大学化学第二版()第二章第一节(2课时).ppt

第2章 溶液和离子平衡2.1 溶液的通性2.2 酸碱理论2.3 弱电解质的解离平衡2.4 多相离子平衡和溶度积2.1 溶液的通性通常把仅取决于溶质的质点数(即浓度),而与溶质 的本性无关的性质称为稀溶液的依数性.溶液性质变化的两种类型：◆溶液的性质变化是由溶质的本性决定的如颜色、密度和导电性等） ◆溶液的性质的变化仅与溶质的量(浓度)有关，而与溶质的本性无关 （如蒸气压、沸点、凝固点和渗透压等） 物质 蒸气压P 沸点t b 凝固点t f（mmHg , 20℃） ( ℃ ) ( ℃ )纯水 (溶剂) 17.5 100 0 0.5m糖水 17.3 100.27 -0.93 0.5m尿素溶液 17.3 100.24 -0.94 0.5m甘油溶液 17.3 0.198m糖水 17.5 - 0.061 0.395m糖水 17.5 -0.123 0.596m糖水 17.5 - 0.186 0.793m糖水 17.5 - 0.2481. 与纯溶剂相比，溶液的 P↓，tb↑，tf↓ 2. 变化与溶质的本性无关3. 变化与溶液的浓度有关2.1.1 非电解质稀溶液通性1. 溶液的蒸气压下降---拉乌尔(Raoult)定律液气平衡当v蒸发=v凝聚时,达到液-气平衡,此时液面上的饱和 蒸气所产生的压力叫饱和蒸气压,简称蒸气压。

溶液的蒸气压:蒸气压: 是指溶液中溶剂产生的蒸气压.解释:是溶质粒子占据了一部分溶剂的表面同一温度下,溶液的蒸气压总是低于纯溶剂的 蒸气压纯溶剂的蒸气压与溶液的蒸气压之差, 叫溶液的蒸气压下降式中：⊿p 表示溶液的蒸气压下降值;p* 表示纯溶剂的蒸气压;xB 表示溶质B的物质的量分数(摩尔分数) 拉乌尔定律在一定温度下，难挥发、非电解质稀溶液的蒸气 压下降(值)与溶液中溶质的物质的量分数成正比nB nA+ nBxB =A为溶剂,B为溶质. nA和 nB分别为溶剂和 溶质的物质的量． 摩尔分数xB： 例题:293.15K时水的饱和蒸气压为2.338kPa, 100g水 中溶解9g葡萄糖(C6H12O6, M=180g·mol-1), 求此溶液 的蒸气压.解: n水= m/M = 100g /18g·mol-1 = 5. 56moln葡萄糖= m/M = 9g /180g·mol-1 = 0. 05mol⊿p = p*· xB = 2.338 kPa × 0.0089 = 0.021 kPanBnA + nBxB = = = 0.0089p溶液 = p*-⊿p = 2.338 kPa – 0.021 kPa = 2.317 kPa 0. 05 5. 56 + 0. 05当P液 = P大气, 液体沸 腾时的温度.2. 溶液的沸点上升和凝固点下降沸点Tb：当固相、液相蒸气压相等, 固 液两相平衡共存时的温度.凝固点Tf：P (kPa)T (K)水冰A0.61Tf=273 101.325Tb=373 液体的沸点(boiling point) 和凝固点(freezing point）溶液的沸点升高、凝固点降低溶液沸点升高: ΔTb=T溶液-T溶剂是溶液蒸气压下 降的直接结果。

溶液凝固点降低：ΔTf =T溶剂-T溶液101.3P (k Pa)373 TbT (K)纯水水溶液△TbΔpA ：冰-水共存 B ：冰-溶液共存冰AB0.61Tf 273 ⊿Tf溶液的沸点上升和凝固点下降的数学表达式：难挥发、非电解质稀溶液的沸点上升和凝固点下 降与溶液中溶质的质量摩尔浓度成正比.bB = mＡnB单位: （ mol • kg -1）式中： Kb --沸点上升常数;Kf ---凝固点下降常数; bB ---溶质的质量摩尔浓度;质量摩尔浓度(bB):溶质Ｂ的物质的量(nB) 除以溶剂Ａ的质量(mＡ)．几种常用溶剂的沸点升高常数溶 剂 沸点/K Kb水 373.0 0.52苯 353.2 2.53三氯甲烷 333.2 3.63萘 491.0 5.80乙醚 307.4 2.16 几种常用溶剂的凝固点降低常数 溶 剂 凝固点/K Kf水 273.0 1.86苯 278.5 4.90醋 酸 289.6 3.90樟 脑 452.8 39.7萘 353.0 6.90 溴乙烯 283.0 12.5沸点升高常数Kb和凝固点降低常数Kf 取决于溶剂的 本性, 与溶质无关.【例2-1】2.6克尿素CO(NH2)2溶于50克水中，计算此 溶液的凝固点和沸点. CO(NH2)2摩尔质量60g·mol-1 p37【解】2.6克尿素的物质的量: n= m/M = 2.6/60 = 0.0433mol尿素的质量摩尔浓度:bB= nB /mA= 0.0433 /(50×10-3) = 0.866mol·kg-1ΔT b= Kb· bB =0.52×0.866=0.45KΔTf = Kf · bB =1.86×0.866=1.61K溶液的沸点：373.15K + 0.45K = 373.60K溶液的凝固点：273.15K-1.61K=271.54K 答：此溶液的沸点为373.60K，凝固点为271.54K。

