蘇州大學(xué)無機化學(xué)第四章水溶液

1、第四章第四章 水溶液水溶液第二篇第二篇 水溶液化學(xué)原理水溶液化學(xué)原理(chemical principles of water solution)第一節(jié)第一節(jié) 溶液的濃度和溶解度溶液的濃度和溶解度第二節(jié)第二節(jié) 非電解質(zhì)稀溶液的通性非電解質(zhì)稀溶液的通性第三節(jié)第三節(jié) 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液本章要求本章要求1、熟悉、熟悉非電解質(zhì)稀溶液的通性非電解質(zhì)稀溶液的通性/ /依數(shù)性依數(shù)性2、了解、了解電解質(zhì)溶液的性質(zhì)電解質(zhì)溶液的性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 溶液的濃度和溶解度溶液的濃度和溶解度( (略略) )說明三點：說明三點： 今后體積摩爾濃度今后體積摩爾濃度c(molarity)的表示統(tǒng)一為的表示統(tǒng)一為平衡濃度用平衡濃

2、度用 表示，如表示，如h+。非平衡濃度用。非平衡濃度用c表示，表示，如如c (h+)。 質(zhì)量摩爾濃度質(zhì)量摩爾濃度m/b(molality)單位是單位是mol/kg，其，其中的中的kg是是溶劑的質(zhì)量溶劑的質(zhì)量，只有在稀溶液中才能近似為只有在稀溶液中才能近似為cm or b。 氣體的溶解度與氣體的分壓成正比氣體的溶解度與氣體的分壓成正比亨利定律，亨利定律，只適用于理想氣體，也就是說，氣體溶解在溶劑中不與只適用于理想氣體，也就是說，氣體溶解在溶劑中不與溶劑發(fā)生任何作用（如化學(xué)反應(yīng)或電離）。溶劑發(fā)生任何作用（如化學(xué)反應(yīng)或電離）。第二節(jié)第二節(jié) 非電解質(zhì)稀溶液的通性非電解質(zhì)稀溶液的通性 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶

3、液的性質(zhì)難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的性質(zhì)溶液的蒸氣壓下溶液的蒸氣壓下降、沸點上升、凝固點下降和溶液滲透壓，與一定量溶降、沸點上升、凝固點下降和溶液滲透壓，與一定量溶劑中所溶解溶質(zhì)的物質(zhì)的量成正比（即與溶液的濃度成劑中所溶解溶質(zhì)的物質(zhì)的量成正比（即與溶液的濃度成正比，與溶劑的種類和本性無關(guān)）。以上性質(zhì)又稱為稀正比，與溶劑的種類和本性無關(guān)）。以上性質(zhì)又稱為稀溶液的依數(shù)性。溶液的依數(shù)性。稀溶液通性稀溶液通性(依數(shù)性依數(shù)性)：一、溶液的蒸氣壓下降一、溶液的蒸氣壓下降拉烏爾定律拉烏爾定律 有三種表述：有三種表述： 在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的(飽和飽和)蒸氣壓等于純

4、溶劑的蒸氣壓乘于溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼擞谌軇┑哪柗謹(jǐn)?shù)或或與溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。與溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。p = pb*xb 在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的(飽和飽和)蒸氣壓下降與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。蒸氣壓下降與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。p = pb*xap(h2o)蒸氣分子液體分子液體和蒸氣處液體和蒸氣處于平衡狀態(tài)，于平衡狀態(tài)，此時，蒸氣所此時，蒸氣所具有的壓力叫具有的壓力叫做該溫度下液做該溫度下液體的飽和蒸氣體的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。壓。蒸氣分子液體分子溶質(zhì)分子原因在于溶原因在于溶劑的一部分劑的一部分表面被溶質(zhì)表面被溶

5、質(zhì)微粒占據(jù)，微粒占據(jù)，使得單位時使得單位時間內(nèi)從溶液間內(nèi)從溶液中蒸發(fā)的分中蒸發(fā)的分子減少，使子減少，使得溶液的蒸得溶液的蒸發(fā)速率降低。發(fā)速率降低。 在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的(飽和飽和)蒸氣壓下降近似地與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。蒸氣壓下降近似地與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。xa=nananb+=nanb=m55.56 p =pb* *m55.56= km其中其中55.6為為1kg水的物質(zhì)的量，水的物質(zhì)的量，m為溶液的質(zhì)量摩爾濃度，為溶液的質(zhì)量摩爾濃度，k為比例常數(shù)。為比例常數(shù)。二、溶液的凝固點下降二、溶液的凝固點下降 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的凝固點下

