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1、第九章溶液第1页，本讲稿共43页溶液：是指一种物质（溶质）一分子或离子状态分散于另一种物质（溶剂）中所构成的均匀而又稳定的分散体系。91 溶溶 液液第2页，本讲稿共43页1-1 溶液浓度的表示方法（1）质量摩尔浓度mB=单位：molkg-1意义：溶液中溶质B的量（以mol 为单位）除以溶剂的质量（以kg 为单位），称为溶质B的质量摩尔浓度。如20gNaCl溶于500gH2OmNaCl=20/58.5 mol/0.5kg=0.342 mol/0.5 kg =0.684molkg-1第3页，本讲稿共43页（2）物质的量浓度（简称浓度）CB=nB/V 单位molL-1 定义：溶质B的物质的量除以混合
2、物的体积。（3）质量分数（百分比浓度）溶质的质量与溶液的质量之比称为溶质的质量分数。w =m溶质/m溶液（4）摩尔分数混合物中物质B的物质的量与混合物的总物质的量之比叫做物质B的摩尔分数，用xB表示：xB=nB/n总 （5）体积分数 B=VB/V总第4页，本讲稿共43页1-2 溶解度原理相似相溶:(1)液-液 如:醇-水,有机碳链增长,难溶于水.(2)固-液 离子型,溶于极性溶剂.非极性、弱极性固态物溶于非极性溶剂。例如I2溶于C6H6、CCl4。同一溶剂中低熔点的固体比具有类似结构的高熔点的固体易溶解。见表9-2（P332）。（3）气-液溶解高沸点的气体比低沸点的气体在同一溶剂中的溶解度大，
3、具有与气体溶质最为近似分子间了的溶剂是最佳溶剂。第5页，本讲稿共43页1、温度对溶解度的影响、温度对溶解度的影响如溶液，温度升高，溶解度增加；，温度升高，溶解度降低种溶解度曲线(333)过饱和溶液过饱和溶液:溶解的溶质比该温度下的溶解度还多.2、压强的影响、压强的影响亨利（亨利（Henry）定律）定律 在中等压强时，气体的溶解度与溶液上面的气相中该气体的分压成正比：Ci=Kpi K：亨利常数；pi：i气体的分压；Ci：i气体在溶液内的浓度。例如汽水在PCO2=4.05105Pa下装瓶。第6页，本讲稿共43页1-3 分配定律分配定律 将两种互不相溶的H2O和CCl4溶剂同放在一个容器中，由于密度
4、的关系使它们分为两层，水在上层，CCl4在下层。加入碘后，上层为碘的水溶液，下层为碘的CCl4溶液。振荡达平衡后，可测碘在CCl4溶液中的浓度比在水中大85倍。分配定律分配定律：一定温度下，一种溶质分配在互不相溶的两种溶剂中的浓度比值为一常数：K=为溶质B在溶剂中的浓度；为溶质B在溶剂中的浓度；浓度用moldm-3或gdm-3第7页，本讲稿共43页 一种物质与杂质混在一起，可以根据该物质与杂质在不同溶剂中的分配差异，利用两种互不相溶的溶剂将该物质与杂质分离，用这种方法提取或纯化物质的过程叫做“抽提”或“萃取”：mn=mo ：相体积 mn：剩余的溶质 ：相体积 mo：初始的溶质第8页，本讲稿共4
5、3页例：在100cm3水溶液中溶于0.02g的碘，用20cm3 CCl4萃取，比较一次用20cm3 CCl4和分两次用 10cm3CCl4的萃取效率。已知：k=1/85解：m1=0.02 =0.00111(g)m2=0.02 =0.00022(g)因此，萃取剂少量多次萃取，效率较高。第9页，本讲稿共43页92 非电解质稀溶液的依数性非电解质稀溶液的依数性 稀溶液的这些性质主要取决于其中所含溶质粒子的数目，稀溶液的这些性质主要取决于其中所含溶质粒子的数目，而与溶质本身的性质无关。稀溶液的这些性质叫而与溶质本身的性质无关。稀溶液的这些性质叫依数性依数性。定量依数性关系只适于定量依数性关系只适于难挥
