溶液的濃度和溶解度.ppt

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第8章水溶液 8 1溶液的濃度和溶解度8 2非電解質(zhì)稀溶液通性8 3電解質(zhì)溶液習(xí)題 8 1溶液的濃度和溶解度 一 溶液的濃度物質(zhì)的量濃度質(zhì)量摩爾濃度質(zhì)量分?jǐn)?shù)摩爾分?jǐn)?shù) 二 溶解度一定溫度和壓力下溶質(zhì)在一定量溶劑中形成飽和溶液時(shí) 被溶解的溶質(zhì)的量稱(chēng)為該溶質(zhì)的溶解度 溫度對(duì)固體溶質(zhì)的溶解度有明顯的影響 壓力則幾乎沒(méi)有影響 因此 討論固體溶質(zhì)的溶解度大必須標(biāo)明溫度 絕大多數(shù)固體的溶解度隨溫度升高而增大 但個(gè)別也有減小的 過(guò)飽和溶液 溶液中固體溶質(zhì)的量超過(guò)它的溶解度 這種溶液稱(chēng)為過(guò)飽和溶液 過(guò)飽和溶液一般是較高溫度的飽和溶液冷卻形成的 氣體的溶解度一般用單位體積的溶液中氣體溶解的質(zhì)量或物質(zhì)的量表示 早在200年前的1801年 英國(guó)人亨利就揭示了這些事實(shí)中蘊(yùn)涵著的規(guī)律 即亨利定律 氣體的溶解度與氣體的分壓呈正比 可表示為 p Kx 或p K c p K m 式中的比例常數(shù)K稱(chēng)為亨利系數(shù) 三 相似相溶原理由于溶質(zhì)與溶劑的品種繁多 性質(zhì)千差萬(wàn)別 導(dǎo)致溶質(zhì)與溶劑相互關(guān)系的多樣性 因此 想得到溶解度的普遍規(guī)律是很困難的 但籠統(tǒng)地講 溶解過(guò)程的一般規(guī)律是相似相溶 具體地說(shuō) 溶質(zhì)分子與溶劑分子的結(jié)構(gòu)越相似 相互溶解越容易 溶質(zhì)分子的分子間力與溶劑分子的分子間力越相似 越易互溶 8 2非電解質(zhì)稀溶液通性 溶質(zhì)溶解在溶劑中形成溶液 溶液的性質(zhì)已不同于原來(lái)的溶質(zhì)和溶劑 這種性質(zhì)上的變化可分為兩類(lèi) 第一類(lèi)由溶質(zhì)本性不同所引起 如酸堿性 導(dǎo)電性 顏色 味道等 第二類(lèi)由溶質(zhì)數(shù)量不同所引起 如蒸氣壓 沸點(diǎn) 凝固點(diǎn) 滲透壓等 稀溶液的依數(shù)性 通性 稀溶液的某些性質(zhì)只與溶質(zhì)的粒子數(shù)目有關(guān) 而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān) 這一類(lèi)性質(zhì)稱(chēng)為稀溶液的依數(shù)性 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性 一 溶液的蒸氣壓下降1 純?nèi)軇┑恼魵鈮涸谝欢囟认?某溶劑的飽和蒸氣所產(chǎn)生的壓力稱(chēng)為該溫度下溶劑的飽和蒸氣壓 簡(jiǎn)稱(chēng)蒸氣壓 蒸氣壓大的物質(zhì)稱(chēng)為易揮發(fā)性物質(zhì) 蒸氣壓小的物質(zhì)稱(chēng)為難揮發(fā)性物質(zhì) 2 溶液的蒸氣壓 p pA 溶液的蒸氣壓下降值 p為 p pB p 糖水 純水 溶液的蒸氣壓降低的原因 溶質(zhì)是難揮發(fā)非電解質(zhì) 因此溶液的蒸氣壓實(shí)際上是溶液中溶劑的蒸氣壓 溶液的蒸氣壓與溶液的濃度有沒(méi)有定量規(guī)律 1887年 法國(guó)著名物理學(xué)家拉烏爾根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 總結(jié)出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)定律 這就是拉烏爾定律 水 糖水 3 拉烏爾 Raoult 定律在一定溫度下 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓 p 等于純?nèi)軇┑恼魵鈮?pB 乘以溶劑在溶液中的摩爾分?jǐn)?shù) xB 即 p pB xB xA xB 1 p pB 1 xA 溶液的蒸氣壓下降值 p為 p pB p pB pB 1 xA p pB xA因此拉烏爾定律也可以這樣說(shuō) 在一定溫度下 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降值 p 與溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù) xA 成正比 而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān) 拉烏爾 Raoult 定律 即 p pB xA 當(dāng)溶液很稀時(shí) nB nA nB nA nB 因此 在一定溫度下 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降 近似地與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比 而與溶質(zhì)的種類(lèi)無(wú)關(guān) 這是拉烏爾定律的另一種表達(dá)形式 例 計(jì)算0 05mol L蔗糖溶液100 時(shí)的飽和蒸氣壓 解 二 溶液的沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降 沸點(diǎn) 液體蒸氣壓等于外界大氣壓力時(shí)的溫度Tb 凝固點(diǎn) 物質(zhì)的液相蒸氣壓和固相蒸氣壓相等時(shí)的溫度 即固相和液相平衡共存時(shí)的溫度Tf 沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降 左圖 3條曲線(xiàn) AB 水的蒸氣壓曲線(xiàn) A B 溶液的蒸氣壓曲線(xiàn) A A 冰的蒸氣壓曲線(xiàn) 