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基础化学电子教案.doc

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    • 第一讲一、授课周次: 星期: 授课时间:二、课 题:第一章 溶液与胶体 三、教学目标:1.掌握溶液的概念及分类 2.掌握溶液浓度的表示方法3.分散系的概念及分类 4胶体的性质 5.胶团的结构 6.胶体性质的运用四、教学重点难点:理解并掌握溶液浓度的表示方法,并能够熟练运用计算公式 正确理解稀溶液的蒸汽压下降,凝固点降低,沸点升高及渗透压 理解稀溶液的依数性,并能运用理论解释现象重点掌握胶体的性质 五、教学方法:多媒体教学法六、教 具:多媒体 黑板 课本 七、时间分配:复习、导入新课 15分钟 授课 70 分钟小结 10分钟布置作业 5分钟八、教学过程:九、作业布置: 十、审 批:十一、教学后记:十二、教学小结:第一章 溶液和胶体第一节 溶液一、溶液的一般概念1.溶液一种或多种物质以分子、原子或离子状态分散于另一种液体物质中所构成的均匀而又稳定的混合物,溶液中被溶解的物质称为溶质,溶解溶质的物质称为溶剂。

      2.溶液的分类组成溶液的溶质与溶剂的状态可以分为(1)气态物质与液态物质形成的溶液(2)固态物质与液态物质形成的溶液(3)液态物质与液态物质形成的溶液二、溶液组成的若干表示方法1.质量分数溶液中溶质B的质量与溶液质量(m) 之比,用表示 或2.体积分数在相同的温度和压力下,混合前溶液B的体积与溶液的体积V之比,用表示3.质量浓度溶质的质量mB与溶液的体积V之比,称为质量浓度,用符号表示,单位可用g·L—1、mg·L—1、g·mL—1、ug·L—1等,4.物质的量浓度1L溶液中所含溶质B的物质的量,称为物质的量浓度,简称浓度.用符号表示,即式中:n B为物质B的物质的量,SI单位为mol;V为溶液的体积,SI单位为m3,常用的非SI单位为L,故浓度的常用单位为mol·L—1 5.质量摩尔浓度 1kg溶剂中所含溶质B的物质的量,称为溶质B的质量摩尔浓度,用符号式中:bB为质量摩尔浓度,单位mo1·kg—1 ;mA为溶剂的质量(kg)由于物质的质量不受温度的影响.所以溶液的质量摩尔浓度是一个与温度无关的物理量因此,它通常被用于稀溶液依数性的研究和一些精密的测定中而对于浓度较稀的水溶液来说,1L溶液的质量约为1kg,故质量摩尔浓度数值上近似等于物质的量浓度,即bB≈cB6.摩尔分数溶质B的物质的量与全部溶质和溶剂的物质的量的总和之比。

      三、溶液组成之间的互相换算1.物质的量浓度与质量分数的关系2.物质的量浓度与质量浓度的关系3.物质的量浓度与质量摩尔浓度的关系假设某溶液是由两种组分组成,且B组分的含量较少时,则mm(A),则上式为假设该溶液是很稀的水溶液时,其密度近似为1,即=1kg/L,则 第二节 稀溶液的依数性一、 溶液的蒸气压下降我们知道,任何纯溶剂在一定温度下,都存在一个饱和蒸气压(PA*)此时在单位溶剂的表面上,蒸发为气态的溶剂粒子数目与粒子凝聚成液态的溶剂粒子数目相等,即在溶剂表面存在着一个蒸发与凝聚的动态平衡如果在纯溶剂中加入一定量的难挥发的溶质,溶剂的表面就或多或少地被溶质粒子所占据,溶剂的表面积相对减小.单位时间内逸出液面的溶剂分子数相对比纯溶剂要少所以,达到平衡时溶液的蒸气压就要比纯溶剂的饱和蒸气压低法国物理学家拉乌尔(Raoult F M)在1887年根据大量实验结果总结出:在一定温度下,难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降与溶液的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的本性无关其表达式为:△P=PA*-P=KPbB式中:P为溶液的蒸气压,单位为Pa;PA为纯溶剂的饱和蒸气压,单位为Pa;△P为溶液的蒸气压下降值,单位为Pa; bB为溶质B的质量摩尔浓度,单位为mo1·kg—1 ;KP为溶剂的蒸气压下降常数。

