第一章气体和稀溶液

1、2022-3-122022-3-121 1 1.2 1.2 溶液的饱和蒸气压降低溶液的饱和蒸气压降低 1.2.1 1.2.1 基本概念基本概念 1.2.2 1.2.2 溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法 1.2.3 1.2.3 饱和蒸气压饱和蒸气压 1.2.4 1.2.4 拉乌尔定律拉乌尔定律2022-3-122022-3-122 21.2.1 基本概念基本概念 电解质是指在水溶液中或熔融状态下能够电解质是指在水溶液中或熔融状态下能够导电的化合物，例如酸、碱和盐等。导电的化合物，例如酸、碱和盐等。 凡在上述情况下不能导电的化合物叫非电凡在上述情况下不能导电的化合物叫非电解质，例如蔗糖、酒精等

2、。解质，例如蔗糖、酒精等。 1. 电解质电解质2022-3-122022-3-123 3 溶液溶液：一种物质以分子、原子或离子状态分散于：一种物质以分子、原子或离子状态分散于另一种物质中所构成的另一种物质中所构成的均匀而又稳定均匀而又稳定的体系。的体系。 溶液由溶质和溶剂经过溶液由溶质和溶剂经过物理物理- -化学过程化学过程“混合混合”而成，是各部分的而成，是各部分的化学组成和物理性质皆相同化学组成和物理性质皆相同的一个的一个均相系统。均相系统。热效应：热效应： NaOH+H2O,放热放热 ; NH4NO3+H2O，吸热，吸热体积变化：乙醇体积变化：乙醇+水，水，V减小；苯减小；苯+醋酸，醋酸

3、，V增加增加2. 2. 溶液溶液2022-3-122022-3-124 41.2.2 溶液浓度的表示方法溶液浓度的表示方法* * 1. 1. 质量摩尔浓度质量摩尔浓度m mB Bm mB B= =溶溶质质B B的的物物质质的的量量( (m mo ol l) )溶溶剂剂的的质质量量（k kg g) )；例例9 9- -1 1* * 2. 2. 物质的量浓度物质的量浓度C CB BC CB B= =溶溶质质B B的的物物质质的的量量( (m mo ol l) )；例例9 9- -2 2n nB BV V= =溶溶液液体体积积d dm m3 32022-3-122022-3-125 53.3.质量分

4、数质量分数w w X Xi i= =1 1x xB B= =n nB Bn n总总w w = =溶溶 质质 的的 质质 量量溶溶 液液 的的 质质 量量4.4.摩尔分数摩尔分数5.5.体积分数体积分数体体积积分分数数= =组组分分B B的的分分体体积积总总体体积积V VB BV V总总例：例：9-39-32022-3-122022-3-126 6 不同浓度表示方法之间的关系不同浓度表示方法之间的关系 例：例：10.00cm10.00cm3 3NaClNaCl饱和溶液重饱和溶液重12.003g,12.003g,将其蒸干后得将其蒸干后得NaCl3.173g.NaCl3.173g.2644.0003

5、.12173.3m)(93.35100173.3003.12173.3)(溶液溶质质量分数溶解度mwbgssNaCIa2022-3-122022-3-127 79.01.00.1)(1.049.005424.005424.049.018173.3003.1205424.05.58173.3)(143.61000173.3003.125.58173.3)(42.51000/1058.53.173C)(13水总盐盐水盐盐的摩尔分数溶液的质量摩尔浓度溶液的物质的量浓度xfnnxmolnmolnekgmolmddmmolc2022-3-122022-3-128 8 例：浓硫酸的密度例：浓硫酸的密度1.

6、841.8410103 3gdmgdm-3-3, ,其质量其质量分数为分数为98%98%，求物质的量浓度。，求物质的量浓度。 思路：物质的量浓度等于思路：物质的量浓度等于1dm1dm3 3溶液中溶液中H H2 2SOSO4 4的的物质的量，等于溶质的质量物质的量，等于溶质的质量/ /溶质的摩尔质量。溶质的摩尔质量。所以：所以： c cB B = =1 11.841.8410103 398%98%V V/98/98/V V=18.4moldm=18.4moldm-3-32022-3-122022-3-129 9非电解质稀溶液的依数性非电解质稀溶液的依数性1. 蒸气压降低蒸气压降低 拉乌尔定律拉乌

