第二章 非電解質(zhì)稀溶液

1、第二章第二章 非電解質(zhì)稀溶液非電解質(zhì)稀溶液一、溶液一、溶液二、非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性二、非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性 一、溶液一、溶液1. 定義：一種物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)中形成定義：一種物質(zhì)分散到另一種物質(zhì)中形成 的穩(wěn)定體系叫做溶液。的穩(wěn)定體系叫做溶液。 液態(tài)溶液：鹽水、糖水、酒精等液態(tài)溶液：鹽水、糖水、酒精等 氣態(tài)溶液：空氣氣態(tài)溶液：空氣 固態(tài)溶液：合金固態(tài)溶液：合金 2. 溶液濃度的表示方法溶液濃度的表示方法 a. 質(zhì)量摩爾濃度質(zhì)量摩爾濃度 單位單位: molkg-1 b. 物質(zhì)的量濃度物質(zhì)的量濃度 單位單位:mol.dm-3 V=BBnC =AmnbBBd. 質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)c. 摩爾分?jǐn)?shù)摩爾

2、分?jǐn)?shù) 總nnxBB總mmBBe. 體積分?jǐn)?shù)體積分?jǐn)?shù)總VVBBf. 質(zhì)量濃度質(zhì)量濃度VmBB【例【例1】 10.00 cm3 NaCl飽和溶液質(zhì)量為飽和溶液質(zhì)量為 12.003g， 將其蒸干后得將其蒸干后得NaCl 3.173g。 計算：計算：1.NaCl的溶解度的溶解度s； 2.NaCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)NaCl 3.溶液的物質(zhì)的量濃度溶液的物質(zhì)的量濃度CNaCl； 4.NaCl的質(zhì)量摩爾濃度的質(zhì)量摩爾濃度bNaCl； 5.NaCl及水的摩爾分?jǐn)?shù)及水的摩爾分?jǐn)?shù)xNaCl和和xH2O；解：解：1.1.據(jù)溶解度計算公式：據(jù)溶解度計算公式： 003.12173. 3100. 1SSS = 35.9

3、3 g 2. NaCl = 003.12173. 3= 0.2644 3. CNaCl =310105 .58173. 3= 5.42 molL-1 4. bNaCl =310)173. 3003.12(5 .58173. 3= 6.14molkg-1 5. NaClX18)173. 3003.12(5 .58173. 35 .58173. 3= 0.099 OHX21 - NaClX= 0.901 二、非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性二、非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性 稀溶液有這樣一組性質(zhì)，這些性質(zhì)稀溶液有這樣一組性質(zhì)，這些性質(zhì)的大小只決定于稀溶液中溶質(zhì)的濃度而的大小只決定于稀溶液中溶質(zhì)的濃度而與溶質(zhì)的本性無

4、關(guān)，即只依賴于與溶質(zhì)的本性無關(guān)，即只依賴于溶質(zhì)離溶質(zhì)離子的數(shù)目，稱為依數(shù)性。子的數(shù)目，稱為依數(shù)性。1. 溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降2. 溶液的沸點升高溶液的沸點升高 3. 溶液的凝固點降低溶液的凝固點降低 4. 溶液的滲透壓溶液的滲透壓 蒸發(fā)蒸發(fā)(evaporation) 液相液相氣相氣相氣相氣相 液相液相凝結(jié)凝結(jié)(condensation)1. 溶液的蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓 在一定溫度下，當(dāng)液相蒸發(fā)的速率與在一定溫度下，當(dāng)液相蒸發(fā)的速率與氣相凝結(jié)的速率相等時，液相和氣相達(dá)到氣相凝結(jié)的速率相等時，液相和氣相達(dá)到平衡，此時，蒸汽所具有的壓力稱為該平衡，此時，蒸汽所具

