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第九章溶液 9 1溶液 9 2非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性 9 3溶膠 主要教學(xué)目標(biāo) 掌握溶液濃度的表示方法 掌握非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性 了解溶膠的形成和性質(zhì) 教學(xué)方法和手段 采用板書(shū)和及多媒體課件相結(jié)合 課堂上師生互動(dòng) 采用啟發(fā)式和提問(wèn)的教學(xué)方式 并且課堂上學(xué)習(xí)的表現(xiàn)記入學(xué)生的平時(shí)成績(jī) 教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn) 稀溶液的依數(shù)性 9 1溶液 一 溶液的濃度 四種表達(dá)方式 1 物質(zhì)的量濃度 每升溶液中溶質(zhì)的 物質(zhì)的量 單位mol L 符號(hào)c 如c H 2 質(zhì)量摩爾濃度 每Kg溶劑中含溶質(zhì)的摩爾數(shù) 則稱為質(zhì)量摩爾濃度 經(jīng)常用m表示 單位mol kg 3 質(zhì)量分?jǐn)?shù) 即溶質(zhì)的質(zhì)量對(duì)于溶液的質(zhì)量的分?jǐn)?shù) 符號(hào)w 4 摩爾分?jǐn)?shù) 溶質(zhì)B 物質(zhì)的量 與溶液中溶質(zhì)與溶劑總 物質(zhì)的量 之比 即n B n 總 符號(hào)用x B 或XB 二 溶解度 溶解度 定溫度下溶質(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 1 溫度對(duì)溶解度的影響 溫度對(duì)固體溶質(zhì)的溶解度有明顯的影響 有時(shí) 溶液中固體溶質(zhì)的量會(huì)超過(guò)它的溶解度 這種溶液稱為過(guò)飽和溶液 2 壓強(qiáng)的影響 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 亨利定律 在中等壓強(qiáng)時(shí) 氣體的溶解度與溶液上面氣相中該氣體的分壓呈正比 可表示為 Ci KPi 式中的比例常數(shù)K稱為亨利系數(shù) 三 相似相溶原理 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 水分子之間存在氫鍵 因此若溶質(zhì)分子能于水分子形成氫鍵 在水中的溶解度就相對(duì)較大 如氨 乙醇 HF等 四 分配定律 9 2非電解質(zhì)溶的依數(shù)性 一 稀溶液的依數(shù)性 與溶液的濃度有關(guān) 與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān) 適用范圍 難揮發(fā)非電解質(zhì)的稀溶液 1 溶液的蒸氣壓下降 1887年 法國(guó)物理學(xué)家拉烏爾 Raoult 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出如下結(jié)論 在一定溫度下 稀溶液的蒸氣壓下降與溶質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)XB成正比 而與溶質(zhì)的本性無(wú)關(guān) 這就是拉烏爾定律 其數(shù)學(xué)表達(dá)式為 P P溶劑 XB 1 在一定溫度下 稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼艘匀軇┑奈镔|(zhì)的量分?jǐn)?shù)XA 數(shù)學(xué)表達(dá)式為 P溶液 P溶劑 XA 2 在一定溫度下 難揮發(fā)非電解稀溶液的蒸氣壓下降與溶液的質(zhì)量摩爾濃度 m 成正比 數(shù)學(xué)表達(dá)式為 P Km 3 2 沸點(diǎn)升高和凝固點(diǎn)下降 溶液的沸點(diǎn)上升 Tb Kb m Kb是溶劑的摩爾沸點(diǎn)升高常數(shù) m為溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度 Tb是溶液沸點(diǎn)上升的度數(shù) 不同溶劑的Kb值不同 Kb值決定于溶劑的性質(zhì) 而與溶質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān) 溶液的凝固點(diǎn)下降 Tf Kf mKf為摩爾凝固點(diǎn)降低常數(shù) 即1摩爾溶質(zhì)溶解在1000g溶劑中所引起凝固點(diǎn)降低的值 Kf值決定于溶劑的性質(zhì)而與溶質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān) 3 滲透壓 滲透壓 為了阻止?jié)B透進(jìn)行 必須對(duì)液面施加一壓力 這壓力應(yīng)等于上升液柱所產(chǎn)生的靜壓力 我們把阻止?jié)B透作用而施加于溶液的最小壓力 稱為該溶液的滲透壓 產(chǎn)生滲透現(xiàn)象必須具備二個(gè)條件 膜內(nèi)外兩種溶液的濃度同 即不同濃度的兩種溶液被半透膜隔開(kāi)就能產(chǎn)生滲透現(xiàn)象 有半透膜存在 4 依數(shù)性的應(yīng)用 1 測(cè)定分子的摩爾質(zhì)量 例1溶解2 76克甘油于200克水中 測(cè)得凝固點(diǎn)為 0 279 己知水的Kf 1 86K kg mol 1 求甘油的分子量 解 Tf Kfm設(shè)甘油的摩爾質(zhì)量為M M 92 0g mol 1 例2將0 2000g葡萄糖溶解于10 