7、尔定律2. 沸点升高沸点升高3. 凝固点降低凝固点降低4. 渗透压渗透压2022-3-122022-3-121010101325温度温度T/K Tb 水水-水溶液水溶液-冰体系的饱和蒸气压图冰体系的饱和蒸气压图273.15373.15Tbp压力压力p/Pa p Tf6612022-3-122022-3-1211112022-3-122022-3-121212 蒸气压蒸气压(vapor pressure): : 在在密闭系统中密闭系统中、一定温度下一定温度下，物质的蒸发与凝聚速率相等时，物质的蒸发与凝聚速率相等时蒸气所产生的压力，称为该物质的饱和蒸气蒸气所产生的压力，称为该物质的饱和蒸气压，简称

8、蒸气压。压，简称蒸气压。(1)(1)蒸气压蒸气压1.2.3 饱和蒸气压饱和蒸气压2022-3-122022-3-121313 2. 2.纯溶剂的饱和蒸气压纯溶剂的饱和蒸气压 在密闭容器中，单位时间内在密闭容器中，单位时间内 有有 N N0 0 个分子个分子蒸发蒸发到上方空间到上方空间 有有 N N 个分子个分子凝聚凝聚回到液相回到液相 2022-3-122022-3-121414 液体液体 气体气体 平衡后，平衡后， p pp p0 0 右移，汽化右移，汽化 平衡后，平衡后， p pp p0 0 左移，液化左移，液化2022-3-122022-3-121515 溶剂的部分表面被溶质占据，溶剂的

9、部分表面被溶质占据，单位时间，逸出液面的溶剂分子数单位时间，逸出液面的溶剂分子数减少，减少， N N0 N0 p0 N p 使系统在较低的蒸气浓度或压使系统在较低的蒸气浓度或压力下达到平衡力下达到平衡, ,即溶液的蒸气压必即溶液的蒸气压必低于纯溶剂的蒸气压。低于纯溶剂的蒸气压。3.溶液的饱和蒸气压溶液的饱和蒸气压 p p02022-3-122022-3-121616101325 温度温度T/K 蒸气压图蒸气压图 *.*273.15压力压力p/Pa373.15 p4. 溶液蒸气压下降溶液蒸气压下降2022-3-122022-3-121717 P 12 图图1.7 蒸气压下降蒸气压下降：纯溶剂相比

10、，难纯溶剂相比，难挥发物质的挥发物质的溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压。 P14 3. 解释实验现象解释实验现象2022-3-122022-3-121818 相同温度下，溶液的蒸气压低于纯溶剂相同温度下，溶液的蒸气压低于纯溶剂的蒸气压的性质，称溶液蒸气压下降。的蒸气压的性质，称溶液蒸气压下降。 p=p0 - p 式中式中 p -溶液的蒸气压下降值；溶液的蒸气压下降值； p0 - 纯溶剂的蒸气压；纯溶剂的蒸气压； p - 溶液的蒸气压。溶液的蒸气压。 5. 溶液的蒸气压下降表达式溶液的蒸气压下降表达式02022-3-122022-3-121919 1.2.4 拉乌尔

11、定律拉乌尔定律 1.定义 在一定温度下，稀溶液的饱和蒸气压等于纯溶在一定温度下，稀溶液的饱和蒸气压等于纯溶剂的饱和蒸气压与溶剂的摩尔分数之积。剂的饱和蒸气压与溶剂的摩尔分数之积。 拉乌尔拉乌尔(Rauolt F M,法国物理学家法国物理学家) p =p0 x剂剂 式中式中: p 溶液的饱和蒸气压溶液的饱和蒸气压, Pa x剂剂 溶溶剂剂的摩尔分数的摩尔分数 p0 纯溶剂的饱和蒸气压纯溶剂的饱和蒸气压, Pa 。 2022-3-122022-3-122020 2. 溶液饱和蒸气压降低溶液饱和蒸气压降低 拉乌尔拉乌尔(Rauolt F M,法国物理学家法国物理学家)定律的数学定律的数学表达式表达式

12、: p = p0 = x质质 p0 式中式中: p 溶液蒸气压降低，溶液蒸气压降低， Pa n质质 溶质的物质的量，溶质的物质的量， mol n剂剂 溶溶剂剂的物质的量，的物质的量， mol p0 纯溶剂的蒸气压，纯溶剂的蒸气压， Pa 。 n剂剂 + n质质 n质质2022-3-122022-3-122121 3. 拉乌尔定律适用于难挥发性的非电解质稀溶液拉乌尔定律适用于难挥发性的非电解质稀溶液KmmPxPPmmnnxnnnnnxABAABBABBABB51.55;51.5501.1810001000;00克水中若以水为溶剂，则在4. 4. p p= = k km m 拉乌尔定律的另一表达式

