无机化学水溶液市公开课获奖课件

1、第三篇 水溶液化学原理第8章 水溶液 Chapter 8 Water Solution 第1页第1页1. 进一步掌握溶液浓度表示办法。2.理解稀溶液通性。3. 初步理解强电解质理论。本章教学要求第2页第2页8-1 溶液浓度和溶解度8-2 非电解质稀溶液依数性8-3 电解质溶液本章教学内容第3页第3页8-1 溶液浓度和溶解度8-1-1 溶液浓度8-1-2 溶解度8-1-3 相同相溶原理第4页第4页8-1-1 溶液浓度1. 溶液浓度表示办法 广义浓度定义是： 溶液中溶质相对于溶液或溶剂相对量。近年来多采用是： 一定体积溶液中溶质“物质量”。第5页第5页类型 符 号 单 位物质量浓度 c mol/L

2、 质量摩尔浓度 m (b) mol/kg质量分数 w 无单位摩尔分数 x(B) 无单位 2. 溶液浓度几种表示办法 第6页第6页8-1-2 溶解度1. 溶解度 一定温度和压力下溶质在一定量溶剂中形成饱和溶液时，被溶解溶质量。第7页第7页第8页第8页第9页第9页 从相平衡角度理解溶解度即为： 在一定温度和压力下，固液达到平衡时状态。这时把饱和溶液里物质浓度称为“溶解度”。按此把溶液分为：不饱和溶液饱和溶液过饱和溶液第10页第10页 通常把某温度下100克水里某物质溶解最大质量叫溶解度。 习惯上按溶解度大小，把溶液分为：易溶 10g可溶 110g微溶 0.1 1g难溶 0.1g第11页第11页2.

3、 溶解度影响原因 (1)温度影响：第12页第12页(2) 压力 压力改变对固体溶质和液体溶质溶解度普通影响不大，但对气体溶质溶解度却有很大影响。 第13页第13页表8-2 气体溶解度与气体压力关系 压力/Pa373K时CO2溶解度/moldm-3 压力/Pa298K时N2溶解度/moldm-3 80.1105 0.386 25.3105 0.0155 106.5105 0.477 50.7105 0.0301 120.0105 0.544 101.3105 0.061 160.1105 0.707 202.6105 0.100 200.1105 0.887 第14页第14页3. 享利定律-气体

4、溶解定律享利定律： 在一定温度下，一定体积液体中所溶解气体质量与该气体分压成正比。数学表示式： p=K x (K享利常数)第15页第15页 由于当气体压强增长n倍，那么气体进入液体机会也增长n倍，因此气体溶解质量也增长n倍。故亨利定律与其它气体分压无关。 亨利定律只适合用于溶解度小，不与溶剂互相作用气体。因此HCl、NH3等气体都不合用。第16页第16页第17页第17页8-1-3 相同相溶原理“相同相溶”原理主要表现在： (1) 溶质分子与溶剂分子结构越相同，互相溶解越容易； (2) 溶质分子分子间作用力与溶剂分子间作用力越相同，越易互溶。 如非极性物质能够溶解在非极性溶剂中(碘溶于四氯化碳中

5、)，极性物质和离子型晶体易溶于极性溶剂(如水)中。第18页第18页8-2 非电解质稀溶液通性8-2-1 溶液蒸气压下降 拉乌尔定律8-2-2 溶液凝固点下降8-2-3 溶液沸点升高8-2-4 溶液渗入压第19页第19页 溶质溶解是一个物理化学过程，溶解结果，溶质和溶剂一些性质发生了改变。但有几种性质是普通稀溶液所共有。这类性质与浓度相关，或者说与溶液中“粒子数”相关，而与溶质本性无关。称其为“依数性” 。 这里要尤其注意是 “难挥发”，“非电解质”，“稀”溶液。第20页第20页 溶液几种性质与水比较 物质 Tb / Tf / 20 / (gcm-3)纯水 100.00 0.00 0.9982

6、0.5molkg -1糖水 100.27 -0.93 1.0687 0.5molkg -1 100.24 -0.94 1.0012尿素溶液第21页第21页 液体蒸发和蒸气压： 液体分子也在不断运动，当运动速率足够大时，分子就能够克服分子间引力，逸出液面而气化。这种液体表面气化现象叫蒸发。而在液面上气态分子叫蒸气。一定温度下液体与其蒸气处于动态平衡时这种气体称为饱和蒸气，它压力称饱和蒸气压，简称蒸气压。 8-2-1 溶液蒸气压下降 拉乌尔定律第22页第22页 液体蒸气压是液体主要性质，它与液体本性和温度相关，与液体量多少和在液体上方蒸气体积无关。同一温度下，不同液体有不同蒸气压；同一个液体，温度