      溶液的蒸气压降低对植物生长过程有着重要的作用近代生物化学研究证明,当外界气温突然升高时,引起有机体细胞中可溶物大量溶解,从而增加细胞汁液的物质的组成量度,降低丁细胞汁液的蒸气压,使水分蒸发减慢,表现出一定的抗旱能力二、溶液沸点的升高沸点是指液体的饱和蒸气压等于外界大气压时的温度在外界大气压为l01.3KPa时,纯水的沸点是373.15K(即水的标准沸点)若在纯水中加入少量难挥发的非电解质.由于溶液的蒸气压总是低于其纯溶剂的蒸气压,因此,溶液在373.15K时并不沸腾只有将溶液温度升高到某一读数,溶液的蒸气压等于外界大气压,溶液才会沸腾这种现象叫溶液的沸点升高溶液的沸点上升是出于溶液蒸气压下降的必然结果拉乌尔总结出稀溶液的沸点升高度数△Tb与溶液的质量摩尔浓度bB成正比,与溶质的本性无关,即△Tb=Tb-Tbº=Kb·bB式中:Tb为溶液沸点;Tbº为溶bB剂的沸点;Kb为溶剂的沸点升高常数,只与溶剂有关,不同的溶剂有不同的Kb值 三、凝固点的降低在一定外压下,如果某物质固态的蒸气压和液态的蒸气压相等,则液固两相平衡共存,这时的温度叫做该物质的凝固点例如273.15K(即0℃)时水和冰的。

      蒸气压相等(为0.6105kPa),冰水两相共存,273.15K 为水的凝固点若在冰水共存的水中加入少量难挥发的非电解质形成稀溶液,由于溶液的蒸气压下降,这时冰必然融化成水只有使溶液的温度继续下降至如图1—1中的Tf(溶液的蒸气压曲线A’B’与冰的蒸气压曲线AC相交之点的温度)时,溶液的蒸气压与冰的蒸气压相等,溶液和其溶剂固体冰平衡共存,Tf即为溶液的凝固点这种溶液的凝固点比溶剂低的现象叫做溶液凝固点下降因此,溶液的凝固点是指溶液和其溶剂固体平衡共存时的温度溶液凝同点下降同样是溶液蒸气压下降的必然结果因此,难挥发非电解质稀溶液凝固点下降Tf仅与溶液的质量摩尔浓度bB成正比,与溶质本性无关,即△Tf=Tfº一Tf=Kf·bB 式中:Kf为溶剂的凝固点下降常数,不同溶剂的Kf值见表1—2A′B′为稀溶液的蒸气压曲线,AC为冰的蒸气压曲线四、溶液的渗透压物质自发地由高浓度向低浓度迁移的现象称为扩散扩散现象不仅存在于溶质与溶剂之间,也存在于不向浓度的溶液之间如果在两个不同浓度的溶液之间存在一种能有选择地通过或阻止某些粒子通过的物质(即半透膜),那么在两溶液之间会出现什么现象?如图1—2,在一个连通器两边各装人蔗糖溶液和纯水,中间用半透膜将其隔开。

      扩散开始之前,连通器两边的玻璃柱中的液面高度是相同的,经过一段时间的扩散以后,玻璃柱内的双面高度不再相同,蔗糖一边的液面比纯水一边的液面要高,这是因为半透膜能够阻止蔗糖分子向纯水一边扩散由于在单位体积内纯溶剂中溶剂分子比蔗糖溶液中的溶剂分子多,进入溶液中的水就比离开的水多,故蔗糖溶液的液面升高这种由物质粒子通过半透膜自动扩散的现象称为渗透当单位时间内从两个相反方向通过半透膜的水分子数相等时,渗透达到平衡,两侧液面不再发生变化渗透平衡时液面高度差所产生的压力叫渗透压,换句话说,渗透压就是阻止渗透作用进行所需加给溶液的额外压力对于由两个不同浓度溶液构成的体系来说,只有当半透膜两侧溶液的浓度相等时,渗透才会终止这时溶液两边的渗透压相等,该溶液称为等渗溶液荷兰物理学家范特荷夫(van’tHoff)于1886年综合前人实验得出:稀溶液的渗透压π(kPa)与溶液的物质的量浓度CB(mol·L—1)、绝对温度T(K)成正比,与溶质的本性无关即π=CBRT式中R是气体常数,为8.314KPa·L·mo1-1·K—1 对于稀溶液来说,物质的量浓度约等于质量摩尔浓度,故式(1—9)又可表示为π= CB R T≈bB R T渗透作为一种自然现象,广泛地存在于动植物的生理活动中。