6、发难挥发，非电解质非电解质的的稀稀溶液。溶液。稀溶液的通性稀溶液的通性（一）溶液的蒸气压下降（一）溶液的蒸气压下降（二）溶液的沸点升高（二）溶液的沸点升高溶液的沸点总比纯溶剂的高溶液的沸点总比纯溶剂的高（三）溶液的凝固点下降（三）溶液的凝固点下降溶液的凝固点比纯溶剂的低溶液的凝固点比纯溶剂的低（四）溶液的渗透压（四）溶液的渗透压第10页，本讲稿共43页影响蒸气压的主要因素是什么？v相同温度下，不同液体由于分子间的引力不同，蒸气压 不同。影响蒸气压的主要因素是温度每种液体在一定温度下，其饱和蒸气压是一个常数同一液体，温度升高，饱和蒸气压也增大。与液体本身的数量和空间大小无关。第11页，本讲稿共4
7、3页同一温度下，难挥发非电解质稀溶液蒸气压总是低于纯溶剂的蒸气压。溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降注意：这里所指的溶液的蒸气压是指溶液中溶剂的蒸气 压，因为难挥发的溶质的蒸气压很小。当在液体中加入一种难挥发的溶质时，单位体积内溶剂分子减少，只需蒸发较少量的溶剂分子即可达到平衡。p=pAo p 纯溶剂 溶液第12页，本讲稿共43页2-1 蒸气压下降蒸气压下降拉乌尔拉乌尔(Raoult)定律定律拉乌尔定律拉乌尔定律：在一定温度下，稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压与溶剂摩尔分数的乘积。p=pAoxA(p：溶液蒸气压；pAo：纯溶剂蒸气压；xA：溶剂的摩尔分数。)xA+xB=1 p=pAo(1-xB)
8、pAo-p=pAoxB p=pAoxB在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压下降值p和溶质的摩尔分数成正比。第13页，本讲稿共43页适用：非电解质的稀溶液 xB=nB/(nA+nB)nB/nA (因为nA nB)以水为溶剂，在1000g水中：xB nB/nAm/(1000/18)=m/55.51(m为B的质量摩尔浓度)当温度一定时：p=pAo（m/55.51）=Km若溶质、溶液都有挥发性，并不妨碍拉乌尔定律的应用，只要两者没有作用，能组成理想溶液即可。pA=pAoXA pB=pBoXB则溶液的蒸气压为p=pA+pB，该溶液叫理想溶液。第14页，本讲稿共43页例：苯和甲苯以等物质的量混合，x
9、1=x2=1/2，求293k时的总蒸气压？解：纯液体的蒸气压 pC6H6 =10.0kPa pC6H5CH3 =3.2kPa所以：p总1/210.0+1/23.2=6.6kPa第15页，本讲稿共43页2-2 沸点升高Tb=Kbmm:溶质的质量摩尔浓度Tb：沸点上升的数值Kb:溶剂的摩尔沸点升 高常数单位：Kkgmol-1大小只与溶剂的本性有关而与溶质的本性无关。第16页，本讲稿共43页蒸发蒸发 与与 沸腾沸腾vv蒸气压曲线蒸气压曲线:曲线曲线为气液共存为气液共存平衡线；平衡线；曲线曲线左侧左侧为液相为液相区；区；右侧右侧为气相区为气相区。蒸蒸蒸蒸气气气气压压压压温度温度正常沸点正常沸点正常沸点
10、正常沸点第17页，本讲稿共43页2-3 凝固点下降难挥发的非电解质稀溶液的凝固点下降与溶液的质量摩尔浓度成正比，而与溶质的性质无关。Tf=KfmF:水的冰点E:为溶液的凝固点第18页，本讲稿共43页2-4 渗透压范特菏甫（Van,t Hoff）指出：稀溶液的渗透压与溶液的浓度和温度的关系同理想气体方程式一致。V=nRT =CRT是渗透压，V是溶液体积，n是溶质的物质的量（mol），C是浓度，R是气体常数，T是绝对温度。第19页，本讲稿共43页2-5 依数性的应用a:测定分子的摩尔质量例1：1.09g 葡萄糖溶于20g水中所得溶液在101.325kPa下沸点升高T=0.156K，求葡萄糖的摩尔质