6、降難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的凝固點下降tf與溶液的與溶液的質(zhì)量摩爾濃度質(zhì)量摩爾濃度m成正比。成正比。tf = kf mkf為溶劑的凝固點下降常數(shù)，可查表為溶劑的凝固點下降常數(shù)，可查表應(yīng)用：實驗室可以利用上述原理自制制冷劑，見表應(yīng)用：實驗室可以利用上述原理自制制冷劑，見表8-5。三、溶液的沸點上升三、溶液的沸點上升 難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的沸點上升難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的沸點上升tb與溶液與溶液的質(zhì)量摩爾濃度的質(zhì)量摩爾濃度m成正比：成正比： tb = kb m kb溶劑的摩爾沸點上升常數(shù)，也可查表溶劑的摩爾沸點上升常數(shù)，也可查表四、溶液的滲透壓四、溶液的滲透壓(permeable pressure)

7、 滲透滲透(osmosis)溶劑分子透過半透膜溶劑分子透過半透膜(semi-permeable membrane)有較稀溶液一方向較濃溶液一有較稀溶液一方向較濃溶液一方擴散的現(xiàn)象。方擴散的現(xiàn)象。 難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與溶液的濃度與溶液的濃度c及絕對溫度及絕對溫度t成正比：成正比：= crt = nrt/v 或或 v = nrt 與理想氣體狀態(tài)方程與理想氣體狀態(tài)方程pv = nrt很相似相似很相似相似滲透壓滲透壓：為維持被半：為維持被半透膜所隔開的溶液與透膜所隔開的溶液與純?nèi)軇┲g的滲透平純?nèi)軇┲g的滲透平衡而需要的額外壓力衡而需要的額外壓力半透膜半透膜溶

8、液溶液純水純水 由滲透壓形由滲透壓形成的液面差成的液面差第三節(jié)第三節(jié) 電解質(zhì)溶液的通性電解質(zhì)溶液的通性 （1）電解質(zhì)溶液，或者濃度較大的溶液也與非電電解質(zhì)溶液，或者濃度較大的溶液也與非電解質(zhì)稀溶液一樣具有溶液蒸氣壓下降、沸點上升、凝解質(zhì)稀溶液一樣具有溶液蒸氣壓下降、沸點上升、凝固點下降和滲透壓等性質(zhì)。固點下降和滲透壓等性質(zhì)。但是但是 稀溶液定律所表達的一些依數(shù)性與溶液濃度的定稀溶液定律所表達的一些依數(shù)性與溶液濃度的定量關(guān)系不適用與濃溶液和電解質(zhì)溶液。量關(guān)系不適用與濃溶液和電解質(zhì)溶液。 原因：濃溶液的溶質(zhì)微粒較多，溶質(zhì)微粒之間的相原因：濃溶液的溶質(zhì)微粒較多，溶質(zhì)微粒之間的相互影響以及溶質(zhì)微粒與溶

9、劑分子之間的相互影響大大加互影響以及溶質(zhì)微粒與溶劑分子之間的相互影響大大加強強同濃度的溶液，沸點高低或滲透壓大小的順序：同濃度的溶液，沸點高低或滲透壓大小的順序：ab型強型強電解質(zhì)電解質(zhì)溶液溶液電解電解質(zhì)溶質(zhì)溶液液非電解非電解質(zhì)溶液質(zhì)溶液a2b或或ab2型強電解型強電解質(zhì)溶液質(zhì)溶液蒸氣壓或凝固點的順序則相反。蒸氣壓或凝固點的順序則相反。（2）離子氛和活度）離子氛和活度 強電解質(zhì)的實際解離強電解質(zhì)的實際解離度小于度小于100%，是由于離子，是由于離子氛的存在。氛的存在。 溶液越濃，離子電荷數(shù)越大，強電解質(zhì)的表觀解溶液越濃，離子電荷數(shù)越大，強電解質(zhì)的表觀解離度（實驗測得的解離度）越小。離度（實驗測得的解離度）越小。 活度活度有效濃度有效濃度 ：溶液中離子的濃度乘上一個：溶液中離子的濃度乘上一個校正因子校正因子活度因子?；疃纫蜃?。 = f c ：活度、：活度、f:活度因子、活度因子、c:溶液濃度溶液濃度溶液越稀，溶液越稀，f 11.難溶電