无机08水溶液(教育精品).ppt

溶液：溶液：凡两种以上的物质混和形成的均匀稳定的分散体系，叫做溶液。气体溶液、固体溶液、液体溶液溶解过程：溶解过程：溶质分子或离子的离散过程溶剂化过程溶液的形成伴随随能量、体积、颜色的变化。第八章 水溶液溶液：电解质溶液、非电解质溶液溶液：电解质溶液、非电解质溶液1一、难挥发非电解质稀难挥发非电解质稀溶液的依数性溶液的依数性稀溶液的依数性：稀溶液的依数性：只与溶液的只与溶液的浓度浓度有关，而与溶质的有关，而与溶质的本性本性无关。无关。这些性质包括：这些性质包括：蒸气压下降、沸点升高、凝固蒸气压下降、沸点升高、凝固点下降及渗透压点下降及渗透压等等21蒸气压下降蒸气压下降P69图5-1稀溶液蒸气压下降的实验说明溶液的蒸气压小于纯溶剂的蒸气压。3实验测定25C时，水的饱和蒸气压:p(H2O)=3167.7Pa；0.5molkg-1糖水的蒸气压则为:p(H2O)=3135.7Pa；1.0molkg-1糖水的蒸气压为:p(H2O)=3107.7Pa。结论：结论：溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度溶液的蒸气压比纯溶剂低，溶液浓度越大，蒸气压下降越多。越大，蒸气压下降越多。4拉乌尔定律：(1887年，法国物理学家)在一定温度下，难挥发非电解质稀溶液的蒸气压等于纯溶剂的蒸气压乘以溶剂的摩尔分数p：溶液的蒸气压；溶液的蒸气压；pA*纯溶剂的蒸气压；纯溶剂的蒸气压；XA溶剂的摩尔分数，设溶质的摩尔分数为溶剂的摩尔分数，设溶质的摩尔分数为XBp:纯溶剂蒸气压与稀溶液蒸气压之差。纯溶剂蒸气压与稀溶液蒸气压之差。5对对于于稀稀溶溶液液，溶溶剂剂物物质质的的量量nA远远远远大大于于溶溶质质物物质的量质的量nB，即即nAnB结结论论：难难挥挥发发性性的的非非电电解解质质稀稀溶溶液液，蒸蒸气气压压下下降降数数值值只只取取决决于于溶溶剂剂的的本本性性(K)及及溶溶液液的的质量摩尔浓度质量摩尔浓度m设溶液的浓度以设溶液的浓度以1000g溶剂溶剂(水水)中含的溶质物中含的溶质物质的量质的量nB为单位为单位,则溶液的质量摩尔浓度则溶液的质量摩尔浓度m为为m=nB(molkg-1)nA=1000/18=55.5molXB=nB/nA=m/55.562沸点上升沸点上升沸沸点点：液液体体的的沸沸点点是是指指其其蒸蒸气气压压等等于于外外界界大大气气压压力力时时的的温温度度。溶溶液液的的蒸蒸气气压压总总是是低低于于纯纯溶溶剂剂的蒸气压；的蒸气压；溶液的沸点升高溶液的沸点升高Tb*为纯溶剂的沸点；为纯溶剂的沸点；Tb 为溶液的沸点为溶液的沸点Kb：溶剂沸点上升常数溶剂沸点上升常数，决定于溶剂的本性。，决定于溶剂的本性。与溶剂的摩尔质量、沸点、汽化热有关。与溶剂的摩尔质量、沸点、汽化热有关。Kb：溶液的浓度溶液的浓度m=1molkg-1时的溶液沸点时的溶液沸点升高值。升高值。Tb=Kbm73 3 凝固点下降凝固点下降凝凝固固点点：在在标标准准状状况况下下，纯纯液液体体蒸蒸气气压压和和它它的的固相蒸气压相等时的温度为该液体的凝固点。固相蒸气压相等时的温度为该液体的凝固点。溶溶液液蒸蒸气气压压总总是是低低于于纯纯溶溶剂剂的的蒸蒸气气压压，溶溶液液凝凝固点会下降固点会下降 Kf：溶剂凝固点降低系数；溶剂凝固点降低系数；m：溶质的质量摩尔浓度。溶质的质量摩尔浓度。凝固点下降原理的应用凝固点下降原理的应用 图图5-4溶液凝固点下降溶液凝固点下降84渗透压渗透压半透膜：半透膜：可以允许溶剂分子自由通过而不允可以允许溶剂分子自由通过而不允许溶质分子通过。许溶质分子通过。溶溶剂剂透透过过半半透透膜膜进进入入溶溶液液的的趋趋向向取取决决于于溶溶液液浓浓度的大小，溶液浓度大，渗透趋向大。