无机化学 溶液.ppt
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1、第一章第一章 溶溶 液液教学要求教学要求n n掌握溶液浓度的表示方法,各种浓度之掌握溶液浓度的表示方法,各种浓度之间的换算。间的换算。n n掌握稀溶液依数性内容、概念和本质。掌握稀溶液依数性内容、概念和本质。n n了解稀溶液依数性的计算和在生产生活了解稀溶液依数性的计算和在生产生活中的意义。中的意义。n n自学第四节电解质在水中的存在状态。自学第四节电解质在水中的存在状态。第一节第一节 溶溶 解解一、溶解和水合作用一、溶解和水合作用1.溶液的基本概念溶液的基本概念 溶液溶液,solution:一一种种或或几几种种物物质质以以分分子子、原原子子或或离离子子状状态态分分散散于另一种物质中所形成的均
2、匀而又稳定的分散系。于另一种物质中所形成的均匀而又稳定的分散系。溶剂溶剂,solvent:能分散其它物质的化合物叫做溶剂。能分散其它物质的化合物叫做溶剂。溶质溶质,solute:被分散的物质叫溶质。被分散的物质叫溶质。溶溶 液液固态溶液(合金)固态溶液(合金)液态溶液(生理盐水)液态溶液(生理盐水)气态溶液(空气)气态溶液(空气)气液组成气液组成固液组成固液组成液液组成液液组成 水是水是无机化学中最常见的溶剂,通常所说的无机化学中最常见的溶剂,通常所说的溶液一般指溶液一般指水溶液,水溶液,aqueous solution。溶液的任何部分都是均匀的,透明的。溶液的任何部分都是均匀的,透明的。2.
3、溶液的基本性质溶液的基本性质 溶溶解解过过程程是是一一种种特特殊殊的的物物理理化学过程化学过程.化学过程化学过程 溶剂分子与溶质分子间产生溶剂分子与溶质分子间产生水合作用水合作用(“溶剂化溶剂化”作用作用)放热过程,体积减小放热过程,体积减小物理过程物理过程溶质质点的分散,伴有吸热,溶质质点的分散,伴有吸热,体积增大体积增大热热 效效 应应大大小小小小大大放热放热过程过程吸热吸热过程过程溶溶 解解 能能量量变变化化体体积积变变化化颜颜色色变变化化二、溶解度和二、溶解度和“相似相溶相似相溶”1.溶解度溶解度 单位体积饱和溶液中所含溶质的量(单位体积饱和溶液中所含溶质的量(g或或mol)。)。2.
4、相似相溶相似相溶 极性相似的物质彼此容易溶解。极性相似的物质彼此容易溶解。浓度:浓度:溶液中溶剂和溶质的相对含量。溶液中溶剂和溶质的相对含量。溶解度:溶解度:饱和溶液中饱和溶液中溶剂和溶质的相对含量。溶剂和溶质的相对含量。第二节第二节 溶液的浓度溶液的浓度溶剂溶剂A;溶质溶质B1.质量分数质量分数 溶质溶质B的质量的质量(mB)与溶液质量与溶液质量(m)之比。之比。2.摩尔分数摩尔分数 某物质的物质的量分数的简称。某物质的物质的量分数的简称。浓度的表示方法浓度的表示方法3.质量摩尔浓度质量摩尔浓度(mol/kg)溶质溶质B的物质的量除以溶剂的质量,符号为的物质的量除以溶剂的质量,符号为bB。4
5、.质量浓度质量浓度(常用常用 gL-1)溶质溶质B的质量除以溶液的体积。的质量除以溶液的体积。B=mB/v5.物质的量浓度物质的量浓度(常用常用molL-3,moldm-3)溶质溶质B的物质的量除以混合物的体积,的物质的量除以混合物的体积,cB。溶剂溶剂溶液溶液6.比例浓度比例浓度:将固体溶质将固体溶质1g或液体或液体1cm3配制成配制成x cm3溶液,符号为溶液,符号为1:x。例如:例如:1:1000的高锰酸钾溶液是指将的高锰酸钾溶液是指将1g高锰高锰酸钾加水溶解成酸钾加水溶解成1000 cm3的溶液。的溶液。【例【例1-11-1】20 20时,将时,将350350gZnClgZnCl2 2
6、溶于溶于650650g g水中,溶液的水中,溶液的体积为体积为739.5739.5mlml,求此溶液的物质的量浓度和质量摩尔求此溶液的物质的量浓度和质量摩尔浓度。浓度。解:解:ZnClZnCl2 2的摩尔质量为的摩尔质量为136 136 g gmol mol-1-1 。物质的量浓度:物质的量浓度:质量摩尔浓度:质量摩尔浓度:【例例1-2】欲欲配配制制1.0 moldm-3的的硫硫酸酸溶溶液液0.50 dm3,需取用需取用=1.84 gcm-3,98%的浓硫酸多少的浓硫酸多少cm3?解:设需取浓硫酸解:设需取浓硫酸x cm3。因为稀释前后溶液中溶质含量不变,则因为稀释前后溶液中溶质含量不变,则
