鹽水結(jié)冰，故冰熔化。 依數(shù)性的總結(jié)依數(shù)性的總結(jié) 對于難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液：對于難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液： q 飽和蒸汽壓下降：飽和蒸汽壓下降： 拉烏爾定律拉烏爾定律 P = PA* xA P= PA* xB P= k bB q 沸點升高 Tb= kb bB q 凝固點下降凝固點下降 Tf= k

18、f bB q 滲透壓滲透壓 V=nRT=cBRTbBRT i p p b b f f T T T T n i i數(shù)值約等于電解質(zhì)一分子能離解出來的離子數(shù)值約等于電解質(zhì)一分子能離解出來的離子 的個數(shù)，溶液越稀，的個數(shù)，溶液越稀，i i值越接近于整數(shù)。值越接近于整數(shù)。 nNaClNaCl類：類：1 11 1型電解質(zhì)稀溶液，型電解質(zhì)稀溶液，i i22， nMgC12：12型或型或Na2SO4等等21型電解質(zhì)稀溶液，型電解質(zhì)稀溶液， i3，其余類推。，其余類推。 i i范特荷甫范特荷甫 校正系數(shù)校正系數(shù) Na+ Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- 離子氛離子氛 Na+ Cl- Na+ Na+ Na+ Na+ Cl- 離子氛離子氛 在理解在理解溶液通性溶液通性這一概念時，應(yīng)注意：這一概念時，應(yīng)注意： 表面粒子比內(nèi)部粒子具有較高的能量，為了降低表面能表面粒子比內(nèi)部粒子具有較高的能量，為了降低表面能 液體液體：表面有自動收縮到最小趨勢表面有自動收縮到最小趨勢( (球形球形) )，以減小表面能，以減小表面能 固體固體：作用降低表面能作用降低表面能, ,如活性炭、硅膠、沸石等常用如活性炭、硅膠、沸石等常用 作吸附劑。作吸附劑。 下一頁下一頁 雙親分子的結(jié)構(gòu)雙親分子的結(jié)構(gòu) 親油基（疏水基）親油基（疏水基） 親水基親水