度的大小，溶液浓度大，渗透趋向大。溶溶液液的的渗渗透透压压：由由于于半半透透膜膜两两边边的的溶溶液液单单位位体体积积内内水水分分子子数数目目不不同同而而引引起起稀稀溶溶液液溶溶剂剂分分子子渗渗透透到到浓浓溶溶液液中中的的倾倾向向。为为了了阻阻止止发发生生渗渗透透所所需需施加的压力，叫溶液的渗透压。施加的压力，叫溶液的渗透压。渗透压平衡与生命过程的密切关系：渗透压平衡与生命过程的密切关系：给患者输液的浓度；给患者输液的浓度；植物的生长；植物的生长；人的营养循环。人的营养循环。9VantHoff(范特霍夫范特霍夫)结论：结论：蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，蒸气压下降，沸点上升，凝固点下降，渗透压都是难挥发的非电解质稀溶液的通性；渗透压都是难挥发的非电解质稀溶液的通性；它们只与溶剂的本性和溶液的浓度有关，而与它们只与溶剂的本性和溶液的浓度有关，而与溶质的本性无关。溶质的本性无关。与理想气体方程无本质联系。与理想气体方程无本质联系。：渗渗透透压压；V：溶溶液液体体积积；R：气气体体常常数数；n：溶质物质的量；溶质物质的量；c：体积摩尔浓度；体积摩尔浓度；T：温度；温度；R=8.388 J mol-1 K-110例例8-1：已已知知20C时时水水的的蒸蒸气气压压为为2333Pa，将将17.1g某某易易溶溶难难挥挥发发非非电电解解质质溶溶于于100g水水中中，溶溶液液的的蒸蒸气气压为压为2312Pa，试计算该物质摩尔质量。试计算该物质摩尔质量。解：解：设该物质的摩尔质量为设该物质的摩尔质量为M，则溶质的质量摩尔浓度为：则溶质的质量摩尔浓度为：11例例8-2:已知烟草中的有害成分尼古丁的实验式是C5H7N，将496mg尼古丁溶于10.0g水中，所得溶液在105Pa下沸点100.17C，求尼古丁的分子式。解：尼古丁摩尔质量为M，则分子式为C10H14N212例例8-3:谷氨酸分子式为COOHCHNH2(CH2)2COOH,取0.749g谷氨酸溶于50.0g水中，测的凝固点为-0.188C,试求水溶剂的凝固点下降常数kf.解:13例例8-4：有一蛋白质，摩尔质量在12000左右，试比较沸点上升法及渗透压法测定它的分子量之误差。解：沸点上升法：沸点上升法：设取1.00g蛋白质样品，溶于100g水中，并在20C下测定Tb,则14渗透压法：渗透压法：取1.00g蛋白质样品，溶于100g水中，并在20C下测定Tb,则15小小结结1蒸气压下降蒸气压下降2沸点上升沸点上升3 3 凝固点下降凝固点下降4渗透压渗透压Tb=Kbm16自测题：自测题：计算题计算题1.(12分分)取取2.50g葡萄糖葡萄糖(分子量分子量180)溶解在溶解在100g乙醇中乙醇中,乙醇的沸点升高了乙醇的沸点升高了0.143 C,而而某有机物某有机物2.00g溶于溶于100g乙醇中乙醇中,沸点升高了沸点升高了0.125 C，已知乙醇的已知乙醇的Kf=1.86K Kg mol-1,求：求：（1）该有机物的乙醇溶液）该有机物的乙醇溶液 Tf是多少？并与是多少？并与 Tb值相比较。值相比较。（2）在在20 C，该有机物乙醇溶液的渗透该有机物乙醇溶液的渗透压是多少？压是多少？17二、电解质溶液二、电解质溶液强电解质强电解质-理论上电离理论上电离数据表明：数据表明：对对于于正正负负离离子子都都是是一一价价的的电电解解质质，如如KNO3，NaCl，其其Tf(实实)较较为为接接近近，而而且且近近似似为为计计算算值值Tf的的2倍；倍；正正负负离离子子为为二二价价的的电电解解质质溶溶液液的的实实验验值值Tf（实）与计算值实）与计算值Tf(计计)比值较一价的小；比值较一价的小；电解质溶液越浓，实验值与计算值比值越小。