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非電解質稀溶液通性8 3電解質溶液習題 8 1溶液的濃度和溶解度 一 溶液的濃度物質的量濃度質量摩爾濃度質量分數摩爾分數 二 溶解度一定溫度和壓力下溶質在一定量溶劑中形成飽和溶液時 被溶解的溶質的量稱為該溶質的溶解度 溫度對固體溶質的溶解度有明顯的影響 壓力則幾乎沒有影響 因此 討論固體溶質的溶解度大必須標明溫度 絕大多數固體的溶解度隨溫度升高而增大 但個別也有減小的 過飽和溶液 溶液中固體溶質的量超過它的溶解度 這種溶液稱為過飽和溶液 過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量或物質的量表示 早在200年前的1801年 英國人亨利就揭示了這些事實中蘊涵著的規(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K稱為亨利系數 三 相似相溶原理由于溶質與溶劑的品種繁多 性質千差萬別 導致溶質與溶劑相互關系的多樣性 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 溶解過程的一般規(guī)律是相似相溶 具體地說 溶質分子與溶劑分子的結構越相似 相互溶解越容易 溶質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非電解質稀溶液通性 溶質溶解在溶劑中形成溶液 溶液的性質已不同于原來的溶質和溶劑 這種性質上的變化可分為兩類 第一類由溶質本性不同所引起 如酸堿性 導電性 顏色 味道等 第二類由溶質數量不同所引起 如蒸氣壓 沸點 凝固點 滲透壓等 稀溶液的依數性 通性 稀溶液的某些性質只與溶質的粒子數目有關 而與溶質的本性無關 這一類性質稱為稀溶液的依數性 難揮發(fā)非電解質稀溶液的依數性 一 溶液的蒸氣壓下降1 純溶劑的蒸氣壓在一定溫度下 某溶劑的飽和蒸氣所產生的壓力稱為該溫度下溶劑的飽和蒸氣壓 簡稱蒸氣壓 蒸氣壓大的物質稱為易揮發(fā)性物質 蒸氣壓小的物質稱為難揮發(fā)性物質 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 溶質是難揮發(fā)非電解質 因此溶液的蒸氣壓實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有定量規(guī)律 1887年 法國著名物理學家拉烏爾根據大量的實驗結果 總結出一個經驗定律 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)非電解質稀溶液的蒸氣壓 p 等于純溶劑的蒸氣壓 pB 乘以溶劑在溶液中的摩爾分數 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 在一定溫度下 難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓下降值 p 與溶質的摩爾分數 xA 成正比 而與溶質的本性無關 拉烏爾 Raoult 定律 即 p pB xA 當溶液很稀時 nB nA nB nA nB 因此 在一定溫度下 難揮發(fā)非電解質稀溶液的蒸氣壓下降 近似地與溶液的質量摩爾濃度成正比 而與溶質的種類無關 這是拉烏爾定律的另一種表達形式 例 計算0 05mol L蔗糖溶液100 時的飽和蒸氣壓 解 二 溶液的沸點上升和凝固點下降 沸點 液體蒸氣壓等于外界大氣壓力時的溫度Tb 凝固點 物質的液相蒸氣壓和固相蒸氣壓相等時的溫度 即固相和液相平衡共存時的溫度Tf 沸點上升和凝固點下降 左圖 3條曲線 AB 水的蒸氣壓曲線 A B 溶液的蒸氣壓曲線 A A 冰的蒸氣壓曲線 由該圖可以看出 溶液的蒸氣壓下降 導致溶液的沸點上升 凝固點下降 定量關系 凝固點下降值 Tf Tf Tf Tb kbm Tf kfm 沸點上升值 Tb Tb Tb kb 摩爾沸點上升常數 kf 摩爾凝固點下降常數 kb kf只與溶劑的性質有關 單位 K kg mol 1 見p302表8 4 表8 6 因此 難揮發(fā)非電解質稀溶液的沸點上升和凝固點下降與溶液的質量摩爾濃度成正比 與溶質的本性無關 應用 計算溶液的沸點 Tb 和凝固點 Tf 測MA 日常生活中的應用如 植物為什么表現出一定的抗旱性和耐寒性 又如 冬天在汽車水箱里加少量甘油或乙二醇 防止水箱里的水結冰 例 將2 6g尿素 CO NH2 2 溶于100 0g水中 計算此溶液在標準壓力下的沸點和凝固點 MCO NH2 2 60 0g mol 1 解 例 取0 749g某氨基酸溶于50 0g水中 測得其凝固點為 0 188 試求該氨基酸的摩爾質量 解 三 溶液的滲透壓 產生滲透壓示意圖 滲透作用 溶劑分子通過半透膜進入溶液使溶液變稀的現象稱為滲透作用 滲透壓 為了保持滲透平衡 液柱所產生的靜水壓稱為該溶液的滲透壓 單位 Pa或kPa 范特霍夫定律難揮發(fā)非電解質稀溶液的滲透壓 與溶液物質的量濃度c和溫度T成正比 而與溶質的本性無關 R 8 314kPa L K 1 mol 1 產生滲透壓的條件 存在半透膜 半透膜兩側溶液濃度不同 即 cRT 滲透作用的應用 測定大分子的MA 動植物生理功能 海水淡化 污水處理 反滲技術 思考題 1 參天的大樹 如何從土壤中吸收水分 2 施肥過多 植物會燒死嗎 3 淡水魚游到海水中能活嗎 例 20 時 將1 00g血紅素溶于水中 配制成100mL溶液 測得其滲透壓為0 366Kpa 求血紅素的摩爾質量 解 電離度 電離的百分率強電解質 理論上 電離但溶液導電性實驗表明 強電解質在溶液中的電離度都小于100 即表觀電離度都小于100 8 3電解質溶液 表8 7強電解質的表觀解離度 298K 0 10mol L 1 電解質KClZnSO4HClHNO3H2SO4NaOHBa OH 2 表觀解離度 86409292619181 1923年 Debye及H ckel提出離子氛 ionicatmosphere 概念 觀點 強電解質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 其表現是 溶液導電能力下降 電離度下降等等 在強電解質溶液中 一種離子被異號離子所包圍的現象稱為離子氛 由于離子氛使離子的運動受到相互牽制 1 活度與活度系數活度 是指有效濃度 即單位體積電解質溶液中表現出來的表觀離子有效濃度 即扣除了離子間相互作用的濃度 以a activity 表示 f 活度系數 濃溶液中 f 1 極稀溶液中 f接近1某離子的活度系數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 引入離子強度的概念 2 離子強度 ci 溶液中第i種離子的濃度 Zi 第i種離子的電荷 離子強度I表示了離子在溶液中產生的電場強度的大小 離子強度越大 正負離子間作用力越大 例題 計算含0 1mol L 1HCl和0 1mol L 1CaCl2混合溶液的離子強度 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數據表明 離子強度越大 離子間相互作用越顯著 活度系數f越小 離子強度越小 活度系數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 活度系數f越小 電解質溶液的濃度與活度之間一般有差別 嚴格說 都應該用活度來進行計算 但對于稀溶液 弱電解質溶液 難溶強電解質溶液作近似計算時 通常就用濃度進行計算 本章作業(yè) p307 309的7 8 9共三大題 上交時間 第十六周星期一 上交內容 第6章和第8章作業(yè)