物质的聚集状态课件.ppt

3. 非电解质稀溶液的依数性非电解质稀溶液的依数性溶质在溶剂中发生电离的，称为电解质溶液溶质在溶剂中发生电离的，称为电解质溶液强电解质溶液：强电解质溶液：NaCl(aq)；弱电解质溶液：；弱电解质溶液：HAc(aq)溶溶质质在在溶溶剂剂中中不不发发生生电电离离的的，，称称为为非非电电解解质质溶溶液液, 如如：：C6H12O6(aq)：葡萄糖水溶液；：葡萄糖水溶液；CO(NH2)2(aq)稀溶液：溶质的浓度很小稀溶液：溶质的浓度很小非电解质（溶质）：不具有挥发性非电解质（溶质）：不具有挥发性溶溶液液的的物物理理性性质质中中那那些些和和溶溶质质的的种种类类无无关关，，只只与与单单位位体体积积溶溶液液中中溶溶质质的的粒粒子子数数（（浓浓度度））有有关关的的性性质质称称为为溶溶液的依数性溶剂必须相同！液的依数性溶剂必须相同！物质的聚集状态（（（（1 1））））蒸气压的下降蒸气压的下降：：：：  P（（（（2 2））））沸点上升沸点上升：：：：  Tb（（（（3 3））））凝固点降低凝固点降低：：：：  Tf（（（（4 4））））溶液的渗透压溶液的渗透压：：：： 依数性包括依数性包括：：：：例例例例：：：：0.05mol/kg的的葡葡萄萄糖糖水水溶溶液液和和0.05mol/kg的的尿尿素素水水溶液。

溶液它们的依数性是一样的它们的依数性是一样的物质的聚集状态（（（（1 1））））蒸气压的下降蒸气压的下降：：：：  P将将不不具具有有挥挥发发性性的的非非电电解解质质溶溶于于某某一一溶溶剂剂时时，，溶溶液液的的蒸蒸气气压压将将比比纯纯溶溶剂剂的的蒸蒸气气压压低低纯纯溶溶剂剂蒸蒸汽汽压压与与溶溶液液蒸蒸汽汽压压之之差差，，称称为为溶溶液液的的蒸蒸气气压压下下降降（（（（  P ））））定定性解释）性解释）稀稀溶溶液液可可以以看看作作是是理理想想溶溶液液溶溶解解过过程程中中几几乎乎没没有有热热效效应应的的溶溶液液，，称称为为理理想想溶溶液液稀稀溶溶液液中中，，溶溶质质分分子子和和溶溶剂剂分分子子之之间间即即使使可可能能有有较较强强的的作作用用，，但但因因溶溶液液稀稀，，溶溶质质的的量量很很少少，，溶溶液液形形成成时时热热效效应应也也不不显显著著故故稀稀溶溶液液可可以以近近似似看看作作理理想想溶溶液液对对于于理理想想溶溶液液可可以以采采用用Raoult 定律（拉乌尔，法国物理化学家）定律（拉乌尔，法国物理化学家）物质的聚集状态Raoult 定定律律：：一一定定温温度度下下，，溶溶液液中中各各挥挥发发性性组组分分的的蒸蒸气气压压和和它它们们在在溶溶液液中中的的摩摩尔尔分分数数成成正正比比，，比比例例常常数数就就是该温度下纯组分的蒸气压是该温度下纯组分的蒸气压PoP：溶剂产生的蒸气压（溶液：溶剂产生的蒸气压（溶液产生的蒸气压产生的蒸气压））Po：纯溶剂的蒸气压：纯溶剂的蒸气压x剂剂：稀溶液中溶剂的摩尔分数：稀溶液中溶剂的摩尔分数P < P0 (x剂剂 < 1)不具有挥发性的非电解质的稀溶液：不具有挥发性的非电解质的稀溶液：物质的聚集状态对于一个两组分的体系（对于一个两组分的体系（对于一个两组分的体系（对于一个两组分的体系（不具有挥发性的非电解质不具有挥发性的非电解质的稀溶液的稀溶液）：）：）：）：R Raoultaoult定律的另一种表示方法定律的另一种表示方法定律的另一种表示方法定律的另一种表示方法蒸气压的下降与蒸气压的下降与溶液中溶液中溶质的摩尔分数成正比。

