水和溶液-稀溶液飽和蒸氣壓變化及應(yīng)用

課程：化學(xué)物料識(shí)用與分析知識(shí)點(diǎn)：拉烏爾定律和亨利定律什么叫蒸氣壓?在一密閉容器中盛一定量純水.

由于水分子在不停地運(yùn)動(dòng)，就會(huì)有一部分動(dòng)能較高的液態(tài)水分子從水面上逸出，進(jìn)入氣相而成為水蒸汽分子，這個(gè)過程稱為蒸發(fā)。

水蒸汽分子不斷運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，有一些水蒸汽分子碰到水面又變?yōu)橐簯B(tài)水，這個(gè)過程叫凝聚。

蒸氣壓：一定溫度下，當(dāng)液體蒸發(fā)速度等于凝聚速度時(shí)（平衡態(tài)），氣相產(chǎn)生的壓強(qiáng)。液體的蒸氣壓與溫度有關(guān)：溫度一定，飽和蒸氣壓的值一定。

不同溫度時(shí)水的蒸氣壓

0255075100

p/kPa0.6133.1712.2638.50101.325●溶液中某組分的蒸氣壓是：溶液與蒸氣達(dá)到平衡時(shí)，該組分在蒸氣中的分壓。它除了與溫度有關(guān)外，還與溶液的組成有關(guān)。稀溶液的蒸氣壓與液相組成的關(guān)系可以用

拉烏爾定律亨利定律

描述。1.拉烏爾(Raoult)定律：在一定溫度下，稀溶液中溶劑的飽和蒸汽壓等于純?nèi)軇┑娘柡驼羝麎撼艘匀芤褐腥軇┑哪柗謹(jǐn)?shù)。拉烏爾定律的表達(dá)式

pA＝p*AxA式中p*A——某溫度下純?nèi)軇┑娘柡驼羝麎?，Pa；pA——同溫度時(shí)，溶液中溶劑的飽和蒸汽壓，Pa；xA——溶液中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)。如果溶質(zhì)是不揮發(fā)的，pA可視為溶液的蒸汽壓。若溶液為二組分A，B，則pA＝p*AxA＝p*A(1-xB)即溶劑的蒸氣壓降低值（p*A-pA）與純?nèi)軇┑娘柡驼魵鈮褐鹊扔谌苜|(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)。拉烏爾定律的另一種表示形式。適用范圍：只有稀溶液的溶劑才適用于拉烏爾定律。例】250C時(shí)C6H12（環(huán)已烷）的飽和蒸氣壓為13.33kPa，在該溫度下，840gC6H12中溶解0.5mo1某種非揮發(fā)性有機(jī)化合物B，求該溶液的蒸氣壓？已知M(C6H12)=84g.mo1-1。解根據(jù)題意得因B為非揮發(fā)性的有機(jī)化合物，符合拉烏爾定律

nB=0.5molnA=840/84=10molxA=nA/(nA+nB)=10/(10+0.5)=0.952故p=p*AxA=13.33×0.952=12.69kPa

答:該溶液的蒸氣壓為12.69kPa40號(hào)字體24號(hào)字體2.亨利定律

在一定溫度下，稀溶液中揮發(fā)性溶質(zhì)在平衡氣相中的分壓力與其在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)成正比。

pB＝kx.xB式中

pB——溶質(zhì)B的平衡分壓；

xB——溶質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)，用以表示氣體的溶解度；kx——亨利常數(shù)，單位為Pa。適用范圍：稀溶液中的揮發(fā)性溶質(zhì)，且氣相和液相中溶質(zhì)分子狀態(tài)相同。解：乙醇具有揮發(fā)性，符合亨利定律。故=930

0.02=18.6kPa

揮發(fā)性溶質(zhì)【例】370.11K時(shí)，乙醇在水中稀溶液的亨利常數(shù)為930kPa?，F(xiàn)有乙醇的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為2.00

