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1、第8章水溶液8.1溶液的浓度和溶解度8.2难挥发非电解质稀溶液 的依数性8.3电解质溶液8.1溶液的浓度和溶解度 l8.1.1基本概念l8.1.2溶液浓度l8.1.3溶解度8.1.1基本概念（自学）溶液两种或两种以上的物质所形成的混合物 分散程度:分子层次上均匀分散均相系统各部分的组成和性质都相同溶液分类气态溶液、液态溶液和固态溶液（固溶体）溶液习惯上指液态溶液，以后所说溶液都是指液态溶液溶液的形成气体溶于液体，固体溶于液体或液体溶于液体8.1.1基本概念溶剂液体组分（气体或固体溶于液体）或含量较多的液体（液体溶于液体）若两种液体含量相当，溶剂和溶质没有明显区别溶质溶解在液体中的气体或固体或含
2、量较少的液体非电解质在水溶液中或熔融状态不能导电的物质电解质在水溶液中或熔融状态能导电的物质强电解质溶液：在溶液中完全电离弱电解质溶液：在溶液中部分电离8.1.2溶液浓度在一定量的溶液或溶剂中所含溶质的量物质的量浓度溶质的物质的量除以溶液的体积质量摩尔浓度溶质的物质的量除以溶剂的质量摩尔分数某种组分物质的量与总物质的量之比质量分数某组分的质量与总质量之比摩尔比溶质的物质的量与溶剂的物质的量之比质量浓度溶质的质量除以溶液的体积溶解度100g溶剂中所能溶解溶质的溶质的最大质量（g）8.1.2溶液浓度物质的量浓度溶质的物质的量除以溶液的体积8.1.2溶液浓度质量摩尔浓度溶质的物质的量除以溶剂的质量8
3、.1.2溶液浓度摩尔分数某种组分物质的量与总物质的量之比8.1.2溶液浓度质量分数某组分的质量与总质量之比8.1.2溶液浓度摩尔比溶质的物质的量与溶剂的物质的量之比8.1.2溶液浓度质量浓度溶质的质量除以溶液的体积溶解度(s)100g溶剂中所能溶解溶质的溶质的最大质量（g）8.1.3难挥发非电解质稀溶液 的依数性（colligativepropertiesdilutenonelectroiytesolution）稀稀溶溶液液：溶液中溶质分子数不超过溶液分子总数2%的溶液。溶液性质变化分为两类：一类取决于溶质的本性、溶液颜色、导电性、密度、表面张力；另一类取决于溶液的组成，即溶质微粒数和溶液微粒
4、的比值，而与溶质本性无关。各种溶液各有其特性，但但该类性质是一般稀溶液各种溶液各有其特性，但但该类性质是一般稀溶液所共有的所共有的.这类性质与浓度有关，或者是与溶液中的这类性质与浓度有关，或者是与溶液中的“粒子数粒子数”有关，而与溶质的性质无关有关，而与溶质的性质无关.Ostwald 称其为称其为“依数性依数性”.”.这里是非常强调溶液是这里是非常强调溶液是“难挥发的难挥发的”，“非非电解质的电解质的”和和“稀的稀的”这几个定语的这几个定语的.溶液的几种性质与水的比较溶液的几种性质与水的比较物质 Tb/Tf/20/(gcm-3)纯水 100.00 0.00 0.9982 0.5molkg-1糖
5、水 100.27 -0.93 1.0687 0.5molkg-1尿素水溶液 100.24 -0.94 1.00128.1.3难挥发非电解质稀溶液 的依数性稀溶液的依数性稀溶液的依数性：这种只取决于溶质微粒数而与溶质本性无关的一类性质，且该性质只适用于稀溶液，称为稀溶液的依数性。依数性包括蒸气压降低沸点升高凝固点降低渗透压溶液的蒸气压降低（loweringofthevaporpressureofthesolvent）蒸气压在给定温度下，气液平衡状态下的蒸气压称为该温度下的饱和蒸气压，简称蒸气压溶液蒸汽压下降实验溶液蒸汽压下降实验在液体中加入任何一种难挥发的物质时，液体的在液体中加入任何一种难挥发