0g水中 在常壓下測(cè)得溶液的沸點(diǎn)為373 057K 試計(jì)算葡萄糖的摩爾質(zhì)量 解 由表2 5查得水的沸點(diǎn)為373K Kb為0 512K kg mol 1 代入 Tb Kbm 373 057 373 M 179g mol 1 例3 20 時(shí)水的飽和蒸汽壓為2 33kPa 將17 1g蔗糖 C12H22O11 與3 00g尿素 CO NH2 2 分別溶于100g水 計(jì)算形成溶液的蒸汽壓 解 兩種溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量是M1 342g mol和M2 60 0g mol 故兩種溶液的蒸汽壓均為 p 2 33kPa 0 991 2 31kPa 例4計(jì)算將4 27g蔗糖 C12H22O11 溶于50 0g水中形成溶液的凝固點(diǎn)和沸點(diǎn) 解mB 0 250mol kg 1 Tb Kbm 1 86 0 25 0 465K Tf Kfm 0 52 0 250 0 13K 凝固點(diǎn)為273 15 0 465 272 68K 沸點(diǎn)為373 15 0 13 373 28K 例51dm3溶液中含5 0克馬血紅素 在298K時(shí)測(cè)得溶液的滲透壓為1 82 102Pa 求馬的血紅素的摩爾質(zhì)量 解 CRT mol m 3 7 3 10 5mol dm 3 M 6 8 104g mol 1 例6在水中某蛋白質(zhì)的飽和溶液含溶質(zhì)5 18g dm3 20 時(shí)其滲透壓為0 413kPa 求此蛋白質(zhì)的摩爾質(zhì)量 解 CRT 0 413 M 30553 244g mol 1 例7相同重量的葡萄糖和甘油分別溶于100g水中 所得溶液的凝固點(diǎn) 沸點(diǎn) 滲透壓是否相同 解 不同 Tf Kfm Tb Kbm CRT 因它們的分子量不同 即m c不同 故不相同 2 制作防凍劑 致冷劑 利用溶液凝固點(diǎn)下降還可制作防凍劑 致冷劑 9 3溶膠 一 分散系 分散系 一種物質(zhì)在另一物質(zhì)里被分散成微小粒子所形成的體系 一般根據(jù)分散質(zhì)粒子的大小 將分散系分為三類 二 溶膠 原則上制備溶膠的方法有兩種 1 分散法 研磨法 電弧法 超聲波法 2 凝聚法 改換溶劑法 化學(xué)反應(yīng)法 三 溶膠的性質(zhì) 1 光學(xué)性質(zhì) 丁達(dá)爾效應(yīng) 如果將一束被聚光鏡 如透鏡 會(huì)聚的強(qiáng)光射入膠體溶液時(shí) 我們?cè)诠馐拇怪狈较蚓涂梢钥吹揭粭l發(fā)亮的光柱 這種現(xiàn)象是英國(guó)的丁達(dá)爾首先發(fā)現(xiàn)的 稱為丁達(dá)爾效應(yīng) 原因 光的散射 2 動(dòng)力學(xué)性質(zhì) 溶膠不穩(wěn)定 放置一定時(shí)間 會(huì)沉淀出來(lái) 3 電學(xué)性質(zhì) 電泳 四 溶膠帶電原因 膠體粒子為什么會(huì)帶有電荷呢 其主要原因主要有兩種 1 吸附作用 固體表面的粒子具有剩余力場(chǎng)固體表面積越大 吸附能力越強(qiáng)膠粒的選擇性吸附 AgNO3 KI AgI KNO3KI過(guò)量吸附I AgNO3過(guò)量吸附Ag 2 電離作用 有些膠體溶液是通過(guò)表面分子的電離而產(chǎn)生電荷的 H2SiO3H HSiO3 2H SiO32 五 膠體的結(jié)構(gòu) AgNO3過(guò)量時(shí)形成的AgI的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)為 AgI m nAg n x NO3 x xNO3 式中m為膠核中AgI的分子數(shù) n為膠核吸附的電位離子數(shù) n比m的數(shù)值小得多 n x 是吸附層中的反號(hào)離子數(shù) Ag 為電位離子 x為擴(kuò)散層中反號(hào)離子數(shù) 氫氧化鐵溶膠 硅膠溶液 六 膠粒的穩(wěn)定性 膠體之所以具有較大的穩(wěn)定性 原因有幾個(gè)方面 膠體帶有電荷布朗運(yùn)動(dòng)水化膜的形成 七 溶膠的聚沉 1 加入少量電解質(zhì) 這是加速膠體聚沉的主要辦法 離子價(jià)態(tài)愈高 電解質(zhì)的聚沉能力愈大 2 兩種帶相反電荷的膠體溶液 以適當(dāng)?shù)谋壤ハ嗷旌?3 加熱 八 凝膠 溶膠 高分子溶液具有彈性的半固體狀態(tài)的粘稠物質(zhì) 凝膠或凍膠 形成凝膠的原因 一般是認(rèn)為由于析出固體時(shí) 形成體型 三維網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu) 在結(jié)構(gòu)的網(wǎng)眼中容納了全部溶劑 充滿在網(wǎng)眼里的溶劑不能自由流動(dòng) 相互交聯(lián)形成網(wǎng)架的膠體粒子仍有一定的柔韌性 使凝膠成為彈性固體 九 高分子溶液 蛋白質(zhì) 纖維素 淀粉 橡膠及許多人工合成的物質(zhì) 尼龍 聚氯乙烯塑料等都是高分子物質(zhì) 它們是由一種或多種小的結(jié)構(gòu)單位聯(lián)結(jié)而成的 它們的分子量高達(dá)數(shù)十萬(wàn)或數(shù)百萬(wàn) 高分子化合物溶于適當(dāng)?shù)娜軇┲芯统蔀楦叻肿尤芤?高分子溶液是一個(gè)均勻體系 分散介質(zhì)和分散相之間無(wú)界面 但分子直徑100nm 1nm之間 一般不帶電荷 比溶膠穩(wěn)定 高分子溶液的溶解是可逆的 它具有稀溶液的依數(shù)性 也具有丁達(dá)爾效應(yīng) 但無(wú)電泳現(xiàn)象 在溶膠中加入適當(dāng)?shù)母叻肿尤苣z 但量太少會(huì)發(fā)生敏化作用 反而起不到保護(hù)作用