10-2的水溶液，問與此水溶液成平衡時(shí)氣相中乙醇的分壓力是多少？

亨利定律是化工單元操作吸收的理論基礎(chǔ)。

吸收就是利用混合氣體中各種氣體在溶劑中溶解度的差別，有選擇性地把溶解度大的氣體吸收出來，從混合氣體中回收或除去。

如果要分離某種氣體，怎么辦？

兩種辦法：氣體分壓相同，溫度降低，溶解度增大?！禍兀S著溫度的升高，kx值也增大）

在一定溫度下，增加氣體的分壓，氣體的溶解度亦隨之增加?！黾臃謮?。工業(yè)上利用上述特點(diǎn)，在低溫、高壓下把氣體吸收下來。3．理想稀溶液

稀溶液中若溶質(zhì)和溶劑均為揮發(fā)性物質(zhì)，

則溶劑服從拉烏爾定律，溶質(zhì)服從亨利定律?？梢岳孟率絹碛?jì)算稀溶液的飽和蒸汽壓。【例3】質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03的乙醇溶液，在p=101.3kPa下，其沸騰溫度為97.11℃，在該溫度下，純水的飽和蒸汽壓為91.3kPa，計(jì)算在97.11℃時(shí)，乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)為0.010時(shí)的水溶液的蒸汽壓和蒸汽中乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)。解：可將乙醇水溶液看作稀溶液，溶劑水服從拉烏爾定律，溶質(zhì)乙醇服從亨利定律。蒸氣可視為理想氣體混合物。先將質(zhì)量分?jǐn)?shù)換算成摩爾分?jǐn)?shù)，即以1kg溶液作為計(jì)算基準(zhǔn)，mA=0.97kg，MA=18×10-3kg/mol，mB=0.03kg，MB=46×10-3kg/mol，代入得由公式可以求得當(dāng)xB=0.010時(shí)，再用上式可求得溶液的蒸汽壓為P=91.3×（1-0.010）+927×0.010=99.66kPa此時(shí)，蒸氣中乙醇的摩爾分?jǐn)?shù)可由亨利定律和分壓定律求得

課程：拉烏爾定律和亨利定律謝謝觀看課程：化學(xué)物料識(shí)用與分析知識(shí)點(diǎn)：溶液及組成的表示方法液態(tài)溶液分類氣態(tài)溶液固態(tài)溶液溶液:由兩種或兩種以上物質(zhì)組成的均勻穩(wěn)定體系。量多的組分------溶劑量少的組分------溶質(zhì)

液態(tài)溶液有三種類型：氣一液溶液：氣體溶解在液體中；固一液溶液：固體溶解在液體中；液一液溶液：一種液體溶解在另一種液體中。水溶液：常以水作為溶劑的溶液。

非水溶液：若以苯、酒精、液氨等作為溶劑。液體----溶劑，氣體或固體-----溶質(zhì)注意：

◆一般所說的溶液均指水溶液。

◆溶液的性質(zhì)與溶液的濃度有密切關(guān)系。怎樣表示溶液的濃度？溶液中組分B的物質(zhì)的量與總的物質(zhì)的量之比，稱為組分B的摩爾分?jǐn)?shù)。無量綱。一般用xB表示。

——溶液中組分B的物質(zhì)的量，mol；

——溶液中總的物質(zhì)的量，mol。1.物質(zhì)B的摩爾分?jǐn)?shù)2.物質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

溶液中組分B的質(zhì)量與總質(zhì)量之比，稱為組分B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。無量綱。常以ωB表示。

——物質(zhì)B的質(zhì)量，kg；

——溶液的總質(zhì)量，kg。3.物質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度

在溶液中，單位質(zhì)量溶劑A所溶有溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，稱為B的質(zhì)量摩爾濃度，其單位mol/kg，常以bB表示。

bB=nB——溶液中溶質(zhì)B物質(zhì)的量，mol；

mA——溶液中溶劑A的質(zhì)量，kg。注意了4.物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度

單位體積溶液中所含物質(zhì)B的量，稱為物質(zhì)B的物質(zhì)的量濃度，簡(jiǎn)稱為物質(zhì)B的量濃度或濃度。單位mol/L，常以cB表示。

cB=

nB——溶液中溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，mol；V——溶液的體積，m3或L。c(B)的SI單位為mo1·m-3，常用單位為mo1·L-1，1m3＝103L15.密度

某種物質(zhì)的質(zhì)量和其體積的比值，即單位體積的某種物質(zhì)的質(zhì)量，叫作這種物質(zhì)密度。單位kg/m3或者g/cm3,常以符號(hào)表示。上述各種表示方法之間可以相互換算，當(dāng)涉及體積與質(zhì)量之間的關(guān)系時(shí)，需要借助密度這一物理量進(jìn)行換算。

=濃度之間的相互換算【例1-7】30g乙醇（B）溶于50g四氯化碳（A）中形成溶液，其密度為=1.28×103kg/m3試用：質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù)量濃度質(zhì)量摩爾濃度表示該溶液的組成。解：質(zhì)量分?jǐn)?shù)

