第1章溶液概要.ppt

第一章 溶 液,无机化学教研室,第一节 混合物和溶液的组成标度,一、B的质量分数 定义为物质B的质量除以混合物的质量符号为ωB，量纲为1例1-1 100.0 g铁矿石中含50.4 g Fe2O3，试计算铁矿石中Fe2O3和Fe的质量分数 解： 100.0 g铁矿石中Fe的质量为：,,根据式（1-1），铁矿石中Fe2O3的质量分数为：,,铁矿石中Fe的质量分数为：,第一节 混合物和溶液的组成标度,二、B的体积分数 定义为在相同温度和压力下，物质B的体积除以混合物混合前各组分体积之和，符号为φB，即：,例1-2 20℃时，将70 mL乙醇（酒精）与30 mL水混合，得到96.8 mL乙醇溶液，计算所得乙醇溶液中乙醇的体积分数 解：根据式（1-2），乙醇的体积分数为：,,,第一节 混合物和溶液的组成标度,三、B的质量浓度 B的质量浓度ρB定义为B的质量(mB)除以溶液的体积(V)国际单位：kg·m-3 常用单位： g·L-1，mg· L-1,例1-3 将25 g葡萄糖（C6H12O6）晶体溶于水配 成500 mL葡萄糖溶液，计算此葡萄糖溶液的质量浓 度 解：根据式（1-3），葡萄糖溶液的质量浓度为：,,,,,第一节 混合物和溶液的组成标度,四、B的分子浓度 定义为B的分子数除以溶液的体积(V)。

其SI单位为mL-3或L-1 第一节 混合物和溶液的组成标度,五、B的浓度 定义为B的物质的量除以溶液的体积(V) 其SI单位为mol·dm-3或mol·L-1 例1-4 100 mL正常人血清中含326 mg Na+和165 mg ，试计算正常人血清中Na+和 的浓度 解：正常人血清中Na+的浓度为： 正常人血清中 的浓度为：,,,,,,,,B的质量浓度ρB与B的物质的量浓度cB之间的关系为：,质量浓度： 物质的量浓度： 所以：,ρB =,,,mB,MB V,cB =,ρB = cB MB,cB =,,式中：MB为B的摩尔质量,例1-5 100mL生理盐水中含0.90 g NaCl，试计算 生理盐水的质量浓度和物质的量浓度 解：生理盐水的质量浓度为： NaCl的摩尔质量为58.5 g·mol-1，生理盐水的物质的量浓度为：,,,,,第一节 混合物和溶液的组成标度,六、B的摩尔分数,单位为：一,例1-6 将112 g乳酸钠（NaC3H5O3）溶于1.00 L纯水 中配成溶液，计算该溶液中乳酸钠的摩尔分数 解：室温下，水的密度约为1000 g·L-1，NaC3H5O3 的摩尔质量为112 g·mol-1；H2O的摩尔质量为18g·mol-1。

如果混合物由A和B两种物质组成，则A和B的摩 尔分数分别为： 显然有： 对于由多种物质组成的混合物，各组分的摩尔分 数的总和等于1第一节 混合物和溶液的组成标度,七、溶质B的质量摩尔浓度 溶质B的质量摩尔浓度bB定义为溶质B的物质的量(nB)除以溶剂A的质量(mA)其SI单位为mol·kg-1例1-7 将0.27 g KCl晶体溶于100 g水中，计算所得溶液中KCl的质量摩尔浓度 解：KCl的质量摩尔浓度为：,,,总结,,溶液组成量度的表示方法,,,1.物质的量浓度:,,,,,3. 质量摩尔浓度:,2. 质量浓度:,4. 质量分数:,,,,,5. 体积分数:,,5. 摩尔分数:,溶液的性质,一、取决于溶质的本性,溶液的颜色、体积的变化、导电性,三、与溶质的本性无关，主要取决 于溶质粒子的浓度,（稀溶液的依数性）,,,二、取决于溶质的本性、溶质粒子的浓度：,第二章 非电解质稀溶液的通性,蒸气压下降 沸点升高 凝固点降低 渗透压力,难挥发性非电解质稀溶液的依数性,一、蒸气压（vapor pressure）,蒸气压：在一定温度下，当液体与其蒸气达到液、气两相平衡时，液面上方的蒸气称为饱和蒸气，饱和蒸气所具有的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称蒸气压。