6、的物质时，液体的蒸汽压便下降，在同一温度下，纯溶剂蒸汽压与溶液蒸汽压便下降，在同一温度下，纯溶剂蒸汽压与溶液蒸汽压之差，称为溶液的蒸汽压下降（蒸汽压之差，称为溶液的蒸汽压下降（p）.同一温度下，由于溶质的加入，使溶液中单位体同一温度下，由于溶质的加入，使溶液中单位体积溶剂蒸发的分子数目降低，逸出液面的溶剂分子数积溶剂蒸发的分子数目降低，逸出液面的溶剂分子数目相应减小目相应减小,因此在较低的蒸汽压下建立平衡，即溶因此在较低的蒸汽压下建立平衡，即溶液的蒸汽压比溶剂的蒸汽压低液的蒸汽压比溶剂的蒸汽压低.实验：实验：解释：解释：拉乌尔定律在室温下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数P1
7、=P1*x1溶剂的蒸气压溶剂的蒸气压 溶剂的摩尔分数溶剂的摩尔分数稀溶液的蒸气压稀溶液的蒸气压实验测定25C时，水的饱和蒸气压:p(H2O)=3167.7 Pa；0.5 mol kg-1 糖水的蒸气压则为:p(H2O)=3135.7 Pa；1.0 mol kg-1 糖水的蒸气压为:p(H2O)=3107.7 Pa。结论：结论：溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度越大，蒸气压下降越多。越大，蒸气压下降越多。ExampleExample已知已知20时水的饱和蒸汽压为时水的饱和蒸汽压为2.33kPa.将将17.1g蔗糖蔗糖（C12H22O11）与与3.00g尿素尿素 CO
8、(NH2)2分别溶于分别溶于100g 水水.计算形成溶液的蒸计算形成溶液的蒸汽压汽压.Solution两种溶质的摩尔质量是两种溶质的摩尔质量是M1=342g/mol和和M2=60.0g/mol则则所以，两种溶液的蒸汽压均为：所以，两种溶液的蒸汽压均为：p=2.33kPa0.991=2.31kPa只要溶液的质量摩尔数相同，其蒸汽压也相同只要溶液的质量摩尔数相同，其蒸汽压也相同.沸点升高沸点液体的蒸气压等于外界压力时的温度正常沸点外压101.3kPa的沸点Tb=Kb mB 沸点升高常数沸点升高常数 溶质的摩尔质量浓度溶质的摩尔质量浓度沸点升高值沸点升高值蒸气压下降引起的直接后果之一蒸气压下降引起的
9、直接后果之一沸点升高沸点升高 当溶液的蒸汽压下降，要使其沸腾，即蒸汽压达到外界压力，就当溶液的蒸汽压下降，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必须使其温度继续升高 ，达到新的沸点，才能沸腾，达到新的沸点，才能沸腾.这叫稀溶液这叫稀溶液的沸点升高的沸点升高.溶液越浓，其溶液越浓，其 p p 越大，越大，T Tb b 越大，即越大，即 T Tb b p p，则则蒸气压下降引起的直接后果之一蒸气压下降引起的直接后果之一 K Kb b为沸点升高常数，与溶剂的摩尔质量、沸点、气化热有关，为沸点升高常数，与溶剂的摩尔质量、沸点、气化热有关，可由理论推算，也可由实验测定：直接测定几种浓度
10、不同的稀溶液可由理论推算，也可由实验测定：直接测定几种浓度不同的稀溶液的的 T Tb b ，然后用然后用 T Tb b对对m m作图，所得直线斜率即为作图，所得直线斜率即为K Kb b.ExampleExample已知纯苯的沸点是已知纯苯的沸点是80.2，取，取2.67g萘（萘（C10H8）溶于溶于100g苯中，测得该溶液的沸点为苯中，测得该溶液的沸点为80.731，试求苯的沸点升高常数试求苯的沸点升高常数.Solution 已知烟草中的有害成分尼古丁的实验式是C3H7N，将496mg尼古丁溶于10.0g水中，所得溶液在105Pa下沸点100.17C，求尼古丁的分子式。尼古丁摩尔质量为M，则分