      我们知道生物体内所占比例最高、作用最大的是水分因此,生物体中的细胞液和体液都是水溶液,它们具有一定的渗透压,而且牛物体内的绝大部分膜都是半透膜因此渗透压的大小与生物的生长与发育有着密切的关系例如,将淡水鱼放在海水中,由于其细胞液浓度较低,因而渗透压较小,它公海水中就会围细胞大量失水而死亡植物也一样,当在它的根部施肥过多,就会造成作物细胞脱水而枯萎人体也是如此,在正常情况下.人体内血液和细胞液具有的渗透压大小相近当人体发烧时,由于体内水分的大量蒸发,血液浓度增加,其渗透压加大,着此时不及时补充水分,细胞中的水分就会因为渗透压低而向血液渗透,于是就会造成细胞脱水,给生命带来危险所以人体发高烧时,需要及时喝水或通过静脉注射与细胞液等渗的生理盐水和葡萄糖溶液以补充水分 第三节 胶体溶液胶体分散系是由颗粒直径在10—9一10—7m的分散质组成的体系它可分为两类:一类是胶体溶液,又称溶胶,是由一些小分子化合物聚集成的大颗粒多相集合体系,如Fe(oH)3溶胶和AgCl溶胶等;另一类是高分子溶液,它是由一些高分子化合物所组成的溶液,如淀粉溶液高分子化合物因其分子结构较大,其溶液属于胶体分散系,因此它表现出许多与胶体相同的性质。

      事实上,它是一个均相的真溶液一、 胶体在溶液上的吸附由于胶体体系是一十高度分散的多相体系,在庞大的表面积和表面熊,使固体表面存在看剩余力场,具有—定的吸附能力吸附可以产生在固—气、固—液、液—气、液—浓等界面间这里我们主要讨论溶液内固—液界面的吸附:溶液中固—液界面的吸附比较复杂,被吸附的物质可以是溶质也可以是溶剂,一般两者都有根据固体吸附的对象不同,溶液中固体表面的吸附可分为分子吸附与离子吸附两类1.分子吸附 这类吸附是吸附剂对非电解质或弱电解质整个分子的吸附,其吸附规律是;极性吸附剂易吸附极性的溶质或溶剂;非极性吸附剂易吸附非极性的溶质或溶剂,即″相似相吸″利用这种吸附现象,可用活性炭等吸附剂使溶液脱色、脱臭活或者除去溶液中的杂质,以达到分离或提取某种成分的目的2.离子吸附溶液中吸附剂对强电解质的吸附是离子吸附离子吸附又可分为离子选择吸附与离子交换吸附两种所谓离子选择吸附,是吸附剂从溶液中优先选择吸附与自己组成、性质有关的离子,具体来说,也就是选择那些能在固体表面形成难电离、难溶解或形成同晶形晶格的离子以AgCl固体来说,如果溶液中存在AgNO3,由于Ag+是相关离子,则被优先吸附而使固体表面带正电荷,NO3—仍留在溶液中,依靠静电引力作用与固体保持一定距离;如果溶液中有KCl存在,Cl—为相关离子,优先被吸附到固体去面而带负电荷,K+留在溶液中,与固体保持一定距离。

      二、胶体的性质1.光学性质——丁达尔效应当一束光照到溶胶上,在与光路垂直的方向上可以看到一条明亮的光柱,这种现象叫丁达尔(J Tyndall)效应(见图1—3)产生这一现象的原因是由于胶粒对光的散射形成的其他分散系也会产生这种现象,但远不如胶体的显著,因此,利用丁达尔效应可以区别真溶液、悬浊液和溶胶2.动力学性质——布郎运动在超显微镜下观察溶胶粒子不断地做无规则的热运动(图1—4),这种运动是植物学家布朗(R Brown)在1827年首先观察到的产生布朗运动的原因是周围溶剂分子不断从各个方向撞击这些胶粒,而每一瞬间受到的撞击力在各个方向上是不同的,因而胶粒处于无秩序地运动状态3.电学性质——电泳将比Fe(OH)3溶胶放人装有两个电极的U形管中,通电后可以看到Fe(OH)3胶体粒子向阴极移动如果换As2S。

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