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第2章溶液2 1溶液及其濃度表示方法2 2溶解度 氫鍵 參考第九章內(nèi)容 2 3非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性作業(yè) 2 19 2 36 1 2 1 1溶液的概念和分類 溶液 由兩種或多種組分組成的均勻體系 或者說 一種或幾種物質(zhì)分散在另外一種物質(zhì)中所形成的均勻混合物 溶液特點(diǎn) 均勻性 無沉淀 組分均以分子或離子方式存在 溶液與膠體 2 1溶液及其濃度表示法 2 2 1 2溶液濃度的表示法 1 摩爾分?jǐn)?shù) x 對于由A B兩種組分組成的體系 對于由i種組分組成的體系 則 2 質(zhì)量摩爾濃度 b 每千克溶劑中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量 質(zhì)量摩爾濃度常用于溶液沸點(diǎn)和凝固點(diǎn)變化的計算 3 3 物質(zhì)的量濃度c mol L 一升溶液中含溶質(zhì)的物質(zhì)的量 4 用分壓p表示的濃度 思考 對于稀的水溶液 c b 對于稀的非水溶液c b 5 極稀溶液的濃度單位 ppm百萬分之一1 106ppb十億分之一1 109ppt萬億分之一1 1012 4 2 2溶解度定義 在一定溫度和壓力下 100g溶劑中能溶解溶質(zhì)的最大克數(shù) 溶解度和溶劑的結(jié)構(gòu)有關(guān)系 水的結(jié)構(gòu)鍵角 104 5o鍵長 96pm 0 1nm電子構(gòu)型 四面體分子構(gòu)型 V型水的鍵角為什么是104 5o 5 冰的結(jié)構(gòu) 6 常見的水 自來水 通常是水廠Cl2消毒過的 蒸餾水 水蒸汽冷凝后得到的水 去離子水 通過離子交換得到的水 礦泉水 含有微量元素 H2SiO3 K Na Ca2 Mg2 Cl SO42 7 2 2 1氣體 液體和固體在液體中的溶解1 氣體在液體中的溶解 Henry sLaw 在一定壓力下 氣體在液體中的溶解度與液體上方氣相中該氣體的分壓成正比 例如 魚類能在水中生存 說明O2在水中有一定的溶解度 8 2 2 2相似相溶原理 例如 水分子中含有氫鍵 屬于極性分子 因而易與極性溶質(zhì)互溶 大量實(shí)驗事實(shí)歸納出 分子結(jié)構(gòu)越相似 分子極性越接近 則彼此越容易相溶 2 固體和液體在液體中的溶解 溫度升高固體的溶解度增加 而液體的溶解度受溫度影響較小 壓力變化對固體和液體的溶解度沒有明顯影響 冰苯 9 對于結(jié)構(gòu)相似的一類氣體來說 一般沸點(diǎn)越高 分子間力越大 越接近液體 在液體中溶解度越大 對于結(jié)構(gòu)相似的一類固體來說 一般熔點(diǎn)越低 分子間力越小 越接近液體 在液體中溶解度越大 討論 H2和O2哪個在水中的溶解度大 10 定義 氫原子與吸引電子能力較大的原子形成共價型分子 由于原子間共用電子對強(qiáng)烈偏移 氫原子幾乎呈質(zhì)子狀態(tài) 這個氫原子還可以和另一個吸引電子能力大且含有孤對電子的原子產(chǎn)生靜電引力 這種吸引作用稱為氫鍵 形成氫鍵條件 有氫原子氫原子與吸引電子能力大的原子直接相連接吸引電子能力大的原子主要是F O N 9 7 3氫鍵 第九章內(nèi)容 1 氫鍵的形成 11 2 氫鍵的特點(diǎn) 飽和性和方向性 一個水分子最多可與幾個水分子形成氫鍵 液態(tài)的HF NH3如何 3 氫鍵的強(qiáng)度 鍵長 pm鍵能 kJ mol 1F H F25528 0O H O27618 8N H N3585 4 12 4 氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響 1 高熔點(diǎn)和高沸點(diǎn) 13 2 為什么水的密度在4 時最大 0 4 時 水溶解時拆散大量的氫鍵 使整體化為四面體晶體結(jié)構(gòu)的冰逐步變成零星的較小 水分子集團(tuán) 故液態(tài)水已經(jīng)不象冰那樣完全是有序排列了 較小的 水分子集團(tuán) 可以進(jìn)入另外一些微晶中去 這樣水分子間的空隙減少 密度就增大 溫度高于4 時 分子熱運(yùn)動使分子間距離變大 密度變小 14 2 3非電解質(zhì)稀溶液的依數(shù)性 15 在一定溫度和壓力下 某一難揮發(fā) 非電解質(zhì)的稀溶液相對純?nèi)軇?