混合物和溶液的常用组成标度

1、第一节 混合物和溶液的常用组成标度 第二节 非电解质稀溶液的依数性质 第一章 溶 液第一节第一节 混合物和溶液的常用组成标度混合物和溶液的常用组成标度一一、B 的质量分数二、B 的体积分数三、B 的质量浓度四、B 的物质的量浓度五、B 的摩尔分数六、溶质 B 的质量摩尔浓度一、B 的质量分数 B 的质量分数定义为： 例题 在国家标准中，混合物是指含有一种以上物质的气体相、液体相或固体相；溶液是指含一种以上物质的液体相或固体相。BBmwmdef例 1-1 5.0 g 阿司匹林(乙酰水杨酸）试样中含 4.5 g阿司匹林（C9H8O4)，计算此试样中阿司匹林的质量分数。解：试样中阿司匹林的质量分数为

2、：984984(C H O )4.5 g(C H O )=0.905.0 gmwm试样 二、B 的体积分数 B 的体积分数定义为：*BB*AAVV 例题def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: : 乙醇的体积分数为： 2525*252(C H OH)(C H OH)(C H OH)(H O)VVV70 mL0.7070%70 mL30 mL三、B 的质量浓度BBmV def B 的 SI 单位为 ，常用单位为 等。 例题3kg m1g L1mg L，B 的质量浓度定义为：例 1-3 将

3、 25 g 葡萄糖（C6H12O6）晶体溶于水，配制成 500 mL 葡萄糖溶液，计算此葡萄糖溶液的质量浓度。解：葡萄糖溶液的质量浓度为：612661261(C H O )(C H O )25g50 g L0.50 LmV四、B 的物质的量浓度 B 的物质的量浓度定义为：BBBB nm /Mc=VV例题def例 1-4 100 mL 葡萄糖（C6H12O6）注射液中含 5.0 g 葡萄糖，计算此葡萄糖注射液的浓度。解：此葡萄糖注射液的浓度为： 6126612611(C H O )(C H O )5.0 g/180 g mol0.28 mol L0.10 LncV 世界卫生组织建议：医学上表示体

4、液组成时，凡是体液中相对分子质量已知的物质，均应使用物质的量浓度；对于相对分子质量未知的物质，可以暂时使用质量浓度。 B 的质量浓度与 B 的物质的量浓度之间的关系为： B = cBMB 例题例 1-5 生理盐水注射液中 NaCl 的质量浓度为 9.0 gL1 ，计算生理盐水注射液的物质的量浓度。解：生理盐水注射液的物质的量浓度为：111(NaCl)(NaCl)(NaCl)9.0 g L0.15 mol L58.5g molcM五、B 的摩尔分数 B 的摩尔分数定义为： 由 A，B 两种物质组成的混合物： 则 对于由多种物质组成的混合物： 1Bx=AAABnx =n +nBBABnx =n +

5、n例题BBnxndef1ABxx例 1-6 将 112 g 乳酸钠（NaC3H5O3）溶于 1.00 L纯水中配制成溶液，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 gL ； NaC3H5O3的摩尔质量为 112 gmol ； H2O 的摩尔质量为 18gmol 。溶液中乳酸钠的摩尔分数为：3533533532(NaC H O )(NaC H O )(NaC H O )(H O)nxnn1111112g/112g mol112g/112g mol(1.00L 1000g L /18g mol )0.018111六、溶质 B 的质量摩尔浓度 溶质 B 的质量摩尔浓度定义为：

6、BBAnbm例题def例 1-7 将 0.27 g KCl 晶体 溶于 100 g 水中，计算溶液中 KCl 的质量摩尔浓度。解： KCl 的质量摩尔浓度为： 211(KCl)(KCl)(H O)0.27g/74.5g mol0.036 mol kg0.10 kgnbm第二节非电解质稀溶液的依数性质一、液体的蒸气压二、难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降三、难挥发非电解质稀溶液的沸点升高四、非电解质稀溶液的凝固点降低五、非电解质稀溶液的渗透压力 一、液体的蒸气压 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，饱和蒸气所产生的压力称为该温度下液体的饱和蒸气压，简称蒸气

7、压。 液体的蒸气压与液体的性质和温度有关。在相同温度下，不同的液体，其蒸气压不同。温度升高时，液体的蒸气压增大。液体的蒸气压等于外压时的温度称为液体的沸点。液体的沸点与外压有关，外压越大，沸点就越高。液体在101.325 kPa 下的沸点称为正常沸点。固体物质也具有一定的蒸气压。但一般情况下，固体的蒸气压较小。 二、难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降 当水中溶解难挥发非电解质后，溶液的表面被一部分难挥发非电解质的分子占据，在一定温度下达到平衡时，溶液液面上方溶剂蒸气分子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，这种现象称为稀溶液的蒸气压下降。1887 年，法国化学家拉乌尔得

