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1、/10/101第一章 溶液和膠體1、理解物質量及其單位摩爾概念，掌握物質量濃度、質量摩爾濃度、摩爾分數(shù)、質量分數(shù)計算。2、理解離子活度概念及強電解質溶液理論。3、理解稀溶液依數(shù)性產(chǎn)生原理，掌握利用稀溶液依數(shù)性測定溶質摩爾質量，能定性判斷各類電解質溶液對稀溶液依數(shù)性影響。4、理解分散系概念及分類，理解溶膠性質，掌握膠團結構，理解溶膠穩(wěn)定性和聚沉及其影響原因。5、理解乳狀液特點、類型、穩(wěn)定性。第1頁第1頁/10/10211 分 散 系一、分散系概念 一個或幾種物質分散成微小粒子分布在另外一個物質中所構成系統(tǒng)稱為分散系。分散系中被分散物質稱為分散質(或分散相)，容納分散質物質稱為分散劑(或分散介質)

2、。比如，細小小水滴分散在空氣中形成云霧、二氧化碳分散在水中形成汽水、各種金屬化合物分散在巖石中形成礦石等都是分散系。你能舉例闡明嗎?第2頁第2頁/10/103二、分散系分類按照分散質粒子直徑大小不同分類第3頁第3頁/10/104按照物質匯集狀態(tài)進行分類第4頁第4頁/10/105 三、分散度和比表面系統(tǒng)分散度常以分散質粒子總表面積與其總體積之比來表示，稱為比表面。如：S0=S/VS0愈大，表明系統(tǒng)分散度越高。第5頁第5頁/10/106【例】：1立方厘米正方體粒子,求比表面？S = 6 （平方厘米）S。= 6/1 = 6厘米-1平均分為1000個小立方體后小立方體邊長S = 0.10.161000

3、 = 60（平方厘米）S。= 60/1 = 60厘米-1第6頁第6頁/10/1071-2 溶液濃度一、物質量及其單位 “物質量”是國際單位制中基本物理量之一。它表示系統(tǒng)中所含基本單元數(shù)量。 分子：H2O 離子：H+ 電子：e- 質子：Z 中子：N 原子：C、O 特定組合：1/2NaOH 1/3H3PO4基本單元第7頁第7頁/10/108比如：M（H3PO4）、M（1/2 H3PO4）、M（1/3 H3PO4 ）、M（2 H3PO4 ）摩爾質量分別為多少？相同質量磷酸物質量之間關系是如何？已知196克磷酸 n（1/2 H3PO4）物質量為多少 ？解：（1） M（H3PO4）=98 M（1/2 H

4、3PO4）=98/2 M（1/3 H3PO4 ）=98/3 M（2 H3PO4 ）=298（2）n（ H3PO4 ）=1/2 n（1/2 H3PO4） =1/3 n（1/3 H3PO4）=2 n（2 H3PO4）（3） n（1/2 H3PO4） =196/49=4(mol)第8頁第8頁/10/109二、物質量濃度三、質量摩爾濃度定義：溶液上溶質B物質量（n）除以溶劑質量（m，單位為kg）。稱為溶質B質量摩爾濃度，用符號bB表示，單位為molkg-1第9頁第9頁/10/1010比如 ：第10頁第10頁/10/1011四、摩爾分數(shù)摩爾分數(shù)（ xi ）：混合系統(tǒng)中，某組分物質量（ni）與混合物（或溶

5、液）總物質量（n）之比。公式：五、質量分數(shù)公式：第11頁第11頁/10/1012（二）五種濃度表示辦法及互相關系： 名稱 定義 公式 單位1 物質量濃度cB 溶質nB/溶液V cB= nB /V=mB /MBV molL-12 質量摩爾濃度bB 溶質nB/溶劑mA bB= nB /mA = mB /MBmA molkg-1 3 摩爾分數(shù)xB 溶質nB/溶液ni 總和 xB = nB /nA+ nB 1 4 質量分數(shù)B 溶質mB/溶液m B = mB / m 1 5 質量濃度B 溶質mB/溶液V B = mB / V kgL-1 注： bB 、xB 、B與T無關；xA+xB = 1關系：1、 C