11、量。解：由Tb=Kbm,已知水的Kb=0.512Kmol-1kg,0.156K=0.512Kmol-1kg(1.09g/M)/(20kg/1000)M=(1.090.512)/(0.020.156)gmol-1=179gmol-1理论值：C6H12O6 180gmol-1第20页，本讲稿共43页例2：0.322 g 萘溶于80g苯中，溶液凝固点为278.34K，求萘的摩尔质量。解：已知萘的凝固点为278.50K，Tf=278.50K-278.34K=0.16K 萘的Kf5.10Kmol-1kgTf=Kfm因此，0.16K=5.10Kmol-1kg(0.322/M)/(80/1000)kg M=
12、128gmol-1第21页，本讲稿共43页例：由渗透压求摩尔质量（注意单位）1dm3溶液中含5.0g马的血红素，在298k测得该溶液渗透压为1.82102Pa马血红素的摩尔质量。解：=cRTC=/RT=(1.82102Pa)/(8.31Pa m3K-1mol-1 298K)=0.073mol m-3=7.310-5mol dm-3C=nB/V=mB/MVM=mB/VC=5.0gdm-3/7.3 10-5mol dm-3=6.8104 gmol-1第22页，本讲稿共43页b:制作防冻剂和致冷剂 例：为防止汽车水箱的冻裂，使水的冰点下降到253K，即Tf=20.0K，则在每1000g水中应加入乙二
13、醇多少克？解：C2H4(OH)2 Mr=62 Tf=kfm m=Tf/kf=20.0k/1.86kmol-1kg=10.75molkg-1 1000 g 水中应加入10.75mol乙二醇，其质量为：6210.75=666.5g第23页，本讲稿共43页例例 1.4 一种水溶液的凝固点是1 C，试求该溶液的（1）沸点；（2）25 C时的蒸气压力；（3）0 C时的渗透压。第24页，本讲稿共43页25 C时的蒸气压力=3.170.0307=3.14(kPa)(3)溶液很稀 Cb第25页，本讲稿共43页致冷剂NaCl+冰250.6K(30g NaCl+100g水)CaCl2+水 218K(42.5g C
14、aCl2+100g水)c低共熔点冰晶共析点低共熔混合物水和溶液的冷却曲线第26页，本讲稿共43页（1）反渗透 若选用一种高强度半透膜，并在溶液液面上施加大于渗透压的外压，则溶液中的水分子就会反向渗透入纯水中。（2）人体输液，等渗溶液 在同一温度下，渗透压相等的溶液称为等渗溶液。对于渗透压不相等的溶液，其中渗透压较高的称为高渗溶液，较低的称为低渗溶液。渗透压的应用渗透压的应用第27页，本讲稿共43页31 分散体系分散体系相：相：体系中物理性质和化学性质完全相同的一部分称为相相。单相体系：单相体系：只有一个相的体系称为单相体系单相体系（或均相体系均相体系）。多相体系多相体系 两个或两个以上相的体系
15、称多相体系多相体系。93 溶溶 胶胶第28页，本讲稿共43页按分散质粒子的大小，可将分散系分为分子分散系，胶体分散系和粗分散系。第29页，本讲稿共43页32 溶胶溶胶 固体分散在液体中的一种胶态体系，是一种难溶的多分子聚集体。粒子直径1100 nm之间。基本特征：基本特征：多相性，高分散性和热力学不稳定性第30页，本讲稿共43页（1）溶胶的制备和净化（）溶胶的制备和净化（自学）考虑两个方面：1.分散相粒子的大小落在胶体分散体系范围内。2.有适当的稳定剂两种方法：1.分散法使固体粒子变小 机械研磨、超声波作用、电分散及化学法2.凝聚法使分子或离子凝聚成胶粒第31页，本讲稿共43页第32页，本讲稿
