溶液與離子平衡

關(guān)于溶液與離子平衡1第1頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2

第一節(jié)溶液

一、基本概念一種（或幾種）物質(zhì)的微小粒子分散在另一種物質(zhì)中——分散系被分散的物質(zhì)叫做分散質(zhì)起分散作用的物質(zhì)叫做分散劑濁液：霧氣粗分散系泡沫d>100nm

粉塵膠體(多相分散系)

溶膠:1<d<100nm

分子（離子）分散系－溶液(單相分散系)d<1nm粗分散系有時(shí)也被劃分為膠體體系大分子分散系一般為溶液，但部分呈現(xiàn)膠體性質(zhì)（粒子大小接近）低分子物質(zhì)所形成的溶液叫做低分子溶液，簡(jiǎn)稱溶液。懸濁液乳濁液分散系(s/g)(l/g)(g/l)(s/l)(l/l)第2頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3二、溶液組成的表示方法1、溶質(zhì)B的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

溶質(zhì)B的質(zhì)量占溶液質(zhì)量的分?jǐn)?shù)，即

ωB=mB——溶質(zhì)B的質(zhì)量（固體、氣體、量少液體）m——溶液的質(zhì)量（溶質(zhì)+溶劑）mBm第3頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4二、溶液組成的表示方法2、溶質(zhì)B的濃度

B的物質(zhì)的量除以混合物的體積，即

cB=cB的SI單位為mol·m-3,常用其導(dǎo)出單位mol·dm-3。cB又稱為體積摩爾濃度，或者物質(zhì)的量濃度nBV第4頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5二、溶液組成的表示方法3、溶質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度在溶液中溶質(zhì)B的物質(zhì)的量除以溶劑的質(zhì)量，即

bB=

bB的單位為mol·kg-1

mA——溶劑的質(zhì)量nmA第5頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6二、溶液組成的表示方法4、溶質(zhì)B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)某組分B的量與各組分物質(zhì)的量之和的比值，即

xB=

xB又稱為B的摩爾分?jǐn)?shù)

5、溶質(zhì)B的體積分?jǐn)?shù)（氣體）

B=

nBnVBVm(g)NaOH(M)溶于H2O形成密度為r的V體積的溶液，則：1、質(zhì)量分?jǐn)?shù)，2、量濃度，3、質(zhì)量摩爾濃度，量分?jǐn)?shù)第6頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7非揮發(fā)、非電解質(zhì)、稀溶液的這些性質(zhì)的大小與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)，僅與溶質(zhì)的粒子（分子或離子）數(shù)有關(guān)，因而稱其為（具有這種特征的稀）溶液的依數(shù)性。第二節(jié)、稀溶液的依數(shù)性溶有不同溶質(zhì)的溶液通常具有不同的性質(zhì)，如顏色、酸堿性、導(dǎo)電性等。但有些性質(zhì)，卻是所有溶液所共有的，如蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降以及滲透壓。這些溶液所共有的性質(zhì)稱為溶液的通性。第7頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8液-氣平衡時(shí)蒸氣的壓力稱為液體的（飽和）蒸氣壓，其值受溫度影響(how),外壓影響很小。

1、溶液的蒸氣壓下降飽和蒸氣壓：

H2O(l)H2O(g)KΘ=p（H2O）/pΘ蒸發(fā)凝結(jié)第8頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月9H2O(l)=H2O(g)T.PG(l)G(g)T+dT,P+dPG(l)+dG(l)G(g)+dG(g)dG(l)=dG(g)已知

dG=-SdT+Vdp則

-S(l)dT+V(l)dp=-S(g)dT+V(g)dp[S(g)-S(l)]dT=[V(g)-V(l)]dpdp/dT=[S(g)-S(l)]/[V(g)-V(l)]=p·

[H(g)-H(l)]/T·nRTdp/p=(?Hm/RT2)dT定積分

ln(p2/p1)=?Hm/R(1/T1-1/T2)溫度與蒸汽壓的關(guān)系－克拉貝隆方程ClapeyronEquation，單組分體系，忽略液或固相體積，氣體符合理想氣體第9頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月蒸氣壓下降:

同一溫度下，純?nèi)軇┱魵鈮号c難揮發(fā)溶質(zhì)的溶液蒸氣壓之差。覆蓋；溶質(zhì)分子與溶劑分子間作用力干燥原理：結(jié)合蒸氣能力；蒸氣壓低，平衡移動(dòng)。在一定溫度下，難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降與溶質(zhì)在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù)成正比，而與溶質(zhì)本性無(wú)關(guān)。這個(gè)規(guī)律稱為拉烏爾定律。10第10頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月112、溶液的沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降給定條件下，液氣存在平衡（相平衡）對(duì)于液相表現(xiàn)為揮發(fā)（蒸發(fā)），對(duì)于氣相表現(xiàn)為凝結(jié)當(dāng)蒸氣壓力等于外界壓力時(shí)，液體發(fā)生沸騰現(xiàn)象，此時(shí)的溫度稱為沸點(diǎn)（顯然沸點(diǎn)隨外壓而變）。給定條件下，（純）物質(zhì)的固液之間也存在平衡，對(duì)于固相表現(xiàn)為熔化，對(duì)于液相表現(xiàn)為凝固，此時(shí)的溫度稱為熔點(diǎn)（固）或凝固點(diǎn)（液）。固液平衡時(shí)固相和液相的蒸汽壓相等。P、T第11頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月122、溶液的沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降101325Pa蒸汽壓Patfp

tofp

tbptobp

水

冰

水溶液溫度

所降低的溫度就是凝固點(diǎn)下降所提高的溫度就是沸點(diǎn)上升第12頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月13原因分析:溶液的沸點(diǎn)總是高于純?nèi)軇?，而凝固點(diǎn)則低于純?nèi)軇?。這是由于溶液的蒸汽壓比純?nèi)軇┑牡?，只有在更高的溫度下才能使蒸汽壓達(dá)到與外壓相等而沸騰——沸點(diǎn)上升。由于溶液蒸汽壓下降，低于固體的蒸汽壓，只有在更低溫度下才能使溶液與冰的蒸汽壓相等——凝固點(diǎn)下降。拉烏爾定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式為

Δtbp=Kbp·bBΔtfp=Kfp·bBKbp、Kfp分別為溶劑的沸點(diǎn)上升常數(shù)和凝固點(diǎn)下降常數(shù)。第13頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Δtbp=Kbp·bBΔtfp=Kfp·bBΔtbp,Δtfp：沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)降低，量綱：℃Kbp，Kfp：溶劑的沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)降低常數(shù)，量綱：℃·

kg/molbB：物質(zhì)B的質(zhì)量摩爾濃度，量綱：

mol/kg14第14頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)降低的應(yīng)用和實(shí)例在金屬熔煉時(shí)，組成沸點(diǎn)較高的合金溶液，以減少在高溫下易揮發(fā)金屬的蒸發(fā)損失；將一些難熔的金屬制成低熔點(diǎn)的合金，如純鐵的熔點(diǎn)為1535℃，而加入碳組成的Fe-C合金，平均熔點(diǎn)約為1350℃。在汽車和坦克的散熱器（水箱）中加入適量的非電解質(zhì)（如甘油、乙二醇等），可降低冷卻水的凍結(jié)溫度，以保證汽車和坦克等在嚴(yán)寒氣候下仍能正常運(yùn)行。鹽和冰、雪的混合物中，使凝固點(diǎn)降低，冰雪會(huì)更容易融化。生活中，利用這一性質(zhì)，撒鹽及時(shí)除去積雪。氯化鈉和冰的混合物，凝固點(diǎn)可降低到-22℃；氯化鈣和冰混合后，可得-55℃的低溫液體，均可作冷卻劑用。15第15頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月163、溶液的滲透壓