6、B=n B / V=mB/ MBm= B / MB； 2、 c(A) =1/2 c (1/2A) =2 c(2 A); b(A) =1/2 b (1/2A) =2 b(2 A); 3、 較稀水溶液：因V m 、 1, CB bB 第12頁第12頁/10/101313 稀溶液依數(shù)性 通常溶液性質取決于溶質性質，如溶液密度、顏色、氣味、導電性等都與溶質性質相關，但是溶液一些性質卻與溶質本性無關，只取決于溶質粒子數(shù)目，這些只與溶液中溶質粒子數(shù)目相關，而與溶質本性無關性質稱為溶液依數(shù)性。溶液依數(shù)性有：溶液蒸氣壓下降、溶液沸點升高、溶液凝 固點減少和溶液滲入壓。溶液依數(shù)性只有在溶液濃度很稀時才有規(guī)律，并

7、且溶液濃度越稀，其依數(shù)性規(guī)律性越強。第13頁第13頁/10/1014一、水相圖1、系統(tǒng)：將研究討論對象稱為系統(tǒng)。2、相：系統(tǒng)中化學性質和物理性質完全相同部分稱為相。即系統(tǒng)內(nèi)部是完全均勻，構成和性質完全相同。相與相之間有明顯界面。（單相系統(tǒng)和多相系統(tǒng)）如：糖水是一個相。冰水是兩相冰為一相，水為一相。相與態(tài)之間有什么不同？第14頁第14頁/10/10153、相變：固、氣、液三相之間轉化稱為相變。4、相平衡：相變達到平衡時稱為相平衡。5、相圖：相平衡與溫度、壓力之間關系圖稱為相圖。6、水相圖：第15頁第15頁/10/1016水三相點氣相區(qū)固相區(qū)液相區(qū) 沸點臨界點第16頁第16頁/10/1017二、稀

8、溶液依數(shù)性 1、溶液蒸氣壓下降（1）蒸發(fā)： 在一定溫度下，將一杯純液體置于一密閉容器中，液體表面高能量分子克服了其它分子吸引力從表面逸出，成為蒸氣分子，這種液體表面汽化現(xiàn)象稱為蒸發(fā)。（2）凝聚：液面上方蒸氣分子也能夠被液面分子吸引或受到外界壓力作用而進入液相，這個過程稱為凝聚。（3）飽和蒸氣壓：當液體蒸發(fā)速率和凝聚速率相等時，液體和它蒸氣就處于兩相平衡狀態(tài)，此時蒸氣稱為飽和蒸氣，飽和蒸氣所產(chǎn)生壓力稱為飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓。第17頁第17頁/10/1018純水蒸氣壓示意圖第18頁第18頁/10/1019蒸氣壓大小表示液體分子向外逸出趨勢，它只與液體本性和溫度相關，而與液體量無關。通常把蒸氣壓大

9、物質稱為易揮發(fā)物質，蒸氣壓小稱為難揮發(fā)物質。液體蒸發(fā)是吸熱過程，因此溫度升高，蒸氣壓增大。 第19頁第19頁/10/1020純?nèi)軇┱Ｈ芤荷俚?0頁第20頁/10/1021vapor pressure solute第21頁第21頁/10/1022第22頁第22頁/10/1023在一定溫度下，純水蒸氣壓是一個定值。若在純水中溶人少許難揮發(fā)非電解質(如蔗糖、甘油等)后，則發(fā)覺在同一溫度下，稀溶液蒸氣壓總是低于純水蒸氣壓(如圖12)。由于溶質是難揮發(fā)物質，因此溶液蒸氣壓事實上是溶液中溶劑蒸氣壓。溶液蒸氣壓之因此低于純?nèi)軇┱魵鈮?，是由于難揮發(fā)非電解質溶質溶于溶劑后，溶質分子占據(jù)了溶液一部分表面，阻礙了