11、子式为 C10H14N2ExampleExampleSolution凝固点降低凝固点（冰点）固液平衡时的温度溶液的凝固点固态纯溶剂和液态溶液平衡时的温度Tf=Kf mB 凝固点降低常数凝固点降低常数 溶质的质量摩尔浓度溶质的质量摩尔浓度溶液的凝固点降低值溶液的凝固点降低值蒸气压下降引起的直接后果之二蒸气压下降引起的直接后果之二蒸气压下降引起的直接后果之二蒸气压下降引起的直接后果之二凝固点下降凝固点下降必须注意到，溶质加到溶剂（如水）中，只影响到溶剂（如水）必须注意到，溶质加到溶剂（如水）中，只影响到溶剂（如水）的蒸气压下降，而对固相（如冰）的蒸气压没有影响的蒸气压下降，而对固相（如冰）的蒸气压
12、没有影响.显然，只有当显然，只有当温度低于纯溶剂的凝固点时（对水而言为温度低于纯溶剂的凝固点时（对水而言为0），这一温度就是溶），这一温度就是溶液的凝固点，液的凝固点，所以溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点所以溶液的凝固点总是低于纯溶剂的凝固点，其降低值，其降低值为为Tf.同理可得，同理可得，Tf=KfmExampleExampleSolution冬天，在汽车散热器的水中注入一定量的乙二冬天，在汽车散热器的水中注入一定量的乙二醇可防止水的冻结醇可防止水的冻结.如在如在200g的水中注入的水中注入6.50g的乙二醇，求这种溶液的凝固点的乙二醇，求这种溶液的凝固点.（）谷氨酸分子式为COOHCHN
13、H2(CH2)2COOH,取0.749g谷氨酸溶于50.0g水中，测的凝固点为-0.188 C,试求水溶剂的凝固点下降常数kf.ExampleExampleSolution渗透压平衡时，半透膜两边的水位差所产生的静压或者说为了阻止溶剂分子渗透而必须在溶液上方所需要施加的最小额外压力渗透压渗透压（osmoticpressure）（1）渗透渗透（2）渗透压渗透压蒸气压下降引起的直接后果之三蒸气压下降引起的直接后果之三（3）渗透压的测定渗透压的测定 内管是镀有亚铁氰化铜内管是镀有亚铁氰化铜 Cu2Fe(CN)6 的无釉磁管，它的半渗的无釉磁管，它的半渗性很好性很好.管的右端与带活塞的漏斗相连，用以加
14、水，左端连结一毛管的右端与带活塞的漏斗相连，用以加水，左端连结一毛细玻璃管，管上有一水平刻度（细玻璃管，管上有一水平刻度（l l）.外管是一般玻璃制的，上方外管是一般玻璃制的，上方带口，可以调节压力带口，可以调节压力.若外管充满糖水溶液，内管由漏斗加水至毛若外管充满糖水溶液，内管由漏斗加水至毛细管液面到达细管液面到达 l l 处处.因内管蒸气压大于外管，水由内向外渗透，因内管蒸气压大于外管，水由内向外渗透，液面液面l l就有变化，若在外管上方口处加适当压力就有变化，若在外管上方口处加适当压力 p p，则可阻止水的则可阻止水的渗透而维持液面渗透而维持液面l l不变，按定义所加压力不变，按定义所加
15、压力 p p 就是渗透压就是渗透压.（4）渗透压定律渗透压定律1877年，年，Pfeffer的实验结果，的实验结果，在在0 0 蔗糖溶液的渗透压蔗糖溶液的渗透压溶液浓度溶液浓度c/gdm-3渗透压渗透压/atm10.03 0.68 0.06820.14 1.34 0.06740.60 2.75 0.06861.38 4.04 0.066 1%1%蔗糖溶液在不同温度的渗透压蔗糖溶液在不同温度的渗透压温度温度T/K渗透压渗透压/atm273 0.648 2.37287 0.691 2.41295 0.721 2.44309 0.746 2.41,n为一常数，并与理想气体常数为一常数，并与理想气体常
16、数R 值相似值相似.因而认为稀溶液的渗透压定律与理想气体定律相似，可表述为：因而认为稀溶液的渗透压定律与理想气体定律相似，可表述为：式中式中 是是 kPa，T用用K，V是摩尔体积，是摩尔体积，n/V是摩尔浓度，是摩尔浓度，R用用8.31kdm-3mol-1K-11885年，年，vant Hoff把这些数据归纳、比较，发现把这些数据归纳、比较，发现测得人体血液的冰点降低值测得人体血液的冰点降低值 Tf=0.56，求求在体温在体温37时的渗透压时的渗透压.ExampleExampleSolutionExampleExample有一种蛋白质，估计它的摩尔质量在有一种蛋白质，估计它的摩尔质量在1200