溶质的摩尔分数成正比稀稀溶溶液液才才有有上上述述关关系系式式但但是是不不管管是是稀稀溶溶液液，，还还是是浓浓溶溶液液，，在在相相同同温温度度下下，，溶溶液液的的蒸蒸气气压压小小于于纯纯溶剂的蒸气压（溶质不具有挥发性）溶剂的蒸气压（溶质不具有挥发性）物质的聚集状态用途：测定溶质的分子量用途：测定溶质的分子量已已知知M剂剂，，可可求求M质质但但是是 P较较小小，，测测量量的的相相对对误误差差较较大，故该方法不是太好大，故该方法不是太好物质的聚集状态P/atmT/K溶剂溶剂溶液溶液（（（（2 2）沸点上升：）沸点上升：）沸点上升：）沸点上升：  Tb相相同同的的外外压压下下，，非非电电解解质质（（不不具具有有挥挥发发性性））溶溶液液的的沸沸点点高高于于纯纯溶溶剂剂的的沸点为什么？沸点为什么？溶溶液液沸沸点点升升高高是是溶溶液液蒸蒸气气压压下下降降引引起起的的直直接接后后果溶溶液液的的沸沸点点？？与与外外压压和和溶液的浓度有关溶液的浓度有关!物质的聚集状态对于非电解质（不具有挥发性）的稀溶液：对于非电解质（不具有挥发性）的稀溶液：Kb：：溶剂的摩尔沸点上升常数，跟溶剂的种类有关溶剂的摩尔沸点上升常数，跟溶剂的种类有关b质质：溶质的质量摩尔浓度，：溶质的质量摩尔浓度，mol/kg Tb：：KP256 / 表表10-5，对于，对于溶剂溶剂水：水： Kb = 0.512 K• •kg• •mol-1对对于于非非电电解解质质（（不不具具有有挥挥发发性性））的的浓浓溶溶液液，，不不遵遵循循上上述述关关系系式式，，但但是是相相同同的的外外压压下下浓浓溶溶液液的的沸沸点点高高于于纯纯溶溶剂的沸点。

剂的沸点物质的聚集状态用途：测定溶质的分子量用途：测定溶质的分子量W剂剂：：kg但但是是 Tb较较小小，，测测量量的的相相对对误误差差较较大大，，故故该该方方法法不不是是太太好物质的聚集状态例例1. 在在250克克苯苯中中溶溶解解17.60克克某某溶溶质质(不不具具有有挥挥发发性性的的非非电电解解质质)，，相相同同的的外外压压下下，，溶溶液液的的沸沸点点比比苯苯的的沸沸点点升升高高1.00oC，，试试计计算算溶溶质质的的分分子子量量已已知知苯苯的的Kb = 2.53 K·kg·mol-1解解：： Tb = 1.00 KM质质 = 178 g/mol常常识识：：水水的的正正常常沸沸点点是是100oC某某一一非非电电解解质质的的水水溶溶液的正常沸点为液的正常沸点为100.21oC，， （（ Tb = 0.21 K））物质的聚集状态T/KP/atm溶液的溶液的溶液的溶液的蒸气压蒸气压蒸气压蒸气压溶剂的溶剂的溶剂的溶剂的蒸气压蒸气压蒸气压蒸气压纯溶剂固纯溶剂固纯溶剂固纯溶剂固体蒸气压体蒸气压体蒸气压体蒸气压（（（（3 3）凝固点降低：）凝固点降低：）凝固点降低：）凝固点降低：  Tf相相同同的的外外压压下下，，非非电电解解质质（（不不具具有有挥挥发发性性））溶溶液液的的凝凝固固点点低低于于纯纯溶溶剂剂的凝固点。