10、溶劑分子蒸發(fā)， 使達到平衡時蒸發(fā)出來溶劑分子數(shù)減少，產(chǎn)生壓力減少，因此溶液蒸氣壓就比相同溫度下純?nèi)軇┱魵鈮旱停@然溶液濃度越大，溶液蒸氣壓就越低。設某溫度下純?nèi)軇┱魵鈮簽閜*，溶液蒸氣壓為p， p*與 p差值就稱為溶液蒸氣壓下降，用 p表示。 p= p*- p第23頁第23頁/10/1024 法國物理學家拉烏爾(Raoult)對溶液蒸氣壓進行了定量研究，得出下列結論：在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質稀溶液蒸氣壓(p)等于純?nèi)軇┱魵鈖*與溶液中溶劑摩爾分數(shù)（xA）剩積即： p=p* xA若是雙組分系統(tǒng)則：xA+ xB=1因此p=p*（1-xB）= p*- p* xB p= p*- p=p* xB闡明

11、：在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質稀溶液蒸氣壓下降與溶質摩爾分數(shù)成正比，而與溶質本性無關。第24頁第24頁/10/1025在純?nèi)軇┲屑尤腚y揮發(fā)非電解質物質以后，達平衡時，p溶液總是小于同 T 下p純?nèi)軇?，即溶液蒸氣壓下降。第25頁第25頁/10/10262、溶液沸點升高沸點是指液體蒸氣壓等于外界大氣壓力時液體相應溫度。如當水蒸 氣壓等于外界大氣壓力(101325kPa)時，水開始沸騰，此時相應溫度就是水沸點(100，該沸點被稱為正常沸點)?？梢?，液體沸點與外界壓力相關，外界壓力減少，液體沸點將下降。 第26頁第26頁/10/1027對于水溶液而言，由于溶液蒸氣壓總是低于溶劑蒸氣壓，因此當純?nèi)軇┱?/p>

12、氣壓達到外界壓力而開始沸騰時，溶液蒸氣壓尚低于外界壓力，若要維持溶液蒸氣壓也等于外界壓力，必須使溶液溫度進一步升高，因此溶液沸點總是高于純?nèi)軇┓悬c(如圖 13)。第27頁第27頁/10/1028純?nèi)軇┤芤旱?8頁第28頁/10/1029若純?nèi)軇┓悬c為tb*， 溶液沸點為tb， tb- tb*= tb， tb即為溶液沸點升高。依據(jù)拉烏爾定律能夠推導出： tb =Kbb即難揮發(fā)非電解質稀溶液沸點升高值tb與溶質質量摩爾濃度b成正百分比，而與溶質本性無關。Kb是溶劑摩爾沸點升高常數(shù)，它只與溶劑性質相關。單位是oCkgmol-1或Kkgmol-1可采用什么辦法提升水沸點？第29頁第29頁/10/103

13、0【例】：將12.0g尿素CO(NH2)2和34.2g蔗糖（C12H22O11)分別溶于g水中,計算此兩種溶液沸點(Kb=0.52Kkgmol-1）解：M尿素 = 60 gmol-1 b(B) = 12.0/(60) 1000 = 0.1molkg-1 Tb尿 = 0.52 0.1 = 0.052 (K) Tb尿 = 373.15 + 0.052 373.2 (K) 第30頁第30頁/10/1031同理，蔗糖M = 342 gmol-1 b(蔗糖) = 34.2/(342) 1000 = 0.05molkg-1 Tb蔗 = 0.52 0.05 = 0.026(K) Tb蔗 = 373.15 +