电解质溶液越浓，实验值与计算值比值越小。181923年年，Debye 及及Hckel提提出出离离子子氛氛（ionicatmosphere）概念。概念。观观点点：强强电电解解质质在在溶溶液液中中是是完完全全电电离离的的，但但是是由由于于离离子子间间的的相相互互作作用用，每每一一个个离离子子都都受受到到相相反反电电荷荷离离子子的的束束缚缚，这这种种离离子子间间的的相相互互作作用用使使溶液中的离子并不完全自由，其表现是：溶液中的离子并不完全自由，其表现是：溶液溶液导电能力下降，电离度下降，依数性异常。导电能力下降，电离度下降，依数性异常。191、离子强度、离子强度ci：溶液中第溶液中第i种离子的浓度，种离子的浓度，Zi：第第i种离子种离子的电荷的电荷离子强度离子强度表示了离子在溶液中产生的电场表示了离子在溶液中产生的电场强度的大小。强度的大小。离子强度越大，正负离子间作用力越大。离子强度越大，正负离子间作用力越大。202、活度与活度系数、活度与活度系数活度：活度：是指有效浓度，即单位体积电解质溶液是指有效浓度，即单位体积电解质溶液中表现出来的表观离子有效浓度，即扣除了离中表现出来的表观离子有效浓度，即扣除了离子间相互作用的浓度。以子间相互作用的浓度。以a（activity）表示。表示。f：活度系数，稀溶液中，活度系数，稀溶液中，f 1；极稀溶液中，极稀溶液中，f接近接近121表表5-3数据表明：数据表明：离子强度越大，离子强度越大，离子间相互作用越显著，离子间相互作用越显著，活度系数越小；活度系数越小；离子强度越小，离子强度越小，活度系数约为活度系数约为1。稀溶液接。稀溶液接近理想溶液，近理想溶液，活度近似等于浓度。活度近似等于浓度。离子电荷越大，相互作用越强，活度系数离子电荷越大，相互作用越强，活度系数越小。越小。f：活度系数；活度系数；Z1、Z2分别表示离子电荷；分别表示离子电荷；为溶液离子强度。为溶液离子强度。22三三 有效数字及其运算规则有效数字及其运算规则1 有效数字的意义及位数有效数字的意义及位数2 有效数字的修约规则有效数字的修约规则3 计算规则计算规则4 分析化学中数据记录及结果表示分析化学中数据记录及结果表示23三三 有效数字及其运算规则有效数字及其运算规则1 有效数字的意义及位数有效数字的意义及位数 有效数字有效数字significant figure 实际能测到的数字。在有效数字中实际能测到的数字。在有效数字中,只有最后一位数是不确定的，可疑的。只有最后一位数是不确定的，可疑的。有效数字位数由仪器准确度决定，它有效数字位数由仪器准确度决定，它直接影响测定的相对误差。直接影响测定的相对误差。24三三 有效数字及其运算规则有效数字及其运算规则25三三 有效数字及其运算规则有效数字及其运算规则零的作用：零的作用：*在在1.0008中，中，“0”是有效数字；是有效数字；*在在0.0382中，中，“0”定位作用，不是有效数定位作用，不是有效数字；字；*在在0.0040中，前面中，前面3个个“0”不是有效数字，不是有效数字，后面一个后面一个“0”是有效数字。是有效数字。*在在3600中，一般看成是中，一般看成是4位有效数字，但它位有效数字，但它可能是可能是2位或位或3位有效数字，分别写位有效数字，分别写3.6103，3.60103或或3.600103较好。较好。26三三 有效数字及其运算规则有效数字及其运算规则*倍数、分数关系：无限多位有效数字。倍数、分数关系：无限多位有效数字。*pH，pM，lgc，lgK等对数值，有效数等对数值，有效数字的位数取决于小数部分（尾数）位字的位数取决于小数部分（尾数）位数，因整数部分代表该数的方次。如数，因整数部分代表该数的方次。如pH=11.20，有效数字的位数为两位。有效数字的位数为两位。