第8章水溶液解析

第8章水溶液解析一、溶液的浓度

浓盐酸浓度：12mol/L（36%）

浓硝酸浓度：16mol/L（72%）

浓硫酸浓度：18mol/L（96%）

浓氨水浓度：15mol/L（28%）§8-1溶液的浓度和溶解度二、溶解度饱和溶液的溶解度

a.溶解平衡是一个动态平衡b.饱和溶液的浓度也可以认为是溶解度。即溶解度除了用g/100gH2O表示,

还可用mol/L，%表示。

c.在室温下，绝对不溶的物质是没有的。

2.享利定律（Henry’slaw）-----气体溶解定律定律：在一定温度下，一定体积的液体中，所溶解的气体质量与该气体的分压成正比。解释：当气体的压强增加n倍；那么气体进入液体的机会也增加n倍，所以气体溶解的质量也增加n倍。故亨利定律与其它气体的分压无关数学表达式:

p=kc

c：物质的量浓度

p=k'mm：质量摩尔浓度

p=k''xi

x：物质的量分数

(k:Henry’sconstant)

SampleExercise

20℃时，氧气溶解在水中的亨利定律常数为2.95×107mmHg柱，在通常大气中，氧分压为0.21atm，此时有多少摩尔氧气溶在1000g水中？Solution：由亨利定律得：p=kxx

x氧气=(0.21atm760mmHg/atm)/2.95107mmHg=5.4110-6

亨利定律得应用条件气体必须遵循理想气体行为要求气体的溶解是单纯的，不与溶剂发生化学反应或发生电离等过程物质的溶解是物理化学过程，溶解结果使溶质和溶剂的某些性质发生了变化。第一类性质变化决定于溶质的本性。

颜色、密度、导电性等第二类性质变化仅与溶质的量有关而与溶质的本性无关。（适用于难挥发的非电解质稀溶液——稀溶液通性）

非电解质溶液的沸点、凝固点等§8-2非电解质稀溶液通性稀溶液的依数性

（colligativepropertiesofdilutesolution）

Colligative

来自希腊语，意为团结、一起的意思。依数性指的是仅仅与溶液中微粒的个数有关的性质，而与溶质的种类无关。１.饱和蒸气压下降Loweringthevaporpressure２.沸点升高Elevationoftheboilingpoint３.凝固点下降Freezingpointdepression４.渗透压Osmoticpressure一、溶液的饱和蒸气压下降

Loweringthevaporpressure

1.饱和蒸气压

1）

纯溶剂的饱和蒸气压(po)达平衡时的压力po为纯溶剂的饱和蒸气压；蒸气压p<po时，平衡右移，液体汽化；蒸气压p>po时，平衡左移，气体液化。稀溶液依数性的核心2）溶液的饱和蒸气压（p）一般性的结论：在相同的温度下，溶液的饱和蒸气压低于纯溶剂的饱和蒸气压。

Anaqueoussolutionandpurewaterinaclosedenvironment.(a)Initialstage,(b)Afteraperiodoftime,thewateristransferredtothesolution.p溶剂p溶剂1)定量关系——拉乌尔定律在一定温度下，稀溶液中溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶液中溶剂的摩尔分数在定温下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压降低值p等于纯溶剂的蒸气压乘以溶液中溶质的摩尔分数思考：蒸气压下降值p=？∵xA+xB=1∴p=pB*(1-xA)=pB*-pB*xApB*-p

=pB*xA2.拉乌尔定律Raoult’slawSampleExercise1：Glycerin,C3H8O3,isanonvolatilenonelectrolytewithadensityof1.26g/mLat25℃.Calculatethevaporpressureat25℃ofasolutionmadebyadding50.0mLofglycerinto500.0mLofwater.Thevaporpressureofpurewaterat25℃is23.8torr.Method.Solution.

1atm=760mmHg=1.01325×105Pa1torr=1mmHg摩尔分数x对于稀溶液，n质<<n剂，故有：对于稀的水溶液，则有：对于1000g溶剂水，则有：表示在稀的溶液中，x质与质量摩尔浓度m的数量关系在一定温度下，某难挥发、非电解质稀溶液的蒸气压下降与其质量物质的量浓度成正比。

这个定律只适合理想溶液（idealsolution）。人们也抽象出一种理想溶液：a．在理想溶液中，各组分分子是如此相似，以致它们之间的相互作用情况完全一致；b．当各组分分子混合时，不会产生热效应和体积变化。2)两种挥发性成分组成的溶液(twovolatilecomponents)，其溶液上方的蒸气压（p）例：在293K下苯（benzene）和甲苯（toluene）纯液体的蒸气压分别为10.0和6.6kPa，两者的等物质的量混合物的蒸气压是多少？解：p=0.5×10.0kPa+0.5×6.6kPa=8.3kPa1）溶有少量溶质的稀溶液，由于溶液的蒸气压下降，必然导致凝固点降低。2）降低程度仅决定于溶质的m，与溶质的性质无关。水-水溶液-冰体系的饱和蒸气压图二、溶液凝固点下降