13、拉乌尔定律的另一表达式 m m为溶质为溶质B B的质量摩尔浓度（的质量摩尔浓度（mol/kg)mol/kg) k k为溶剂的为溶剂的蒸气压下降常数蒸气压下降常数, ,与与溶剂种类溶剂种类有关。有关。 BAxPP02022-3-122022-3-122222 1.3.1 基本概念基本概念 1.3.2 溶液沸点升高溶液沸点升高 1.3.3 凝固点降低凝固点降低 1.3 溶液沸点升高和凝固点降低2022-3-122022-3-1223231.3.1 基本概念基本概念 1. 蒸发蒸发 液体表面汽化液体表面汽化 2. 沸腾沸腾 液体表面和内部同时汽化液体表面和内部同时汽化 3. 沸点沸点 沸腾过程中的温

14、度不变沸腾过程中的温度不变 p外外=p饱和饱和2022-3-122022-3-122424 4.4.凝固点：液体凝固成固体的温度。凝固点：液体凝固成固体的温度。 p p固固 p p液液 若若P P固固 P P液液，固体熔解；，固体熔解； P P固固 P P液液，液体凝固。，液体凝固。熔解熔解凝固凝固2022-3-122022-3-122525 1. 沸点沸点(boiling point): 当液体的蒸气压等于外界压力时，液体当液体的蒸气压等于外界压力时，液体会沸腾。此时的温度称为液体的沸点。会沸腾。此时的温度称为液体的沸点。 2. 沸点升高沸点升高(boiling point elevatio

15、n): 溶液的沸点高于纯溶剂的沸点的性质，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点的性质，称为溶液沸点升高。称为溶液沸点升高。1.3.2 溶液沸点升高溶液沸点升高2022-3-122022-3-122626101325温度温度T/K Tbp 溶液的沸点升高图溶液的沸点升高图273.15373.15Tbp压力压力p/Pa p 6112022-3-122022-3-122727数学表达式：数学表达式： 式中式中: Tbp 溶液的沸点上升溶液的沸点上升, K kb溶剂的沸点上升系数溶剂的沸点上升系数, Kkgmol-1 m 溶质的质量摩尔浓度（即溶质的质量摩尔浓度（即 1kg 溶剂中所含溶质的物质的量溶剂中所含溶

16、质的物质的量), mol kg-1 溶液的实际沸点溶液的实际沸点 Tb = T0,b+ Tb， Tb=kbmTb=kbm溶剂溶剂 水水 kb=0.512 Kkgmol-12022-3-122022-3-122828 1.凝固点凝固点(freezing point): 物质的液相蒸气压等于固相蒸气压时物质的液相蒸气压等于固相蒸气压时的温度称为液体的凝固点。的温度称为液体的凝固点。 2.凝固点降低凝固点降低(freezing point depression ): 溶液凝固点低于纯溶剂凝固点的性溶液凝固点低于纯溶剂凝固点的性质，称为溶液凝固点降低质，称为溶液凝固点降低。 1.3.3 凝固点降低凝固

17、点降低2022-3-122022-3-122929101325温度温度T/K 水的凝固点水的凝固点273.15611 压力压力 P/Pa2022-3-122022-3-123030101325温度温度T/K 水溶液的凝固点下降图水溶液的凝固点下降图 Tf273.15Tf 610.5 压力压力 P/Pa2022-3-122022-3-123131 数学表达式：数学表达式： Tf = Kf m式中式中: Tf溶液的凝固点溶液的凝固点下降下降, K Kf溶剂凝固点下降系数溶剂凝固点下降系数, Kkgmol-1 m溶质的质量摩尔浓度溶质的质量摩尔浓度, mol kg-1溶液的实际凝固点溶液的实际凝固点

18、 Tf = To f - Tf Kf=1.86 Kkgmol-1 Tf=kf m2022-3-122022-3-123232 2. 渗透渗透(osmosis) 用用一半透膜将一半透膜将溶剂与溶液溶剂与溶液( (或或不同浓度不同浓度的溶液的溶液) )分置两侧，分置两侧，溶剂分子通过半透膜进入溶剂分子通过半透膜进入溶液溶液的现象称为渗透。的现象称为渗透。 1. 半透膜半透膜(semi-permeable membrane) 只允许溶剂分子通过，而不允许溶质分只允许溶剂分子通过，而不允许溶质分子通过子通过的薄膜。的薄膜。 1.4 1.4 渗透压渗透压2022-3-122022-3-1233333.