为什么？的凝固点为什么？溶溶液液凝凝固固点点下下降降是是溶溶液液蒸蒸气气压压下下降降引引起起的的直直接接后果物质的聚集状态对于非电解质（不具有挥发性）的稀溶液：对于非电解质（不具有挥发性）的稀溶液：Kf：：溶剂的摩尔凝固点下降常数，跟溶剂的种类有关溶剂的摩尔凝固点下降常数，跟溶剂的种类有关b质质：溶质的质量摩尔浓度，：溶质的质量摩尔浓度，mol/kg Tf：：KP256 / 表表10-5，对于水：，对于水： Kf = 1.86 K• •kg• •mol-1对对于于非非电电解解质质（（不不具具有有挥挥发发性性））的的浓浓溶溶液液，，不不遵遵循循上上述述关关系系式式，，但但是是相相同同的的外外压压下下浓浓溶溶液液的的凝凝固固点点低低于于纯纯溶剂的凝固点溶剂的凝固点物质的聚集状态用途：测定溶质的分子量用途：测定溶质的分子量W剂剂：：kg但但是是 Tf较较小小，，测测量量的的相相对对误误差差较较大大，，故故该该方方法法不不是是太太好常常识识：：水水的的正正常常凝凝固固点点是是0oC1atm下下，，某某一一非非电电解解质的水溶液在质的水溶液在 0.250oC时结冰，时结冰，  Tf = 0.250 K物质的聚集状态凝固点下降原理的实际应用：凝固点下降原理的实际应用：凝固点下降原理的实际应用：凝固点下降原理的实际应用：冬天北方跑野外的汽车水箱特别容易结冰，所以常常冬天北方跑野外的汽车水箱特别容易结冰，所以常常在水箱中加入一些乙二醇或丙三醇之类的化合物，使在水箱中加入一些乙二醇或丙三醇之类的化合物，使水箱中水的凝固点降低水箱中水的凝固点降低；；有机化合物纯不纯的一个指标就是测它的凝固点。

有机化合物纯不纯的一个指标就是测它的凝固点物质的聚集状态许多薄膜具有微孔结构，液体分子通过微孔穿透薄膜的现象叫渗透许多薄膜具有微孔结构，液体分子通过微孔穿透薄膜的现象叫渗透许多薄膜具有微孔结构，液体分子通过微孔穿透薄膜的现象叫渗透许多薄膜具有微孔结构，液体分子通过微孔穿透薄膜的现象叫渗透微孔很小，只容许微孔很小，只容许小分子通过而大分小分子通过而大分子通不过的薄膜叫子通不过的薄膜叫半透膜溶液的渗透压溶液的渗透压溶液的渗透压溶液的渗透压( (    ) )是阻止溶剂向溶是阻止溶剂向溶是阻止溶剂向溶是阻止溶剂向溶液渗透而施加于溶液渗透而施加于溶液渗透而施加于溶液渗透而施加于溶液上方的外压液上方的外压液上方的外压液上方的外压h h（（（（4 4）溶液的渗透压：）溶液的渗透压：）溶液的渗透压：）溶液的渗透压： H2OC6H12O6(aq)物质的聚集状态对于非电解质（不具有挥发性）的稀溶液：对于非电解质（不具有挥发性）的稀溶液：c：溶质的体积摩尔浓度，：溶质的体积摩尔浓度，mol/LT：热力学温度，：热力学温度，KR：：摩尔气体常数摩尔气体常数注意单位的匹配：注意单位的匹配：R：：8.314 kPa•L•mol-1•K-1，， ：：kPa 0.08206 atm•L•mol-1•K-1，， ：：atm浓溶液也有渗透压，但不符合此关系式。

浓溶液也有渗透压，但不符合此关系式物质的聚集状态用途：测定溶质的分子量用途：测定溶质的分子量W质质：：g；；M质质：：g/mol；；V溶液溶液：：L 较较大大，，测测量量的的相相对对误误差差较较小小，，故故该该方方法法较较好好，，但但一一般般用于测定生物大分子的分子量用于测定生物大分子的分子量物质的聚集状态生命现象与渗透现象密切相关：生命现象与渗透现象密切相关：生命现象与渗透现象密切相关：生命现象与渗透现象密切相关：红血球在纯水或者糖溶液中肿胀或干瘪；红血球在纯水或者糖溶液中肿胀或干瘪；人体的肾能够渗透掉代谢产生的废物而保留有用人体的肾能够渗透掉代谢产生的废物而保留有用的蛋白的蛋白；；海鱼和河鱼靠鱼鳃的不同渗透功能在不同水质中海鱼和河鱼靠鱼鳃的不同渗透功能在不同水质中存活；存活；树根靠渗透作用将水份一直输运到树叶的末端树根靠渗透作用将水份一直输运到树叶的末端物质的聚集状态例例2. 1atm下下，，某某浓浓度度的的蔗蔗糖糖水水溶溶液液在在 0.250oC时时结结冰冰，，此此溶溶液液在在25.0oC时时的的蒸蒸气气压压为为多多少少？？渗渗透透压压为为多多少少？？正正常常沸沸点点为为多多少少？？已已知知：：在在25.0oC时时水水的的饱饱和和蒸蒸气气压压为为3.17kPa，，水水的的Kb = 0.512 K·kg·mol-1，，Kf = 1.86 K·kg·mol-1，，MH2O = 18 g/mol。