14、 0.026 373.18 (K)第31頁第31頁/10/1032【例】：若將12.0g尿素CO(NH2)2和34.2g蔗糖 （C12H22O11)都加于g水中,計算此溶液沸點 (Kb=0.52Kkgmol-1） Tb=0.52 (0.1+0.05)=Tb尿+Tb蔗=0.078K結論：依數(shù)性存在加和性第32頁第32頁/10/10333、溶液凝固點減少 （1）凝固點是指液體蒸氣壓等于其固體蒸氣壓時系統(tǒng)相應溫度，此時液體凝固和固體熔化處于平衡狀態(tài)。（2） 例：0時水蒸氣壓和冰蒸氣壓相等，水開始凝固，但此時溶液蒸氣壓低于溶劑蒸氣壓，也必定低于冰蒸氣壓，因此此時溶液不能凝固，要使溶液凝固，就必須進一步

15、減少溶液溫度，使溶液和冰蒸氣壓同時下降，由于冰蒸氣壓下降率比水溶液大，當溫度減少到tf時，溶液和冰蒸氣壓才相等，此時溫度就是溶液凝固點。 第33頁第33頁/10/1034純?nèi)軇┤芤喝芤耗厅c減少第34頁第34頁/10/1035第35頁第35頁/10/1036（3）溶液凝固點tf總是低于純?nèi)軇┠厅c tf* 。（4）tf*與tf 差值即為溶液凝固點減少tf。 非電解質稀溶液凝固點減少tf與溶質質量摩爾濃度b成正比，而與溶質本性無關。 tf = tf*- tf = Kfb 式中Kf叫溶劑摩爾凝固點減少常數(shù)，Kf也只與溶劑性質相關。其單位是kgm ol-1或Kkg mol-1 （5） 應用溶液蒸氣壓

16、下降、沸點升高和凝固點減少能夠測定溶質摩爾質量，為何海水較河水難結冰？第36頁第36頁/10/1037例： 第37頁第37頁/10/1038【例】：為了預防汽車水箱中水在266 K時凝固，以無水乙醇（=0.803g/ml）做防凍劑，問每升水須加若干 mL乙醇？（假設溶液服從拉烏爾定律）解：已知水凝固點為273K，Kf =1.86Tf=273-266=7(K) Tf=Kf b(B) b(B) =Tf/Kf=7/1.86=3.76(mol/kg)即每升水加3.76mol乙醇，已知M乙醇 = 46，=0.803。應加入乙醇體積為 V=3.7646/0.803=215.6(mL)第38頁第38頁/10

17、/10394、溶液滲入壓 產(chǎn)生這種現(xiàn)象原因是什么？第39頁第39頁/10/1040Semiper meabie第40頁第40頁/10/1041（1）產(chǎn)生滲入現(xiàn)象原因是純?nèi)軇┱魵鈮翰恍∮谌芤赫魵鈮?，因此純水分子通過半透膜進入溶液速率不小于溶液中水分子通過半透膜進入純水速率，使溶液中液面升高，產(chǎn)生靜水壓，而純水中液面下降，當靜水壓正好使半透膜兩邊水分子滲入速率相等，滲入達到平衡。（2）產(chǎn)生滲入現(xiàn)象條件：半透膜；半透膜兩側濃度不等。（3）滲入壓：在一定條件下，為了制止?jié)B入作用進行而必須向溶液施加最小壓力稱為溶液滲入壓。用符號表示。你能舉出日常生活中產(chǎn)生滲入現(xiàn)象嗎？第41頁第41頁/10/1042 低