19、渗透压图释渗透压图释 溶液的依数性溶液的依数性 产生渗透压的根产生渗透压的根本原因本原因 相界面上相界面上可发生可发生转移的分子个数不同转移的分子个数不同H2O分子分子2022-3-122022-3-123434 4.渗透压渗透压(osmotic pressure ) 阻止溶剂分子通过半透膜进入溶液所施阻止溶剂分子通过半透膜进入溶液所施加于溶液上方的额外压力，称为渗透压。加于溶液上方的额外压力，称为渗透压。 式中式中 溶液的渗透压溶液的渗透压, kPa 溶液的浓度溶液的浓度, molm-3 8.314 Jmol-1K-1 热力学温度热力学温度,K cRT= c R T 2022-3-12202

20、2-3-123535 1.稀溶液定律稀溶液定律又称为又称为稀溶液的稀溶液的“依数性依数性” 难挥发、非电解质稀溶液的蒸气压下降、难挥发、非电解质稀溶液的蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降以及渗透压沸点上升、凝固点下降以及渗透压只与一定量只与一定量溶剂中所含溶质的量溶剂中所含溶质的量(或溶液的浓度或溶液的浓度)成正比，成正比，而与溶质的本性无关。而与溶质的本性无关。 1.5 1.5 依数性的应用依数性的应用2022-3-122022-3-123636 2.2.对电解质溶液或浓溶液对电解质溶液或浓溶液, ,只可做定性比只可做定性比较较, ,不能定量计算。不能定量计算。 对电解质溶液或浓溶液，溶液的蒸

21、气压对电解质溶液或浓溶液，溶液的蒸气压下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压等性下降、沸点上升、凝固点下降和渗透压等性质也取决于所含溶质粒子的数目，而与溶质质也取决于所含溶质粒子的数目，而与溶质本身性质无关。本身性质无关。 但不能用拉乌尔定律和范托夫公式进行但不能用拉乌尔定律和范托夫公式进行定量计算，可作定性比较。定量计算，可作定性比较。2022-3-122022-3-123737 3. 3.特点与规律特点与规律 依数性计算公式只适用于依数性计算公式只适用于难挥发的非电难挥发的非电解质稀溶液。解质稀溶液。 浓溶液和电解质溶液数值与公式偏差大浓溶液和电解质溶液数值与公式偏差大. . 沸点高低或渗透压

22、大小顺序为：沸点高低或渗透压大小顺序为： A A2 2B B或或ABAB2 2型强电解质型强电解质ABAB型强电解质溶型强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。液弱电解质溶液非电解质溶液。 凝固点高低顺序与上相反。凝固点高低顺序与上相反。2022-3-122022-3-123838 4 . 例题例题 将下列相同浓度将下列相同浓度(0.01molkg-1)的水溶液，按的水溶液，按着蒸气压、沸点、凝固点由低到高顺序排列之：着蒸气压、沸点、凝固点由低到高顺序排列之： (1) NaCl (2) CaCl2 (3) 葡萄糖葡萄糖 (4) HCN 沸点高低或渗透压大小顺序为：沸点高低或渗透压大小顺序为：A2

23、B或或AB2型型强电解质强电解质AB型强电解质溶液弱电解质溶液型强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。非电解质溶液。 蒸气压、凝固点高低顺序与上相反。蒸气压、凝固点高低顺序与上相反。2022-3-122022-3-123939 将下列相同浓度将下列相同浓度(0.01molkg-1)的水溶液，的水溶液，按着蒸气压、沸点、凝固点由低到高顺序排按着蒸气压、沸点、凝固点由低到高顺序排列之：列之： (1) NaCl (2) CaCl2 (3) 葡萄糖葡萄糖 (4) HCN 解：解：蒸气压由大到小的顺序为蒸气压由大到小的顺序为(3)(4)(1)(2).沸点由高到低的顺序为沸点由高到低的顺序为 (2)(1)

24、(4)(3).凝固点由低到高顺序为凝固点由低到高顺序为 (2)(1)(4)(3).2022-3-122022-3-124040 5. 5.依数性的应用依数性的应用 (1) (1) 测分子的摩尔质量（测分子的摩尔质量（P P1818例例1.41.4） 应用沸点升高、凝固点下降应用沸点升高、凝固点下降 其中其中m m为溶质的质量摩尔浓度（为溶质的质量摩尔浓度（molmol kgkg-1-1) ) 应用渗透压应用渗透压= cRT,= cRT, Tf = To f - Tf Tb = kb m2022-3-122022-3-124141 (3) (3)制作防冻剂和制冷剂制作防冻剂和制冷剂 冬天汽车水箱中加入甘油或乙二醇冬天汽车水箱中加入甘油或乙二醇; ; 实验室以冰实验室以冰- -盐混合物作制冷剂。盐混合物作制冷剂。 NaCl和冰的混合物和冰的混合物 - 220C CaCl2和冰的混合物和冰的混合物 - 550CCaCl2，冰和丙酮的混合物，冰和丙酮的混合物 - 700C2022-3-122022-3-124242 (3) (3) 配制等渗输液配制等渗