*9以上数，以上数，9.00，9.83，4位有效数字位有效数字。27三三 有效数字及其运算规则有效数字及其运算规则2 有效数字的修约规则有效数字的修约规则 “四舍六入五成双四舍六入五成双”规则：当测量值中规则：当测量值中修约的那个数字等于或小于修约的那个数字等于或小于4 4时，该数字舍时，该数字舍去；等于或大于去；等于或大于6 6时，进位；等于时，进位；等于5 5时（时（5 5后后面无数据或是面无数据或是0 0时），如进位后得偶数则进时），如进位后得偶数则进位，舍去后得偶数则舍去。位，舍去后得偶数则舍去。5 5后面有数时，后面有数时，进位。进位。修约数字时，只允许对原测量值一次修约数字时，只允许对原测量值一次修约到所需要的位数，不能分次修约修约到所需要的位数，不能分次修约。“四舍六入五成双四舍六入五成双”规则的最大优点是避免了规则的最大优点是避免了数据偏向一边的倾向。数据偏向一边的倾向。281.2 1.2 有效数字及其运算规则有效数字及其运算规则 有效数字的修约：有效数字的修约：0.32554 0.3255 0.36236 0.3624 10.2150 10.22 150.65 150.6 75.5 76 16.0851 16.09Anal.Chem.ZSU.29三三 有效数字及其运算规则有效数字及其运算规则3 计算规则计算规则*加减法加减法：当几个数据相加减时，它们和或：当几个数据相加减时，它们和或差的有效数字位数，应以小数点后位数最差的有效数字位数，应以小数点后位数最少的数据位依据，因小数点后位数最少的少的数据位依据，因小数点后位数最少的数据的绝对误差最大。例：数据的绝对误差最大。例：0.0121+25.64+1.05782=？绝对误差绝对误差 0.0001 0.01 0.000010.0001 0.01 0.00001 在加合的结果中总的绝对误差值取决于在加合的结果中总的绝对误差值取决于25.6425.64。0.01+25.64+1.06=26.7130三三 有效数字及其运算规则有效数字及其运算规则*乘除法乘除法：当几个数据相乘除时，它们积或：当几个数据相乘除时，它们积或商的有效数字位数，应以有效数字位数最商的有效数字位数，应以有效数字位数最少的数据位依据，因有效数字位数最少的少的数据位依据，因有效数字位数最少的数据的相对误差最大。数据的相对误差最大。例：例：0.012125.641.05782=？相对误差相对误差 0.8%0.4%0.009%0.8%0.4%0.009%结果的相对误差取决于结果的相对误差取决于0.0121，因它的，因它的相对误差最大，所以相对误差最大，所以0.012125.61.06=0.32825.61.06=0.32831三三 有效数字及其运算规则有效数字及其运算规则4 分析化学中数据记录及结果表示分析化学中数据记录及结果表示 记录测量结果时，只保留一位可疑数据记录测量结果时，只保留一位可疑数据 分析天平称量质量：分析天平称量质量：0.000Xg 滴定管体积滴定管体积:0.0X mL 容量瓶容量瓶:100.0mL,250.0mL,50.0mL 吸量管吸量管,移液管移液管:25.00mL,10.00mL,5.00mL,1.00mL pH:0.0X 单位单位 吸光度吸光度:0.00X32三三 有效数字及其运算规则有效数字及其运算规则 分析结果表示的有效数字分析结果表示的有效数字 高含量（大于高含量（大于10%）：）：4位有效数字位有效数字 含量在含量在1%至至10%：3位有效数字位有效数字 含量小于含量小于1%：2位有效数字位有效数字 分析中各类误差的表示分析中各类误差的表示 通常取通常取1 至至 2位有效数字。位有效数字。各类化学平衡计算各类化学平衡计算 2至至3位有效数字。位有效数字。33