5、有的壓力稱為該溫度下的飽和蒸汽壓，簡稱溫度下的飽和蒸汽壓，簡稱蒸汽壓蒸汽壓。 符號：符號：p 單位：帕斯卡（單位：帕斯卡（Pa 或或 kPa ) H2O(l)H2O (g)a. 蒸汽壓與液體的本性有關(guān)，一定溫度下純凈蒸汽壓與液體的本性有關(guān)，一定溫度下純凈 物質(zhì)有一定的蒸汽壓，不同物質(zhì)有不同的蒸物質(zhì)有一定的蒸汽壓，不同物質(zhì)有不同的蒸 汽壓。汽壓。b. 蒸汽壓與溫度有關(guān)。溫度升高蒸汽壓增大。蒸汽壓與溫度有關(guān)。溫度升高蒸汽壓增大。表表21 不同溫度下水的蒸汽壓不同溫度下水的蒸汽壓T/K p/ kPa T/K p/ kPa 2732782832933033133230.61060.87191.2279

6、2.33854.24237.375412.333633334335336337342319.918335.157447.342670.1001101.3247476.0262c. 無論是固體還是液體，相同溫度下蒸汽壓大的無論是固體還是液體，相同溫度下蒸汽壓大的 為易揮發(fā)性物質(zhì)，蒸汽壓小的為難揮發(fā)性物質(zhì)。為易揮發(fā)性物質(zhì)，蒸汽壓小的為難揮發(fā)性物質(zhì)。蒸氣壓下降蒸氣壓下降 實驗證明：在相同溫度下，當(dāng)把實驗證明：在相同溫度下，當(dāng)把 不揮發(fā)的非電解質(zhì)溶入溶劑不揮發(fā)的非電解質(zhì)溶入溶劑形成稀溶液形成稀溶液后，稀溶液的蒸氣壓比純?nèi)軇┑恼魵鈮汉?，稀溶液的蒸氣壓比純?nèi)軇┑恼魵鈮旱?，這種現(xiàn)象稱為低，這種現(xiàn)象稱為溶液的

7、蒸氣壓下降溶液的蒸氣壓下降。圖圖22 純?nèi)軇┖腿芤赫舭l(fā)凝聚示意圖純?nèi)軇┖腿芤赫舭l(fā)凝聚示意圖 純?nèi)軇┘內(nèi)軇?溶液溶液圖圖2-3 純?nèi)軇┡c溶液蒸汽壓曲線純?nèi)軇┡c溶液蒸汽壓曲線拉烏爾定律拉烏爾定律 P = PAxA 在一定溫度下，稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┰谝欢囟认?，稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮号c溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)的乘積。的蒸氣壓與溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)的乘積。P = PAxB 拉烏爾定律也可以這樣描述：拉烏爾定律也可以這樣描述：“在一定溫度在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降值與下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降值與 溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比，而與溶質(zhì)的本

8、性無關(guān)。 此式表示：此式表示：“在一定溫度下，難揮發(fā)在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液蒸氣壓的下降值，近似地非電解質(zhì)稀溶液蒸氣壓的下降值，近似地與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。” ” pA= KbB例例2: 已知異戊烷已知異戊烷C5H12的摩爾質(zhì)量的摩爾質(zhì)量M = 72.15 gmol-1， 在在20.3的蒸氣壓為的蒸氣壓為77.31 kPa?，F(xiàn)將一難揮發(fā)性?，F(xiàn)將一難揮發(fā)性 非電解質(zhì)非電解質(zhì)0.0697g溶于溶于0.891g異戊烷中，測得該溶異戊烷中，測得該溶 液的蒸氣壓降低了液的蒸氣壓降低了2.32 kPa。試求。試求: 異戊烷為溶劑時拉烏爾定律中的常數(shù)異戊烷為溶劑時拉

9、烏爾定律中的常數(shù)K； 加入加入的溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。的溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。解解: : AABABBABB/MmnnnnnnxBBAAABBKbbMpMmnpxppAMpK所以對于異戊烷有所以對于異戊烷有:K = pMA = 77.31kPa72.15gmol-1 =5578kPagmol-1 = 5.578kPakgmol-1ABBBmMmKKbp11ABBmolg188 kg10000.891kPa32. 2g0697. 0molkgkPa578. 5 mpmKM2. 溶液的沸點升高溶液的沸點升高 沸點：液體的蒸氣壓等于外界壓力時的溫度沸點：液體的蒸氣壓等于外界壓力時的溫度當(dāng)外壓為當(dāng)外壓為101.3