7、不同时蒸气压也不同。因为蒸发是吸热过程，因此升高温度有利于液体蒸发，即蒸气压随温度升高而变大。第23页第23页1. 溶液蒸气压下降 试验测得，在同一温度下，溶液蒸汽压比纯溶剂蒸汽压低，纯溶剂蒸气压与溶液蒸气压差值叫做溶液蒸气压下降。 蒸气压下降是由于溶剂部分表面被溶质所占据，在单位时间内从溶液中逸出液面溶剂分子数相对减少，达平衡时，溶液蒸气压必定低与纯溶剂蒸气压。第24页第24页纯溶剂正常溶液少第25页第25页第26页第26页蒸汽压下降 p溶液p纯溶剂溶液蒸气压下降示意图溶剂溶液温度 p pokpa 蒸 气 压pB101.3kpaAB第27页第27页第28页第28页2. 拉乌尔定律 依据试验结

8、果，在一定温度下，稀溶液蒸汽压等于纯溶剂蒸汽压乘以溶剂在溶液中摩尔分数，即：第29页第29页第30页第30页p=Km ，K：蒸气压下降常数对于水溶剂：拉乌尔定律可表述为： 在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液蒸气压下降，近似地与溶液质量摩尔浓度呈正比。第31页第31页例： 已知20 时水饱和蒸汽压为2.33 kPa. 将17.1g蔗糖（C12H22O11）与3.00g尿素 CO(NH2)2分别溶于100g水。 计算形成溶液蒸汽压。解： 两种溶质摩尔质量是M1=342 g/mol ，M2=60.0 g/mol第32页第32页 因此，两种溶液蒸汽压均为： p=2.33 kPa0.991=2.31 k

9、Pa溶液质量摩尔数相同，蒸汽压也相同。第33页第33页8-2-2 溶液凝固点下降凝固点： 在原则情况下，纯液体蒸气压和它固相蒸气压相等时温度为该液体凝固点。 溶液蒸气压总是低于纯溶剂蒸气压，因此溶液凝固点下降。第34页第34页溶液凝固点下降p/Pa611t/CTf 0ACB纯水溶液Tf = Kf b第35页第35页Kf：溶剂凝固点减少常数 ；m：溶质质量摩尔浓度。拉乌尔证实： 难挥发非电解质稀溶液凝固点Tf(Tf=Tf*-Tf)下降，与溶液质量摩尔浓度呈正比。第36页第36页一些常见溶剂凝固点下降常数溶 剂水 苯 乙酸 萘 硝基苯 苯酚凝固点/Kf/KkJmol-10.0 5.5 16.6 8

10、0.5 5.7 431.855 4.9 3.9 6.87 7.00 7.78 应用凝固点下降试验能够测定溶质摩尔质量，是测定相对分子质量典型试验办法之一。第37页第37页例：解： 冬天，在汽车散热器水中注入一定量乙二醇可预防水冻结。如在 200 g 水中注入6.50 g 乙二醇，求这种溶液凝固点。（）第38页第38页8-2-3 溶液沸点升高 当溶液蒸汽压下降，要使其沸腾，即蒸汽压达到外界压力，就必须使其温度继续升高 ，达到新沸点，才干沸腾。 这叫稀溶液沸点升高。溶液越浓，其 p 越大，Tb 越大，即Tb p，则：第39页第39页主线原因：蒸汽压下降 p溶液p纯溶剂溶液沸点上升示意图Tb*T b

11、溶剂溶液温度 p pokpa 蒸 气 压pTbB101.3kpaAB第40页第40页 Kb为沸点升高常数，与溶剂摩尔质量、沸点、气化热相关，可由理论推算，也可由试验测定：直接测定几个浓度不同稀溶液Tb ，然后用Tb对m作图，所得直线斜率即为Kb。第41页第41页一些常见溶剂沸点上升常数溶剂tb/ Kb/KkJmol-1溶剂tb/Kb/KkJmol-1水 乙醇丙酮苯乙酸10078.456.280.1117.90.5121.221.712.532.93氯仿萘硝基苯苯酚樟脑61.7218.9210.8181.72083.635.805.243.565.95 沸点上升试验也是测定溶质摩尔质量（相对分子

12、质量）典型试验办法之一，但凝固点下降测得数据更准确。第42页第42页例： 已知纯苯沸点是 80.2 ，取 2.67 g萘（C10H8）溶于100g苯中，测得该溶液沸点为 80.731 ，试求苯沸点升高常数。解：第43页第43页8-2-4 溶液渗入压 半透膜： 能够允许溶剂分子自由通过而不允许溶质分子通过。 渗入：溶剂分子透过半透膜向溶液扩散使溶液变稀现象。 溶剂透过半透膜进入溶液趋向取决于溶液浓度大小，溶液浓度大，渗入趋向大。第44页第44页渗入现象：水分子蔗糖分子半透膜蔗糖溶液水溶液渗入作用产生条件：半透膜存在；膜两侧溶液 浓度不相等。第45页第45页 渗入压：施于溶液液面制止溶剂透过半透膜