16、共43页胶体溶液的性质胶体溶液的性质1动力性质布朗运动2光学性质丁达尔效应 3电学性质电泳第33页，本讲稿共43页1动力性质布朗运动两种因素：（1）胶体粒子本身的热运动（2）周围的分散剂的分子不均匀地撞击胶粒，使其不 断改变方向，改变速度。第34页，本讲稿共43页2光学性质丁达尔效应一束会聚的光通过溶胶，从侧面可看到一发光圆锥体。原因：胶粒对光的散射作用 当光射到分散相颗粒上时，可发生两种情况：（1）粗分散系颗粒 入射光波长 光从粒子表面上按一定角度反射，不能透过（2）粗分散系颗粒 入射光波长（400700 nm）发生光的散射，这时颗粒本身好像一个光源，向各个方向发射出光。（3）真溶液 1 n
17、m 光散射极弱，发生透射现象。第35页，本讲稿共43页3电学性质电泳 胶体粒子在外电场作用下，发生定向移动称为电泳。胶核和吸附层一起运动。第36页，本讲稿共43页二胶团的结构二胶团的结构扩散的双电层概念扩散的双电层概念 由于胶体中分散相颗粒小，表面积大，表面能高，使其处于不稳定状态，有相互聚结起来变成较大的粒子而聚沉趋势，有时需加入第三种物质即稳定剂。1.AgI 溶胶，以KI为稳定剂。(1)生成的m(约为103)个AgI分子聚集成直径为1100 nm范围内的固体粒子，它是分散相粒子的核心，称为胶核。(2)胶核选择性地吸附与其组成有关的、浓度较大的离子。如果KI过量，胶核就优先吸附了n（nm）个
18、I-离子而带负电荷。第37页，本讲稿共43页(3)体系中的与胶核所带电荷电性相反的离子称为反离子。如KI过量时的K+离子就是反离子。(4)体系中的反离子按一定的浓度梯度分布反离子受到两种相反的作用力：（a）静电作用力：由于反离子带有与胶核表面电荷电性相反的电荷，所以反离子与胶核间将产生静电作用，使反离子尽量靠近胶核分布。（b）分子热运动：由于热运动，反离子处在不停地运动之中，有远离胶核的趋势。第38页，本讲稿共43页第39页，本讲稿共43页2.AgI 溶胶，溶胶，AgNO3过量过量 胶核吸附n个Ag+离子而带正电荷。制备条件不同，胶粒所带的电性不同。制备条件不同，胶粒所带的电性不同。第40页，
19、本讲稿共43页四胶体溶液的稳定性和聚沉作用四胶体溶液的稳定性和聚沉作用(一)、溶胶的稳定因素溶胶的稳定因素1.胶粒的静电排斥作用胶粒的静电排斥作用：2.胶粒荷电量越多，胶粒间斥力越大，溶胶越稳定。2.溶剂化作用溶剂化作用：胶粒中的吸附离子和反离子都是水化的（即离子外围包裹着水分子）3布朗运动布朗运动：溶胶因分散度大，粒径小，布朗运动剧烈，能克服重力引起的沉降作用。第41页，本讲稿共43页(二)、溶胶的聚沉溶胶的聚沉聚沉作用聚沉作用 溶胶的稳定性是相对的、有条件的，若离子一旦失溶胶的稳定性是相对的、有条件的，若离子一旦失去聚集稳定性，则在碰撞后就会引起聚集。去聚集稳定性，则在碰撞后就会引起聚集。条件：条件：只要减弱或消除使溶胶稳定的因素，就能使胶粒聚只要减弱或消除使溶胶稳定的因素，就能使胶粒聚集成较大的颗粒而沉降。集成较大的颗粒而沉降。第42页，本讲稿共43页聚沉方法聚沉方法1.加电解质加电解质正电溶胶，负离子起作用。电荷越高，聚沉值越小。负电溶胶，正离子起作用2.加入相反电荷的溶胶加入相反电荷的溶胶 天然水中的悬浮粒子一般为带负电的胶粒，在水中加入明矾KAl(SO4)212H2O 后，就可达到消除污物，净化水的目的。3.加热：增加了胶粒的碰撞加热：增加了胶粒的碰撞第43页，本讲稿共43页