7、0.50dm31.0moldm-398gmol-1 x1.84gcm-398%x=27.17 cm3答:需取用浓硫酸答:需取用浓硫酸27 cm3。电解质,电解质,electrolytes:在水溶液中或熔融状态下能导电的化合在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物。物。它们可以是酸,碱或盐,都可以产生离它们可以是酸,碱或盐,都可以产生离子用于导电。子用于导电。强电解质,强电解质,strong electrolytes:在水溶液中能够完全电离的电解质。在水溶液中能够完全电离的电解质。强酸、强碱、大部分盐类。强酸、强碱、大部分盐类。弱电解质,弱电解质,weak electrolytes:在水溶液中只能部
8、分电离的电解质。在水溶液中只能部分电离的电解质。弱酸、弱碱、某些盐类。弱酸、弱碱、某些盐类。非电解质,非电解质,nonelectrolytes:在水溶液中可溶解,但不能产生离子,在水溶液中可溶解,但不能产生离子,也不能导电。也不能导电。第三节第三节 稀溶液的依数性稀溶液的依数性煮沸的鸡汤很烫?煮沸的鸡汤很烫?冰镇可乐很爽?冰镇可乐很爽?施肥过多会使作物枯萎?施肥过多会使作物枯萎?海鱼不能生活在淡水中海鱼不能生活在淡水中?溶液的性质溶液的性质与与溶质本性有关:溶质本性有关:酸碱性、颜色、体积等酸碱性、颜色、体积等与与溶液浓度有关:溶液浓度有关:蒸气压、沸点、凝固点、渗透压等蒸气压、沸点、凝固点、
9、渗透压等本节内容只和本节内容只和非电解质的稀溶液非电解质的稀溶液的性质有关。的性质有关。当溶液非常稀时,当溶液非常稀时,1L溶液溶液1Kg,此时,此时,认为认为c bB。稀稀溶液的溶液的依数性依数性:溶溶液液的的性性质质中中只只与与溶溶质质的的浓浓度度有有关关,而而与与溶溶质质的的本本性性无无关关的的那那些些性性质质称称为为稀稀溶溶液液的的依数性。依数性。依数性包括:依数性包括:蒸蒸气气压压下下降降、沸沸点点升升高高、凝凝固固点点下下降降及及渗透压等。渗透压等。一、一、溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降拉乌尔定律拉乌尔定律蒸发蒸发 凝结(液化)凝结(液化)Vapor phaseliquid(一)
10、(一)饱和蒸气压饱和蒸气压1.蒸发;蒸发;2.凝聚;凝聚;3.饱和蒸气:水的蒸发与凝聚达到动态平衡时恒定浓度饱和蒸气:水的蒸发与凝聚达到动态平衡时恒定浓度的水蒸气;的水蒸气;4.饱和蒸气压饱和蒸气压p:该温度下液体的饱和蒸气的压力该温度下液体的饱和蒸气的压力,Pa or kPa,简称蒸气压简称蒸气压;5.每种固体或液体,温度一定,饱和蒸气压是定值;每种固体或液体,温度一定,饱和蒸气压是定值;6.固体也可以蒸发,但蒸气压很小。固体也可以蒸发,但蒸气压很小。饱和蒸气压的性质饱和蒸气压的性质 a.与液体的本质有关与液体的本质有关;b.与与液体的量以及液面上空的体积无关液体的量以及液面上空的体积无关
11、;c.相同温度下,若液体分子间的引力强,液体分子相同温度下,若液体分子间的引力强,液体分子难以逸出液面,难以逸出液面,p低;反之低;反之p就高就高;d.同一液体,同一液体,T高,高,p大;大;T低,低,p小。小。(二)溶液的蒸气压下降(二)溶液的蒸气压下降稀溶液蒸气压下降的实验稀溶液蒸气压下降的实验注:注:-水分子;水分子;-蔗糖分蔗糖分子子(a)纯纯 水水(p0)(b)蔗糖溶液蔗糖溶液(p)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。实实验验测测定定25 C时时,水水的的饱饱和和蒸蒸气气压压:p(H2O)=3167.