10、25Kpa時的沸點稱為時的沸點稱為正常沸點正常沸點。 實驗表明實驗表明: :難揮發(fā)非電解質(zhì)溶液的沸點總是高于純難揮發(fā)非電解質(zhì)溶液的沸點總是高于純?nèi)軇┑姆悬c。這一現(xiàn)象稱為溶劑的沸點。這一現(xiàn)象稱為溶液的沸點升高溶液的沸點升高 即即: Tb=TbTb*注：注：Tb表示溶液的沸點升高值；表示溶液的沸點升高值； Tb表示溶液的沸點；表示溶液的沸點； Tb*表示純?nèi)軇┑姆悬c；表示純?nèi)軇┑姆悬c；根本原因：根本原因：蒸汽壓下降蒸汽壓下降 p溶液溶液p純?nèi)軇┘內(nèi)軇?溶液的沸點升高示意圖溶液的沸點升高示意圖Tb*T b溶溶劑劑溶溶液液溫度溫度 p pokpa 蒸蒸 氣氣 壓壓pTbB101.3kpaAB拉烏爾根據(jù)

11、實驗結(jié)果得到如下的關(guān)系式：拉烏爾根據(jù)實驗結(jié)果得到如下的關(guān)系式： Kb是溶劑的沸點升高常數(shù)；是溶劑的沸點升高常數(shù)；bB是溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度。是溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度。Tb=KbbB 此式表示：此式表示：“難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點升高值近似地與溶液的質(zhì)量摩爾濃度的沸點升高值近似地與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。” 幾種溶劑的沸點和沸點升高系數(shù)幾種溶劑的沸點和沸點升高系數(shù)溶溶 劑劑kb/(Kkgmol1)水水373.150.512乙酸乙酸391.053.07苯苯353.252.53四氯化碳四氯化碳349.874.95氯仿氯仿334.353

12、.85乙醚乙醚307.852.02乙醇乙醇315.551.22*b/T K3. 溶液的凝固點降低溶液的凝固點降低 在在101.325Kpa下，純液體和它的固相平下，純液體和它的固相平衡共存時的溫度就是該液體的衡共存時的溫度就是該液體的正常凝固點正常凝固點。在此溫度，液相蒸氣壓與固相蒸氣壓相等。在此溫度，液相蒸氣壓與固相蒸氣壓相等。 根據(jù)拉烏爾定律，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀根據(jù)拉烏爾定律，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的凝固點降低值近似地與溶質(zhì)的質(zhì)量溶液的凝固點降低值近似地與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。Tf=KfbB注：注：Tf表示溶液的凝固點降低值；表示溶液

13、的凝固點降低值； Kf 表示溶液的凝固點降低常數(shù)；表示溶液的凝固點降低常數(shù)； 【例【例3】有一糖水溶液，在有一糖水溶液，在101.3Kpa下，它下，它的沸點升高了的沸點升高了1.02K，問它的凝固點是多問它的凝固點是多少？少？ 解：解： 已知水溶液的已知水溶液的 86. 1fK512. 0bKBffbKTBbbbKTbfbfKKTT即即 512. 086. 102. 1fTKTf71. 3512. 002. 186. 1 Tf = 273 - 3.71= 269.29Ka.a.可以測定溶質(zhì)的相對分子量?？梢詼y定溶質(zhì)的相對分子量。AbBbBmTmkMAfBfBmTmkM 【例【例4】現(xiàn)有兩種溶液

14、，一種是現(xiàn)有兩種溶液，一種是1.50g尿素尿素CO(NH2)2溶解在溶解在200g水中，另一種是水中，另一種是42.8g未知物溶于未知物溶于1000g水中，這兩種溶液在同一溫水中，這兩種溶液在同一溫度結(jié)冰，求這個未知物的摩爾質(zhì)量度結(jié)冰，求這個未知物的摩爾質(zhì)量M解：解：已知尿素的摩爾質(zhì)量為已知尿素的摩爾質(zhì)量為60g/mol， 設(shè)設(shè)未知物的摩爾質(zhì)量為未知物的摩爾質(zhì)量為M3)(102006050. 1ffKT尿素3)(1010008 .42MKTff 未知數(shù)根據(jù)公式：根據(jù)公式：BffbKT由題意知：由題意知：Tf (尿素尿素)=Tf(未知物未知物)331010008 .42102006050. 1M