解解：： Tf = 0.250 K溶液的蒸气压为溶液的蒸气压为物质的聚集状态或或溶液的蒸气压为溶液的蒸气压为P = 3.17   0.0076 = 3.162 (kPa)对于稀的水溶液，对于稀的水溶液，c = b = 0.134 (mol/L) =CRT=0.134 8.314 (273.15+25.0)=332 (kPa)或或 =CRT=0.134 0.08206 (273.15+25.0)=3.28 (atm)溶液的正常沸点为溶液的正常沸点为Tb’=273.15+100+0.0686=373.219(K)Ø 稀的水溶液，稀的水溶液，c = b （在数值上相等）（在数值上相等）物质的聚集状态4. 电解质（不具挥发性）稀溶液的依数性电解质（不具挥发性）稀溶液的依数性i：范特霍夫因子：范特霍夫因子假定是假定是NaCl稀溶液，则稀溶液，则x质质、、b质质、、c质质分别指分别指xNaCl、、 bNaCl、、CNaCl 物质的聚集状态i的求算的求算强电解质：强电解质：AB型：型：NaCl，，i接近接近2（极限值为（极限值为2））AB2或或A2B型，型， i接近接近3（极限值为（极限值为3））弱弱电解质：电解质：CH3COOH，，i > 1，但接近，但接近1非非电解质：电解质：i = 1物质的聚集状态人人体体血血液液的的渗渗透透压压为为780 kPa，，所所以以医医院院给给病病人人作作静静脉脉点滴用的各种输液浓度是不同的。

为什么？点滴用的各种输液浓度是不同的为什么？等渗液：输等渗液：输液的渗透压与血液的渗透压要大致相同液的渗透压与血液的渗透压要大致相同生理盐水：生理盐水：0.9%NaCl（（aq）） （（MNaCl = 58.5 g/mol））5%C6H12O6（（aq）　　（）　　（MC6H12O6 = 180 g/mol））解解：取：取1 L 0.9%NaCl（（aq））,     1 g/cm3 物质的聚集状态高渗液：输液的渗透压明显高于血液的渗透压高渗液：输液的渗透压明显高于血液的渗透压红血球逐渐干瘪红血球逐渐干瘪低渗液：输液的渗透压明显低于血液的渗透压低渗液：输液的渗透压明显低于血液的渗透压红血球逐渐肿胀，直到胀裂红血球逐渐肿胀，直到胀裂取取1 L 5%C6H12O6（（aq））,     1 g/cm3 物质的聚集状态5. 两种挥发性液体的理想溶液两种挥发性液体的理想溶液理理想想溶溶液液：：溶溶解解过过程程中中几几乎乎没没有有热热效效应应的的溶溶液液有有两两类类实实际际溶溶液液可可以以近近似似看看作作理理想想溶溶液液，，一一类类是是稀稀溶溶液液；；另另一一类类是是由由两两种种结结构构和和性性质质十十分分相相似似的的挥挥发发性性液液体体所所形成的溶液，如：甲醇和乙醇，苯和甲苯。

形成的溶液，如：甲醇和乙醇，苯和甲苯对对于于理理想想溶溶液液可可以以采采用用Raoult 定定律律Raoult 定定律律：：一一定定温温度度下下，，溶溶液液中中各各挥挥发发性性组组分分的的蒸蒸气气压压和和它它们们在在溶溶液液中中的的摩摩尔尔分分数数成成正正比比，，比比例例常常数数就就是是该该温温度度下下纯纯组组分的蒸气压分的蒸气压Po物质的聚集状态根据根据Dolton分压定律和分压定律和Raoult 定律推导：定律推导：两种结构和性质十分相似的挥发性液体两种结构和性质十分相似的挥发性液体A和和B所形成的溶液所形成的溶液 —理想溶液理想溶液PoA、、PoB分别为纯分别为纯A、纯、纯B的蒸气压；的蒸气压；xA、、xB分别为分别为溶液中溶液中A、、B的摩尔分数的摩尔分数物质的聚集状态0 1 xB P总总T一定一定正偏离正偏离负偏离负偏离理想溶液理想溶液物质的聚集状态一一定定T下下，，两两种种结结构构和和性性质质十十分分相相似似的的挥挥发发性性液液体体A和和B所形成的溶液，气液相达平衡时气相组成如何？所形成的溶液，气液相达平衡时气相组成如何？已知：已知：T时，纯时，纯A、纯、纯B的蒸气压的蒸气压分别为分别为PoA、、PoB；；溶液中溶液中A、、B的摩尔分数分别为的摩尔分数分别为xA(l)、、xB(l) 。

