11第一章-水溶液PPT課件

1、1,1-1 溶液的通性 1-2 電解質(zhì)溶液 1-3 難溶電解質(zhì)的多相平衡,教學(xué)內(nèi)容,第一章 水溶液,2,1-1 溶液的通性,溶液：一種物質(zhì)以分子、原子或離子狀態(tài) 分散于另一種物質(zhì)中所構(gòu)成的均勻 而又穩(wěn)定的體系叫溶液,溶液,3,溶液有兩大類性質(zhì)： 1）與溶液中溶質(zhì)的本性有關(guān)：溶液的顏色、比重、酸堿性和導(dǎo)電性等； 2）與溶液中溶質(zhì)的獨(dú)立質(zhì)點(diǎn)數(shù)有關(guān)：而與溶質(zhì)的本身性質(zhì)無關(guān)溶液的依數(shù)性，如溶液的蒸氣壓、凝固點(diǎn)、沸點(diǎn)和滲透壓等,依數(shù)性：只與溶質(zhì)粒子的數(shù)目有關(guān)而與溶質(zhì)本性無關(guān)的性質(zhì)稱為溶液的依數(shù)性，又叫溶液的通性。 粒子：溶液中實(shí)際存在的分子、離子等,包括：稀溶液蒸氣壓的下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和稀溶液

2、的滲透壓。（與純?nèi)軇┍容^,4,溶液組成的標(biāo)度 溶劑A + 溶質(zhì)B 1. 質(zhì)量摩爾濃度m： 1 kg溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量，SI單位 molkg-1 mB = nB/wA nB 溶質(zhì)B的物質(zhì)的量，單位為 mol。 wA溶劑的質(zhì)量，單位為 kg,5,摩爾分?jǐn)?shù)(或物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)) 以溶液中的總物質(zhì)的量除任何一物質(zhì)的量，即為該物 質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)。 設(shè)有雙組分溶液，溶劑A和溶質(zhì)B的物質(zhì)的量分別為nA和nB，則,注意：無論有多少種物質(zhì)，摩爾分?jǐn)?shù)之和總是等于1,6,初始： V蒸發(fā) V凝聚 平衡： V蒸發(fā) = V凝聚,氣液兩相達(dá)到平衡,1.1.1 非電解質(zhì)溶液的通性,、溶液的蒸氣壓下降,7,飽和蒸氣壓：在一定溫

3、度下，液體及其蒸氣達(dá)到相平衡時(shí)，蒸氣所具有的壓力稱為該溫度下液體的飽和蒸氣壓，簡稱蒸氣壓,不同溶劑蒸氣壓不同，相同溶劑溫度升高，蒸氣壓增大。例如： p(H2O, l , 298K) = 3167 Pa p(H2O, l, 373K) = 101.325 kPa,8,實(shí)驗(yàn)證明：在相同的溫度下，當(dāng)把難揮發(fā)的非電解質(zhì)溶質(zhì)加入溶劑形成溶液后，稀溶液的蒸氣壓比純?nèi)軇┑恼魵鈮旱?溶劑的轉(zhuǎn)移,9,在純?nèi)軇┲屑尤腚y揮發(fā)的物質(zhì)以后，達(dá)平衡時(shí)，p溶液總是小于同 T 下的p純?nèi)軇?，即溶液的蒸氣壓下降,10,蒸汽壓下降的原因,11,法國物理學(xué)家拉烏爾據(jù)實(shí)驗(yàn)得出以下定量關(guān)系：在一定溫度下，難揮發(fā)的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣

4、壓下降p與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。即： p = pAxB 其中xB是溶質(zhì)B在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)， pA是純?nèi)軇┑恼羝麎?p = p純p溶液,12,蒸氣壓下降的應(yīng)用,干燥劑工作原理 CaCl2、NaOH、P2O5 等易潮解的固態(tài)物質(zhì)，常用作干燥劑。因其易吸收空氣中的水分在其表面形成溶液，該溶液蒸氣壓較空氣中水蒸氣的分壓小，使空氣中的水蒸氣不斷凝結(jié)進(jìn)入溶液而達(dá)到消除空氣中水蒸氣的目的,13,2 、溶液的沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)下降,沸點(diǎn): 溶液的蒸氣壓（p溶液）與外壓（p外壓）相等時(shí)的 溫度稱為該溶液的沸點(diǎn)。 純水：p外 = 101.3 kPa，t純水 = 100,實(shí)驗(yàn)證明：難揮發(fā)物質(zhì)溶液