B=摩爾分?jǐn)?shù)==0.375xB=＝=0.668量濃度cB=

＝＝10.44×103mol/m3質(zhì)量摩爾濃度

bB===13.04mol/kg課程：化學(xué)物料識(shí)用與分析知識(shí)點(diǎn)：稀溶液的依數(shù)性

與純?nèi)軇┫啾容^，稀溶液溶入非揮發(fā)性、非電解質(zhì)的溶質(zhì)后，溶液的性質(zhì)會(huì)產(chǎn)生變化：

蒸氣壓下降

沸點(diǎn)升高

凝固點(diǎn)降低

產(chǎn)生滲透壓

這些性質(zhì)與溶質(zhì)的本性無關(guān)，只取決于溶入稀溶液中的溶質(zhì)的粒子數(shù)目，因此統(tǒng)稱為稀溶液的依數(shù)性

依數(shù)性稀溶液依數(shù)性的表現(xiàn)

蒸氣壓下降

實(shí)驗(yàn)證明：

溶質(zhì)的加入總是引起液體的蒸汽壓下降。這就是說，溶液的蒸汽壓，總是低于同溫度下純?nèi)軇┑恼羝麎海@種現(xiàn)象稱為溶液的蒸汽壓下降。在這里，所謂溶液的蒸汽壓實(shí)際上是指溶液中溶劑(溶質(zhì)難揮發(fā)）的蒸汽壓。原因是：在溶劑中加入難揮發(fā)的非電解質(zhì)溶質(zhì)后，溶劑的部分表面被溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)所占據(jù)，因此在單位時(shí)間內(nèi)逸出液面的溶劑分子相應(yīng)減少(與純?nèi)軇┰谙嗤瑴囟认卤容^)，結(jié)果達(dá)到蒸發(fā)與凝聚平衡時(shí)，溶液的蒸汽壓低于純?nèi)軇┑恼羝麎骸ｏ@然，溶液的濃度越大，其蒸汽壓下降越多。

在一定的溫度下，溶劑溶入了非揮發(fā)性、非電解質(zhì)的溶質(zhì)形成稀溶液后，稀溶液中溶劑的蒸氣壓下降與溶液中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)的關(guān)系，服從拉烏爾定律，用公式表示為

蒸氣壓降低值與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比，其比例系數(shù)只取決于純?nèi)軇┑谋拘裕內(nèi)軇┑娘柡驼魵鈮海?。溶液蒸氣壓下降?guī)律是拉烏爾定律的必然結(jié)果，是稀溶液其它依數(shù)性的基礎(chǔ)。或溶液的蒸汽壓與溶劑的蒸汽壓比較：

★溶液的蒸汽壓＜溶劑的蒸汽壓；★濃度相同的水溶液，蒸汽壓降低值Δp相同。

計(jì)算：50℃時(shí),下列各水溶液的蒸汽壓降低值。已知50℃時(shí)H2O（l）的飽和蒸汽壓為7.94KPa。（1）17.1克蔗糖溶解在100.0克水中。（2）1.5克尿素溶解在50.0克水中。

計(jì)算結(jié)果說明了什么?(M蔗糖=342.3g/mol；M尿素=60.1g/mol)結(jié)論：只要溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)相同，其稀溶液的蒸汽壓降低值就相同。何溶液的種類、性質(zhì)無關(guān)。p/atmt/℃slg水的相圖下一頁上一頁（2）沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降

一定外壓下，純?nèi)軇┑牡囊合嗪推涔滔嗵幱谄胶鉅顟B(tài)時(shí)的溫度。凝固點(diǎn)沸點(diǎn)液體的蒸氣壓等于外界大氣壓時(shí)溫度。

難揮發(fā)、非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)下降的定量關(guān)系，與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比。式中為溶劑的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)；為溶劑的摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù)。Tb=Kb·bBTf=Kf·bB

與溶質(zhì)的本性無關(guān)

例將5.50g某純凈試樣溶于250g苯中，測(cè)得該溶液的凝固點(diǎn)為4.51℃，求該試樣的相對(duì)分子質(zhì)量（純苯的凝固點(diǎn)為5.53℃）

解設(shè)該試樣的摩爾質(zhì)量為M

解設(shè)該試樣的摩爾質(zhì)量為M（3）滲透壓半透膜純?nèi)軇┫∪芤?/p>

在一定溫度下，達(dá)到滲透平衡時(shí)，溶劑液面與溶液液面的壓力差即滲透壓。滲透壓

=CBRT

在一定溫度下，滲透壓的大小只與溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度成正比，與溶質(zhì)的種類無關(guān)。產(chǎn)生滲透壓的條件：

a、半透膜b、濃度差如果外加在液面上的壓力超過滲透壓，則會(huì)使溶液中的水向純水的方向流動(dòng)，使水的體積增加。反滲透

用于海水淡化，工業(yè)廢水、污