會產(chǎn)生稀溶液的蒸氣壓降低 凝固點(diǎn)降低 沸點(diǎn)升高 滲透壓等現(xiàn)象 它們數(shù)值的大小 只與溶液中所含溶質(zhì)粒子的濃度有關(guān) 而與溶質(zhì)本身的性質(zhì)無關(guān) 所以稱它們?yōu)橄∪芤旱囊罃?shù)性 為什么要學(xué)習(xí)稀溶液的依數(shù)性 人體內(nèi)包含大量的 形形色色的溶液體系 正常的生理功能依賴于內(nèi)環(huán)境 主要是液體環(huán)境 的穩(wěn)定 稀溶液的依數(shù)性 對細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)交換與運(yùn)輸 臨床輸液 水及電解質(zhì)代謝等問題 具有一定的理論指導(dǎo)意義 16 1 蒸發(fā) evaporation 溶液液面上動能較高的分子克服液體分子間的引力自水面逸出 擴(kuò)散到水面上部的空間形成氣相分子 這一過程稱為蒸發(fā) 在一定溫度下 在密閉容器中 當(dāng)液相蒸發(fā)的速率與氣相凝結(jié)的速率相等時 液相和氣相達(dá)到平衡 此時蒸氣所具有的壓力稱為該溫度下的飽和蒸氣壓 簡稱蒸氣壓 2 飽和蒸氣壓p vaporpressure 1 蒸發(fā) evaporation 17 1 蒸氣壓與液體的本性有關(guān) 在一定溫度下純凈物質(zhì)具有一定的蒸氣壓 不同的物質(zhì)有不同的蒸氣壓 4 蒸氣壓與溫度有關(guān) 溫度升高 蒸氣壓增大 2 固體也具有一定的蒸氣壓 固體直接蒸發(fā)為氣體的過程稱為升華 冰 碘 樟腦等屬于易揮發(fā)物質(zhì) 具有較顯著的蒸氣壓 3 蒸氣壓大的稱為易揮發(fā)性物質(zhì) 蒸氣壓小的稱為難揮發(fā)性物質(zhì) 注意 18 不同溫度下水的蒸氣壓 19 不同溫度下冰的蒸氣壓 2 3 1稀溶液的蒸氣壓下降 結(jié)論 溶液的蒸氣壓下降 實(shí)驗 如果將蔗糖溶解在水中形成溶液 其蒸氣壓有何變化 20 為什么稀溶液蒸氣壓會下降 難揮發(fā)物質(zhì)溶解在溶劑中形成溶液 降低溶液表面上溶劑的分子數(shù) 減少了逸出液面的溶劑分子數(shù) 溶液蒸氣壓降低 21 p p 溶劑 x溶質(zhì) p 溶液的蒸氣壓下降p 純?nèi)軇┑恼魵鈮簒溶質(zhì) 溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù) 1 拉烏爾定律 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液中溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比 3 拉烏爾定律適用范圍 a 溶質(zhì)難揮發(fā)b 非電解質(zhì)c 稀溶液 2 拉烏爾定律的另一種表達(dá)方式 22 1 一定溫度下 難揮發(fā)性的非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降值和溶質(zhì)的摩爾分?jǐn)?shù)成正比 而與溶質(zhì)的本性無關(guān) p p0 xB 2 在一定溫度下 難揮發(fā)性非電解質(zhì)稀溶液的蒸氣壓下降與溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度 bB 成正比 而與溶質(zhì)的本性無關(guān) p KbB 因此拉烏爾定律可以表述為 思考題 若把一杯水和一杯濃硫酸放在一密閉容器里 將會發(fā)生什么變化 H2O H2SO4 濃 用途 樣品除水干燥 24 25 液體的沸點(diǎn) boilingpoint 是液體的蒸氣壓等于外界壓強(qiáng)時的溫度 液體的正常沸點(diǎn) normalboilingpoint 是指外壓為101 3kPa時的沸點(diǎn) 注意 液體的沸點(diǎn)必須指明外壓 沒有專門注明壓力條件的沸點(diǎn)通常都是指正常沸點(diǎn) 2 3 2稀溶液的沸點(diǎn)升高 思考 敞開體系中 水在1atm下100 時會出現(xiàn)沸騰 水在密閉體系中 100 時會出現(xiàn)沸騰嗎 蒸發(fā)與沸騰的區(qū)別 