大学化学A溶液崔爱莉学习教案

1、会计学1大学化学大学化学A溶液溶液(rngy)崔爱莉崔爱莉第一页，共35页。 2.1.2 溶液溶液(rngy)浓度的表示法浓度的表示法 1. 摩尔摩尔(m r)分数（分数（x）：）： 总nnnnnxABAAA总nnnnnxBBABB对于由对于由A,B两种组分组成的体系两种组分组成的体系对于由对于由i种组分组成种组分组成(z chn)的体系的体系, 则则1iix2. 质量摩尔浓度质量摩尔浓度(b) ：每千克溶剂中所含溶质的物质的量。每千克溶剂中所含溶质的物质的量。）溶剂的质量溶质摩尔数）kg(mnb 质量摩尔浓度常用于溶液沸点和凝固点变化的计算。质量摩尔浓度常用于溶液沸点和凝固点变化的计算。 2

2、第1页/共35页第二页，共35页。 3. 物质的量浓度物质的量浓度c (mol/L)： 一升溶液一升溶液(rngy)中含溶质的物质的量。中含溶质的物质的量。 4. 用分压用分压p表示表示(biosh)的浓度：的浓度：思考思考(sko)：对于稀的水溶液，：对于稀的水溶液，c b; 对于稀的非水溶液对于稀的非水溶液c b?cRTRTVnp 5. 极稀溶液的浓度单位极稀溶液的浓度单位: ppm 百万分之一百万分之一 1/106ppb 十亿分之一十亿分之一 1/109ppt 万亿分之一万亿分之一 1/1012 3第2页/共35页第三页，共35页。 2.2 2.2溶解度溶解度定义定义(dngy)(dng

3、y)：在一定温度和压力下：在一定温度和压力下,100g,100g溶剂中能溶解溶质的最溶剂中能溶解溶质的最大克数。大克数。 溶解度和溶剂的结构有关系。溶解度和溶剂的结构有关系。水的结构水的结构(jigu)(jigu)键角：键角：104.5o104.5o键长：键长：96pm0.1nm96pm0.1nm电子构型：四面体电子构型：四面体分子构型：分子构型：V V型型水的键角为什么是水的键角为什么是104.5o 104.5o ？4第3页/共35页第四页，共35页。177pm96pm5第4页/共35页第五页，共35页。6第5页/共35页第六页，共35页。 2.2.1 2.2.1 气体、液体和固体气体、液体

4、和固体(gt)(gt)在液体中的溶解在液体中的溶解 1. 1. 气体在液体中的溶解气体在液体中的溶解 Henrys Law Henrys Law ：在一定压力下，气体在液体：在一定压力下，气体在液体(yt)(yt)中的溶解度与液体中的溶解度与液体(yt)(yt)上方气相中该气体的分压成正比。上方气相中该气体的分压成正比。气体气体kpS例如：鱼类能在水中生存，例如：鱼类能在水中生存，说明说明(shumng)O2(shumng)O2在水中有一定的溶解度在水中有一定的溶解度。7第6页/共35页第七页，共35页。2.2.2 2.2.2 相似相似(xin s)(xin s)相溶原理相溶原理 例如：水分子

5、中含有氢键，属于例如：水分子中含有氢键，属于(shy)(shy)极性分子，因而易与极性溶质互溶。极性分子，因而易与极性溶质互溶。大量实验事实归纳出：大量实验事实归纳出：分子结构分子结构(fn z ji u)(fn z ji u)越相似，分子极性越接近，则彼此越相似，分子极性越接近，则彼此越容易相溶。越容易相溶。2.2.固体和液体在液体中的溶解：固体和液体在液体中的溶解：温度升高固体的溶解度增加，而液体的溶解度受温度影响温度升高固体的溶解度增加，而液体的溶解度受温度影响较小；压力变化对固体和液体的溶解度没有明显影响。较小；压力变化对固体和液体的溶解度没有明显影响。 冰冰 苯苯8第7页/共35页第