12、7 Pa;0.5 mol kg-1 糖水的蒸气压则为糖水的蒸气压则为:p(H2O)=3135.7 Pa;1.0 mol kg-1 糖水的蒸气压为糖水的蒸气压为:p(H2O)=3107.7 Pa。Examples溶液蒸气压下降与浓度之间的定量关系溶液蒸气压下降与浓度之间的定量关系拉乌尔定律,Raoult law(F.M.Raoult,1887,France)p=p0 xA p0某温度时纯溶剂的蒸气压某温度时纯溶剂的蒸气压p同同温度下稀溶液上面溶剂的蒸气压,即溶温度下稀溶液上面溶剂的蒸气压,即溶液的蒸气压液的蒸气压xA溶液中溶剂的摩尔分数。溶液中溶剂的摩尔分数。设设xB为溶质为溶质B的摩尔分数的摩
13、尔分数p=p0 xA=p0(1-xB)p0p=p0 xB p p0p=p0 xB 在一定温度下,在一定温度下,难挥发难挥发非电解质非电解质稀溶稀溶液液的蒸气压下降,近似地与溶液的质量摩的蒸气压下降,近似地与溶液的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的本性无关。尔浓度成正比,而与溶质的本性无关。293K时时水水的的饱饱和和蒸蒸气气压压为为2.38kPa,将将6.840g蔗蔗糖糖溶溶于于100.0g水中,求蔗糖溶液的质量摩尔浓度和蒸气压。水中,求蔗糖溶液的质量摩尔浓度和蒸气压。解:解:蔗糖的摩尔质量为蔗糖的摩尔质量为342.0gmol-1,质量摩尔浓度质量摩尔浓度为为xA=100 g18.02 gmol-
14、1100 g18.02 gmol-1+0.0200 mol=5.549 mol(5.549+0.0200)mol=0.9964水的摩尔分数为水的摩尔分数为蒸气压为:蒸气压为:p=p0 xA=2.338 kPa 0.9964=2.330kPaExamples二、二、溶液的沸点升高溶液的沸点升高(一)液体的(一)液体的沸点,沸点,boiling-point,Tb 液液体体的的蒸蒸气气压压随随温温度度升升高高而而升升高高,当当蒸蒸气气压压与与外外界界大大气气压压相相等等时时,液液体体开开始始沸沸腾腾(表表面面和和内内部部同同时时气气化化的的现象)现象)。液体的沸点液体的沸点指其蒸气压与外界大气压相同
15、时的温度。指其蒸气压与外界大气压相同时的温度。液体的正常沸点液体的正常沸点是指外压为是指外压为101.3kPa时的沸点。时的沸点。(二)溶液的(二)溶液的沸点升高沸点升高(Tb)溶液沸点升高的根本原因是溶液的蒸气压下降溶液沸点升高的根本原因是溶液的蒸气压下降2水水溶溶液液的的蒸蒸气气压压曲曲线线1纯纯水水 的的蒸蒸气气压压曲曲线线溶液的沸点升高溶液的沸点升高a.纯溶剂的沸点:恒定纯溶剂的沸点:恒定b.溶液的沸点:不恒定溶液的沸点:不恒定恒定;恒定;一般指刚沸腾时的温度。一般指刚沸腾时的温度。含难挥发溶质的溶液的沸点比纯溶剂的沸点高含难挥发溶质的溶液的沸点比纯溶剂的沸点高 Tb Tb(溶液沸点溶
16、液沸点)Tb0(溶剂沸点溶剂沸点)难挥发非电解质稀溶液的沸点升高难挥发非电解质稀溶液的沸点升高 Tb和溶液和溶液的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的本性无关。的质量摩尔浓度成正比,而与溶质的本性无关。Kb 摩摩尔尔沸沸点点升升高高常常数数,Kkgmol-1,只只与溶剂的本性有关与溶剂的本性有关沸点升高可用来计算难挥发电解质的沸点升高可用来计算难挥发电解质的摩尔质量。摩尔质量。葡萄糖葡萄糖1.09g溶于溶于20.0g水中所得溶液的沸点升高水中所得溶液的沸点升高了了0.156K,求葡萄糖的摩尔质量。求葡萄糖的摩尔质量。解解Examples将将数据带入,得数据带入,得在在医药中的应用:医药中的应用:i.
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