由該圖可以看出 溶液的蒸氣壓下降 導(dǎo)致溶液的沸點(diǎn)上升 凝固點(diǎn)下降 定量關(guān)系 凝固點(diǎn)下降值 Tf Tf Tf Tb kbm Tf kfm 沸點(diǎn)上升值 Tb Tb Tb kb 摩爾沸點(diǎn)上升常數(shù) kf 摩爾凝固點(diǎn)下降常數(shù) kb kf只與溶劑的性質(zhì)有關(guān) 單位 K kg mol 1 見(jiàn)p302表8 4 表8 6 因此 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)上升和凝固點(diǎn)下降與溶液的質(zhì)量摩爾濃度成正比 與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān) 應(yīng)用 計(jì)算溶液的沸點(diǎn) Tb 和凝固點(diǎn) Tf 測(cè)MA 日常生活中的應(yīng)用如 植物為什么表現(xiàn)出一定的抗旱性和耐寒性 又如 冬天在汽車(chē)水箱里加少量甘油或乙二醇 防止水箱里的水結(jié)冰 例 將2 6g尿素 CO NH2 2 溶于100 0g水中 計(jì)算此溶液在標(biāo)準(zhǔn)壓力下的沸點(diǎn)和凝固點(diǎn) MCO NH2 2 60 0g mol 1 解 例 取0 749g某氨基酸溶于50 0g水中 測(cè)得其凝固點(diǎn)為 0 188 試求該氨基酸的摩爾質(zhì)量 解 三 溶液的滲透壓 產(chǎn)生滲透壓示意圖 滲透作用 溶劑分子通過(guò)半透膜進(jìn)入溶液使溶液變稀的現(xiàn)象稱(chēng)為滲透作用 滲透壓 為了保持滲透平衡 液柱所產(chǎn)生的靜水壓稱(chēng)為該溶液的滲透壓 單位 Pa或kPa 范特霍夫定律難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的滲透壓 與溶液物質(zhì)的量濃度c和溫度T成正比 而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān) R 8 314kPa L K 1 mol 1 產(chǎn)生滲透壓的條件 存在半透膜 半透膜兩側(cè)溶液濃度不同 即 cRT 滲透作用的應(yīng)用 測(cè)定大分子的MA 動(dòng)植物生理功能 海水淡化 污水處理 反滲技術(shù) 思考題 1 參天的大樹(shù) 如何從土壤中吸收水分 2 施肥過(guò)多 植物會(huì)燒死嗎 3 淡水魚(yú)游到海水中能活嗎 例 20 時(shí) 將1 00g血紅素溶于水中 配制成100mL溶液 測(cè)得其滲透壓為0 366Kpa 求血紅素的摩爾質(zhì)量 解 電離度 電離的百分率強(qiáng)電解質(zhì) 理論上 電離但溶液導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)表明 強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中的電離度都小于100 即表觀(guān)電離度都小于100 8 3電解質(zhì)溶液 表8 7強(qiáng)電解質(zhì)的表觀(guān)解離度 298K 0 10mol L 1 電解質(zhì)KClZnSO4HClHNO3H2SO4NaOHBa OH 2 表觀(guān)解離度 86409292619181 1923年 Debye及H ckel提出離子氛 ionicatmosphere 概念 觀(guān)點(diǎn) 強(qiáng)電解質(zhì)在溶液中是完全電離的 但是由于離子間的相互作用 每一個(gè)離子都受到相反電荷離子的束縛 這種離子間的相互作用使溶液中的離子并不完全自由 其表現(xiàn)是 溶液導(dǎo)電能力下降 電離度下降等等 在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中 一種離子被異號(hào)離子所包圍的現(xiàn)象稱(chēng)為離子氛 由于離子氛使離子的運(yùn)動(dòng)受到相互牽制 1 活度與活度系數(shù)活度 是指有效濃度 即單位體積電解質(zhì)溶液中表現(xiàn)出來(lái)的表觀(guān)離子有效濃度 即扣除了離子間相互作用的濃度 以a activity 表示 f 活度系數(shù) 濃溶液中 f 1 極稀溶液中 f接近1某離子的活度系數(shù)不僅受它本身的濃度和電荷的影響 也受溶液中其他離子的濃度及電荷的影響 為了表征這些影響 引入離子強(qiáng)度的概念 2 離子強(qiáng)度 ci 溶液中第i種離子的濃度 Zi 第i種離子的電荷 離子強(qiáng)度I表示了離子在溶液中產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的大小 離子強(qiáng)度越大 正負(fù)離子間作用力越大 例題 計(jì)算含0 1mol L 1HCl和0 1mol L 1CaCl2混合溶液的離子強(qiáng)度 解 溶液中各離子濃度 mol L 1 H 0 1 Ca2 0 1 Cl 0 3 I 1 2 ciZi2 0 1 12 0 1 22 0 3 12 0 4 p307表8 8數(shù)據(jù)表明 離子強(qiáng)度越大 離子間相互作用越顯著 活度系數(shù)f越小 離子強(qiáng)度越小 活度系數(shù)f約為1 稀溶液接近理想溶液 活度近似等于濃度 離子電荷越大 相互作用越強(qiáng) 活度系數(shù)f越小 電解質(zhì)溶液的濃度與活度之間一般有差別 嚴(yán)格說(shuō) 都應(yīng)該用活度來(lái)進(jìn)行計(jì)算 但對(duì)于稀溶液 弱電解質(zhì)溶液 難溶強(qiáng)電解質(zhì)溶液作近似計(jì)算時(shí) 通常就用濃度進(jìn)行計(jì)算 本章作業(yè) p307 309的7 8 9共三大題 上交時(shí)間 第十六周星期一 上交內(nèi)容 第6章和第8章作業(yè)