6、八页，共35页。对于结构相似的一类气体来说，一般对于结构相似的一类气体来说，一般(ybn)沸点越高，分子间力越大，越接沸点越高，分子间力越大，越接近液体，在液体中溶解度越大。近液体，在液体中溶解度越大。 对于结构相似的一类固体来说，一般熔点对于结构相似的一类固体来说，一般熔点(rngdin)越低，分子间力越越低，分子间力越小，越接近液体，在液体中溶解度越大。小，越接近液体，在液体中溶解度越大。 讨论讨论(toln)：H2和和O2哪个在水中的溶解度哪个在水中的溶解度大？大？溶溶解解度度减减小小极极性性减减小小溶溶解解度度增增加加9第8页/共35页第九页，共35页。定义：氢原子与吸引电子能力较大定

7、义：氢原子与吸引电子能力较大(jio d)的原子形成共价型分子，由的原子形成共价型分子，由于原子间共用电子对强烈偏移，氢原子几乎呈质子状态，这个氢原子还于原子间共用电子对强烈偏移，氢原子几乎呈质子状态，这个氢原子还可以和另一个吸引电子能力大且含有孤对电子的原子产生静电引力，这可以和另一个吸引电子能力大且含有孤对电子的原子产生静电引力，这种吸引作用称为氢键。种吸引作用称为氢键。9.7.3 氢键氢键(qn jin)(第九章内容第九章内容)10第9页/共35页第十页，共35页。一个一个(y )水分子最多可与几个水分子形成氢键？液态的水分子最多可与几个水分子形成氢键？液态的HF、NH3如如何？何？ 键

8、长键长/pm 键能键能/kJmol1FH-F 255 28.0 OH-O 276 18.8NH-N 358 5.411第10页/共35页第十一页，共35页。12第11页/共35页第十二页，共35页。13第12页/共35页第十三页，共35页。2.32.3非电解质非电解质(fi din ji zh)(fi din ji zh)稀溶稀溶液的依数性液的依数性 1414 在一定温度和压力下，某一难挥发、非电解质的稀溶液相对纯溶在一定温度和压力下，某一难挥发、非电解质的稀溶液相对纯溶剂，会产生稀溶液的蒸气压降低、凝固点降低、沸点升高、渗透压等剂，会产生稀溶液的蒸气压降低、凝固点降低、沸点升高、渗透压等现象

9、现象(xinxing)(xinxing)。它们数值的大小，只与溶液中所含溶质粒子的浓。它们数值的大小，只与溶液中所含溶质粒子的浓度有关，而与溶质本身的性质无关，所以称它们为稀溶液的依数性。度有关，而与溶质本身的性质无关，所以称它们为稀溶液的依数性。为什么要学习为什么要学习(xux)稀溶液的依数性？稀溶液的依数性？u人体内包含大量的、形形色色的溶液体系。正常的生理功能依赖于内环境（主要是人体内包含大量的、形形色色的溶液体系。正常的生理功能依赖于内环境（主要是液体环境）的稳定。液体环境）的稳定。u稀溶液的依数性，对细胞内外物质交换与运输、临床输液、水及电解质稀溶液的依数性，对细胞内外物质交换与运输

10、、临床输液、水及电解质代谢等问题，具有一定的理论指导意义。代谢等问题，具有一定的理论指导意义。第13页/共35页第十四页，共35页。15液相液相 气相气相1. 蒸发蒸发(zhngf) (evaporation)： 溶液液面上动能较高的分子克服液体分子间的引力自水面溶液液面上动能较高的分子克服液体分子间的引力自水面(shu (shu min)min)逸出，扩散到水面逸出，扩散到水面(shu min)(shu min)上部的空间形成气相分子，上部的空间形成气相分子，这一过程称为蒸发。这一过程称为蒸发。 在一定在一定(ydng)温度下，在密闭容器中，当液相蒸发的速率与气温度下，在密闭容器中，当液相蒸