xB(g) = 1  xA(g)物质的聚集状态例例3. 已已知知：：85oC时时，， Po苯苯 = 877 mmHg，，Po甲甲苯苯 = 345 mmHg，，计计算算：： 85oC时时，， 苯苯的的摩摩尔尔分分数数为为0.780的的苯苯 甲苯体系气相中苯和甲苯的甲苯体系气相中苯和甲苯的摩尔分数？摩尔分数？解解：：x苯苯(l) = 0.780, x甲苯甲苯(l) = 1   0.780 = 0.220P苯苯(g) = Po苯苯 x苯苯(l) = 877 0.780 = 684.06 (mmHg)P甲苯甲苯(g) = Po甲苯甲苯 x甲苯甲苯(l) = 345 0.220 = 75.9 (mmHg)P总总 = P苯苯(g) + P甲苯甲苯(g) = 684.06 + 75.9 = 759.96 (mmHg)x苯苯(g) = P苯苯(g) / P总总 = 684.06/759.96 = 0.900x甲苯甲苯(g) = 1   0.900 = 0.100 在在理理想想双双液液系系达达气气液液相相平平衡衡时时，，气气相相组组成成和和液液相相组组成成不不同同，，蒸蒸气相中蒸气压大的那个组分的含量比在液相中高。

气相中蒸气压大的那个组分的含量比在液相中高 物质的聚集状态将将气气相相组组份份冷冷凝凝（（全全部部转转化化为为液液体体）），，然然后后再再加加热热到到85oC，计算：，计算： 此时此时气相中苯和甲苯的气相中苯和甲苯的摩尔分数？摩尔分数？解解：：x’苯苯(l) = 0.900, x’甲苯甲苯(l) = 1   0.900 = 0.100P’苯苯(g) = Po苯苯 x’苯苯(l) = 877 0.900 = 789.3 (mmHg)P’甲苯甲苯(g) = Po甲苯甲苯 x’甲苯甲苯(l) = 345 0.100 = 34.5 (mmHg)P’总总 = P’苯苯(g) + P’甲苯甲苯(g)= 789.3 + 34.5 = 823.8 (mmHg)x’苯苯(g) = P’苯苯(g) / P’总总 = 789.3/823.8 = 0.958x’甲苯甲苯(g) = 1   0.958 = 0.042 经经过过n次次蒸蒸发发和和冷冷凝凝，，可可以以将将苯苯和和甲甲苯苯分分开开，，这这就就是是分馏的原理分馏的原理。

物质的聚集状态分馏分馏填料填料物质的聚集状态共共沸沸混混合合物物，，如如：：HCl H2O溶溶液液（（HCl的的W质质 = 20.24%）），，则则不不能能通通过过分分馏馏的的办办法法将将两两者者分分开开，，因因为为对对共共沸沸混混合合物物来来讲讲，，气气相相的的组组成成和和液液相相的的组组成成是是完完全一样的全一样的溶溶液液的的沸沸点点：：溶溶液液的的蒸蒸气气压压和和外外压压相相等等时时溶溶液液的的温温度度外压为外压为1atm时时溶液的沸点称为溶液的正常沸点溶液的沸点称为溶液的正常沸点如如果果某某溶溶液液的的正正常常沸沸点点为为90oC，，表表明明90oC时时该该溶溶液液的的蒸蒸气气压压为为101.3kPa；；如如果果某某溶溶液液在在120oC，，2atm下下沸沸腾腾，，表明表明120oC时该溶液的蒸气压为时该溶液的蒸气压为2atm溶液的沸点与外压和溶液的浓度有关溶液的沸点与外压和溶液的浓度有关!物质的聚集状态作业：作业：P255：：4（水的摩尔质量为（水的摩尔质量为18.0 g/mol）） P260：：3（（查查P256的表的表10-5）） P261：：9 P266：：2（（C8H18的摩尔质量为的摩尔质量为114.2 g/mol C9H20的摩尔质量为的摩尔质量为128.3 g/mol））对应书上的内容：对应书上的内容：P255   260（公式推导和小体字部分不要）（公式推导和小体字部分不要）P261   262上上P267   272：自学：自学预习：预习：P135   148上上（（小体字部分不要；绝热过程计算不要小体字部分不要；绝热过程计算不要））物质的聚集状态。