用符号p表示，单位为Pa或kPaH2O(l),,,H2O(g),蒸发,凝结,T:,第二节 非电解质稀溶液的通性,一、液体的蒸气压,表2-2 水在不同温度下的饱和蒸气压,,,,,,,0 20 40 60 80 100 Ｔ,p,,水,,p1,,,,,p2,p3,,水的蒸汽压曲线,2.温度：同一物质的蒸气压随温度的升 高而增大影响液体蒸气压的因素：,液体的本性：不同的物质蒸气压不同 p(H2O)=2.34 kPa p(CH3CH2OH)=78.5 kPa,,,,,,,,,,,0 20 40 60 80 100 120,p,,,,水,乙醇,乙醚,,,,p2,p1,p3,,,,,p4,p5,,,升华：固体直接蒸发为气体的现象固体也有蒸气压，但都很小不同的固体的蒸气压不同；同一种固体的蒸气压也受温度的影响易挥发性物质：蒸气压大的物质 难挥发性物质：蒸气压小的物质本章要讨论的是难挥发性物质的稀溶液的依数性也就是只考虑溶剂的蒸气压，而忽略溶质自身的蒸气压第二节 非电解质稀溶液的通性,二、难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降,第二节 非电解质稀溶液的通性,当水中溶入难挥发非电解质后，溶液的表面被一部分难挥发非电解质的分子占据着，这样在单位时间内从溶液的液面逸出的溶剂分子比纯溶剂减少。

在一定温度下达到平衡时，溶液液面上方溶剂分子的数目比纯溶剂液面上方的少，因此难挥发非电解质的蒸气压要比纯溶剂的低，这种现象称为溶液的蒸气压下降(vapor pressure lowering)第二节 非电解质稀溶液的通性,二、难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降,1887 年，法国化学家 Raoult得出难挥发非电解质稀溶液的蒸汽压与浓度关系的经验公式： pAθ和pA分别为纯溶剂和溶液在相同温度下的蒸气压，常用单位为kPa； xA为稀溶液中溶剂的摩尔分数；由于xA小于1，所以pA小于pAθ pA = pAθ·xA,其变化规律可以Raoult定律表示：,pA = pAθ·xA,∵xA + xB = 1,而Δp = p0 – p,∴p = p0xA = p0(1-xB) = p0 – p0xB,即： p0 – p = p0xB,Δp = pθ ·xB,Raoult定律的第二种表述：,∴xA = 1 - xB,Δp = pθ ·xB,在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸汽压下降值Δp和溶质的物质的量分数呈正比，而与溶质的本性无关─Raoult定律在稀溶液中有： nA nB ，nA + nB ≈ nA,K：比例常数，取决于溶剂的蒸气压p0 和摩尔质量MA,结论：在温度一定时，难挥发性非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关。

Raoult定律的第三种表述：,（1）0.1mol·Kg-1葡萄糖溶液 （2）0.1mol·Kg-1蔗糖溶液,同温度时上述两溶液的蒸汽压下降相同,Raoult定律 的三种表述：,,例 已知293K时水的饱和蒸气压为2.338kPa，将6.840g的蔗糖溶于100.0g水中，蔗糖溶液的质量摩尔浓度是多少，蒸气压是多少？,解： MB = 342.0 g·mol-1 ，溶液的质量 摩尔浓度为：,蔗糖溶液的蒸气压下降为：,蔗糖溶液的蒸气压：,∵Δp = p0 – p,∴ p= p0 –Δp =2.338-0.008=2.330(kPa),第二节 非电解质稀溶液的通性,三、难挥发非电解质稀溶液的沸点升高,液体的蒸气压等于外压时的温度称为液体的沸点正常沸点：normal boiling point 是指外压为101.3kPa时 液体的沸点影响液体沸点的因素： 液体本性： 外压：,,,,,,,,,0 20 40 60 80 100 120,T /oC,p,,,,水 100 oC,乙醇 78.5 oC,乙醚 34.6 oC,101.3kPa,,,,p,,,三、难挥发非电解质稀溶液的沸点升高,实验证明：溶液的沸点总是高于其纯 溶剂的沸点----溶液的沸点 升高。