11、发的速率与气相凝结的速率相等时，液相和气相达到平衡，此时蒸气所具有的相凝结的速率相等时，液相和气相达到平衡，此时蒸气所具有的压力称为该温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。压力称为该温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压。 2. 饱和蒸气压饱和蒸气压 p (vapor pressure) ： H2O (l)H2O (g)1. 蒸发蒸发 (evaporation)： 第14页/共35页第十五页，共35页。16 1. 1. 蒸气压与液体的本性有关，在一定温度下纯净物蒸气压与液体的本性有关，在一定温度下纯净物质质(wzh)(wzh)具有一定的蒸气压，不同的物质具有一定的蒸气压，不同的物质(wzh)(wzh)有不同

12、的蒸气压。有不同的蒸气压。4. 4. 蒸气压与温度有关。温度升高蒸气压与温度有关。温度升高(shn o)(shn o)，蒸气，蒸气压增大。压增大。2. 2. 固体固体(gt)(gt)也具有一定的蒸气压也具有一定的蒸气压 。固体。固体(gt)(gt)直接蒸直接蒸发为气体的过程称为升华。冰、碘、樟脑等属于易挥发物质发为气体的过程称为升华。冰、碘、樟脑等属于易挥发物质，具有较显著的蒸气压。，具有较显著的蒸气压。3.3. 蒸气压大的称为易挥发性物质，蒸气压小的称为蒸气压大的称为易挥发性物质，蒸气压小的称为难挥发性物质。难挥发性物质。注意：注意：第15页/共35页第十六页，共35页。17不同不同(b t

13、n)温度下水的蒸气压温度下水的蒸气压T/K p/kPa T/K p/kPa 2732782832933033133230.610 60.871 91.227 92.338 54.242 37.375 412.333633334335336337342319.918 335.157 447.342 670.100 1101.324 7476.026 2第16页/共35页第十七页，共35页。18不同不同(b tn)温度下冰的蒸气压温度下冰的蒸气压T/K p/kPa T/K p/kPa 2482532582630.063 50.103 50.165 30.260 02682722730.401 30

14、.562 60.610 6第17页/共35页第十八页，共35页。2.3.1 2.3.1 稀溶液稀溶液(rngy)(rngy)的蒸气的蒸气压下降压下降结论结论(jiln)(jiln)：溶液的蒸气：溶液的蒸气压下降。压下降。实验：如果实验：如果(rgu)(rgu)将蔗糖溶解在水将蔗糖溶解在水中形成溶液，其蒸气压有何变化？中形成溶液，其蒸气压有何变化？1919第18页/共35页第十九页，共35页。为什么稀溶液蒸气为什么稀溶液蒸气(zhn q)(zhn q)压会下降压会下降? ? 难挥发物质溶解在溶剂中形成难挥发物质溶解在溶剂中形成(xngchng)(xngchng)溶液溶液降低溶液表面上溶剂降低溶液

15、表面上溶剂(rngj)(rngj)的分子的分子数数减少了逸出液面的溶剂分子数减少了逸出液面的溶剂分子数溶液蒸气压降低溶液蒸气压降低20第19页/共35页第二十页，共35页。 p = p溶剂溶剂(rngj) x 溶溶质质 p: 溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降p ：纯溶剂：纯溶剂(rngj)的蒸气压的蒸气压x溶质：溶质的摩尔分数溶质：溶质的摩尔分数（1）拉乌尔定律）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中溶质与溶液中溶质(rngzh)的摩尔分数成正比。的摩尔分数成正比。（3）拉乌尔定律适用范围：）拉乌尔定律适用范围： a.