8、出如下经验公式：*AA pp x 若溶液由溶剂 A 和难挥发非电解质 B 组成： 在稀溶液中： 由以上两式，得：BBBBBAABAAAnnnx = b Mn +nnm /M AABB*p = p M b = kbABAAB(1)*p = px= pp xAAB*p = pp = p x 三、难挥发非电解质稀溶液的沸点升高 在相同温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压总比纯溶剂的低。当温度升高到纯溶剂的沸点时，纯溶剂的蒸气压等于外界压力而沸腾；但溶液的蒸气压则低于外界压力。要使溶液的蒸气压等于外界压力，必须升高温度。这样必然导致溶液的沸点高于纯溶剂的沸点，这种现象称为稀溶液的沸点升高。 难挥发非电

9、解质稀溶液沸点升高和凝固点降低示意图 难挥发非电解质稀溶液的沸点升高与溶质B 的质量摩尔浓度成正比：bb BT = k b 几种溶剂的沸点和沸点升高系数溶 剂kb/(Kkgmol1)水373.150.512乙酸391.053.07苯353.252.53四氯化碳349.874.95氯仿334.353.85乙醚307.852.02乙醇315.551.22*b/T K 测定出溶液的沸点升高，可计算出 B 的摩 尔质量： bBBBBAAbbBBAbTnm /Mb =mmkk mM =mT四、非电解质稀溶液的凝固点降低 溶液的凝固点是指固态纯溶质与溶液中的溶剂平衡共存时的温度。 水中溶解难挥发非电解质后

10、，溶液的蒸气压下降，也使溶液的凝固点降低。 几种溶剂的凝固点和凝固点降低系数溶 剂kf/(Kkgmol1)水273.151.86乙酸289.853.90苯278.655.12四氯化碳305.1532乙醚156.951.8萘353.56.9*f/T K 难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低与溶质 B 的质量摩尔浓度成正比。 测量出难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低，可计算出 B 的摩尔质量。 ffBT = k bfBBfA=k mMT m例题例 1-8 从人尿中提取出一种中性含氮化合物，将 90 mg 纯品溶解在 12 g 蒸馏水中，所得溶液的凝固点比纯水降低了 0.233 K， 试计算此化合物的相对

11、分子质量。解：此中性含氮化合物的摩尔质量为：1fBBfA1.86 K kg mol0.090 g0.233 K 12 gk mMT m110.060 kg mol60 g mol1Br1160 g mol60g molg molMM此中性含氮化合物的相对分子质量为：五、非电解质稀溶液的渗透压力 （一）渗透现象和渗透压力 许多天然或人造的薄膜对于物质的透过有选 择性，只允许某种物质或某些物质透过，而不允许另外一些物质透过。这类薄膜称为半透膜。水分子通过半透膜从纯水进入溶液或从稀溶 液进入较浓溶液的现象称为渗透。 渗透现象产生的原因，是由于半透膜两侧相同体积的液体内的水分子不相等。相同体积的纯水内

12、的水分子比溶液的多，因此在相同时间内由纯水通过半透膜进入溶液的水分子数目要比由溶液进入纯水的多，其结果是水分子从纯水进入溶液。 产生渗透现象的条件是： （1）必须有半透膜存在; （2）半透膜两侧相同体积的液体中水分子不相等。 用半透膜将水溶液与纯水隔开时，为了阻止渗透的发生，必须在溶液的液面上施加一额外压力。这种恰好能阻止渗透进行而施加于溶液液面上的额外压力称为溶液的渗透压力。 把两种不同浓度的非电解质稀溶液用半透膜隔开时，为了阻止渗透发生，也需要在浓度较大的稀溶液的液面上施加一额外压力。此时在浓度较大的稀溶液液面上所施加的额外压力，是这两种稀溶液的渗透压力的差值。渗透现象和渗透压力示意图（二

13、）渗透压力与稀溶液的浓度、温度的关系 1877 年，弗菲尔发现如下两个规律： （1）在热力学温度一定时，非电解质稀溶液的渗透压力与溶液的浓度成正比； （2）在浓度一定时，非电解质稀溶液的渗透压力与热力学温度成正比。 1886 年，范托夫归纳出非电解质稀溶液的渗透压力与浓度、温度之间的关系： 通过测定非电解质稀溶液的渗透压力，可以计算溶质的摩尔质量。 BBm RTM=VB= cRT （三）B 的渗透浓度B 的渗透浓度定义为： 例题os B,osncVdef 渗透浓度是指溶液中能产生渗透效应的溶 质的微粒（分子或离子）的浓度总和。 对于强电解质溶液，渗透浓度等于溶液中 溶质离子的总浓度；对于弱电解