5、的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)?劑的沸點(diǎn),14,由于難揮發(fā)非電解質(zhì)溶液的蒸氣壓要比純?nèi)軇┑恼魵鈮旱?，所以溫度達(dá)到純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)時(shí)，溶液不能沸騰。為了使溶液在此壓力下沸騰，就必須使溶液溫度升高，增加溶液的蒸氣壓,15,溶液的沸點(diǎn)上升示意圖,溶劑,溶液,16,溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)主要原因是由于溶液的蒸氣壓下降，因此溶液沸點(diǎn)升高值與溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比，而與溶質(zhì)的本性無關(guān)。它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為： TbpKbpm Kbp: 溶劑的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù)，Kbp只與溶劑種類有關(guān)，單位為 Kkgmol-1 。 m: 溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度,17,利用溶液的沸點(diǎn)上升，可以測(cè)定溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量。在實(shí)驗(yàn)工作中利用沸點(diǎn)上升現(xiàn)象

6、，使用較濃的鹽溶液來做高溫?zé)嵩?18,例1 把1.09 g 葡萄糖溶于20 g 水中所 得溶液在101.325 kPa下沸點(diǎn)升高了0.156 K，求葡萄糖的摩爾質(zhì)量M,19,TbpKbpm,Kbp,20,凝固點(diǎn)：在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，純液體蒸氣壓和它的固相蒸氣壓相等時(shí)的溫度為該液體的凝固點(diǎn),凝固點(diǎn)時(shí)：pl = ps 否則，蒸汽壓較大的一相就會(huì)消失，不能保持固液兩相平衡共存的狀態(tài),21,凝固點(diǎn)下降示意圖,溶液蒸氣壓總是低于純?nèi)軇┑恼魵鈮?，溶液凝固點(diǎn)會(huì)下降,22,Tfp = kfp m kfp 稱為溶劑的摩爾凝固點(diǎn)下降常數(shù)，單位為 Kkgmol-1,Kfp只與溶劑種類有關(guān),23,例2 為了防止汽車水箱中的

7、水在266 K時(shí)凝固，以無水乙醇（= 0.803 g/ml）做防凍劑，問每升水須加若干ml 乙醇？（假設(shè)溶液服從拉烏爾定律,24,解：已知水的凝固點(diǎn)為273K，Kfp =1.86 Kkgmol-1 。 Tfp = 273-266 = 7 K Tfp = Kfp m m =Tfp/Kfp= 7/1.86 = 3.76 mol/kg 即每升水加3.76mol乙醇，已知 M乙醇 = 46 g/mol，= 0.803 g/ml 應(yīng)加入乙醇體積為 V = 3.7646/0.803 = 215.6 ml,25,凝固點(diǎn)下降的應(yīng)用,測(cè)定分子的相對(duì)摩爾質(zhì)量 相對(duì)沸點(diǎn)上升法，凝固點(diǎn)下降法應(yīng)用較多。 kf pkbp

8、，Tfp Tbp 實(shí)驗(yàn)誤差較小，且凝固時(shí)有結(jié)晶析出，易于觀察,防凍劑工作原理 冬天為防止汽車水箱結(jié)冰，可加入甘油、乙二醇等以降低水的凝固點(diǎn)，避免因結(jié)冰，體積膨脹而使水箱破裂,26,冷凍劑工作原理 工業(yè)冷凍劑如在冰水中加氯化鈣固體,由于溶液中水的蒸氣壓小于冰的蒸氣壓,使冰迅速熔化而大量吸熱,使周圍物質(zhì)的溫度降低。 食鹽-冰 （30 g NaCl + 100 g H2O(s)） -22 CaCl2-冰（42.5 g CaCl2 + 100 g H2O(s)） -55,27,3 、滲透壓,滲透實(shí)驗(yàn)：一個(gè)連通器的中間，用一種只讓溶劑分子通過，而不允許溶質(zhì)分子通過的半透膜隔開，左邊盛純?nèi)軇┧?，右邊盛蔗?/p>