Freezingpointdepression—凝固点下降值—溶剂的摩尔凝固点下降常数—溶质的质量摩尔浓度p/Pa纯溶剂aq101.325KPa固体CDC'D'T'2T'1

p*3）Applicationa．已知Kf，求TfSampleExercise:Automotiveantifreezeconsistsofethyleneglycol,C2H6O2,anonvolatilenonelectrolyte.Calculatethefreezingpointofa25.0masspercentsolutionofethyleneglycolinwater.Solution:

Tf=kf·m=1.86×5.37=9.99

℃∴5.37mol/kg乙二醇溶液的凝固点=09.99=9.99℃b．已知Tf，求溶质的摩尔质量SampleExercise

：Laurylalcohol（月桂醇）isobtainedfromcoconutoilandisusedtomakedetergents.Asolutionof5.00goflaurylalcoholin0.100kgofbenzenefreezesat4.1℃.Whatisthemolarmassofthissubstance?（Kf=5.12，Tf=5.5℃ofbenzene）

Solution:

Tf=5.54.1=1.4℃,

由△Tf=kf·m

得解得M=182.9（g·mol1）

比较：

凝固点降低法测定分子量比沸点升高法测定分子量更优越。因为kf数值大于kb，所以实验误差相对小一些，其次测凝固点时，可以减少溶剂的挥发。注意事项：对于电解质溶液，m

是指溶液中所有溶质含的离子的量的摩尔浓度。例如1mol/kgNaCl(aq)中整个溶质的粒子浓度为2mol/kg。Sampleexercise

：3.24gHg(NO3)2和10.84gHgCl2

分别溶解在1000g水中，溶液的凝固点分别为0.0558℃和0.0744℃，问哪种盐在水中以离子状态存在?（kf=1.86）Solution：

Hg(NO3)2

而∴Hg(NO3)2在水中以离子状态存在

HgCl2：

而

∴HgCl2基本上以分子形式存在Sampleexercise

：Listfollowingaqueoussolutionsinorderoftheirexpectedfreezingpoints：0.050mol/kgCaCl2、0.15mol/kgNaCl、0.10mol/kgHCl、0.050mol/kgCH3COOH、0.10mol/kgC12H22O11Solution：

0.050mol/kgCaCl2～0.15mol/kginparticles0.15mol/kgNaCl～0.30mol/kg0.10mol/kgHCl～0.20mol/kg0.050mol/kgCH3COOH～0.05～0.10mol/kg之间∴freezingpoints’orderingisNaCl、HCl、CaCl2、C12H12O11、CH3COOHlow

highc.制作防冻剂和致冷剂防冻剂：在严寒的冬天，在汽车水箱的水中加入甘油或乙二醇以降低水的凝固点，防止水结冰。下了雪的马路很滑，撒上NaCl或CaCl2可以使冰熔化，从而保证交通安全。解：由所需甘油质量10.75mol·kg-1×1kg×92g·mol-1=989g例：为防止汽车水箱在寒冬季节冻裂，需使水的冰点下降到253K，则在每1000g水中应加入甘油多少g？（甘油的分子量为92g/mol）致冷剂：食盐30g+100g水→-22.4℃42.5gCaCl2+100g水→-55℃三、溶液沸点上升

Elevationoftheboilingpoint从图中可见：T2>T1=373Kp/PaT1T2

水aq101.325KPa冰CDC'D'1）液体的沸点要高于纯溶剂的沸点。2)沸点升高的数值与溶液中溶质的摩尔分数成正比，而与溶质的本性无关。Tb=kp=kKm质—沸点升高的数值—溶剂的摩尔沸点上升常数—溶质的质量摩尔浓度kb为molarboilingpointelevationconstant。在数值上恰好等于1kg·mol1溶液的沸点上升的度数，其单位为（℃）K·kg·mol1。3)Applicationa．已知Tb，求KbSampleExercise

：1.00g尿素[CO(NH2)2]溶解于75.0g水中，测得其溶液的沸点为100.114℃,已知尿素的分子量为60.1，求水的Kb。解：CO(NH2)2的（mol/kg）Tb=100.114100=0.114℃，

Kb=0.114/0.222=0.513（℃kg/mol）SampleExercise：.把1.09g葡萄糖溶于20g水中所得溶液在101325Pa下沸点升高了0.156K，求葡萄糖的摩尔质量M。解：已知水的理论值为180g/molb．已知Tb，求溶质的摩尔质量半透膜：允许某些物质透过而不允许另一些物质透过的多孔性薄膜。如细胞膜、萝卜皮、动物肠衣、牛皮纸等。渗透现象：溶剂透过半透膜而进入溶液的现象。渗透压：溶剂在半透膜内外的渗透作用过平衡时半透膜两边的静压力差。溶液溶剂π即阻止渗透作用所施加于溶液的最小外压。半透膜四、渗透压

Osmoticpressure1.VantHoff方程：1887年VantHoff（1852－1911）研究溶液的渗透压（1901年获诺贝尔化学奖）其结论为：溶质分散在一定体积的溶剂中的渗透压和溶质扩散在等体积中的气体压力一样，即：

πV=nRTorπ=