半透膜：只允許溶劑通過(guò)，不允許溶質(zhì)通過(guò)第16頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月17滲透壓：被半透膜隔開的溶液，溶劑會(huì)通過(guò)膜而進(jìn)入較濃的溶液一側(cè)。濃溶液變稀，液面上升，直至滲透平衡。第17頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18∏V=

nBRT∏=

nBRT/VV——純?nèi)軇┑捏w積非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓

可用范特霍夫方程式計(jì)算第18頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)溶液由半透膜與純?nèi)軇└糸_后就產(chǎn)生滲透現(xiàn)象。若在溶液一側(cè)外加一個(gè)大于滲透壓的壓力時(shí)，水不僅不從溶劑向溶液中滲透，反而從溶液向純?nèi)軇┲袛U(kuò)散，這種現(xiàn)象稱反滲透。反滲透技術(shù)主要尋找一種高強(qiáng)度的耐高壓半透膜，近年來(lái)研制了由尼龍或醋酸纖維制成的合成薄膜用于反滲透裝置。使用這種裝置的脫鹽工廠每天可生產(chǎn)數(shù)千噸的淡水。

19第19頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月20

難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸汽壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降以及滲透壓與一定量溶劑中溶質(zhì)的物質(zhì)的量（即溶質(zhì)的粒子數(shù)）成正比，與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān)，這就是稀溶液定律，又稱依數(shù)定律。依數(shù)定律：第20頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

1.難揮發(fā)非電解質(zhì)濃溶液的依數(shù)性

濃溶液雖然也具有一定的蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和滲透壓等性質(zhì)，然而由于在溶液中溶質(zhì)分子較多，分子間的相互影響增大。因此，在濃溶液中不存在稀溶液定律所表明的定量關(guān)系。

2.電解質(zhì)溶液的依數(shù)性電解質(zhì)溶液也具有蒸氣壓下降、沸點(diǎn)上升、凝固點(diǎn)下降和一定的滲透壓等性質(zhì)。電解質(zhì)在溶液中電離，其中粒子數(shù)顯著增加，故上述性質(zhì)要比相同濃度的非電解質(zhì)溶液變化大得多；不存在稀溶液定律所表明的定量關(guān)系。

3.膠體溶液

粒子數(shù)目顯著減小，同樣也不遵從稀溶液定律。21第21頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月22⑴0.1mol.kg-1糖的水溶液;⑵

0.1mol.kg-1甲醇的水溶液；⑶

0.1mol.kg-1甲醇的苯溶液；例題：下列溶液凝固點(diǎn)的高低順序：相同濃度的下列溶液沸點(diǎn)順序是?Al2(SO4)3FeCl3CaCl2MgSO4第22頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月23甲醇視為弱電解質(zhì)，則⑴>⑵；Kfp(水)=1.86℃.kg.mol-1,tfp(水)=0.0℃Kfp(苯)=5.12℃.kg.mol-1,tfp(苯)=5.5℃

糖的水溶液：⊿t=kb=0.186tfp=0-0.186=-0.186℃甲醇的苯溶液

⊿t=kb=0.512tfp=5.5-0.512=4.988℃(3)>>(1)和(2);因此,凝固點(diǎn)由高到低的順序是:(3)>(1)>(2)解：溶液的凝固點(diǎn)決定于：溶劑（Kfp）和粒子（分子或離子）濃度。(1)

0.1mol.kg-1糖的水溶液(2)0.1mol.kg-1甲醇的水溶液；(3)0.1mol.kg-1甲醇的苯溶液；第23頁(yè)，課件共26頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月24例2-12.6g尿素(H2NCONH2)溶于50g水中,計(jì)算此溶液的凝固點(diǎn)和沸點(diǎn).解:

尿素的質(zhì)量摩爾濃度

b=2.6/60÷50×1000=0.86mol·kg-1Δtbp=Kbp·bB=0.52×0.86=0.45°С

Δtfp=Kfp·bB=1.86×0.86=1.60°С

溶液的沸點(diǎn):100+0.45=100.45°С

溶液的凝固