14、质溶液，渗透 浓度等于溶液中未解离的弱电解质的浓度与弱 电解质解离出的离子浓度之和；而对于非电解 质溶液，渗透浓度等于其物质的量浓度。 例 1-9 生理盐水的质量浓度为 gL-1，计算生理盐水的渗透浓度。解：NaCl 是强电解质，它在溶液中全部解离： 生理盐水的渗透浓度为:+NaClNa + Cl+os(NaCl)(Na )(Cl )2 (NaCl)2 (NaCl)(NaCl)ccccM1112 9 g L0.308 mol L58.5 g mol1308 mmol L9 对于电解质稀溶液，渗透压力的计算公式可以改写为： cRTB,os= （四）渗透压力在医学上的意义 1等渗溶液、低渗溶液和高

15、渗溶液 医学上的等渗溶液、低渗溶液和高渗溶液是以血浆的渗透压力或渗透浓度为标准来衡量的，正常人血浆的渗透浓度为 280320 mmolL-1。医学上规定渗透浓度在 280320 mmolL-1范围内的溶液为等渗溶液；渗透浓度小于 280 mmolL-1的溶液为低渗溶液；渗透浓度大于 320 mmolL-1的溶液为高渗溶液。 将红细胞置于渗透浓度为 280320 mmolL-1 的等渗 NaCl 溶液中，在显微镜下观察，红细胞的形态没有发生变化。 将红细胞置于渗透浓度低于 280 mmolL-1 的低渗 NaCl 溶液中，在显微镜下观察，可见红细胞逐渐胀大，最后破裂，释出血红蛋白使溶液呈浅红色，

16、这种现象医学上称为溶血。(a) 在生理盐水中在生理盐水中 (b) 在低渗在低渗 NaCl 溶液中溶液中 (c) 在高渗在高渗 NaCl 溶液中溶液中红细胞在不同浓度红细胞在不同浓度 NaC l溶液中的形态示意图溶液中的形态示意图将红细胞置于渗透浓度高于 320 mmolL-1 的高渗 NaCl 溶液中，在显微镜下观察，可见红细胞逐渐皱缩，这种现象医学上称为质壁分离。例题例 1-10 用实验方法测得某肾上腺皮质机能不全病人的血浆的冰点为 ，问此病人的血浆为等渗溶液、低渗溶液或高渗溶液？计算此血浆在 37 时的渗透压力。解：此病人血浆中溶质的渗透质量摩尔浓度为：此病人血浆的渗透浓度为： 111os

17、os10.26 mol L1mol L0.26 mol L1mol kgb ccb0.48 C1fos1f0.48 K0.26 mol kg1.86 K kg molTbk33110.26 10 mol m8.314 J molK310 K56.510 Pa 此病人血浆的渗透浓度低于正常血浆的渗透浓度范围，为低渗溶液。 此病人血浆 37 在时的渗透压力为：osc RT 2晶体渗透压力和胶体渗透压力 由小分子和小离子所产生的渗透压力称为晶体渗透压力。 由大分子和大离子所产生的渗透压力称为胶体渗透压力。 血浆的渗透压力主要是晶体渗透压力，而胶体渗透压力很小。在 时，血浆的渗透压力为 770 kPa

18、，其中胶体渗透压力仅约为 4 kPa。 37 间隔着细胞内液与外液的细胞膜只允许水分子透过，而其他分子和离子不能透过。水分子的渗透方向主要取决于晶体渗透压力。当人体缺水时，细胞外液中盐的浓度就会相对升高，使细胞外液的晶体渗透压力大于细胞内液的渗透压力，细胞内液的水分子就会进入细胞外液，造成细胞内失水。如果大量饮水或输入过多的葡萄糖溶液，又会造成细胞外液的晶体渗透压力减小，细胞外液的水分子进入细胞内液，使细胞肿胀，严重时可引起水中毒。因此，晶体渗透压力对维持细胞内、外盐水的相对平衡起着重要作用。临床上常使用小分子晶体物质的溶液来纠正某些疾病所引起的水盐失调。 间隔着血液与组织间液的毛细血管壁，允许水分子和各种盐类的离子透过，只有蛋白质的分