18、滲溶液高滲溶液第42頁第42頁/10/1043 鹽水 淡水p p 反滲入法凈化水第43頁第43頁/10/1044（4）滲入壓定律：V=nRT =n/v RT=cRT若溶液濃度很稀，則c=b =cRT =bRT（5）在一定溫度下，非電解質稀溶液滲入壓與溶質質量摩爾濃度成正比，而與溶質本性無關。（6）可用于測定溶質摩爾質量會變換公式嗎？第44頁第44頁/10/1045第45頁第45頁/10/1046三、強電解質溶液簡介難揮發(fā)非電解質溶液四個依數(shù)性都符合拉烏爾定律。電解質溶液依數(shù)性是否符合拉烏爾定律呢？第46頁第46頁/10/1047拉烏爾定律引入校正系數(shù)可用電解質溶液依數(shù)性計算：tf=itf=iK

19、fb B =c表觀濃度， 為活度系數(shù)活度系數(shù)與離子濃度和電荷相關。第47頁第47頁/10/104814膠體溶液膠體：顆粒直徑為1100nm分散質分散到分散劑中，構成多相系統(tǒng)稱為膠體。如：氫氧化鐵膠體；硅酸；空氣；合金等 一、表面吸附第48頁第48頁/10/10492、表面能：假如要增長表面積，必須將部分相內(nèi)部質點遷移到表面，這樣就需要克服相內(nèi)質點阻力而消耗能量，所消耗能量轉變成了表面質點位能，因而表面層質點比相內(nèi)質點能量高，高出來這部分能量就稱為表面自由能，簡稱表面能。系統(tǒng)分散度越高，比表面越大，表面自由能越高，系統(tǒng)越不穩(wěn)定。液體和固體都有自動減少表面自由能能力。表面吸附是減少表面自由能有效手

20、段。第49頁第49頁/10/1050吸附是指物質表面吸住周圍介質中分子、離子和原子過程。有吸附能力物質稱為吸附劑；被吸附物質稱為吸附質，吸附劑吸附能力與比表面相關，比表面越大，吸附能力越強.被吸附粒子由于本身熱運動，有些也許脫離固體表面重新回到周圍介質中去，此過程叫做解吸。吸附和解吸關系： 動態(tài)平衡第50頁第50頁/10/10511、固體對氣體吸附吸附劑+吸附質=吸附劑吸附質+吸附熱吸附量：每克吸附劑所能吸附吸附質物質量稱為吸附量。放出熱稱為吸附熱。2、固體在溶液中吸附固體在溶液中吸附比較復雜。溶質和溶劑都可能被吸附。依據(jù)吸附劑在溶液中吸附對象不同，可分為分子吸附和離于吸附。 (1)分于吸附

21、固體吸附劑在非電解質或弱電解質溶液中吸附主要是分子吸附。分子吸附吸附規(guī)律是：與吸附劑極性相近物質容易被吸附即“相同相吸”。在溶液中吸附劑對溶劑吸附量越多，對溶質吸附量就會越少，反之亦然。另外吸附劑吸附量還與溶質溶解度相關，通常溶解度小溶液容易被吸附，溶解度大不容易被吸附。第51頁第51頁/10/1052即極性吸附劑容易吸附極性溶質或溶劑；非極性吸附劑容易吸附非極性溶質或溶劑紅墨水+活性炭品紅苯溶液 + 活性炭第52頁第52頁/10/1053（2）離子吸附 固體吸附劑在強電解質溶液中吸附主要是離子吸附。離子吸附又分為離子選擇吸附和離子互換吸附。 固體吸附劑有選擇地吸附溶液中某種離于，這種吸附稱為

22、離子選擇吸附。其吸附原則是：吸附劑優(yōu)先選擇吸附與本身構成相關或性質相同且溶液中濃度較大離子。比如，在過量AgNO3溶液中，加入適量KI即可形成AgI沉淀，依據(jù)離子選擇吸附原理， AgI固體表面必定選擇吸附Ag+而使固體表面帶正電，同時異號離子NO3-留在溶液中，使溶液保持電中性。第53頁第53頁/10/1054能使固體表面帶電離子稱為電位離子， Ag+是電位離子，溶液中與電位離子符號相反離子稱為反離子，NO3-是反離子。由于靜電吸引力和離子本身熱運動，有一部分反離子被電位離子吸引吸附在固體表面附近，這樣電位離子和反離子在固體吸附劑表面構成了雙電層。雙電層結構在解釋溶膠穩(wěn)定性方面有主要應用。 固