16、溶质难挥发溶质难挥发 b. 非电解质非电解质 c. 稀溶液稀溶液 （2）拉乌尔定律的另一种表达方式：）拉乌尔定律的另一种表达方式：溶剂溶质溶剂溶质xxxx11溶剂溶剂溶液溶剂溶剂溶液溶剂所以而xppxpppp)1 (21第20页/共35页第二十一页，共35页。 1. 一定温度下，难挥发性的非电解质稀溶液的一定温度下，难挥发性的非电解质稀溶液的蒸气压下降值和溶质的摩尔分数成正比，而与溶蒸气压下降值和溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性质的本性(bnxng)无关。无关。 p = p0 xB 2. 在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液在一定温度下，难挥发性非电解质稀溶液(rngy)的蒸气压下降与溶质

17、的质量摩尔浓度的蒸气压下降与溶质的质量摩尔浓度(bB)成正成正比，而与溶质的本性无关比，而与溶质的本性无关 。 p = K bB因此因此(ync)拉乌尔定律可以表述为拉乌尔定律可以表述为:第21页/共35页第二十二页，共35页。思考题：思考题：若把一杯水和一杯浓硫酸放在一密闭若把一杯水和一杯浓硫酸放在一密闭(mb)容器里，将会发生什么变化？容器里，将会发生什么变化？H2OH2SO4(浓浓)用途用途(yngt)：样品除水：样品除水干燥干燥23第22页/共35页第二十三页，共35页。24 液体的沸点液体的沸点(boiling point)是液体的蒸气是液体的蒸气(zhn q)压等于外界压强时的温度

18、。压等于外界压强时的温度。 液体的正常液体的正常(zhngchng)沸点沸点(normal boiling point)是指外压为是指外压为101.3 kPa时的沸点。时的沸点。 注意：液体的沸点必须指明外压。没有专门注明压注意：液体的沸点必须指明外压。没有专门注明压力力(yl)条件的沸点通常都是指正常沸点。条件的沸点通常都是指正常沸点。2.3.2 2.3.2 稀溶液的沸点升高稀溶液的沸点升高第23页/共35页第二十四页，共35页。 思考：敞开体系中，水在思考：敞开体系中，水在1atm下下100时时会出现沸腾会出现沸腾(fitng)；水在密闭体系中，；水在密闭体系中，100时会出现沸腾时会出现

19、沸腾(fitng)吗？吗？蒸发与沸腾蒸发与沸腾(fitng)(fitng)的区别：的区别：蒸发蒸发: :分子汽化在液体表面发生分子汽化在液体表面发生沸腾沸腾(fitng):(fitng):分子汽化在整个液体中发生分子汽化在整个液体中发生25第24页/共35页第二十五页，共35页。 拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的沸点拉乌尔定律：在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的沸点升高值与溶解在溶剂中的溶质的质量摩尔升高值与溶解在溶剂中的溶质的质量摩尔(m r)浓度成正浓度成正比。比。bKTbbTb：稀溶液沸点升高值，量纲为：稀溶液沸点升高值，量纲为 Kb：溶剂的沸点升高常数，量纲为：溶剂的

20、沸点升高常数，量纲为 kg mol-1 b：溶质：溶质(rngzh)的质量摩尔浓度，量纲为的质量摩尔浓度，量纲为molkg-1注意：注意：纯溶剂的沸点恒定，溶液的沸点不恒定。纯溶剂的沸点恒定，溶液的沸点不恒定。溶液的沸点是指溶液刚开始沸腾时的温度。溶液的沸点是指溶液刚开始沸腾时的温度。溶剂的沸点升高常数溶剂的沸点升高常数Kb只与溶剂的本性有关，其值可通过实只与溶剂的本性有关，其值可通过实验验(shyn)确定。确定。 第25页/共35页第二十六页，共35页。凝固点凝固点(freezing point)：一定外压下，液态纯物质与固态纯物质平衡共：一定外压下，液态纯物质与固态纯物质平衡共存存(gng