9、溶液，使兩邊液面高度相等。經(jīng)過一段時(shí)間后，我們發(fā)現(xiàn)，右邊的液面會(huì)逐漸升高，而左邊液面逐漸下降，直到右邊液面比左邊液面高出一定的高度為止,28,半透膜的作用：只許溶劑分子通過，溶質(zhì)分子不能通過,滲透: 溶劑分子通過半透膜自動(dòng)單向擴(kuò)散的過程稱為滲透。當(dāng)v純水 = v糖水, 滲透停止,初始：溶劑分子擴(kuò)散速度 V純水 V糖水,29,滲透壓：在一定的溫度下，恰能阻止?jié)B透 發(fā)生所需施加的外壓力，稱為該 溶液的滲透壓。用符號(hào)表示,30,實(shí)驗(yàn)證明： 1、同一溫度下，溶液的滲透壓與濃度成正比。 2、相同濃度時(shí)，滲透壓與熱力學(xué)溫度成正比,= cRT c：物質(zhì)的量濃度 R：氣體常數(shù) 8.314 kPa L mol-

10、1K-1 T：熱力學(xué)溫度（絕對(duì)溫度,31,滲透現(xiàn)象在動(dòng)植物的生命過程中有著重要的作用: 1、生理等滲溶液的應(yīng)用。 2、動(dòng)物體內(nèi)水份的輸送。 3、植物從土壤中吸收水份和營養(yǎng),32,例3 人體血液的滲透壓為709.275 kPa, 體溫為37。試計(jì)算給人體輸液時(shí)所用葡萄糖溶液的c是多少？(葡萄糖的分子摩爾質(zhì)量M為180 g.mol-1,33,解： = c(葡) RT c = /RT c(葡) = 709.275/8.314(273.15+37) = 0.28 molL-1,34,如果外加在溶液上的壓力超過滲透壓，則反而會(huì)使溶液中的水向純水的方向滲透，使水的體積增加，這個(gè)過程叫做反滲透。反滲透廣泛應(yīng)

11、用于海水淡化、工業(yè)廢水的處理和溶液的濃縮等方面，關(guān)鍵在于耐高壓半透膜的制備,35,例4 海水在298K時(shí)的滲透壓為1479 kPa，采用反滲透法制取純水，試確定用1000 cm3的海水通過只能使水透過的半透膜，提取100 cm3的純水，所需要的最小外加壓力是多少,36,解： 隨著反滲透的進(jìn)行，海水中鹽的濃度增大，當(dāng)?shù)玫?00 cm3純水時(shí)，最終海水的滲透壓2和初始海水的滲透壓1的比值為,因?yàn)闈B透前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量未減少,c1 = n mol1000 cm3 c2 n mol (1000 -100) cm3,37,1.1.2 電解質(zhì)溶液的通性,電解質(zhì)分子在水溶液中解離成離子，使得溶液中的微粒數(shù)增

12、大，故它們的蒸汽壓、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)的改變和滲透壓數(shù)值都比非電解質(zhì)大,38,不同物質(zhì)溶液依數(shù)性的比較,0.1molL-1 NaCl 溶液 0.1molL-1 蔗糖 溶液 0.1molL-1 甘油 溶液 0.1molL-1 Na2SO4 溶液 0.1molL-1 HAc 溶液 請(qǐng)將這五種溶液按沸點(diǎn)由高到低順序排列,39,答案,=,40,41,部分電解質(zhì)的 0.1 molkg-1 溶液的凝固點(diǎn)下降數(shù)值與理論值的比較,電解質(zhì) 實(shí)測(cè)Tf / K 計(jì)算 Tf / Ki= Tf / Tf NaCl0.3480.186 1.87 HCl0.3550.186 1.91 K2SO40.4580.186 2.46 CH3COOH0.1880.186 1.01,可以看出，產(chǎn)生的偏差有以下規(guī)律： A2B(AB2)強(qiáng)電解質(zhì) AB強(qiáng)電解質(zhì) AB弱電解質(zhì) 非電解質(zhì),42,11.00克非電解質(zhì)溶于20.0克水中，測(cè)定冰點(diǎn)是-0.50，該非電解質(zhì)的相對(duì)分子量是（ ）（Kf1.86） (A) 1.86 /( 0.500. 20) (B) 1.86/(0