23、體吸附劑吸附一個離子同時釋放出等電量其它同號離子過程稱為離子互換吸附。第54頁第54頁/10/1055能進行離子互換吸附吸附劑稱為離子互換劑。離子互換吸附是個可逆過程。離子互換能力強弱與離子電荷數(shù)及離子水合半徑相關。離子電荷數(shù)越高，互換能力越強。水合離子半徑越小，離子互換能力越強。如：Al3+Ca2+Cs+Rb+K+Na+Li+ Cl- Br- NO3- I-陽離子互換樹脂陰離子互換樹脂：土壤中離子互換第55頁第55頁/10/1056水合離子半徑離子半徑+Li+ Na+ K+ Rb+ Rb+ K+ Na+ Li+第56頁第56頁/10/1057第57頁第57頁/10/1058第58頁第58頁/

24、10/1059二、溶膠性質1、溶膠光學性質：丁鐸爾效應，用于區(qū)別溶液和溶膠。第59頁第59頁/10/10602、溶膠動力學：布朗運動（熱運動、分散劑對膠粒不均勻撞擊） 布朗運動液體分子對溶膠粒子撞擊 第60頁第60頁/10/10613、溶膠電學性質：溶膠中分散質與分散劑在外電場作用下發(fā)生定向移動現(xiàn)象稱為溶膠電動現(xiàn)象。 在電場作用下，膠粒在分散劑定向移動稱為電泳。 電泳管示意圖直流電第61頁第61頁/10/1062 電泳時，不但膠粒向一電極移動，與此同時與膠粒相應帶相反電荷離子向另一電極移動。膠體微粒移動闡明膠粒是帶電，且有正負之分。膠粒帶正電，則向直流電源負極（陰）移動；膠粒帶負電，則向直流電

25、源正極（陽）移動；由于膠體溶液是電中性，因此，膠粒帶正電荷（或負電荷），則分散介質必帶負電荷（或正電荷）。第62頁第62頁/10/1063膠粒帶正電荷稱為正溶膠,普通金屬氫氧化物溶膠即為正溶膠。膠粒帶負電荷稱為負溶膠,如：土壤、硫化物、硅酸、金、銀、硫等溶膠。 假如將膠粒固定，分散劑在電場作用下定向移動，這種現(xiàn)象稱為電滲。第63頁第63頁/10/1064正極 +負極 多孔性固體電滲管示意圖第64頁第64頁/10/1065膠粒帶電原因：（1）溶膠吸附作用FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HClFeCl3+2H2O=Fe(OH)2Cl+2HClFe(OH)2Cl=FeO+Cl-+H2OH3A

26、sO3+3H2S=As2S3+6H2OH2S=HS-+H+（2）溶膠電離作用如：H2SiO3=H+HSiO3-第65頁第65頁/10/1066FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+FeO+分散質Fe(OH)3mFe(OH)3膠核吸附電位離子示意圖第66頁第66頁/10/1067三、膠團結構第67頁第67頁/10/1068第68頁第68頁/10/1069第69頁第69頁/10/1070 （AgI )m n Ag+ ( n -x ) NO3- x+ x NO3- 膠核 電位離子 反離子 反離子 吸附層 擴散層 膠粒 膠團 第70頁第70頁/10/1071Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+Ag+分散質AgClCl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl- Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-Cl-分散質AgCl第71頁第71頁/10/1072第72頁第72頁/10/1073四、溶膠穩(wěn)定性和聚沉1、溶膠穩(wěn)定性 動力學穩(wěn)定性：布朗運動聚結穩(wěn)定性：膠粒帶電和溶劑化膜2、溶膠聚沉加入電解質加入帶相反電荷溶膠加