21、cn)时的温度（固态纯物质的蒸气压和液态纯物质的蒸气压相时的温度（固态纯物质的蒸气压和液态纯物质的蒸气压相等时的温度）。等时的温度）。溶液的凝固点：一定外压下溶液的凝固点：一定外压下,液态溶液与固态纯溶剂平衡共存的温液态溶液与固态纯溶剂平衡共存的温度度(wnd)（或溶液蒸气压与固态纯溶剂蒸气压相等）。（或溶液蒸气压与固态纯溶剂蒸气压相等）。 2.3.3 稀溶液稀溶液(rngy)的凝固点降低（同学们想一想如何解释？）的凝固点降低（同学们想一想如何解释？）27第26页/共35页第二十七页，共35页。28第27页/共35页第二十八页，共35页。拉乌尔定律：难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低值与溶解在拉

22、乌尔定律：难挥发非电解质稀溶液的凝固点降低值与溶解在溶剂溶剂(rngj)(rngj)中的溶质的质量摩尔浓度成正比。中的溶质的质量摩尔浓度成正比。bKTffTf ：稀溶液凝固点降低值，量纲：稀溶液凝固点降低值，量纲(lin n) Kf ：溶剂的凝固点降低常数：溶剂的凝固点降低常数 ，量纲，量纲(lin n) kg mol-1 b ：溶质的质量摩尔浓度，量纲：溶质的质量摩尔浓度，量纲(lin n)molkg-1凝固点降低凝固点降低(jingd)(jingd)性质的应用：除冰性质的应用：除冰2929第28页/共35页第二十九页，共35页。 2.3.4 2.3.4溶液溶液(rngy)(rngy)的渗透

23、压与反渗透技术的渗透压与反渗透技术渗渗 透：透： 溶剂通过半透膜扩散到溶液中的现象溶剂通过半透膜扩散到溶液中的现象半透膜：只允许溶剂透过的薄膜半透膜：只允许溶剂透过的薄膜( (动物多种器官均有半透膜结构）动物多种器官均有半透膜结构）渗透渗透(shntu)(shntu)压：溶液渗透压：溶液渗透(shntu)(shntu)作用达到平衡时溶液的静压力作用达到平衡时溶液的静压力30第29页/共35页第三十页，共35页。：渗透压：渗透压 c：溶质的物质的量浓度：溶质的物质的量浓度(nngd) T：温度：温度 V：稀溶液的体积：稀溶液的体积 Vant Hoff 渗透压计算公式：渗透压计算公式：cRTVnR

24、T注意：注意：渗透压渗透压在形式上与理想气体方程中的分压在形式上与理想气体方程中的分压p相似，但其相似，但其产生的原因却截然不同，渗透压产生的原因却截然不同，渗透压只有只有(zhyu)在半透膜在半透膜两侧分别存在有溶剂和稀溶液时才会产生，而处于一定容两侧分别存在有溶剂和稀溶液时才会产生，而处于一定容积中的理想气体都会有一定的分压积中的理想气体都会有一定的分压p。31第30页/共35页第三十一页，共35页。 海水淡化海水淡化(dn hu)(dn hu)装置与淡化装置与淡化(dn hu)(dn hu)厂厂青岛（青岛（1000010000吨吨/ /日）海水淡化厂日）海水淡化厂半透膜半透膜32第31页/共35页第三十二页，共35页。 对于强电解质溶液：对于强电解质溶液： Tf = iKf b (i校正校正(jiozhng)因子因子)例：不同例：不同(b tn)浓度的浓度的NaCl溶液溶液浓度浓度/mol kg-1 Tfi0.10.3481.870.050.1761.890.0050.0181.9433学习稀溶液的依数性注意的条件学习稀溶液的依数性注意的条件稀溶液依数性只适用于难挥发、非电解质稀溶液依数性只适用于难挥发、非电解质(fi din ji zh)、稀、稀溶液（溶液（0.2