蒸發(fā) 分子汽化在液體表面發(fā)生沸騰 分子汽化在整個液體中發(fā)生 26 拉烏爾定律 在一定溫度下 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的沸點(diǎn)升高值與溶解在溶劑中的溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比 Tb 稀溶液沸點(diǎn)升高值 量綱為 Kb 溶劑的沸點(diǎn)升高常數(shù) 量綱為 kg mol 1b 溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度 量綱為mol kg 1 注意 純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)恒定 溶液的沸點(diǎn)不恒定 溶液的沸點(diǎn)是指溶液剛開始沸騰時的溫度 溶劑的沸點(diǎn)升高常數(shù)Kb只與溶劑的本性有關(guān) 其值可通過實(shí)驗確定 凝固點(diǎn) freezingpoint 一定外壓下 液態(tài)純物質(zhì)與固態(tài)純物質(zhì)平衡共存時的溫度 固態(tài)純物質(zhì)的蒸氣壓和液態(tài)純物質(zhì)的蒸氣壓相等時的溫度 溶液的凝固點(diǎn) 一定外壓下 液態(tài)溶液與固態(tài)純?nèi)軇┢胶夤泊娴臏囟?或溶液蒸氣壓與固態(tài)純?nèi)軇┱魵鈮合嗟?2 3 3稀溶液的凝固點(diǎn)降低 同學(xué)們想一想如何解釋 28 29 拉烏爾定律 難揮發(fā)非電解質(zhì)稀溶液的凝固點(diǎn)降低值與溶解在溶劑中的溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度成正比 Tf 稀溶液凝固點(diǎn)降低值 量綱 Kf 溶劑的凝固點(diǎn)降低常數(shù) 量綱 kg mol 1b 溶質(zhì)的質(zhì)量摩爾濃度 量綱mol kg 1 凝固點(diǎn)降低性質(zhì)的應(yīng)用 除冰 30 2 3 4溶液的滲透壓與反滲透技術(shù) 滲透 溶劑通過半透膜擴(kuò)散到溶液中的現(xiàn)象半透膜 只允許溶劑透過的薄膜 動物多種器官均有半透膜結(jié)構(gòu) 滲透壓 溶液滲透作用達(dá)到平衡時溶液的靜壓力 31 滲透壓c 溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度T 溫度V 稀溶液的體積 Van tHoff滲透壓計算公式 注意 滲透壓 在形式上與理想氣體方程中的分壓p相似 但其產(chǎn)生的原因卻截然不同 滲透壓 只有在半透膜兩側(cè)分別存在有溶劑和稀溶液時才會產(chǎn)生 而處于一定容積中的理想氣體都會有一定的分壓p 32 海水淡化裝置與淡化廠 青島 10000噸 日 海水淡化廠 半透膜 33 對于強(qiáng)電解質(zhì)溶液 Tf iKfb i校正因子 例 不同濃度的NaCl溶液 34 學(xué)習(xí)稀溶液的依數(shù)性注意的條件稀溶液依數(shù)性只適用于難揮發(fā) 非電解質(zhì) 稀溶液 0 2mol kg 1以下 對電解質(zhì)溶液或濃度較大的非電解質(zhì)溶液 由于溶質(zhì)微粒間存在著不可忽視的作用力 溶液的依數(shù)性規(guī)律將發(fā)生偏差 有關(guān)稀溶液學(xué)習(xí)要求及重點(diǎn)理解稀溶液依數(shù)性的概念 掌握稀溶液的蒸氣壓降低 凝固點(diǎn)降低 沸點(diǎn)升高 滲透壓產(chǎn)生的原因及變化規(guī)律 能夠熟練應(yīng)用稀溶液依數(shù)性的相關(guān)公式進(jìn)行計算 了解稀溶液滲透壓在海水淡化上的意義 思考1 相同質(zhì)量的葡萄糖和甘油分別溶于相同質(zhì)量的水中 所得稀溶液的凝固點(diǎn) 沸點(diǎn)變化和滲透壓是否相同 思考2 相同物質(zhì)的量的甘油分別溶于相同質(zhì)量的水和乙醇中 所得稀溶液的凝固點(diǎn) 沸點(diǎn)變化和滲透壓是否相同 思考1 不相同 思考2 不相同 思考3 配制注射液為什么必須用一定濃度的鹽水或者葡萄糖水溶液 試求310 15K時人血漿的滲透壓 人血漿的凝固點(diǎn)為272 66K 已知 Kf 1 86Kkgmol 1 36