13、向溶液渗入压强。第46页第46页（3）渗入压测定渗入压测定：第47页第47页 内管是镀有亚铁氰化铜Cu2Fe(CN)6 无釉磁管，它半渗性较好。管右端与带活塞漏斗相连，用以加水，左端连结一毛细玻璃管，管上有一水平刻度(l)。外管是普通玻璃制，上方带口，能够调整压力，若外管充斥糖水溶液，内管由漏斗加水至毛细管液面到达l处。 因内管蒸气压不小于外管，水由内向外渗入，液面l就有改变，若在外管上方口处加适当压力p，则可制止水渗入而维持液面l不变，按定义所加压力p就是渗入压。第48页第48页 渗入压定律：1877年，Pfeffer 试验结果：在0 蔗糖溶液渗入压溶液浓度 渗入压c/gdm-3 /atm

14、10.03 0.68 0.06820.14 1.34 0.06740.60 2.75 0.06861.38 4.04 0.066 第49页第49页1%蔗糖溶液在不同温度渗透压 温度 T/K 渗入压/atm 273 0.648 2.37287 0.691 2.41295 0.721 2.44309 0.746 2.41第50页第50页 为一常数，并与抱负气体常数 R 值相同。因而认为稀溶液渗入压定律与抱负气体定律相同，可表述为： 1885年，vant Hoff 把这些数据归纳、比较，发觉：第51页第51页与抱负气体方程无本质联系。：渗入压；V：溶液体积；R：气体常数； n： 溶质物质量； c：体

15、积摩尔浓度； T： 温度；R = 8.314 J mol-1 K-1第52页第52页反渗入： 对溶液附加压力不小于渗入压时，水分子将由溶液向渗入，这个过程称为反渗入。 利用反渗入作用能够进行海水淡化。渗入压平衡与生命过程密切关系： 给患者输液浓度； 植物生长； 人营养循环。第53页第53页 测得人体血液冰点减少值 Tf= 0.56，求在体温 37 时渗入压。例：解：第54页第54页8-3 电解质溶液 1887年，Arrhenius 依据电解质溶液对非电解质溶液依数性偏差和溶液导电性试验结果，提出了电解质电离理论，基本要点是：（1）电解质在溶液中会自发解离成带 电粒子电离。第55页第55页（2）

16、正、负离子互相接触碰撞又会结 合成份子，使电解质只发生部分电 离，电离百分率称为电离度。（3）溶液导电是由于离子迁移引起 。溶液中离子越多，导电性越 强。第56页第56页几种盐水溶液冰点下降情况 盐 m T/K T/K molkg-1 (计算值) (试验值) KCl 0.20 0.372 0.673 1.81KNO3 0.20 0.372 0.664 1.78MgCl2 0.10 0.186 0.519 2.79Ca(NO3)2 0.10 0.186 0.461 2.48第57页第57页数据表明： 对于正负离子都是一价电解质，如KNO3，NaCl，其T(实)较为靠近，并且近似为计算值T2倍；

17、正负离子为二价电解质溶液试验值T（实）与计算值T(计)比值较一价小； 电解质溶液越浓，试验值与计算值比值越小。第58页第58页表观电离度: 强电解质电离度应为100%，但导电性试验测得结果小于100%，被称为表观电离度。电解质 KCl ZnSO4 HCl HNO3 表观电离度 86 40 92 92电解质 H2SO4 NaOH Ba(OH)2表观电离度 61 91 81强电解质表观电离度(298K,0.10mol.L-1)第59页第59页表观解离度理论上：强电解质完全解离 = 1试验中： 1 在强电解质溶液中，离子浓度较大，离子间存在互相作用，离子行动不完全自由。第60页第60页电解质 KCl

18、 ZnSO4 HCl HNO3 表观电离度 86 40 92 92电解质 H2SO4 NaOH Ba(OH)2表观电离度 61 91 81强电解质表观电离度(298K,0.10mol.L-1)浓度不同时：KCl溶液 0.1 molL-1, = 0.862 1.0 molL-1, = 0.756 2.0 molL-1, = 0.712第61页第61页1. 离子氛和离子强度 强电解质在水溶液中是完全电离，但离子并不是自由，存在着“离子氛”。第62页第62页 离子氛示意图+第63页第63页 这种离子间互相作用使溶液中离子并不完全自由，其表现是： 溶液导电能力下降，电离度下降，依数性异常。 用I 离 子强度表示 离子与“离子氛”之间强弱，Zi表示溶液中种i离子电荷数，mi表示i种离子质量摩尔浓度，则：I =第64页第64页 离子强度I表示了离子在溶液中产生电场强度大小。 离子强度越大，正负离子间作用力越大。 第6