渗透现象溶剂(a)渗透现象 溶液3.溶液的渗透压半透膜：只允许溶剂分子通过, 不 允许溶质分子通过的一种多孔性薄 膜 渗透现象: 用半透膜隔开的两种溶 液如果浓度不同，溶剂分子能从纯 溶剂的一边进入溶液一边, 或从稀 溶液的一边进入浓溶液的一边．半透膜这种通过半透膜发生表面上单方面 的扩散现象称为渗透现象⑴ 渗透现象产生条件有半透膜 膜两侧有浓度差⑵ 渗透方向 从稀溶液向浓溶液进行渗透溶液溶剂(b)渗透压力Π 达渗透平衡时溶液液面上的 静压强渗透压( )符号:  单位: Pa 或 kPa 反渗透: 由外力作用使渗透作用向逆向进行的过程 . 渗透压 V = nBRT 渗透压的计算---范特霍夫渗透压方程式单位: -----kPa; nB----mol;cB----mol·dm-3( 即mol ·L-1 );V-----溶液的体积dm-3 (L)T----K;R-----8.314J ·K-1·mol-1 或 8. 314 kPa · dm3 ·K-1mol-1或  = nBRT/V = cBRT 解 :M(C12H22O11) = 342 g·mol-1c(C12H22O11) = = 0.117 (mol·dm-3) П = 0.117×8.314 ×( 273.15 + 37)= 302 (kPa) 【例2-2】 将2.00g蔗糖(C12H22O11)溶于水, 配制成 50.0 cm-3 溶液, 求溶液在37 ℃时的渗透压力。

 = cBRT【例2.3】 血红素1.0g溶于水配成100cm3溶液, 此溶液 在20℃时的渗透压为366Pa计算: (1) 溶液的物质的 量浓度；(2) 血红素的摩尔质量 【解】（1）R = 8.314 kPa• dm3• K-1• mol-1 T = 273.15+20 = 293.15K Π= 366Pa = 0.366 kPa根据  = cB RT= 0.366kPa/(8.314 kPa•dm3•K-1•mol-1×293.15K )则有cB =Π/(RT) =1.50×10-4 mol•dm-3 =1.50×10-4mol•L-1 mBVMB= MB =MBmB(2) 设血红素的摩尔质量为MB , V = 100cm3 = 0.1dm31.0gcBV1.50×10-4 mol•dm-3× 0.1dm3= 6.7×104 g•mol-1M B = = 6.7×104 (g·mol-1) 或cB= = nB V1.蒸气压下降 2.沸点升高 3.凝固点降低 4.渗透压的数值与溶液中溶质 的质点个数成正比.依数性的含义ΔTf ＝ k f • bB ΔTb = k b• bB V = nBRTΔp = p*• xB2.1.2 电解质稀溶液的通性 离子相互作用理论电解质 KCl HCl HNO3 H2SO4 NaOH Ba(OH)2 (%) 86 92 92 61 91 81 实验测得的强电解质的解离度 ＜100%, 称为表观解离度.理论上,强电解质在水溶液中全部电离,解离度应该是100%. 但是通过溶液的导电性实验所测得强电解质的解离度都小于 100%.几种强电解质的表观解离度( 0.10mol· dm-3, 298K)-+------阴离子“氛”2. 由于形成“离子氛” 互相牵制, 离子运动不完全自由。

3. 溶液浓度越大, 离子电荷越高, 则离子氛的影响越大 .++++++-阳离子“氛”“离子氛”----- 随时形成,随时解离.1.强电解质在水溶液中全部电离1. 活度(a)：离子的有效浓度. 2. 活度系数 f 当溶液无限稀释(c→0)时, 离子活动的自由程度 接近100%, f =1, a =c. 一般 f <1.a = f cc--- 实际浓度 f --- 活度系数活度和活度系数 表示溶液中离子活动的自由程度在一般化学计算中, 准确度要求不高时, 强电解质 在稀溶液中的浓度仍按100%解离计算.1. 电解质稀溶液也与非电解质稀溶液一样具 有溶液蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降 和渗透压等性质2. 活度a与实际浓度c 的关系: a = f · c3. 应用实例：电解质稀溶液的通性利用食盐和冰的混合物凝固点下降, 冬天时 向路面撒盐来防止路面结冰.2.2 酸碱理论凡在水中解离出的阳离子全部是H+ 的物质是酸;凡在水中解离出的阴离子全部是OH-的物质是碱. 酸碱中和反应的实质是： H+ + OH- = H2O局限性 无法解释NH3·H2O的弱碱性(无NH4OH)不适用于非水体系或无溶剂体系 NH3(g)+HCl(g)苯NH4Cl(s) H+不能单独存在于水溶液中1. 酸碱解离理论凡能给出质子（H+）的物质称为酸 凡能接受质子（H+）的物质称为碱HCl H+ + Cl-HAc H+ + Ac-NH4+ H+ + NH。