15、1342molgMb b. .利用凝固點降低的性質(zhì)，用鹽和冰的混合物利用凝固點降低的性質(zhì)，用鹽和冰的混合物 作冷卻劑。作冷卻劑。 例如采用例如采用NaCl和冰，溫度可以降到和冰，溫度可以降到22oC，用，用CaCl22H2O和冰，溫度可以降到和冰，溫度可以降到55oC。4. 溶液的滲透壓溶液的滲透壓滲透現(xiàn)象和滲透壓力示意圖滲透現(xiàn)象和滲透壓力示意圖 半透膜兩邊的水位差所表示的靜壓半透膜兩邊的水位差所表示的靜壓稱為稱為溶液的滲透壓溶液的滲透壓。 滲透壓是為了阻止溶劑分子滲透而滲透壓是為了阻止溶劑分子滲透而必須在溶液上方所需要施加的最小額外必須在溶液上方所需要施加的最小額外壓力。壓力。溶液濃度越大，

16、其滲透壓越大。溶液濃度越大，其滲透壓越大。產(chǎn)生滲透現(xiàn)象產(chǎn)生滲透現(xiàn)象必要條件必要條件:1.半透膜的存在；半透膜的存在；2. 膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù)膜兩側(cè)單位體積內(nèi)溶劑分子數(shù) 不相等。不相等。滲透的滲透的方向：方向：純?nèi)軇┘內(nèi)軇┤芤喝芤合∪芤合∪芤簼馊芤簼馊芤?1886年范托夫年范托夫(Vant Hoff)指出：指出：“非電非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓與溶液的濃度和溫度的解質(zhì)稀溶液的滲透壓與溶液的濃度和溫度的關(guān)系同理想氣體狀態(tài)方程式一致關(guān)系同理想氣體狀態(tài)方程式一致”。RTnVBRTCB其中其中是滲透壓（是滲透壓（kPa）；）； T是熱力學(xué)溫度（是熱力學(xué)溫度（K）；）； V是溶液的體積（是溶液的體積（

17、L）；）； cB是溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度（是溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度（molL-1）；）； R是氣體摩爾常數(shù)，是氣體摩爾常數(shù)，R=8.314KPamolK-1對于極稀溶液對于極稀溶液bBcBRTbB 從上式可以看出：難揮發(fā)非電解質(zhì)從上式可以看出：難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓，在一定體積和溫度下，稀溶液的滲透壓，在一定體積和溫度下，與溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量成正比，與溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。(a) 在生理鹽水中在生理鹽水中 (b) 在低滲在低滲 NaCl 溶液中溶液中 (c) 在高滲在高滲 NaCl 溶液中溶液中紅細(xì)胞在不同濃度紅細(xì)胞在不同濃度 NaC l溶

18、液中的形態(tài)示意圖溶液中的形態(tài)示意圖【例【例5】淚水的凝固點為淚水的凝固點為272.48K，求淚水求淚水的滲透濃度以及在的滲透濃度以及在310K時的滲透壓。時的滲透壓。 解：設(shè)淚水為極稀溶液，所以解：設(shè)淚水為極稀溶液，所以bB CB已知水的已知水的Tf =1.86淚水的凝固點降低值淚水的凝固點降低值 ： Tf = 273 - 272.48 = 0.52KTf = Kf bB ffBKTbKPaRTcB21021. 7310314. 828. 086. 152. 0128. 0Lmol1、1.00克非電解質(zhì)溶于克非電解質(zhì)溶于20.0克水中，測定冰克水中，測定冰點是點是-0.50，該非電解質(zhì)的相對分子量是，該非電解質(zhì)的相對分子量是（ ）（）（Kf1.86） (A) 1.86 /( 0.500. 20) (B) 1.86/(0.5020.0) (C) 0.5020.0/1.86 (D) 1.86/( 0.500.020)2. 相同質(zhì)量的蔗糖