17、0gmol-1左右，请用渗透压法测定其摩尔左右，请用渗透压法测定其摩尔质量是多少？质量是多少？，因为溶液很稀，可设它的密度和水的，因为溶液很稀，可设它的密度和水的1gmol-1相同相同.由于蛋白质摩尔质量很大，由于蛋白质摩尔质量很大，1%溶液的质量摩尔浓度或溶溶液的质量摩尔浓度或溶质摩尔分数都很小，质摩尔分数都很小，p 与与 Tb值很小（值很小（），若用沸），若用沸点上升法，不易精确测量，点上升法，不易精确测量，Tf也相当小（也相当小（），用），用冰点下降法也难以测准，所以用渗透压法最好冰点下降法也难以测准，所以用渗透压法最好.Solution（1）小结稀溶液依数性的应用小结稀溶液依数性的应用
18、.（2）为什么测定普通物质分子量常用冰点下降法而为什么测定普通物质分子量常用冰点下降法而不用沸点上升法，而测定生物大分子的分子量不用沸点上升法，而测定生物大分子的分子量却又常用渗透压法却又常用渗透压法.QuestionQuestion小小结结1蒸气压下降蒸气压下降2沸点上升沸点上升3 3 凝固点下降凝固点下降4渗透压渗透压8-3电解质溶液电解质溶液强电解质强电解质-理论上电离理论上电离实验数据表明：实验数据表明：对对于于正正负负离离子子都都是是一一价价的的电电解解质质，如如KNO3，NaCl，其其Tf(实实)较较为为接接近近，而而且且近近似似为为计计算算值值Tf的的2倍；倍；正正负负离离子子为
19、为二二价价的的电电解解质质溶溶液液的的实实验验值值Tf（实）与计算值实）与计算值Tf(计计)比值较一价的小；比值较一价的小；电解质溶液越浓，实验值与计算值比值越小。电解质溶液越浓，实验值与计算值比值越小。1923年年，Debye及及Hckel提提出出离离子子氛氛（ionicatmosphere）概念。概念。观观点点：强强电电解解质质在在溶溶液液中中是是完完全全电电离离的的，但但是是由由于于离离子子间间的的相相互互作作用用，每每一一个个离离子子都都受受到到相相反反电电荷荷离离子子的的束束缚缚，这这种种离离子子间间的的相相互互作作用用使使溶溶液液中中的的离离子子并并不不完完全全自自由由，其其表表现
20、现是：是：溶液溶液导电能力下降，电离度下降，依数性异常。导电能力下降，电离度下降，依数性异常。1、离子强度、离子强度ci：溶液中第溶液中第i种离子的浓度，种离子的浓度，Zi：第第i种离子种离子的电荷的电荷离子强度离子强度表示了离子在溶液中产生的电场表示了离子在溶液中产生的电场强度的大小。强度的大小。离子强度越大，正负离子间作用力越大。离子强度越大，正负离子间作用力越大。2、活度与活度系数、活度与活度系数活度：活度：是指有效浓度，即单位体积电解质溶是指有效浓度，即单位体积电解质溶液中表现出来的表观离子有效浓度，即扣除液中表现出来的表观离子有效浓度，即扣除了离子间相互作用的浓度。以了离子间相互作用的浓度。以a（activity）表示。表示。f：活活度度系系数数，稀稀溶溶液液中中，f 1；极极稀稀溶溶液液中，中，f接近接近1表表8-8数据表明：数据表明：离子强度越大，离子强度越大，离子间相互作用越显著离子间相互作用越显著，活度系数越小；活度系数越小；离子强度越小，离子强度越小，活度系数约为活度系数约为1。稀溶液。稀溶液接接近理想溶液，近理想溶液，活度近似等于浓度。活度近似等于浓度。离子电荷越大，相互作用越强，活度系离子电荷越大，相互作用越强，活度系数越小。数越小。f：活度系数；活度系数；Z1、Z2分别表示离子电荷；分别表示离子电荷；为溶液离子强度。为溶液离子强度。