溶液的沸点升高的原因：是由溶液的蒸 汽压下降引起的P外,p1,,Tb0,Tb,T,纯溶剂,稀溶液,ΔTb=T b- Tb0,,,,,,,实验证明：难挥发性非电解质稀溶液的沸点升高与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关其数学表达式为： ΔTb = Tb – Tb0 = Kb·bB,Kb: 溶剂的沸点升高常数，它只与溶剂的本性有关注意： 纯溶剂的沸点是恒定值，而溶液的沸点却在不断的变化，溶液的沸点指开始沸腾时的温度第二节 非电解质稀溶液的通性,三、难挥发非电解质稀溶液的沸点升高,根据实验测定的溶液沸点升高数值，可求算出溶质B的摩尔质量若溶剂和溶质的质量分别为mA和mB，溶质的摩尔质量为MB，则 将上式代入式(1-13)，整理得,四、难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低,（一）纯液体的凝固点freezing point 当物质的固相纯溶剂的蒸气压与它的液相蒸气压相等时的温度 即固液共存的温度 p0,p1,p,Tf0,T,纯溶剂,,纯溶剂 （固态）,P0水＝0.6105kPa,,溶液的凝固点降低 凝固点降低 freezing point depression,实验证明：难挥发非电解质稀溶液的凝固点总是比纯溶剂的凝固点低----溶液的凝固点降低。

溶液的凝固点降低也是由溶液的蒸汽压下降引起的p0,p1,p,,Tf0,Tf,T,纯溶剂,稀溶液,,纯溶剂 （固态）,P0水＝0.6105kPa,,,,ΔTf = Tf0 – Tf,,ΔTf = Tf0 – Tf = Kf·bB,意义：难挥发性非电解质稀溶液的凝固点降低与溶质的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的本性无关Kf : 溶剂的凝固点降低常数，它只与溶剂的本性有关注意： 纯溶剂的凝固点是恒定的，数值可从书中或一些化学书册中查得而溶液的凝固点却是不断变化的，溶液的凝固点就是指刚有溶剂固体析出时的温度对于水溶液有：ΔTf = – Tf,冷却曲线,第二节 非电解质稀溶液的通性,四、难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低,与沸点升高原理一样，可以推导出如下表达式： 利用溶液凝固点降低也可以测定溶质的摩尔质量，而且比沸点升高法更优例1-8 从人尿中提取出一种中性含氮化合物，将 90 mg其纯品溶解在12 g蒸馏水中，所得溶液的凝固点 比纯水的凝固点降低了0.233 K，试计算此化合物的摩 尔质量 解：根据式（1-16），此中性含氮化合物的摩尔 质量为：,,,溶液的蒸汽压总是低于溶剂,为使溶液的蒸汽压 与外压相等，必须提高温度,所提高的温度就是沸点上升,为使溶液的蒸气 压与固相的相同 必须降低温度,所降低的温度 就是凝固点下降,,,,,Δp,小结：,难挥发性非电解质稀溶液有：,蒸气压下降：Δp＝p0-p＝K·bB,沸点升高：ΔTb = Tb – Tb0 = Kb·bB,凝固点降低：ΔTf = Tf0 – Tf = Kf·bB,第二节 非电解质稀溶液的通性,五、稀溶液的渗透压力 (一)渗透现象和渗透压力 溶剂分子通过半透膜进入到溶液中的过程, 称为渗透 。

用半透膜将溶液与水分开, 可以看到蔗糖溶液面上升第二节 非电解质稀溶液的通性,五、稀溶液的渗透压力 (一)渗透现象和渗透压力,渗透原因：溶剂分子能通过半透膜，而溶质分子不能 条件： ①半透膜 ②膜两侧溶液浓度不等 方向：溶剂分子从纯溶剂→溶液，或是从稀溶液→浓溶液第二节 非电解质稀溶液的通性,五、稀溶液的渗透压力 (一)渗透现象和渗透压力,渗透压力：为维持只允许溶剂通过的膜所隔开的溶液与溶剂之间的渗透平衡而需要的超额压力单位: Pa或kPa第二节 非电解质稀溶液的通性,五、稀溶液的渗透压力 (二)溶液的渗透压力与浓度及温度的关系,关系式： Π = cBRT 其。